À minha filha sara. que a vida a agracie com conhecimento...
TRANSCRIPT
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À minha filha Sara. Que a Vida a agracie com Conhecimento e Sabedoria.
iii
Agradecimentos
A execução deste Trabalho de Projecto somente foi possível graças à presença constante
e estimulante de companheiros, amigos e professores a quem, profundamente agradeço.
Sendo inevitável neste momento a referência aos orientadores do trabalho, o Professor
Doutor Fernando Lopes e o Professor Doutor Inácio Fonseca; ao corpo da Compasso
Ecológico; ao meu pai, à minha mãe e ao meu irmão; à minha esposa e à minha filha; e, por
fim, mas desde o início presente, à Vida. Pela generosidade e paciência que têm demonstrado
para comigo e, sobretudo, pela confiança que em mim têm depositado.
v
Resumo
Ambiente e economia, ou alterações climáticas e crise económica, são dois conceitos
com que o mundo global se depara actualmente. A engenharia, enquanto agente integrador do
desenvolvimento científico na concepção das utilidades requeridas pela sociedade, hoje, mais
que nunca, deverá preceituar soluções que simultaneamente preservem o meio ambiente e
promovam uma economia de custos, conduzindo a um desenvolvimento sustentável.
Nesse sentido, e atendendo à regulamentação emanada da comunidade internacional
(Protocolo de Quioto), da União Europeia (DC 2002/91/CE) e da Assembleia da República
Portuguesa (Sistema Nacional de Certificação Energética e da Qualidade do Ar Interior dos
Edifícios), que identifica os edifícios como grandes consumidores de energia e
consequentemente, responsáveis pela emissão de uma parcela significativa de gases de efeito
de estufa, o presente Trabalho de Projecto estabelece o impacto que os sistemas de automação
e controlo de edifícios potenciam ao seu desempenho energético.
Como caso de estudo, considerou-se uma unidade hoteleira, o Edifício das Tágides, que
sendo, pelas suas características arquitectónicas e construtivas, representativo do estado da
arte nesta área, constitui também, pela sua tipologia e dimensão, um exemplo típico da
implementação daqueles sistemas.
Na concepção dos referidos sistemas utilizou-se o protocolo BACnet. Este é um
protocolo normalizado, poderoso e flexível, com características de interoperabilidade
reconhecidas. A sua actuação reflecte-se nas instalações técnicas com maior destaque nos
consumos energéticos do edifício: iluminação, aquecimento, ventilação e ar-condicionado.
O impacto dos sistemas de automação e controlo no desempenho energético do edifício
foi determinado segundo os métodos: detalhado (abordagem directa) e simplificado, ambos
expressos na EN 15232/2007. O método simplificado revelou-se significativamente mais
conservador do que o método detalhado, mas, demonstrando ambos que a implementação
destes sistemas se traduz numa redução considerável de consumos energéticos (39,7 % e
17,7 % respectivamente) e da emissão de gases de efeito de estufa associados (38,3 % e 16,7
% respectivamente). Adicionalmente, segundo uma perspectiva meramente económica, ambos
apresentam períodos de retorno bastante apelativos (4,7 anos e 11,4 anos respectivamente).
Palavras-chave: Automação e Controlo, Certificação Energética, Desempenho
Energético, Edifício, Eco-eficiência, Energia, Gases de Efeito de Estufa, Sustentabilidade.
vii
Abstract
Environment and economy, or climate changes and economic crisis, those are two
concepts that the global world has to deal with these days. Engineering, as an agent for the
application of the scientific development to the conception of the utilities required by the
society, today, more than ever, should provide solutions that simultaneously preserve the
environment and lead to economic gains, in order to increase sustainable development.
With this objective, and considering the normative documents issued from the
international community (Kyoto Protocol), from the European Union (DC 91/2002/CE); and
from the Portuguese Government (National System of Energetic Certification and Indoor air
Quality), which identify buildings as great energy consumers, and, consequently, responsible
for the emission of a significant amount of greenhouse gases, the present Project establishes
the impact that buildings automation and control systems can contribute to improve their
energetic performance.
As a study case, the Edifício das Tágides hotel was considered. This choice was due to its
architectonic and construction characteristics, which represents the state of the art.
Furthermore, given its typology and dimension, it represents a typical example for the
implementation of those systems.
As a central element for the conception of the aforementioned systems, the BACnet
protocol was used. It is a powerful and flexible standardized protocol, with recognized
interoperability characteristics. It acts in the technical facilities that have greater impact in the
building energy consumption: illumination, heating, ventilation and air-conditioning.
The impact of the automation and control systems, on the energy performance of the
building, was determined according to the methods: detailed (direct approach) and simplified,
both presented in the EN 15232/2007 standard. The simplified method is significantly more
conservative than the detailed one. However, both revealed that the implementation of the
automation systems leads to a considerable reduction in the energy consumption (39.7 % and
17,7 % respectively) and in greenhouse gases emissions (38.3 % and 16.7 % respectively).
Furthermore, from a completely economical perspective, the break-even time is very
appealing, being 4.7 years and 11.4 years respectively.
Keywords: Automation and Control, Energetic Certification, Energetic Performance,
Building, Eco-efficiency, Energy, Greenhouse Gases, Sustainability.
ix
Índice
AGRADECIMENTOS .............................................................................................................................................. III
RESUMO................................................................................................................................................................ V
ABSTRACT ........................................................................................................................................................... VII
ÍNDICE .................................................................................................................................................................. IX
LISTA DE FIGURAS ................................................................................................................................................ XI
LISTA DE TABELAS .............................................................................................................................................. XIII
NOMENCLATURA ................................................................................................................................................ XV
1 INTRODUÇÃO ............................................................................................................................................... 1
1.1 OBJECTIVO GERAL DO TRABALHO ............................................................................................................................ 2 1.2 SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO E CONTROLO DE EDIFÍCIOS (BACS) .................................................................................... 2
1.2.1 Generalidades ....................................................................................................................................... 2 1.2.2 Evolução dos BACS ................................................................................................................................ 3 1.2.3 Impacto dos BACS no Desempenho Energético dos Edifícios ................................................................ 4 1.2.4 Protocolos de Comunicação dos BACS .................................................................................................. 5
1.3 BUILDING AUTOMATION AND CONTROL NETWORKS (BACNET) .................................................................................... 6 1.3.1 Origem e Objectivos do BACnet............................................................................................................. 6 1.3.2 Sistemas Abrangidos pelos BACnet ....................................................................................................... 7 1.3.3 Arquitectura da Rede BACnet ................................................................................................................ 7 1.3.4 Método de Transmissão de Dados do Protocolo BACnet ...................................................................... 9 1.3.5 Caracterização do Formato das Comunicações do Protocolo BACnet .................................................. 9 1.3.6 BACnet Interoperability Building Blocks (BIBB’s) ................................................................................. 10 1.3.7 Perfil Padrão de Dispositivos do Protocolo BACnet ............................................................................. 11
2 ENQUADRAMENTO REGULAMENTAR .........................................................................................................12
2.1 PROTOCOLO DE QUIOTO PARA A CONVENÇÃO-QUADRO DAS NAÇÕES UNIDAS SOBRE AS ALTERAÇÕES CLIMÁTICAS .............. 13 2.2 DC 2002/91/CE | DIRECTIVA DO DESEMPENHO ENERGÉTICO DOS EDIFÍCIOS (EPBD) .................................................. 14 2.3 SISTEMA NACIONAL DE CERTIFICAÇÃO ENERGÉTICA E DA QUALIDADE DO AR INTERIOR NOS EDIFÍCIOS (SCE) ....................... 16
2.3.1 DL 78/2006 .......................................................................................................................................... 16 2.3.2 DL 79/2006 | Regulamento dos Sistemas Energéticos de Climatização dos Edifícios (RSECE)............ 18 2.3.3 DL 80/2006 | Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios (RCCTE) .. 25
2.4 EN 15232/2007 | DESEMPENHO ENERGÉTICO DOS EDIFÍCIOS – IMPACTO DA AUTOMAÇÃO E CONTROLO E DA GESTÃO
TÉCNICA DE EDIFÍCIOS .................................................................................................................................................. 28 2.4.1 Normas de Referência consideradas na EN 15232/2007 .................................................................... 28 2.4.2 Classificação Energética estabelecida pela na EN 15232/2007 .......................................................... 29 2.4.3 Procedimentos de Cálculo definidos na EN 15232/2007 ..................................................................... 32
3 CASO DE ESTUDO ........................................................................................................................................36
3.1 EDIFÍCIO DAS TÁGIDES ........................................................................................................................................ 36 3.1.1 Arquitectura do Edifício das Tágides ................................................................................................... 37 3.1.2 Instalações Técnicas do Edifício das Tágides ...................................................................................... 41
3.1.2.1 Instalações de Energia Eléctrica do Edifício das Tágides ............................................................................42 3.1.2.2 Instalações de AVAC do Edifício das Tágides ..............................................................................................46
3.2 SISTEMA DE AUTOMAÇÃO E CONTROLO DO EDIFÍCIO (BACS) ..................................................................................... 52 3.2.1 Descrição Sumária dos BACS ............................................................................................................... 52 3.2.2 Nível de Gestão ................................................................................................................................... 56
3.2.2.1 Posto de Supervisão (B-OWS) .....................................................................................................................56 3.2.2.2 Consola Táctil (B-OD) ..................................................................................................................................60
3.2.3 Nível de Automação ............................................................................................................................ 61 3.2.3.1 Controladores de Edifício (B-BC) ................................................................................................................61
3.2.3.2 Controladores Avançados de Aplicação (B-AAC) ....................................................................................... 66 3.2.4 Nível de Campo ................................................................................................................................... 68
3.2.4.1 Sensores (B-SS) .......................................................................................................................................... 69 3.2.5 Programação ...................................................................................................................................... 71
3.2.5.1 Controlo de Aquecimento e Arrefecimento .............................................................................................. 74 3.2.5.2 Controlo de Ventilação e Ar-condicionado ................................................................................................ 75 3.2.5.3 Controlo da Iluminação ............................................................................................................................. 77 3.2.5.4 Controlo de Sombreamento ...................................................................................................................... 77 3.2.5.5 Automação do Edifício ............................................................................................................................... 77 3.2.5.6 Gestão Técnica do Edifício ......................................................................................................................... 78
3.2.6 Estimativa Orçamental ....................................................................................................................... 79
4 IMPACTO DOS BACS NO DESEMPENHO ENERGÉTICO DO EDIFÍCIO ............................................................. 81
4.1 CONSIDERAÇÕES GERAIS ..................................................................................................................................... 82 4.1.1 Variáveis Consideradas ....................................................................................................................... 84
4.2 MÉTODO DETALHADO ........................................................................................................................................ 85 4.2.1 Método Detalhado – Consumos Energéticos e Emissões de CO2 ........................................................ 85 4.2.2 Método Detalhado – Período de Retorno Simples (PRS) ..................................................................... 88 4.2.3 Método Detalhado – Índice de Eficiência Energética (IEE) ................................................................. 89 4.2.4 Método Detalhado – Classificação Energética.................................................................................... 90
4.3 MÉTODO SIMPLIFICADO ..................................................................................................................................... 90 4.3.1 Método Simplificado – Consumos Energéticos e Emissões de CO2 ..................................................... 90 4.3.2 Método Simplificado – Período de Retorno Simples (PRS) .................................................................. 94 4.3.3 Método Simplificado – Índice de Eficiência Energética (IEE) ............................................................... 95 4.3.4 Método Simplificado – Classificação Energética ................................................................................. 96
5 CONCLUSÕES .............................................................................................................................................. 97
REFERÊNCIAS ..................................................................................................................................................... 101
ANEXOS ............................................................................................................................................................. 103
xi
Lista de Figuras
Figura 1 – Desagregação dos Consumos nos Edifícios da EU. ....................................................................................... 1
Figura 2 – Componentes da Gestão de Edifícios. .......................................................................................................... 3
Figura 3 – Esquema Típico da Arquitectura da Rede de BACS (Fonte: Compasso Ecológico). ...................................... 8
Figura 4 – Estrutura da Regulamentação de Relevo. .................................................................................................. 12
Figura 5 – Balanço Energético de 2005 (Fonte: DGEG). .............................................................................................. 13
Figura 6 – Modelo de Certificado Energético e da Qualidade do Ar Interior (Fonte: ADENE). ................................... 18
Figura 7 – Fluxograma de Cálculo do Impacto dos BACS em Edifícios. ....................................................................... 33
Figura 8 – Implantação do Edifício das Tágides. ......................................................................................................... 37
Figura 9 – Alçado Principal do Edifício das Tágides. .................................................................................................... 38
Figura 10 – Instalações, Equipamentos e Sistemas Técnicos associados à GTC. ........................................................ 41
Figura 11 – Diagrama dos Quadros de Distribuição de Energia Eléctrica. .................................................................. 42
Figura 12 – Diagrama Simplificado do Sistema de Aquecimento. .............................................................................. 50
Figura 13 – Diagrama Simplificado dos BACS do Edifício das Tágides. ....................................................................... 55
Figura 14 – Posto-de-Supervisão equipado com o Software ORCAweb da Delta Controls ........................................ 57
Figura 15 – Consola Táctil DHMI-7E da Delta Controls. .............................................................................................. 60
Figura 16 – Controlador de Edifício DSM-RTR da Delta Controls. ............................................................................... 65
Figura 17 – Controlador de Edifício DSC-1108E da Delta Controls. ............................................................................ 66
Figura 18 – Controlador de Automação de Aplicação DFC-304R3-240 da Delta Controls. ......................................... 68
Figura 19 – Modelo do Edifício sob o efeito do Sol. .................................................................................................... 83
xiii
Lista de Tabelas
Tabela 1 – Perfil Padrão dos Dispositivos BACnet ................................................................................................. 11
Tabela 2 – Classes de QAI (Fonte: EN 13779). ....................................................................................................... 22
Tabela 3 – Valores de Nv em função da Zona Climática (Fonte: RCCTE). .............................................................. 26
Tabela 4 – Eficiências de Referência dos Equipamentos Climatização (Fonte RCCTE). ......................................... 27
Tabela 5 – BAC Produzidos e Normas dos Sistemas. ............................................................................................. 28
Tabela 6 – Desempenho Energético dos Edifícios. ................................................................................................ 28
Tabela 7 – Desempenho Energético de Aquecimento e de AQS. .......................................................................... 29
Tabela 8 – Desempenho Energético de Ventilação e Ar-Condicionado. ............................................................... 29
Tabela 9 – Desempenho Energético de Iluminação .............................................................................................. 29
Tabela 10 – Lista de Funções e para as respectivas Classes de Desempenho Energético ..................................... 30
Tabela 11 – Factores de Redução de Energia Térmica para os diversos tipos de edifícios ................................... 35
Tabela 12 – Factores de Redução de Energia Eléctrica para os diversos tipos de edifícios .................................. 35
Tabela 13 – Constituição do Edifício. ..................................................................................................................... 39
Tabela 14 – Potência de Iluminação Normal por Espaço. ..................................................................................... 43
Tabela 15 – Dados Climáticos de Referência (Fonte: RCCTE e DL 118/98). .......................................................... 46
Tabela 16 – Caudais de Ar-Novo por Espaço. ........................................................................................................ 46
Tabela 17 – Potências de Climatização.................................................................................................................. 49
Tabela 18 – Caracterização das Caldeiras. ............................................................................................................. 49
Tabela 19 – Caracterização do Chiller. ................................................................................................................... 49
Tabela 20 – Caracterização das Unidades de Tratamento de Ar-Novo. ................................................................ 51
Tabela 21 – Lista de Funções a Implementar para Classe de Desempenho “A”. .................................................. 52
Tabela 22 – Lista dos Blocos de Interoperabilidade suportados pela B-OWS. ...................................................... 60
Tabela 23 – Lista dos Blocos de Interoperabilidade suportados pelos B-C’s. ........................................................ 63
Tabela 24 – Lista de Objectos e respectivas Propriedades suportados pelos B-BC’s. ........................................... 63
Tabela 25 – Lista dos Blocos de Interoperabilidade suportados pelos B-AAC....................................................... 67
Tabela 26 – Características dos Sensores de Luminosidade.................................................................................. 69
Tabela 27 – Características dos Contadores de Entalpia ....................................................................................... 69
Tabela 28 – Características do Analisador de Rede. .............................................................................................. 70
Tabela 29 – Características dos Sensores de Temperatura ................................................................................... 70
Tabela 30 – Características dos Sensores de Humidade Relativa. ......................................................................... 71
Tabela 31 – Características do Sensor de QAI. ...................................................................................................... 71
Tabela 32 – Correspondências de Zona ................................................................................................................. 73
Tabela 33 – Estimativa Orçamental dos BACS para o Edifício das Tágides. .......................................................... 80
Tabela 34 – Consumos Energéticos para cada caso considerado. ........................................................................ 85
Tabela 35 – Consumos de Gás Natural para cada caso considerado. ................................................................... 86
Tabela 36 – Consumos de Energia Eléctrica para cada caso considerado. ............................................................ 87
Tabela 37 – Consumos Energéticos e Emissões de CO2 para cada caso considerado. .......................................... 88
Tabela 38 – PRS para cada caso considerado. ....................................................................................................... 88
Tabela 39 – IEE para cada caso considerado. ........................................................................................................ 89
Tabela 40 – Classificação Energética para cada caso considerado. ....................................................................... 90
Tabela 41 – Consumos Energético para cada classe considerada. ........................................................................ 91
Tabela 42 – Consumos de Gás Natural para cada classe considerada. ................................................................. 92
Tabela 43 – Consumos de Energia Eléctrica para cada classe considerada. .......................................................... 93
Tabela 44 – Consumos Energéticos e Emissões de CO2 para cada classe considerada. ........................................ 94
Tabela 45 – PRS para a classe considerada. ........................................................................................................... 94
Tabela 46 – IEE para cada classe considerada. ...................................................................................................... 95
Tabela 47 – Classificação Energética para cada classe considerada. ..................................................................... 96
xv
Nomenclatura
Abreviaturas
ADENE “Agência para a Energia”.
AI “Analog Input”.
ANSI “American National Standards Institute”.
APA “Agência Portuguesa do Ambiente”.
AQS “Águas Quentes Sanitárias”.
ARCnet “Attached Resource Computer Network”.
ASHRAE “American Society of Heating, Refrigeration and Air-Conditioning Engineers”.
AVAC “Aquecimento, Ventilação e Ar-condicionado”.
BAC “Building Automation and Control”.
BACnet “Building Automation and Control Networks”.
BACS “Building Automation and Control Systems”.
BIBB “BACnet Interoperability Building Block”.
BM “Building Management”.
BMS “Building Management Systems”.
B-AAC “BACnet - Advanced Application Controller”.
B-ASC “BACnet - Application Specific Controller”.
B-BC “BACnet - Building Controller”.
BIM “Building Information Model”.
BIOS “Basic Input/Output System”.
B-OD “Bacnet – Operator Display”.
B-OWS “BACnet - Operator Workstation”.
B-SA “BACnet - Smart Actuator”.
B-SS “BACnet - Smart Sensor”.
BT “Baixa Tensão”.
CATV “Cable Television”.
COV “Compostos Orgânicos Voláteis”.
DGEG “Direcção-Geral de Energia e Geologia”.
DRAM “Dinamic Random Access Memor”.
EPBD “Energy Performance of Buildings Directive”.
EPROM “Erasable Programmable Read-Only Memory”.
EN “European Norm”.
gbXML “Green Building Extensible Markup Language”.
GE “Grupos Electrogéneos”.
GEE “Gases do Efeito Estufa”.
GES “Grandes Edifícios de Serviços”.
GTC “Gestão Técnica Centralizada”.
HAP “Hourly Analysis Program”.
HMI “Huma- Machine Interface”.
HOA “Hand-off-Auto”.
IP “Internet Protocol”.
ISO “International Standards Organization”.
LAN “Local Area Network”.
LED “Light Emitting Diode”.
MS/TP “Master Slave / Tolken Passing”.
ONU “Organização das Nações Unidas”.
OPEP “Organização dos Países Exportadores de Petróleo”.
OSI “Open Systems Interconnection”.
PLC “Programable Logic Control”.
PQ “Perito Qualificado”.
prEN “European Norm Project”.
PT “Posto de Transformação”.
PTP “Picture Transfer Protocol”.
QAI “Qualidade do ar interior dos edifícios”.
QE “Quadro de Entrada”.
QP “Quadro Principal”.
QP-CT “Quadro Principal da Central Térmica”.
QTR “Quadro de Transferência de Rede”.
RAM “Random Access Memory”.
RCCTE “Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios”.
RSECE “Regulamento dos Sistemas Energéticos de Climatização em Edifícios”.
RTIEBT “Regras Técnicas das Instalações Eléctricas em Baixa Tensão”.
xvii
SCE “Sistema Nacional de Certificação Energética e da Qualidade do Ar Interior nos Edifícios”.
SI “Segurança Integrada”.
SIMM “Single In-Line Memory Module”.
SMATV “Satellite Master Antenna Television”.
SPC “Standard Project Committee”.
SQL “Structured Query Language”.
SRAM “Static Random Access Memory”.
TBM “Technical Building Management”
TCP “Transmission Control Protocol”
TPC “Transportes de Pessoas e Cargas”.
TRF “Técnico Responsável pelo Funcionamento da Instalação”.
UE “União Europeia”.
UNFCC “United Nations Framework Convention on Climate Change”.
UTAN “Unidade de Tratamento de Ar Novo”.
VAB “Valor acrescentado bruto”.
VC “Ventilo-Convector”.
WLC “Wired Logic Control”.
Letras e símbolos
Ap Área útil de pavimento [m2].
Ca Custo de investimento adicional [€].
CO2 Dióxido de Carbono.
COP Coeficient of performance.
FCI Factor de correcção do consumo de energia de aquecimento.
FCV Factor de correcção do consumo de energia de arrefecimento.
FF Factor de forma.
GD Graus-dia [ºC.dia].
IEE Indicador de eficiência energética [kgep/m2.ano].
IEEI Indicador de eficiência energética de aquecimento [kgep/m2.ano].
IEEV Indicador de eficiência energética de arrefecimento [kgep/m2.ano].
Ni Necessidades nominais de energia útil para aquecimento [kgep/m2.ano].
NI1 Necessidades máximas de aquecimento (RCCTE) para a zona de referência I1 [kWh/m2.ano].
NIi Necessidades máximas de aquecimento (RCCTE) para a zona em questão [kWh/m2.ano].
Nv Necessidades nominais de energia útil para arrefecimento [kgep/m2.ano].
NV1 Necessidades máximas de arrefecimento (RCCTE) para a zona de referência I1 [kWh/m2.ano].
NVi Necessidades máximas de arrefecimento (RCCTE) para a zona em questão [kWh/m2.ano].
P Potência activa [W].
P1 Poupança anual [€/ano].
PRS Período de retorno simples [ano].
Q Caudal [m3/h].
Qaq Consumo de energia de aquecimento [kgep/ano].
Qarr Consumo de energia de arrefecimento [kgep/ano].
Qf,h,BAC Energia solicitada pelo sistema de aquecimento com BAC [kWh/ano].
QNH Energia solicitada pelo sistema de aquecimento sem BAC [kWh/ano].
QH,loss Energia perdida pelo sistema de aquecimento [kWh/ano].
Qf,c,BAC Energia solicitada pelo sistema de arrefecimento com BAC [kWh/ano].
QNC Energia solicitada pelo sistema de arrefecimento sem BAC [kWh/ano].
QC,loss Energia perdida pelo sistema de arrefecimento [kWh/ano].
Qout Consumo de energia não ligado aos processos de aquecimento e arrefecimento [kgep/ano].
T Temperatura [ºC].
V Valor [€].
Wh,aux,BAC Energia eléctrica auxiliar do sistema de aquecimento com BAC [kWh/ano].
Wh,aux Energia eléctrica auxiliar do sistema de aquecimento sem BAC [kWh/ano].
Wc,aux,BAC Energia eléctrica auxiliar do sistema de arrefecimento com BAC [kWh/ano].
Wc,aux Energia eléctrica auxiliar do sistema de arrefecimento sem BAC [kWh/ano].
Wv,aux,BAC Energia eléctrica auxiliar do sistema de ventilação com BAC [kWh/ano].
Wv,aux Energia eléctrica auxiliar do sistema de ventilação sem BAC [kWh/ano].
Wi,BAC Energia eléctrica do sistema de iluminação com BAC [kWh/ano].
Wi Energia eléctrica do sistema de iluminação com BAC [kWh/ano].
1
1 Introdução
O mundo enfrenta hoje um enorme desafio no que respeita à gestão dos seus recursos
energéticos. Esta gestão é e será sempre um compromisso entre a oferta e a procura.
No que à oferta concerne, as opiniões polarizam-se: por um lado, as energias renováveis,
que não obstante os seus benefícios económico-ambientais, não poderão deixar de ser vistas
como recursos, e nem sempre inesgotáveis, e ainda sem capacidade de garantir um
abastecimento contínuo em larga escala; por outro a energia nuclear, com enormes vantagens
económicas mas com potenciais elevados riscos ambientais. Note-se que o recente acidente na
central nuclear de Fukushima, pela sua dimensão, levou a que diversos países como a
Alemanha e a Suíça suspendessem os seus programas de energia nuclear. Ainda que somente
se considerassem as suas vantagens económicas, há que referir contudo, que a geração de
energia a custos reduzidos resulta, ou pelo menos a história assim o indica, num aumento
indesejado dos consumos.
Assim, uma gestão energética responsável deverá abordar o problema que se nos coloca,
em primeira instância, do lado da procura reduzindo-a, e depois sim, garantir uma oferta de
qualidade, contínua e a preços reduzidos.
Na União Europeia (UE), segundo Bowie et Janh [1], os edifícios representam 40 % do
consumo energético e 38 % das emissões totais de CO2, apresentando-se assim como objecto
de medidas que possibilitem um maior equilíbrio da balança energética.
Figura 1 – Desagregação dos Consumos nos Edifícios da EU [1].
Nesse sentido, através da Directiva Comunitária 2002/91/CE, de 16 de Dezembro do
Desempenho Energético dos Edifícios, transposta para a legislação nacional pelos
Terciário
AQS: 9 %
Cozinha: 5 %
Iluminação: 14 %
Arrefecimento: 4 %
Aquecimento: 52
Outros: 16 %
Residencial
AQS: 25 %
Cozinha: 7 %
Eq. Eléctrico: 11 %
Aquecimento: 57 %
Decreto-Lei n.º 78, 79 e 80 de 2006, de 4 de Abril, esta urgência em reduzir a procura, mais
concretamente limitando as necessidades de aquecimento e de arrefecimento dos edifícios,
fez-se sentir, definindo métodos passivos de incremento da eficiência energética dos edifícios,
impulsionando a construção no sentido da chamada arquitectura bioclimática e da utilização
de equipamentos com melhores índices de desempenho.
A par destas medidas, e considerando que as parcelas mais significativas da factura
energética dos edifícios (Figura 1) se reportam aos sistemas energéticos de climatização e à
iluminação artificial dos mesmos, a indústria tem vindo a desenvolver sistemas que permitam
efectuar a monitorização e o controlo destas e outras instalações técnicas.
Foi portanto, a necessidade de redução dos consumos energéticos afectos aos sistemas de
climatização e às instalações de iluminação artificial, o ponto de partida para o surgimento e
subsequente desenvolvimento dos Sistemas de Automação e Controlo de Edifícios (BACS1).
1.1 Objectivo Geral do Trabalho
O Trabalho de Projecto tem como objectivo geral estabelecer o impacto que os sistemas
de automação e controlo de edifícios potenciam no seu desempenho energético, considerando
a sua aplicação num caso de estudo concreto, a Unidade Hoteleira – Edifício das Tágides.
1.2 Sistemas de Automação e Controlo de Edifícios (BACS)
1.2.1 Generalidades
A Gestão de Edifícios (BM2) conduz os recursos financeiros, técnicos e humanos dos
edifícios, sendo os BACS uma ferramenta fundamental da componente técnica da gestão –
Gestão Técnica de Edifícios (TBM3) (Figura 2).
A grande vantagem da sua integração advém da possibilidade de tornarem os edifícios
extremamente flexíveis e facilmente adaptáveis às suas necessidades reais momento a
momento, reduzindo significativamente os consumos desnecessários.
1 do Inglês Building Automation and Control Systems. 2 do Inglês Building Management. 3 do Inglês Technical Building Management.
3
Figura 2 – Componentes da Gestão de Edifícios.
1.2.2 Evolução dos BACS
A necessidade de controlo das condições de utilização dos edifícios é primordial e o
homem-utente de acordo com as tecnologias disponíveis sempre impôs os seus requisitos de
controlo sobre aspectos básicos do seu conforto como: a iluminação; o
aquecimento/arrefecimento; e a ventilação.
No entanto, somente na década de 60 se alcançaria um nível de desenvolvimento
tecnológico que permitiria a automatização desse controlo.
Surgiram então os Sistemas de Automatização Local. Estes sistemas utilizavam painéis
de controlo e supervisão instalados localmente que através de uma lógica cablada (WLC4),
permitiam o controlo básico de equipamentos localizados em diversos pontos dos edifícios.
Mais tarde surgiram os Sistemas Centralizados. Sistemas estes que utilizavam sensores e
actuadores interligados por cabos (muitas vezes com grandes extensões) a unidades de
controlo dedicadas a um determinado sistema em particular (e.g.: detecção de incêndios e
climatização). Estas unidades eram constituídas fundamentalmente por um módulo de
processamento que integrava um microprocessador programado em assembly e por vários
módulos de entrada/saída. A tecnologia utilizada permitia então, que num único ponto da
instalação se tivesse acesso a informação sobre o estado de todo o sistema, bem como efectuar
o controlo sobre o mesmo, contudo, o grau de autonomia e decisão era ainda reduzido, i.e., o 4 Do Inglês Wired Logic Control.
Gestão de Edífícios
BM
GestãoFinanceira
GestãoTécnicaTBM
Gestão de RecursosHumanos
sistema detecta desvios relativos ao que será o normal funcionamento, e emite alarmes, sendo
no entanto da responsabilidade do operador a tomada de decisão. É de referir que os sistemas
que integram as diversas instalações técnicas (serviços) de um edifício estão isoladas, são
muitas vezes de fabricantes distintos e recorrem invariavelmente a linguagens de programação
diferentes, não possuindo quaisquer mecanismos de troca de informação entre si.
O passo seguinte foi o desenvolvimento de Sistemas Distribuídos Hierárquicos. São
sistemas cujo controlo é suportado por uma lógica programável (PLC5) actuando em dois
níveis: sensores e actuadores ligados a unidades de controlo local, que por sua vez se
encontram ligadas a unidades de controlo central através de redes de comunicações. Estes
sistemas apresentam sobre os anteriores uma maior capacidade computacional (unidades de
controlo baseadas em microcomputadores); maior flexibilidade; melhores capacidades de
interacção com os operadores (interfaces gráficos); melhor relação funcionalidades/custo.
Persiste contudo, a incapacidade dos diversos sistemas comunicarem entre si, ou seja, não se
consegue ainda a devida cooperação entre sistemas.
Esta necessidade leva ao aparecimento de uma nova geração de BACS: os Sistemas
Integrados. A diferença essencial destes sistemas é a integração de um terceiro nível de
controlo que permite supervisionar e coordenar os vários sistemas de automação específica do
edifício.
1.2.3 Impacto dos BACS no Desempenho Energético dos Edifícios
Os sistemas integrados permitem uma automação e controlo efectivos dos diversos
serviços dos edifícios, designadamente o Aquecimento, Ventilação e Ar-condicionado
(AVAC), as Águas Quentes Sanitárias (AQS) e a Iluminação o que promove o aumento da
eficiência energética dos mesmos. Funções e rotinas complexas e integradas de poupança
energética podem ser configuradas de acordo com as necessidades reais de utilização evitando
assim consumos energéticos e emissões de CO2 desnecessárias.
Este aumento da eficiência energética conduzirá inevitavelmente à redução de custos na
condução dos edifícios e, por conseguinte, à valorização dos mesmos. É portanto,
indispensável que todos os interessados, possam ter acesso à classificação energética de um
dado edifício.
5 Do Inglês Programable Logic Control.
5
Assim, a EN 15232/2007 que determina o desempenho energético dos edifícios,
definindo o impacto da Automação e Controlo de Edifícios e da Gestão de Edifícios,
estabelece 4 classes energéticas associadas às funções implementadas, conforme apresentado
no ponto 2.4 deste documento.
1.2.4 Protocolos de Comunicação dos BACS
O formato das comunicações entre os dispositivos dos BACS deverá estar perfeitamente
definido, respeitando portanto, um determinado protocolo de transmissão de dados.
Durante muito tempo os gestores de edifícios viram-se obrigados a optar por sistemas
proprietários, i.e., protocolos que os vinculavam a um determinado fabricante. Os protocolos
BACnet6 e LonWork7 surgiram como modelos abertos, possibilitando que equipamentos de
diferentes fabricantes comunicassem entre si respeitando um conjunto de regras claramente
estabelecidas, garantindo desta forma a integração dos diversos serviços dos edifícios.
São, claramente dois protocolos concorrentes com vantagens e pontos fracos distintos e
também com áreas de aplicação próprias, que disputam o mercado a nível global, embora,
segundo Hull [2], com a possibilidade de ambos subsistirem, uma vez que possuem uma
massa crítica de utilizadores.
A escolha do protocolo a implementar num determinado edifício dependerá de factores
como o número de pontos a controlar, a velocidade de transmissão, as distâncias entre pontos,
a possibilidade de expansão, e o custo global, e, será sempre uma decisão com consequências
futuras no desempenho do mesmo.
Embora não existam fórmulas pré-estabelecidas para determinar o protocolo a adoptar,
segundo Fisher [3], BACnet é opção mais segura, quando se tem como requisitos
fundamentais, aspectos como:
Interoperabilidade efectiva entre BACS de diferentes fabricantes;
Sistemas baseados em normas internacionais;
Maior desempenho e menor custo;
Opções reais de expansão, considerando: custo; desempenho e dimensão;
Adopção e suporte por parte da generalidade dos maiores fabricantes de
automação e controlo;
6 Do Inglês Building Automation and Control Networks. 7 Protocolo de transmissão de dados patenteado pela Echelon Corporation.
Capacidade de integrar redes locais e respectivas infra-estruturas;
Rede de comunicações robusta, incluindo múltiplas LAN8 e dial-up;
Sistemas de média e grande dimensão;
Expansão sem restrições e capacidade de integrar inovações e novas
funcionalidades.
1.3 Building Automation and Control Networks (BACnet)
BACnet é um protocolo de comunicação de dados para redes de automação e controlo de
edifícios que, pelas características tem vindo a ser assumido como protocolo padrão nos
Estados Unidos da América, na Europa e em mais de 30 países, é actualmente o único
protocolo reconhecido pela ISO9.
1.3.1 Origem e Objectivos do BACnet
Tendo sido criado debaixo da alçada da ASHRAE10, o seu desenvolvimento iniciou-se
em Junho de 1987 em Nashville, Tennessee – EUA, na reunião inaugural do SPC11. Encontro
este que teve como objectivo permitir que fossem definidos quais os atributos que um bom
protocolo (de transmissão de informação em edifícios) deveria possuir. Estipulou-se então,
que o BACnet constituir-se-ia como um protocolo com as seguintes características:
interoperabilidade; eficiência; compatibilidade com outras aplicações e redes; baseado no
modelo de camadas OSI12; flexibilidade; transmissão segura; permissão de esquemas de
prioridades; e, estabilidade.
Este protocolo define fundamentalmente:
Objectos padrão e serviços para integrar;
Sequência de mensagens, segmentos, e formato das mensagens;
Endereçamento;
Acesso à rede;
8 Do Inglês Local Area Network. 9 Do Inglês International Standard Organization, designação vulgar da International Organization for Standardization. 10 Do Inglês American Society of Heating, Refrigeration and Air-Conditioning Engineer. 11 Do Inglês Standard Project Committee. 12 Do Inglês Open Systems Interconnection.
7
Tipologia da rede e meio;
Despiste de erros.
O BACnet encontra-se normalizado e perfeitamente definido na sua estrutura pelas
principais famílias de normas, designadamente: ISO e ANSI13 que definem os serviços de
comunicação de dados e protocolos para equipamento informático usado para monitorizar e
controlar sistemas AVAC e outros sistemas em edifícios. Define ainda, a representação
abstracta e orientada para objectos da informação comunicada entre tais equipamentos, de
molde a facilitar a aplicação de tecnologia de controlo digital em edifícios.
1.3.2 Sistemas Abrangidos pelos BACnet
Do ponto de vista da TBM é fundamental que todas as instalações, equipamentos e
sistemas de relevo, se encontrem abrangidos pelos BACS. Assim, BACnet especifica modelos
de comunicação entre os seguintes serviços:
Águas e Esgotos
Energia Eléctrica;
Comunicações;
Gás;
AVAC;
Segurança Integrada;
Transporte de Pessoas e Cargas.
1.3.3 Arquitectura da Rede BACnet
O protocolo BACnet estabelece, de acordo com a sua arquitectura, quais os dispositivos
(hardware) que integram os referidos sistemas. Estes dispositivos quando devidamente
interligados e configurados tornam possíveis as funções de automação e controlo dos
edifícios. Consideram-se seis tipos de dispositivos:
B-OWS14;
B-OD15;
13 Do Inglês American National Standards Institute. 14 Do Inglês BACnet - Operator Workstation. 15 Do Inglês BACnet - Operator Display.
B-BC16;
B-AAC17;
B-ASC18;
B-SA19;
B-SS20.
A arquitectura (Figura 3) de uma rede BACnet desenvolve-se em 3 níveis:
Nível de Gestão – Posto-de-supervisão (B-OWS);
Nível de Automação – Controladores de edifício (B-BC) e de aplicação avançada
(B-AAC) e específica (B-ASC):
Nível de Campo – Actuadores (B-SA) e sensores (B-SS).
Figura 3 – Esquema Típico da Arquitectura da Rede de BACS (Fonte: Compasso Ecológico).
Esta estrutura compreende: dispositivos que da perspectiva da transmissão de
informação, poderão funcionar como emissores ou receptores; e, canais por onde essa
informação circula. 16 Do Inglês BACnet - Building Controller. 17 Do Inglês BACnet - Advanced Application Controller. 18 Do Inglês BACnet - Application Specific Controller. 19 Do Inglês BACnet - Smart Actuator. 20 Do Inglês BACnet - Smart Sensor.
9
1.3.4 Método de Transmissão de Dados do Protocolo BACnet
As mensagens BACnet poderão ser transportadas em qualquer meio, existindo no entanto
protocolos normalizados que poderão ser utilizados de forma conjugada em função das
necessidades do sistema.
TCP/IP21 – É, em BACnet, utilizado no nível de gestão, i.e., estruturando a coluna
(backbone) do sistema.
Ethernet – Protocolo que, pelas suas características, é utilizado, tal como o
TCP/IP, como coluna do sistema.
ARCnet22 – A sua utilização em BACnet dá-se no desenvolvimento, à
semelhança dos protocolos TCP/IP e Ethernet, da coluna principal da rede.
LonTalk – Em BACnet é utilizado, tal como a tecnologia TCP/IP, Ethernet e
ARCnet para a coluna da rede.
MS/TP23 – Utiliza-se em BACnet para as comunicações nos níveis de automação
e de campo.
1.3.5 Caracterização do Formato das Comunicações do Protocolo BACnet
Na definição do formato das comunicações, o SPC, optou por uma abordagem, flexível e
orientada para os objectos. Todos os dados no sistema, são representados em termos de
objectos (objects), propriedades (proprieties) e serviços (services). Este método normalizado
de representar dados e acções é a chave para que equipamentos BACnet de diferentes
fabricantes possam interoperar.
Um objecto pode representar informação sobre uma entrada (input) ou saída (output)
física, ou pode referir-se a uma associação lógica de pontos que desempenham uma
determinada função, como por exemplo, um setpoint. Qualquer objecto tem uma referência
(e.g.: AI-1) que permite ao sistema reconhecê-lo. Deste ponto de vista, um objecto, é muito
semelhante a um data point, a diferença fundamental, prende-se com o facto que um data
point, tipicamente, assume apenas um único valor, já um objecto consiste num número de
propriedades específicas. É através destas propriedades que um objecto é monitorizado e
controlado.
21 Do Inglês Transmission Control Protocol/Internet Protocol. 22 Do Inglês Attached Resource Computer Network. 23 Do Inglês Master Slave / Tolken Passing.
Assim, para melhor clarificar esta diferença, e considerando, por exemplo, a temperatura
de um quarto, poderemos comparar um data point, com o objecto definido por entrada
analógica (AI – Analog Input) de um sistema BACnet. Ambos estão associados à temperatura
de um espaço a partir de uma entrada física. A informação dada pelo data point, será apenas o
valor da temperatura do quarto, suponhamos, 23. O objecto AI, também nos indicará, como
valor da grandeza medida, 23, como sendo o valor da propriedade Present-value. No entanto,
outras propriedades do objecto transmitirão outro tipo de informação relevante, a título de
exemplo poderão ser referidas as seguintes: Units – º C; Device-type – 10 kΩ termistor;
Description – temperatura. Desta forma o objecto AI reveste-se de uma maior robustez que o
data point equivalente.
Todos os objectos possuem propriedades exigidas (required properties) e propriedades
opcionais (optional properties).
Tal como exposto anteriormente, os objectos são monitorizados e controlados apenas
através das suas propriedades. BACnet especifica 123 propriedades de objectos, sendo que 3
delas devem estar presentes em qualquer objecto: Object-identifier; Object-name; e, Object-
type. Pode ainda ser exigido que certos objectos suportem propriedades adicionais.
O tipo de objecto e o tipo de equipamento no qual o objecto reside determinam as
propriedades que devem estar presentes.
Algumas propriedades podem ser escritas e outras, apenas lidas. O acto de ler ou escrever
algo no sistema é designado por serviço. Os serviços são portanto, a forma como um
equipamento BACnet recebe informação de outro equipamento; comanda outro equipamento;
ou ainda, permite que outro equipamento saiba que algo aconteceu. O único serviço que se
requer que seja suportado por todos os dispositivos é o Read-propertie.
Os serviços BACnet seguem um modelo client-server, ou seja, o client requisita um
determinado serviço que será cumprido pelo server.
1.3.6 BACnet Interoperability Building Blocks (BIBB’s)
Correspondem a colecções de serviços que definem cinco áreas de interoperabilidade
distintas:
Data Sharing;
Alarms & Events;
Scheduling;
Trending;
11
Device Management.
Um exemplo da terminologia usada para definir um BIBB será:
DS-RP-A
Em que:
DS - representa a área de interoperabilidade (Data Sharing);
RP - define o service (Read Property);
A - indica se se trata de um client (A), ou de um server (B).
1.3.7 Perfil Padrão de Dispositivos do Protocolo BACnet
Trata-se de uma especificação da ISO 16484-5 (Tabela 1) que define quais os serviços
presentes em cada área de interoperabilidade que cada tipo de dispositivos deverá integrar,
desempenhando funções de cliente ou de server.
Tabela 1 – Perfil Padrão dos Dispositivos BACnet
B-OWS B-BC B-AAC B-ASC B-SA B-SS
Data Sharing
DS-RP-A,B DS-RP-A,B DS-RP-B DS-RP-B DS-RP-B DS-RP-B DS-RPM-A,B DS-RPM-A,B DS-RPM-B --- --- --- DS-WP-A,B DS-WP-A,B DS-WP-B DS-WP-B DS-WP-B --- DS-WPM-A DS-WPM-B DS-WPM-B --- --- ---
Alarm & Events
AE-N-A A-N-I-B A-N-I-B --- --- --- AE-ACK-A AE-ACK-A AE-ACK-B --- --- --- AE-INFO-A AE-INFO-B AE-INFO-B --- --- --- AE-ESUM-A AE-ESUM-B --- --- --- ---
Scheduling SCHED-A SCHED-E-B SCHED-I-B --- --- ---
Trending T-VMT-A T-VMT-I-B --- --- --- --- T-ATR-A T-ATR-B --- --- --- ---
Device Management
DM-DDB-A,B DM-DDB-A,B DM-DDB-B DM-DDB-B --- --- DM-DOB-A,B DM-DOB-A,B DM-DOB-B DM-DOB-B --- --- DM-DDC-A DM-DDC-B DM-DDC-B DM-DDC-B --- --- DM-TS-A DM-TS-B DM-TS-B --- --- ---
DM-UTC-A DM-UTC-B DM-UTC-B --- --- --- DM-RD-A DM-RD-B DM-RD-B --- --- --- DM-BR-A DM-BR-B --- --- --- --- DM-CE-A --- --- --- --- ---
2 Enquadramento Regulamentar
A crise petrolífera de 1973, em resultado da posição tomada pela Organização dos Países
Exportadores de Petróleo (OPEP), levou à revisão das políticas energéticas dos países
industrializados, no entanto, ainda sem consciência da necessidade de redução dos consumos,
mas orientada à criação de reservas petrolíferas (e.g.: reserva do Louisiana nos Estados
Unidos da América) e ao desenvolvimento de fontes de energia alternativas.
Mais tarde, no final da década de 80, sob a ameaça dos efeitos das alterações climáticas,
designadamente, o aquecimento global, e compreendendo que este se deve fundamentalmente
ao aumento dos gases com efeito de estufa (GEE), inicia-se uma série de eventos
internacionais24 vendo-se então, a Organização das Nações Unidas (ONU) na contingência de
impulsionar os estados membros a tomarem medidas que reduzam as emissões dos referidos
gases com particular destaque para o CO2.
Este é o ponto de partida para a criação de vários diplomas (Figura 4) que terão grande
importância na forma como os edifícios, enquanto grandes consumidores de energia e por
conseguinte responsáveis pela libertação de uma percentagem significativa de CO2, deverão
ser concebidos e conduzidos de forma a alcançar-se um desenvolvimento sustentável.
\
Figura 4 – Estrutura da Regulamentação de Relevo.
24 Toronto Conference on the Changing Atmosphere, em Toronto - Canadá, Outubro de 1988; IPCC's First Assessment Report, em Sundsvall – Suécia, Agosto de 1990; e, United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC), no Rio de Janeiro - Brasil, Junho de 1992.
Protocolo de Quioto DC 192/2002
SCE
DL 78/2006 DL 79/2006
RSECE DL 80/2006
RCCTE
DL 118/98 DL 40/90
EN 15232/2007
13
2.1 Protocolo de Quioto para a Convenção-Quadro das Nações
Unidas sobre as Alterações Climáticas
O Protocolo de Quioto aprovado em Dezembro de 1997, com entrada em vigor em
Fevereiro de 2005 estabelece uma calendarização para redução da emissão de GEE, à qual se
obrigam os estados membros que o ratificaram.
Com o intuito de promover o desenvolvimento sustentável, os países signatários, de
acordo com as suas circunstâncias, deverão implantar políticas e medidas conforme o exposto
na alínea a) do Art.º 2º do Protocolo [4]. Assim, no ponto (i) da referida alínea fica, em
primeiro lugar, definido o “Aumento da eficiência energética em sectores relevantes da
economia nacional;”.
Ora, tendo em conta; não só que o Anexo A deste documento destaca a construção como
um dos sectores com impacto nos consumos de combustíveis; mas também que em Portugal,
os sectores da construção e do imobiliário participaram25, de 2001 a 2008, em cerca de 6 % do
VAB; e que o balanço energético nacional em 2005 revela que os edifícios representam 30 %
do consumo26 de energia (Figura 5), poderemos constatar que à luz deste Protocolo o aumento
da eficiência energética dos edifícios terá um contributo significativo na redução dos GEE
também em Portugal e, portanto, deverá ser objecto de políticas concretas por parte das
entidades competentes.
Figura 5 – Balanço Energético de 2005 (Fonte: DGEG).
A importância de que se revestem as medidas promotoras do incremento da eficiência
energética dos edifícios, no que respeita ao panorama nacional, é tanto maior porquanto
Portugal, em função das suas ineficientes politicas de florestação, não se possa enquadrar nos
25 Fonte: Governo da República Portuguesa – Plano de Estabilidade e Crescimento, Março de 2010. 26 Fonte: Direcção-Geral de Energia e Geologia – Balanço Energético de 2005.
Energia Final
Agricultura: 2 %
Transportes: 35 %
Indústria: 33 %
Residencial: 17 %
Serviços: 13 %
Energia Eléctrica
Agricultura: 2 %
Transportes: 1 %
Indústria: 35 %
Residencial: 29 %
Serviços: 33 %
países com sumidouros de GEE de relevo, pelo contrário, as ainda restantes florestas de
árvores autóctones, verão após verão, comportam-se como fontes de GEE para,
posteriormente, darem lugar a fontes de rendimentos (renováveis de 7 em 7 anos) a novos
proprietários, madeireiros e industriais do papel.
Ainda que os objectivos do Protocolo de Quioto sejam por muitos vistos como
inalcançáveis, e que este documento tenha, ao longo da sua existência, sido continuamente
posto à prova, as suas determinações revelam uma nova postura da comunidade internacional
que, em todo o caso, deverá ser reconhecida e favorecida por todos os que têm
responsabilidades no seu campo de aplicação.
Finalmente resta referir que, não obstante as dificuldades colocadas ao seu cumprimento,
em muitos casos justificadas pelos objectivos ambiciosos que estabelece, o Protocolo de
Quioto parece sair reforçado da conferência climática da Convenção-Quadro das Nações
Unidas para as Alterações Climáticas recentemente realizada em Durban, África do Sul
(Dezembro de 2011). Tendo, após longas horas de debate, os países aderentes convergido,
conforme a secretária-executiva das Nações Unidas para questões climáticas, Christiana
Figueres, anunciou, para a Plataforma de Durban que prevê que, para além dos países
industrializados, também as economias emergentes como a India e o Brasil, se comprometam
com o ambiente. É também de ressalvar que pela primeira vez, China e EUA deram o seu aval
à criação efectiva de um acordo climático internacional [5].
2.2 DC 2002/91/CE | Directiva do Desempenho Energético dos
Edifícios (EPBD)
A EPBD, com redacção de 16 de Dezembro de 2002 entrou em vigor a 4 de Janeiro de
2003 e constitui a origem da regulamentação dos Estados-Membros sobre a Certificação
Energética.
Na sua formulação, esta directiva considera, entre outros, os seguintes pressupostos [6]:
As políticas da União Europeia (UE) deverão integrar as exigências de protecção
do ambiente;
Fontes de energia essenciais como os derivados do petróleo, o gás natural e os
combustíveis sólidos, são as principais fontes de emissão de CO2;
O cumprimento do Protocolo de Quioto implica em grande medida a
implementação de medidas que promovam o aumento da eficiência energética;
15
A segurança no abastecimento energético, a médio e longo prazo, é fortemente
influenciada pela gestão da procura de energia;
A aprovação por parte do Concelho Europeu do plano de acção da Comissão
Europeia para a eficiência energética, e a respectiva solicitação de medidas
específicas para o sector dos edifícios;
O peso na balança energética da UE do sector residencial e terciário (40 %),
constituído maioritariamente por edifícios, tende a aumentar e consequentemente
também as respectivas emissões de GEE aumentarão;
A Directiva 93/76/CEE do Conselho, de 13 de Setembro de 1993, relativa à
limitação das emissões de CO2;
A Directiva 89/106/CEE do Conselho, de 21 de Dezembro de 1988, relativa à
aproximação das disposições legislativas, regulamentares e administrativas dos
Estados-Membros no que respeita aos produtos de construção;
A obrigatoriedade das medidas promotoras do aumento da eficiência energética
dos edifícios considerarem as condições climáticas e locais, o ambiente interior e
a rentabilidade económica;
A metodologia de cálculo para determinar o desempenho energético dos edifícios,
embora possa ser diferente a nível regional, deve integrar, não só o isolamento
térmico, como também as instalações de aquecimento e ar-condicionado, a
utilização de fontes de energia renováveis e a concepção dos próprios edifícios;
Os Estados-Membros devem encorajar a boa gestão de energia, tendo em
consideração a intensidade de utilização dos edifícios;
O aumento significativo de equipamentos de ar-condicionado instalados nos
últimos anos, no sul da Europa, conduz a problemas nas horas de ponta com a
consequência da subida do custo da energia e a uma maior precariedade do
equilíbrio energético nesses países.
Este diploma tem como objectivos primordiais o estabelecimento de requisitos mínimos
para o enquadramento geral para uma metodologia de cálculo do desempenho energético
integrado dos edifícios; a aplicação de requisitos mínimos para o desempenho energético dos
novos edifícios; a aplicação de requisitos mínimos para o desempenho energético dos
edifícios existentes sujeitos a importantes obras de remodelação; a Certificação Energética
dos edifícios; e, a inspecção regular de caldeiras e instalações de ar-condicionado nos
edifícios.
2.3 Sistema Nacional de Certificação Energética e da Qualidade do
Ar Interior nos Edifícios (SCE)
O SCE resulta da transposição para a ordem jurídica nacional da EPBD. É definido pelos
Decretos-Lei n.º 78/2006 n.º 79/2006 e n.º 80/2006, todos com redacção de 4 de Abril de
2006.
2.3.1 DL 78/2006
Este diploma [7] define juridicamente os atributos do SCE apresentando como
objectivos:
Assegurar a aplicação regulamentar no que concerne; às condições de eficiência
energética, à utilização de sistemas de energias renováveis e à garantia da
qualidade do ar interior;
Certificar o desempenho energético e da qualidade do ar interior nos edifícios;
Identificar as medidas correctivas ou de melhoria de desempenho dos edifícios e
respectivos sistemas energéticos e de qualidade do ar interior.
Conforme se pode constatar, o legislador estabelece não só critérios que visam o aumento
do desempenho energético dos edifícios, como também, critérios que pretendem garantir a
qualidade do ar interior dos edifícios (QAI). Esta abordagem mais abrangente do que o
determinado pela EPBD, não é só por si negativa, uma vez que, como será do entendimento
geral, a QAI é essencial para o conforto e saúde dos utilizadores dos edifícios, contudo, como
adiante se demonstrará, a forma como, do ponto de vista técnico-regulamentar, se pretendeu
implementar as medidas para garantia da QAI, levaram a que os consumos energéticos dos
edifícios se tornassem em muitos casos, nomeadamente em equipamentos públicos, como é o
caso de algumas escolas do Parque Escolar, incomportáveis economicamente, conduzindo a
que, em virtude da inexistência de sistemas de automação e controlo devidamente
parametrizados, os sistemas de ventilação fossem completamente desligados.
São apresentados neste documento os edifícios sujeitos ao SCE:
Todos os novos edifícios e os edifícios existentes sujeitos a grandes intervenções
de reabilitação;
Edifícios de serviço existentes, sujeitos periodicamente a auditorias;
Edifícios existentes de habitação e/ou serviços sempre que sejam celebrados
contractos de venda e de locação, incluindo o arrendamento.
17
O DL 78/2006 identifica, como entidades responsáveis pela sua supervisão a Direcção-
Geral de Energia e Geologia (DGEG), no âmbito da energia, e a Agência Portuguesa do
Ambiente (APA), antigo Instituto do Ambiente, no âmbito da QAI e, como entidade gestora a
Agência para a Energia (ADENE).
Especifica também os requisitos para exercício da função de Perito Qualificado (PQ) e as
respectivas competências, bem como as obrigações dos promotores ou proprietários dos
edifícios e equipamentos, a validade dos certificados e, a necessária obrigatoriedade de
pagamento de uma taxa pelo registo dos mesmos, na ADENE.
Estabelece ainda os princípios de fiscalização do SCE e as contra-ordenações, coimas e
sanções acessórias aplicáveis. Sobre este aspecto, é importante referir, que passados
praticamente 3 anos de entrada em vigor integral do SCE muitos edifícios públicos se
encontram em incumprimento por falta de disponibilidade financeira para implementarem as
medidas impostas por este conjunto de normas. Em última análise, tal situação levará a que o
estado se condene ao pagamento das referidas coimas, pois, não o fazendo, perderá a
legitimidade para aplicar as medidas previstas, aos proprietários dos edifícios privados.
Como complemento administrativo ao estabelecido pelo DL 78/2006 foram promulgados
posteriormente os seguintes diplomas legais:
Portaria n.º 461/2007, de 5 de Junho – Calendarização da aplicação do SCE.
3 de Julho de 2006 – Início da aplicação dos novos regulamentos
1 de Julho de 2007 – Início da aplicação do SCE a novos grandes edifícios
1 de Julho de 2008 – Início da aplicação do SCE a novos pequenos
edifícios
1 de Janeiro de 2009 – Início da aplicação do SCE aos restantes edifícios
Portaria n.º 835/2007, de 7 de Agosto – Taxas de registo do SCE.
Habitação – 45 euros
Serviços – 250 euros
Despacho n.º 10250/2008, de 8 de Abril – Modelo de certificado Energético e da
Qualidade do Ar Interior.
Figura 6 – Modelo de Certificado Energético e da Qualidade do Ar Interior (Fonte: ADENE).
2.3.2 DL 79/2006 | Regulamento dos Sistemas Energéticos de Climatização
dos Edifícios (RSECE)
O DL 79/2006 entrou em vigor de acordo com a calendarização estabelecido pela
Portaria 461/2007, de 5 de Junho e revogou, com a sua publicação, o DL 118/98, de 7 de
Maio de 1998.
Estabelece, entre outras, as seguintes condições [8]:
Projecto de novos sistemas de climatização que contemple, designadamente, os
requisitos de conforto térmico e da qualidade do ar interior; os requisitos em
termos de concepção, da instalação e do estabelecimento das condições de
manutenção; e a utilização racional da energia e de materiais e tecnologias que
promovam a sustentabilidade ambiental;
Limitação do consumo máximo de energia nos Grandes Edifícios de Serviços
(GES) existentes;
Limitação do consumo máximo de energia para todo o edifício, particularmente
para os sistemas de climatização, previstos em condições nominais, em edifícios
novos ou sujeitos a grandes reabilitações que venham a ser dotados de novos
sistemas de climatização, e limitação de potência a instalar.
19
O RSECE impõe no ponto 1 do Art.º 13.º que as potências térmicas para os GES, sejam
determinadas por simulação dinâmica multizona e que a potência instalada não exceda em
mais de 40 % a que resultar da referida simulação. No ponto 2 do mesmo artigo determina
que o dimensionamento dos sistemas de climatização contabilize: para a carga térmica de
aquecimento todas as cargas identificadas pelo método de cálculo estabelecido pelo RCCTE;
e para a carga térmica de arrefecimento os ganhos sensíveis e latentes, em regime não
permanente, resultantes da condução através dos elementos da envolvente, da incidência da
radiação solar nos envidraçados, às fontes internas de calor (ocupantes, iluminação artificial,
equipamentos), às infiltrações e renovação mecânica de ar, assim como às carga devidas ao
próprio sistema de AVAC, calculadas para cada espaço e para todas as zonas servida pelo
mesmo sistema, tendo em conta a simultaneidade.
No ponto 2 do Art.º 30.º o regulamento define como norma aplicável à acreditação dos
programas de simulação detalhada a ASHRAE 140/2004.
Quanto à limitação dos consumos energéticos específicos dos edifícios o Art.º 31º do
RSECE, estabelece que o indicador de eficiência energética (IEE) de um dado edifício não
deverá ser superior ao IEE de referência para a mesma tipologia, apresentados nos Anexos X
a XII, fazendo uso, para o efeito, dos padrões de referência (ou nominais) de utilização dos
edifícios (para a ocupação, outros equipamentos e ventilação, enquanto que, para a
iluminação, se deverá utilizar densidade real) indicados no Anexo XV.
O Anexo IX define o método para cálculo do IEE tal como a seguir se apresenta:
= + +
1)
Em que:
IEE – indicador de eficiência energética [kgep/m2.ano];
IEEI – indicador de eficiência energética de aquecimento [kgep/m2.ano];
IEEV – indicador de eficiência energética de arrefecimento [kgep/m2.ano];
Qout – consumo de energia não ligado aos processos de aquecimento e arrefecimento [kgep/ano];
Ap – área útil de pavimento [m2].
Por sua vez:
=
× 2)
=
× 3)
Em que:
Qaq – consumo de energia de aquecimento [kgep/ano];
FCI – factor de correcção do consumo de energia de aquecimento;
Qarr – consumo de energia de arrefecimento [kgep/ano];
FCV – factor de correcção do consumo de energia de arrefecimento.
O cálculo dos factores de aquecimento e de arrefecimento (FCI e FCV) será feito tendo por
referência a região climática I1-V1 norte – Graus-dia de aquecimento: 1000; Duração da
estação de aquecimento: 160 dias.
=
4)
=
5)
Em que:
NI1 – necessidades máximas de aquecimento (RCCTE) para a zona de referência I1 [kWh/m2.ano];
NIi – necessidades máximas de aquecimento (RCCTE) para a zona em questão [kWh/m2.ano];
NV1 – necessidades máximas de arrefecimento (RCCTE) para a zona de referência I1 [kWh/m2.ano];
NVi – necessidades máximas de arrefecimento (RCCTE) para a zona em questão [kWh/m2.ano].
A classificação energética, conforme definido pelo SCE é determinada em função da
relação (s) entre o IEE nominal e o IEE do edifício aplicado às seguintes expressões:
Classe A+ í ≤ − ! 6)
Classe A í ≤ − 0,75! 7)
Classe B í ≤ − 0,5! 8)
Classe B- í ≤ − 0,25! 9)
Classe C í ≤ 10)
Classe D í ≤ + 0,5! 11)
Classe E í ≤ + ! 12)
21
Classe F í ≤ + 1,5! 13)
Classe G í ≤ + 2! 14)
Sendo:
! = í
15)
Importa referir que os IEE de referência fornecidos pelo RSECE são em muitos casos,
extremamente conservadores, não existindo tampouco uma clarificação, por parte das
entidades competentes, sobre a sua origem. Prevê-se que na próxima versão deste
regulamento, os IEE de referência sejam determinados caso a caso, considerando para o
efeito, a arquitectura, orientação e localização do edifício em estudo sob determinadas
condições padrão, designadamente a caracterização térmica da envolvente e eficiência dos
equipamentos de climatização. Esta possível abordagem, embora promova uma noção mais
clara dos IEE de referência, não possibilitará determinar em que medida outros aspectos da
arquitectura bioclimática, como a orientação e a utilização de soluções passivas de
sombreamento, poderão influenciar a eficiência energética dos edifícios.
Embora para certos edifícios se registe alguma dificuldade em garantir que o seu IEE seja
inferior ao IEE de referência aplicável, frequentemente, com uma escolha das luminárias mais
orientada para a eficiência energética, consegue-se tornar o edifício regulamentar. Contudo, o
facto de termos cada vez mais edifícios que cumpram o RSECE, não indica necessariamente
que estejamos a avançar no sentido de um menor consumo relativo. É urgente compreender
que as condições exigidas para garantia da QAI, no que respeita aos caudais de ar novo a
insuflar em cada zona ocupada, conforme especificado pelo Anexo VI do regulamento e
aplicáveis a todas as tipologias de edifícios, são, sempre que determinados em função da
ocupação (entre 30 e 35 m3/hora.pax para a generalidade dos casos, tal como já antes o fazia o
DL 118/98 – Quadro IV.2), superiores aos valores recomendados pela EN 13779 (Tabela 2),
para uma QAI moderada (28 m3/hora.pax), não obstante os valores de CO2 admissíveis para
este nível de qualidade (800 ppmv) serem inferiores ao que o regulamento determina no
Anexo VII (1800 mg/m3 → 984 ppmv).
Tabela 2 – Classes de QAI (Fonte: EN 13779).
Ar Interior Qualidade Caudal ar novo
[m3/h.pax] ∆CO2
[ppmv] Decipol
[olf]
IDA 1 Elevada 72 350 0,8 IDA 2 Média 45 500 1,2
IDA 3 Moderada 28 800 2,0
IDA 4 Baixa 18 1200 3,0
Ora, os caudais definidos no Anexo VI, agravados de eficiências de insuflação (sugeridas
pela ADENE) também elas conservadoras, leva a que tenhamos caudais de admissão
significativamente mais elevados do que aqueles que eram considerados antes da entrada em
vigor deste regulamento.
Como consequências óbvias e lamentáveis destas determinações será de referir um maior
consumo energético dos motores associados aos sistemas de ventilação, para propulsionarem
os caudais requeridos; um maior consumo por parte dos equipamentos dos sistemas (incluindo
os grupos circuladores) de aquecimento, arrefecimento e ar-condicionado para contrariar a
energia contida nos volumes de ar introduzidos. Isto apenas do ponto de vista energético, ou
seja, o que se evidenciará somente aquando da condução dos novos edifícios.
No entanto, logo durante a fase de análise dos investimentos, o custo dos equipamentos
seleccionados, incluindo as redes aerólica e hidráulica e/ou de fluído frigorigéneo e
respectivos acessórios, serão notados, levando a que, pelo menos no caso de alguns
promotores mais precavidos, os investimentos previstos não se concretizem, acabando por se
verificar um efeito contrário ao esperado na economia. Noutros casos, como o do Parque
Escolar, talvez por falta de precaução, os investimentos são feitos, impondo-se aos
responsáveis pela condução dos novos Centros Escolares a difícil gestão técnico-financeira
dos sistemas, sendo em muitos casos a solução mais “prática” a sua inibição, verificando-se
assim um efeito contrário ao espectável no que respeita à QAI e/ou ao conforto térmico.
No que respeita à gestão técnica o RSECE não vai mais além do que o DL 118/98,
definindo essencialmente o que este já especificava.
Assim, o Art.º 15º (Art.º 9º do DL 118/98) determina que existam sistemas de regulação
e controlo integráveis em sistemas de gestão técnica de energia, quando aplicável, que possam
sobrepor-se aqueles, alterando as condições ambientais interiores sempres que o resultado da
análise dos dados disponíveis assim o determine, desde que não seja posta em causa a QAI.
Os sistemas de regulação e controlo devem, conforme especificado, permitir no mínimo:
23
Limitar as temperaturas de conforto, máxima e mínima, em todos os espaços ou
zonas climatizadas;
Regular as potências de aquecimento e de arrefecimento das instalações às
necessidades;
Fechar ou reduzir automaticamente a climatização dos espaços ou zonas em
períodos de não ocupação.
O Art.º 16º (Art.º 10º do DL 118/98) define que a monitorização e gestão da energia são
obrigatórias em edifícios em que a potência instalada seja superior a 100 kW; que os sistemas
de gestão de energia deverão ser implementados em edifícios com uma potência instalada
superior a 250 kW; e, que os sistemas de gestão de energia terão de permitir a optimização
centralizada da parametrização do sistema de climatização em edifícios com uma potência
superior a 500 kW.
Adicionalmente o RSECE, na alínea zz) do Anexo I define os sistemas de gestão de
energia como “[...] Sistema electrónico para a gestão do sistema de climatização, incluindo a
supervisão, monitorização, comando e manutenção dos equipamentos e o uso de energia.”.
Tal definição, que no mínimo poderá ser considerada pouco profunda, não indica, por
exemplo, quaisquer protocolos de comunicação de referência, ou se estes sistemas de gestão
deverão ser de automatização local; centralizados; distribuídos hierárquicos; ou, integrados.
Refere que deve permitir monitorização, mas não indica em que medida, i.e., que parâmetros
é que devem ser monitorizados e quando. Define também que os sistemas de gestão devem
incluir a manutenção sem contudo, especificar que tipo de relatórios e alarmes deverão ser
emitidos, nem como é que estes deverão ser registados pelo sistema.
Não obstante o que acima se referiu, no Anexo IV são definidos os pontos de medição
obrigatórios para monitorização das instalações, especificando que deverão ser previstos em
projecto todos os acessórios necessários para monitorização dos parâmetros abaixo indicados:
Consumo eléctrico de todos os motores com potência superior a 5,5 kW;
Estado de colmatagem dos filtros de ar;
Estado de colmatagem dos filtros de água;
Estado de aberto/fechado dos registos corta-fogo;
Gases de combustão com potência superiora a 100 kW;
Temperatura do ar exterior;
Temperatura média do ar interior, ou de cada zona controlada a temperatura
destinta;
Temperatura da água em circuitos primários avanço/retorno;
Temperatura de insuflação das unidades de tratamento de ar;
QAI por grande zona a climatizar.
É no entanto, de salientar que este Anexo não clarifica a natureza dos acessórios que
refere, permanecendo esta questão demasiado vaga. Vejamos:
Para monitorização do consumo eléctrico dos motores deverão ser previstos contadores
de energia eléctrica dedicados a cada um, para que se possa determinar a energia consumida
num determinado período? Ou apenas (conforme entendido por alguns agentes da entidade
gestora do SCE), pontos onde se possam ligar pinças amperimétricas para determinar a
potência absorvida em determinado instante?
Quanto ao estado de colmatagem dos filtros, poderão ser considerados, como acessórios
para monitorização, as portas de acesso aos filtros de ar, ou o próprio porta-filtros de água,
para que se faça uma inspecção visual? Ou, por outro lado, deverão ser instalados
manómetros diferenciais?
E para os registos corta-fogo, basta poder-se aceder ao indicador existente no registo? Ou
o seu estado deverá ser comunicado automaticamente ao sistema?
No que respeita aos gases de combustão, não poderá entender-se que se pretenda que se
deixe uma sonda de gases permanentemente na chaminé, pois rapidamente se danificaria.
Será, contudo, que e o analisador de gases deverá existir no edifício? Talvez o mais razoável
seja deixar, simplesmente, um orifício com porta para inserção da sonda aquando das
auditorias, ou sempre que o técnico responsável pelo funcionamento da instalação (TRF) o
determine.
Finalmente, para a monitorização da QAI, não parece ser razoável admitir que os
edifícios sejam dotados de meios para monitorizarem todos os parâmetros da QAI. As
análises a fungos e bactérias e ao Radão deverão ser feitos em laboratórios da especialidade e
a análise dos compostos orgânicos voláteis (COV) requere equipamentos específicos, quando
muito, o sistema deverá permitir averiguar o nível de CO2 e, em função deste, determinar as
renovações de ar garantir.
No que respeita aos investimentos que possibilitem o aumento de eficiência energética de
um edifício, são consideradas obrigatórias, excepto quando não se considerem
economicamente viáveis. De acordo com o Anexo XIII do RSECE, a viabilidade económica é
verificada sempre que o período de retorno simples (PRS) seja inferior a 8 anos. O PRS
deverá ser determinado a partir da seguinte expressão:
25
()* = +(
16)
Em que:
PRS – período de retorno simples [ano];
Ca – custo de investimento adicional [€];
P1 – poupança anual [€/ano].
2.3.3 DL 80/2006 | Regulamento das Características de Comportamento
Térmico dos Edifícios (RCCTE)
Também o DL 80/2006 entrou em vigor de acordo com a calendarização estabelecido
pela Portaria 461/2007, de 5 de Junho tendo revogado, com a sua publicação, o DL 40/90, de
6 de Fevereiro de 1990.
Estabelece [9] as normas a respeitar nos projecto dos edifícios de habitação e de serviços
com sistema de climatização com o intuito de que:
As necessidades de aquecimento, arrefecimento, ventilação e AQS sejam
satisfeitas sem consumos energéticos excessivos;
Se minimizem as patologias nos elementos construtivos decorrentes de
condensações superficiais e que, potencialmente, levam à deterioração daqueles e
a uma deficiente QAI.
São definidos no Art.º 9º do RCCTE como parâmetros com características mínimas de
referência os coeficientes de transmissão térmica dos elementos da envolvente; o factor solar
dos elementos dos vãos envidraçados com área superior a 5 % da área útil de pavimento do
espaço que servem, desde que não orientados entre noroeste e nordeste.
No Art.º 14º deste diploma são indicados como referência, as condições ambientais de
conforto térmico de 20 ºC e 25 ºC para as estações de aquecimento e de arrefecimento
respectivamente; o mínimo de renovações ar de 0,6 rph; e, o consumo de AQS de 40 l/pax.dia
a 60 ºC, para edifícios de habitação, note-se que não são definidos quaisquer consumos de
AQS de referência para nenhuma das tipologias indicadas pelo RSECE para os edifícios de
serviços.
O Art.º 15º estabelece os valores limite das necessidades nominais de energia útil para
aquecimento e arrefecimento e, também para AQS, embora, uma vez que não é determinante
para cálculo do IEE dos edifícios não será aqui especificado.
Então, para determinar as necessidades nominais de energia útil para aquecimento será
considerado o factor de forma do edifício e no número de graus-dia do clima local:
≤ 0,5 , = 4,5 + 0,039501 17)
0,5 < ≤ 1 , = 4,5 + 30,021 + 0,037401 18)
1 < ≤ 1,5 , = 54,5 + 30,021 + 0,037401631,2 − 0,24 19)
≥ 1,5 , = 4,5 + 0,0688501 20)
Em que:
Ni – necessidades nominais de energia útil para aquecimento [kgep/m2.ano];
FF – factor de forma;
GD – graus-dia [ºC.dia].
Quanto às necessidades nominais de arrefecimento, o regulamento relaciona-as
directamente com a zona de referência onde se localiza o edifício, assim:
Tabela 3 – Valores de Nv em função da Zona Climática (Fonte: RCCTE).
Zona Nv [kWh/m2.ano]
V1 (norte) 16 V1 (sul) 22
V2 (norte) 18
V2 (sul) 32
V3 (norte) 26
V3 (sul) 32
Açores 21
Madeira 23
Posteriormente, no ponto 1 do Art.º 18.º, o RCCTE define como factores de conversão de
energia útil (Fpu) para energia primária: 0,290 kgep/kWh para electricidade; e, 0,086
kgep/kWh para combustíveis sólidos, líquidos e gasosos. No ponto 2 do mesmo artigo,
apresenta as eficiências de referência de que deverão ser afectados os factores anteriormente
referidos em função do tipo de equipamento utilizado para aquecimento e/ou arrefecimento:
27
Tabela 4 – Eficiências de Referência dos Equipamentos Climatização (Fonte RCCTE).
Equipamento Eficiência
Resistência eléctrica 1,00 Caldeira a combustível gasoso 0,87
Caldeira a combustível líquido 0,80
Caldeira a combustível sólido 0,60
Bomba de calor (aquecimento) 4,00
Bomba de calor (arrefecimento) 3,00
Máquina frigorífica (ciclo de compressão) 3,00
Máquina frigorífica (ciclo de absorção) 0,80
O zonamento climático é estabelecido no Anexo III do regulamento, sendo indicado para
cada concelho as respectivas zonas climáticas de aquecimento (I1, I2 ou I3) e de arrefecimento
(V1, V2 ou V3) e: os números de graus-dias; as durações da estação de aquecimento; as
temperaturas externas de projecto (para a estação de arrefecimento); e, as amplitudes térmicas
correspondentes. Salienta-se que ficaram por definir as temperaturas exteriores de projecto
para a estação de aquecimento, podendo no entanto, estas serem encontradas no Quadro III.1
do DL 118/98.
Os métodos de cálculo das necessidades de aquecimento e de arrefecimento são definidos
nos Anexos IV e V respectivamente, não sendo aqui detalhados por se afastar do âmbito do
presente trabalho.
Muito embora este regulamento forneça informação bastante detalhada sobre a
metodologia de cálculo nas necessidades de aquecimento e arrefecimento, e defina também
convenientemente requisitos mínimos para as características de comportamento térmico dos
elementos da envolvente dos edifícios, promovendo uma melhor isolação dos mesmos,
também ele acaba por dar um enfâse excessivo aos equipamentos instalados, ao invés de
atribuir um maior peso às soluções passivas e próprias do edifício, dando azo a situações
caricatas (no sentido em que caracterizam – neste caso, um modo de reagir às imposições)
como por exemplo, o instalar determinado tipo de equipamentos apenas para as vistorias
previstas para emissão do certificado energético, sendo posteriormente substituídos por outros
mais económicos, pelo menos aquando da aquisição.
2.4 EN 15232/2007 | Desempenho Energético dos Edifícios – Impacto
da Automação e Controlo e da Gestão Técnica de Edifícios
A norma europeia EN 15232, de 1 de Novembro de 2007 estabelece os métodos para
estimativa do impacto dos BAC e da TBM no desempenho energético e no uso de energia em
edifícios [10].
Fornece também uma série de nomas criadas para determinar a eficiência energética dos
serviços técnicos dos edifícios.
2.4.1 Normas de Referência consideradas na EN 15232/2007
Os documentos que se seguem são a base estrutural desta norma. Os que se encontram
datados referem-se à versão que deve ser considerada. Os não datados reportam-se à sua
última versão incluindo as respectivas adendas.
Tabela 5 – BAC Produzidos e Normas dos Sistemas.
EN 215/2004 Válvulas termostáticas para radiadores – Requisitos e métodos de teste.
EN 12098-1/1996 Controlos para sistemas de aquecimento – Part 1: Equipamento de controlo compensado pela temperatura exterior para AQS.
EN 12098-1/2001 Controlos para sistemas de aquecimento – Part 2: Equipamento de controlo com start-stop optimizado para AQS.
EN 12098-3/2002 Controlos para sistemas de aquecimento – Part 3: Equipamento de controlo compensado pela temperatura exterior para sistemas eléctricos de aquecimento.
EN 12098-4/2005 Controlos para sistemas de aquecimento – Part 4: Equipamento de controlo com start-stop optimizado compensado pelo tarifário para sistemas eléctricos.
EN 12098-5/2005 Controlos para sistemas de aquecimento – Part 5: Calendarização com start-stop para sistemas de aquecimento.
EN ISSO 16484-2/2004 BACS – Parte 2: Hardware.
EN ISSO 16484-3/2004 BACS – Parte 3: Software.
prEN 15500/2006 Equipamento electrónico de controlo individual de zona.
Tabela 6 – Desempenho Energético dos Edifícios.
EN 823/2002 Desempenho térmico de edifícios – Cálculo da energia usada para aquecimento – Edifícios residenciais.
EN 13363/2003 Dispositivos de protecção solar combinados com o factor solar – Cálculo da transmitância – Método simplificado.
EN ISO 13790 Desempenho térmico de edifícios – Cálculo da energia usada para aquecimento e arrefecimento.
EN 13971/2003 Materiais de reboco (carbonatos) - Determinação de reactividade - Método de titulação potenciométrica com/à base de ácido clorídrico
prEN 15217 Desempenho térmico de edifícios – Métodos para expressar o desempenho energético e de certificação energética dos edifícios
prEN 15203 Desempenho térmico de edifícios – Avaliação dos consumos energéticos
29
Tabela 7 – Desempenho Energético de Aquecimento e de AQS.
prEN 15315 Sistemas de aquecimento em edifícios – Desempenho energético dos edifícios – Uso global de energia, energia primária e emissões de CO2
prEN 15316-.1 Sistemas de aquecimento em edifícios – Método de cálculo dos requisitos dos sistemas energéticos e das eficiências dos sistemas – Parte 1: Geral
prEN 15316-2.1 Sistemas de aquecimento em edifícios – Método de cálculo dos requisitos dos sistemas energéticos e das eficiências dos sistemas – Parte 2.1: Sistema de emissão de calor
prEN 15316-2.3 Sistemas de aquecimento em edifícios – Método de cálculo dos requisitos dos sistemas energéticos e das eficiências dos sistemas – Parte 2.3: Sistema de distribuição de calor
prEN 15316-3.1-3.2 Sistemas de aquecimento em edifícios – Método de cálculo dos requisitos dos sistemas energéticos e das eficiências dos sistemas – Partes 3.1 a 3.2: Sistema de AQS
prEN 15316-4.1-4.7 Sistemas de aquecimento em edifícios – Método de cálculo dos requisitos dos sistemas energéticos e das eficiências dos sistemas – Partes 4.1 a 4.7: Sistema de geração de calor
prEN 15378 Sistemas de aquecimento em edifícios – Inspecção de caldeiras e sistemas de aquecimento
Tabela 8 – Desempenho Energético de Ventilação e Ar-Condicionado.
prEN 13779 Ventilação de edifícios não residenciais – Requisitos de desempenho para sistemas de ventilação e de condicionamento de espaços
prEN 15240 Ventilação de edifícios – Desempenho energético de edifícios – Linhas gerais para inspecção dos sistemas de ventilação
prEN 15240 Ventilação de edifícios – Desempenho energético de edifícios – Linhas gerais para inspecção dos sistemas de ar-condicionado
prEN 15241 Ventilação de edifícios – Métodos de cálculo para as perdas energéticas devidas e infiltrações em edifícios comerciais
prEN 15242 Ventilação de edifícios – Métodos de cálculo para determinação das taxas de fluxo de ar em edifícios incluindo infiltrações
prEN 15243 Ventilação de edifícios – Cálculo da temperatura dos espaços, das cargas e energia para edifícios com sistemas de condicionamento de espaços
Tabela 9 – Desempenho Energético de Iluminação
PrEN 15193-1 Desempenho energético de edifícios – Requisitos energéticos para iluminação – Parte 1 Estimativa energética para iluminação
2.4.2 Classificação Energética estabelecida pela na EN 15232/2007
De acordo com as funções implementadas os edifícios possuirão uma das seguintes
classes conforme estabelecido no capítulo 5 da norma:
D – Inexistência de BACS. Edifícios com esta classificação deverão ser
remodelados. Tal classificação não é aceite em novos edifícios.
C – BACS padrão.
B – BACS e TBM avançados.
A – BACS e TBM de elevada eficiência energética.
As funções com impacto no desempenho energético dos edifícios e que determinam a sua
classificação encontram-se na Tabela 9.
Tabela 10 – Lista de Funções e para as respectivas Classes de Desempenho Energético
Definição de Classes
Residencial Não residencial
D C B A D C B A
CONTROLO DE AQUECIMENTO E ARREFECIMENTO
Controlo do espaço
O controlo é instalado no nível do espaço, no caso 1 um sistema pode controlar vários espaços
0 Sem controlo automático
1 Controlo automático central
2 Controlo de espaço individual através de válvulas termostáticas o controlador electrónico
3 Controlo de espaço individual com comunicação entre controladores
Controlo da rede de distribuição de águas quentes (avanço e retorno)
Funções similares podem ser aplicadas para o controlo de redes eléctricas de aquecimento
0 Sem controlo automático
1 Controlo de compensação da temperatura exterior
2 Controlo da temperatura interior
Controlo de bombas de distribuição
O controlo das bombas pode ser instalado em diversos níveis da instalação
0 Sem controlo
1 Controlo tudo-ou-nada
2 Controlo de velocidade variável com ∆P constante
3 Controlo de velocidade variável com ∆P proporcional
Controlo intermitente de emissão e/ou distribuição
Um controlador pode controlar diferentes espaços/zonas que tenham o mesmo perfil de ocupação
0 Sem controlo automático
1 Controlo automático com temporização fixa
2 Controlo automático com óptimo start/stop
Encravamento entre controlo de emissão e/ou distribuição de aquecimento e arrefecimento 0 Sem encravamento
1 Encravamento parcial
2 Encravamento total
Controlo do gerador 0 Temperatura constante
1 Temperatura variável em função da temperatura exterior
2 Temperatura variável em função da carga
Sequência dos diferentes geradores 0 Prioridades baseadas nas cargas
1 Prioridades baseadas nas cargas e na capacidade do gerador
2 Prioridades baseadas na eficiência do gerador
CONTROLO DE VENTILAÇÃO E AR-CONDICIONADO
Caudal de ar ao nível dos espaços 0 Sem controlo
1 Controlo manual
2 Controlo por tempo
3 Controlo por presença
31
4 Controlo por requisitos
Controlo de ar nas unidades de tratamento 0 Sem controlo
1 Controlo tudo-ou-nada
2
Controlo automático de caudal e pressão com ou sem reset de pressão
Controlo de descongelamento do permutador de calor 0 Sem controlo de descongelamento
1 Com controlo de descongelamento
Controlo de sobreaquecimento do permutador de calor 0 Sem controlo de sobreaquecimento
1 Com controlo de sobreaquecimento
Free cooling mecânico 0 Sem controlo
1 Arrefecimento nocturno
2 Free cooling
3 H,x- Controlo directo
Controlo da temperatura de insuflação 0 Sem controlo
1 Setpoint constante
2 Setpoint variável com compensação da temperatura exterior
3 Setpoint variável com compensação dependente da carga
Controlo de humidade 0 Sem controlo
1 Limitação da humidade do ar de insuflação
2 Controlo da humidade do ar de insuflação
3 Controlo da humidade do ar de retorno
CONTROLO DE ILUMINAÇÃO
Controlo da ocupação 0 Interruptor manual tudo-ou-nada
1 Interruptor manual ON/OFF + sinal de extinção total
2 Detecção automática Auto ON/Dimmed
3 Detecção automática Auto ON /Auto OFF
4 Detecção automática Manual ON/Dimmed
5 Detecção automática Manual ON/ Auto OFF
Controlo de iluminação natural 0 Manual
1 Automático
CONTROLO DE SOMBREAMENTO 0 Operação manual
1 Operação manual com controlo automático
2 Operação motorizada com controlo automático
3 Controlo combinado de luz/sombreamento/AVAC
AUTOMAÇÃO DE EDIFÍCIOS 0 Sem funções de automação de edifícios
1
Adequação das operações do edifício e dos sistemas técnicos às necessidades dos utentes
2 Optimização das operações pela regulação dos diferentes controladores
3 Funções padrão de alarme
4 Funções padrão de monitorização
GESTÃO TÉCNICA DE EDIFÍCIOS 0 Sem funções de gestão técnica de edifícios
1
Detecção de falhas do edifício e de sistemas técnicos e suporte aos diagnósticos das mesmas
2 Relatórios de consumos energéticos, das condições interiores e de possíveis melhorias
2.4.3 Procedimentos de Cálculo definidos na EN 15232/2007
O impacto das funções de automação e controlo e de gestão no desempenho energético
dos edifícios poderá ser determinado de uma forma detalhada ou simplificada – baseado em
factores de eficiência.
O capítulo 7 da EN 15232 define 5 abordagens para cálculo detalhado do impacto no
consumo de energia. Assim temos:
Abordagem directa – Quando o cálculo do desempenho energético é realizado
através da simulação detalhada (simulação horária) é possível determinar
directamente o impacto de dadas funções. Este método apenas poderá ser
utilizado admitindo que as variações temporais das funções de controlo são
superiores aos períodos de simulação considerados.
Abordagem pelo modo de operação – O controlo automático permite conduzir os
sistemas de climatização de acordo com diferentes modos de operação (e.g.: para
o sistema de ventilação poderá operar em modo de ocupação de não ocupação).
Abordagem pelo tempo – A utilização deste método implica que o sistema de
controlo tenha impacto directo no tempo de funcionamento de um determinado
equipamento (e.g.: ventilador).
Abordagem pela temperatura de um espaço – Depende do impacto directo do
sistema de controlo na temperatura de um dado espaço. O cálculo do consumo
energético deve ter em conta a temperatura definida pelo sistema de controlo.
Abordagem pelos factores de correcção – Sempre que o sistema de controlo tenha
um impacto mais complexo, como por exemplo um efeito combinado entre tempo
e temperatura e a abordagem directa não possa ser utilizada.
No presente trabalho será considerado o método da abordagem directa. Para o efeito
utilizar-se-á um programa computacional de análise energética de edifícios, o Hourly Analysis
Program da Carrier, acreditado pela norma 140-2004 da ASHRAE conforme especificado no
ponto 2 do Art.º 30.º do RSECE.
33
Determinar-se-á também, como contraponto, o impacto das funções de BAC e da gestão
utilizando os factores de eficiência, conforme o estabelecido no capítulo 8 daquela norma.
a) Cálculo detalhado. b) Cálculo simplificado.
Figura 7 – Fluxograma de Cálculo do Impacto dos BACS em Edifícios.
Assim, para cada um dos sistemas de maior relevo, da perspectiva do consumo
energético, a energia entregue, resulta da soma do produto da energia térmica total (requerida
e perdida), pela razão entre o respectivo factor de eficiência de energia térmica e o factor de
eficiência de energia térmica de referência, com o produto da energia eléctrica auxiliar pela
razão do correspondente factor de eficiência eléctrico com o factor de eficiência de energia
eléctrica de referência, conforme abaixo se indica:
Sistemas de Aquecimento
Edifício
Cálculo Detalhado da Eficiência BAC
Sistemas
Energia usada
Energia entregue
Edifício
Referência BAC
Sistemas
Energia usada com base na classe de
referência - C
Factores de eficiência
Energia usada
(com base numa outra classe - A, B ou D)
Energia entregue
,:,;< = =>? +?,@@A ×B;<,:B;<,:,C
21)
D:,E,;< = D:,E × B;<,B;<,,C
22)
Sistemas de Arrefecimento
,,;< = => +,@@A ×B;<,:B;<,:,C
23)
D,E,;< = D,E × B;<,B;<,,C
24)
Sistemas de Ventilação
DF,E,;< = DF,E × B;<,B;<,,C
25)
Sistemas de Iluminação
D,E,;< = D × B;<,B;<,,C
26)
Nas tabelas seguintes apresentam-se os factores de eficiência, ou de redução, de energia
térmica e eléctrica para os diversos tipos de edifício, em função da classe de eficiência
energética alcançada por integração das funções de automação e controlo (Tabela 11 e
Tabela 12) integradas:
35
Tabela 11 – Factores de Redução de Energia Térmica para os diversos tipos de edifícios
Tipos de Edifícios
Factores de eficiência BAC, fBAC,hc
D C B A
Sem BACS
BACS padrão
BACS e TBM avançados
BACS e TBM de elevada eficiência energética
Escritórios 1,51 1 0,80 0,70
Escolar 1,20 1 0,88 0,80
Hospitalar 1,31 1 0,91 0,86
Hotelaria 1,31 1 0,85 0,68
Restauração 1,23 1 0,77 0,68
Grande Comércio 1,65 1 0,73 0,47
Residencial 1,10 1 0,88 0,81
Tabela 12 – Factores de Redução de Energia Eléctrica para os diversos tipos de edifícios
Tipos de Edifícios
Factores de eficiência BAC, fBAC,e
D C B A
Sem BACS
BACS padrão
BACS e TBM avançados
BACS e TBM de elevada eficiência energética
Escritórios 1,10 1 0,93 0,87
Escolar 1,07 1 0,93 0,86
Hospitalar 1,05 1 0,98 0,96
Hotelaria 1,07 1 0,95 0,90
Restauração 1,04 1 0,96 0,92
Grande Comércio 1,08 1 0,95 0,91
Residencial 1,10 1 0,93 0,92
3 Caso de Estudo
Neste capitúlo será apresentado o edifício, considerando a sua arquitectura e instalações,
equipamentos e sistemas técnicos, sobre o qual se estrutura o projecto de Gestão Técnica
Centralizada (GTC) abordado no presente trabalho.
Far-se-á também a descrição dos BACS a implementar no edifício, evidenciando
requisitos funcionais pré-estabelecidos; caracterizando, quer os equipamentos a instalar quer
as directrizes essenciais da programação do sistema; e, apresentando a estimativa de custos
que tal solução importará ao valor global do edifício.
3.1 Edifício das Tágides
Na execução deste projecto, procurou-se que as instalações, equipamentos e sistemas de
GTC tivessem uma representação prática e concreta. Para o efeito, apresentava-se como
fundamental que o edifício sobre o qual elas versassem tivesse características reais
(localização, orientação, arquitectura, programa preliminar, estimativa orçamental, entre
outras); fosse representativo de edifícios da mesma tipologia; correspondesse, em termos
arquitectónicas, ao estado da arte nacional; e, ainda, que não levantasse problemas de
confidencialidade e a propriedade intelectual estivesse plenamente definida.
Assim, utilizou-se como base de trabalho o estudo prévio de arquitectura elaborado para
o concurso público para a construção de um edifício correspondente à ampliação do Hotel de
Paço de Arcos. Este concurso público acabou por não se concretizar permanecendo assim, a
propriedade intelectual integralmente em nome do autor, o arquitecto Norberto Grandela, que
gentilmente a cedeu para os propósitos em apreço.
Trata-se de um hotel de 4 estrelas com uma arquitectura contemporânea – […] simples de
forma monolítica quadrangular […] em materiais nobres onde dominam o betão branco, o
vidro, a madeira e o aço […]27 – que pela sua dimensão, orientação e características da
27 in Memória Descritiva do Estudo Prévio de Arquitectura.
37
envolvente, se apresenta como um caso de estudo de particular interesse, no que concerne ao
impacto dos BACS no desempenho energético dos edifícios.
3.1.1 Arquitectura do Edifício das Tágides
A arquitectura proposta para o Edifício das Tágides, dando resposta ao caderno de
encargos do referido concurso público integra o edifício numa zona arborizada com uma
topografia ligeiramente acidentada.
A sua orientação (Figura 8), aproximando-se bastante da orientação ideal, do ponto de
vista da eficiência energética, para a localização em causa, i.e., alçados principal de tardoz
segundo o eixo norte-sul, garante a preservação das árvores existentes e possibilita uma vista
panorâmica sobre o Tejo.
Privilegiaram-se, na sua concepção diversos aspectos da arquitectura bioclimática, como
a já referida orientação quasi-optimizada, no sentido de maximizar os ganhos solares na
estação de aquecimento e também, de permitir a iluminação e ventilação natural do edifício
(note-se que os ventos predominantes no local são de noroeste) e a utilização de
sombreamentos (Figura 9) para redução dos ganhos solares na estação de arrefecimento [11].
Figura 8 – Implantação do Edifício das Tágides.
Quanto à sua constituição e organização funcional, o edifício será desenvolvido em 6
pisos – 1 piso abaixo da cota de soleira e os restantes 5 superiores –, constituído por 2 núcleos
com o destaque em altura do núcleo principal.
Piso -1 – é o piso inferior (cota – 4,8 m), compreende uma área de lazer, com
SPA28, piscina interior, jacúzi, sauna, banho turco, ginásio; uma área de
confecção armazenamento de alimentos, com cozinha, armazém e economato;
uma área de pessoal, com quartos, vestiários e balneários; e, uma área técnica,
com central térmica e armazém.
Piso 0 – é O piso térreo (cota 0,0 m), nele se localiza o átrio de entrada e
comporta 23 quartos, 12 no núcleo principal, e 11 no núcleo secundário.
Piso 1 – localizado à cota 4,3 m, será dedicado exclusivamente a quartos – 23 (12
+ 11).
Piso 2 – desenvolve-se à cota 8,6 m e apenas no núcleo principal. Para além dos
12 quartos (existentes também nos 2 pisos sob este) integra também uma sala
polivalente.
Piso 3 – estabelecido na cota 12,9 m, este piso é uma réplica do piso anterior.
Piso 4 – localizado na cota 17,2 m, replica as salas polivalentes (existentes nos 2
pisos anteriores) e contempla um restaurante panorâmico.
Figura 9 – Alçado Principal do Edifício das Tágides.
Na tabela seguinte, apresenta-se a constituição do edifício em estudo:
28 Do topónimo Spa, estância termal na Bélgica. Designação usual de espaços onde se promovem terapias com águas termais.
39
Tabela 13 – Constituição do Edifício.
Piso Espaço Quant. Aunit. [m2] A total [m
2]
-1
Jacúzi + Piscina interior 1 287,7 287,7
Ginásio 1 68,4 68,4
Gabinete Suíte VIP 1 23,7 23,7
Gabinete Vichy/Massagens 1 22,1 22,1
Zona de Relaxe 1 15,5 15,5
Antecâmara de Massagens 1 24,2 24,2
Gabinete Rosto/Massagem 2 16,3 16,3
Gabinete de Básicos 1 9,6 9,6
Expositores/Recepção 1 54,9 54,9
Circulação 1 (SPA) 1 36,9 36,9
Balneários 2 34,7 69,4
Acessos Horiz. Clientes 1 97,6 97,6 Acessos Horiz. Pessoal 1 181,0 181,0 Acessos Vert. Clientes 1 1 15,2 15,2 Acessos Vert. Pessoal 1 1 15,0 15,0 Acessos Vert. Pessoal 2 1 22,3 22,3
Serviços 1 1 9,4 9,4
Serviços 2 1 7,7 7,7
Arrumos 1 6,3 6,3
Copa 1 7,4 7,4
Instalações Sanitárias 2 12,8 25,6
Cozinha 1 190,4 190,4
Economato 1 52,9 52,9
Armazém 1 88,4 88,4
Área Técnica 1 31,8 31,8
Central Térmica 1 82,9 82,9
Quartos Pessoal 2 52,5 105,0
0
Acessos Horiz. + Recepção 1 400,8 400,8
Acesso Vert. Clientes 1 1 16,9 16,9
Acesso Vert. Pessoal 1 1 22,5 22,5
Serviços 1 1 9,2 9,2
Arrumos 1 1 7,9 7,9
Instalações Sanitárias 1 1 15,7 15,7
Quartos 1 11 41,8 459,8
Acesso Vert. Clientes 2 1 15,2 15,2
Acesso Vert. Pessoal 2 1 15,0 15,0
Serviços 2 1 7,9 7,9
Arrumos 2 1 6,3 6,3
Copa 1 7,9 7,9
Instalações Sanitárias 2 1 12,8 12,8
Quartos 2 12 41,6 499,2
1
Acessos Horiz. 1 365,6 365,6
Acesso Vert. Clientes 1 1 16,9 16,9
Acesso Vert. Pessoal 1 1 22,5 22,5
Serviços 1 1 9,2 9,2
Arrumos 1 1 7,9 7,9
Instalações Sanitárias 1 1 15,7 15,7
Quartos 1 11 41,8 459,8
Acesso Vert. Clientes 2 1 15,2 15,2
Acesso Vert. Pessoal 2 1 15,0 15,0
Serviços 2 1 7,9 7,9
Arrumos 2 1 6,3 6,3
Copa 1 7,9 7,9
Instalações Sanitárias 2 1 12,8 12,8
Quartos 2 12 41,6 499,2
2
Acessos Horiz. 1 151,7 151,7
Acesso Vert. Clientes 1 15,2 15,2
Acesso Vert. Pessoal 1 15,0 15,0
Serviços 1 7,9 7,9
Arrumos 1 6,3 6,3
Instalações Sanitárias 1 12,8 12,8
Copa 1 7,9 7,9
Quartos 12 41,6 499,2
Sala Polivalente 1 128,4 128,4
3
Acessos Horiz. 1 151,7 151,7
Acesso Vert. Clientes 1 15,2 15,2
Acesso Vert. Pessoal 1 15,0 15,0
Serviços 1 7,9 7,9
Arrumos 1 6,3 6,3
Instalações Sanitárias 1 12,8 12,8
Copa 1 7,9 7,9
Quartos 12 41,6 499,3
Sala Polivalente 1 128,4 128,4
4
Acessos Horiz. Pessoal 1 32,6 32,6
Acessos Horiz. Cliente 1 56,5 56,5
Acesso Vert. Clientes 1 15,2 15,2
Acesso Vert. Pessoal 1 15,0 15,0
Serviços 1 7,9 7,9
Arrumos 1 6,3 6,3
Instalações Sanitárias 1 12,8 12,8
Copa 1 7,9 7,9
Restaurante Panorâmico 1 333.9 333,9
Sala Polivalente 1 128,4 128,4
Área do edifício [m2] 6832,0
Trata-se de uma arquitectura que dá resposta ao programa do promotor e
simultaneamente, pretende a valorização do mesmo procurando de uma forma passiva
aumentar o desempenho energético do mesmo.
O seu custo de construção, admitindo técnicas de construção correntes, é estimado em
5.199.876,50 €.
41
3.1.2 Instalações Técnicas do Edifício das Tágides
O Edifício das Tágides, para além da GTC, será composto pelas seguintes instalações,
equipamentos e sistemas técnicos (Figura 10):
Águas e Esgotos – abastecimento predial de água e drenagem predial de esgotos
domésticos e pluviais;
Energia Eléctrica – posto de transformação (PT) de energia eléctrica; grupos
electrogéneos (GE) de energia eléctrica; e instalação de utilização de energia
eléctrica em Baixa Tensão (BT) (iluminação normal e de segurança; e, tomadas e
alimentação de equipamentos específicos);
Comunicações – infra-estruturas de telecomunicações em edifícios (dados; voz; e,
CATV29/SMATV30);
Gás – distribuição de gás;
AVAC – aquecimento e arrefecimento; e, ventilação;
Segurança Integrada (SI) – segurança contra riscos de incêndio; detecção de
intrusão; controlo de acessos; e, videovigilância;
Transporte de Pessoas e Cargas (TPC) – elevadores e monta-pratos.
No entanto, os seus BACS, conforme exposto no respectivo programa preliminar, apenas
incidirão sobre as instalações, equipamentos e sistemas de energia eléctrica, designadamente a
iluminação e sobre as instalações, equipamentos e sistemas de AVAC.
Figura 10 – Instalações Técnicas associados à GTC.
29 Do Inglês Cable Television. 30 Do Inglês Satellite Master Antenna Television.
GTC
Águas e Esgotos
EnergiaEléctrica
Comuni-cações
GásAVAC
SI
TPC
3.1.2.1 Instalações de Energia Eléctrica do Edifício das Tágides
A alimentação em BT do edifício será, em regime normal, realizada a partir de um PT
equipado com um transformador de potência de 400 kVA, contudo, em caso de falha no
abastecimento da rede entrarão em funcionamento os GE’s, cada um de 160 kVA, instalados
em paralelo síncrono de forma a suprirem as necessidade que se verifiquem no momento. A
transferência de uma forma de alimentação para a outra será feita no quadro de transferência
de rede (QTR) instalado a montante do quadro de entrada (QE).
A partir do QE será estabelecida a instalação de utilização de energia eléctrica em BT do
edifício seguindo a distribuição uma tipologia mista (estrela/cascata) (Figura 11).
Figura 11 – Diagrama dos Quadros de Distribuição de Energia Eléctrica.
Os diversos circuitos de utilização das áreas de serviços e públicas serão estabelecidos a
partir dos diversos quadros apresentados no diagrama da Figura 5, enquanto os circuitos de
utilização dos quartos terão origem no quadro do respectivo quarto. Os quadros de
distribuição de cada quarto serão alimentados a partir, ou do quadro principal do piso
QP.0 QE
QP.-1
QP.4
QP.3
QP.0.1 QTR
QP.RES
QP.1
QP.2
QP.1.1
QP.COZ QP.CT
PT
GE1
GE2
QP.AL
43
respectivo (QP.#) ou do quadro secundário do piso respectivo (QP.#.1) e possuirão um
aparelho de corte-geral equipado com bobine do tipo MX31 vinculada quer à GTC, quer ao
respectivo suporte de cartão.
A alimentação dos vários quadros de distribuição poderá ser desligada/ligada
automaticamente através de contactores de potência equipados com bobines do tipo MX
instalados no quadro imediatamente a montante.
Os quadros de AVAC terão origem no quadro da central térmica (QP.CT), contudo,
todos os que se encontrem noutros pisos deverão estar vinculados ao respectivo quadro de
piso principal. Ou seja, o seu corte-geral deverá ser dotado de bobine do tipo MN32 para que,
em caso de emergência, ao accionar-se o corte-geral do piso, deixem de existir circuitos em
tensão.
Também os circuitos de iluminação normal das áreas públicas e das áreas de serviços,
para além do eventual comando local (no caso das áreas de serviços), terão a possibilidade de
serem comandados remotamente através de um contactor com bobine do tipo MX.
Tabela 14 – Potência de Iluminação Normal por Espaço.
Piso Espaço Quant. Punit. [W] P total [W]
-1
Jacúzi + Piscina interior 1 608 608
Ginásio 1 704 704
Gabinete Suíte VIP 1 88 88
Gabinete Vichy/Massagens 1 110 110
Zona de Relaxe 1 108 108
Antecâmara de Massagens 1 90 90
Gabinete Rosto/Massagem 2 44 88
Gabinete de Básicos 1 44 44
Expositores/Recepção 1 224 224
Circulação 1 (SPA) 1 65 65
Balneários 2 154 308
Acessos Horiz. Clientes 1 258 258 Acessos Horiz. Pessoal 1 182 182 Acessos Vert. Clientes 1 1 52 52 Acessos Vert. Pessoal 1 1 36 36 Acessos Vert. Pessoal 2 1 49 49
Serviços 1 1 32 32
Serviços 2 1 32 32
Arrumos 1 32 32
31 Disparo por emissão de corrente. 32 Disparo por falta de tensão.
Copa 1 32 32
Instalações Sanitárias 2 72 144
Cozinha 1 1760 1760
Economato 1 580 580
Armazém 1 324 324
Área Técnica 1 162 162
Central Térmica 1 1044 1044
Quartos Pessoal 2 146 292
0
Acessos Horiz. + Recepção 1 754 754
Acesso Vert. Clientes 1 1 52 52
Acesso Vert. Pessoal 1 1 49 49
Serviços 1 1 32 32
Arrumos 1 1 32 32
Instalações Sanitárias 1 1 108 108
Quartos 1 11 128 1408
Acesso Vert. Clientes 2 1 52 52
Acesso Vert. Pessoal 2 1 36 36
Serviços 2 1 32 32
Arrumos 2 1 32 32
Copa 1 32 32
Instalações Sanitárias 2 1 72 72
Quartos 2 12 128 1536
1
Acessos Horiz. 1 626 626
Acesso Vert. Clientes 1 1 52 52
Acesso Vert. Pessoal 1 1 49 49
Serviços 1 1 32 32
Arrumos 1 1 32 32
Instalações Sanitárias 1 1 108 108
Quartos 1 11 128 1408
Acesso Vert. Clientes 2 1 52 52
Acesso Vert. Pessoal 2 1 49 49
Serviços 2 1 32 32
Arrumos 2 1 32 32
Copa 1 32 32
Instalações Sanitárias 2 1 72 72
Quartos 2 12 128 1536
2
Acessos Horiz. 1 304 304
Acesso Vert. Clientes 1 52 52
Acesso Vert. Pessoal 1 49 49
Serviços 1 32 32
Arrumos 1 32 32
Instalações Sanitárias 1 72 72
Copa 1 32 32
Quartos 12 128 1536
Sala Polivalente 1 576 576
3
Acessos Horiz. 1 304 304
Acesso Vert. Clientes 1 52 52
Acesso Vert. Pessoal 1 49 49
45
Serviços 1 32 32
Arrumos 1 32 32
Instalações Sanitárias 1 72 72
Copa 1 32 32
Quartos 12 128 1536
Sala Polivalente 1 576 576
4
Acessos Horiz. Pessoal 1 54 54
Acessos Horiz. Cliente 1 128 128
Acesso Vert. Clientes 1 52 52
Acesso Vert. Pessoal 1 49 49
Serviços 1 32 32
Arrumos 1 32 32
Instalações Sanitárias 1 72 72
Copa 1 32 32
Restaurante Panorâmico 1 576 576
Sala Polivalente 1 576 576
Potência de Iluminação Normal do Edifício [W] 22760
As potências de iluminação a instalar em cada local apresentadas na tabela acima, foram
determinadas com base na utilização de luminárias equipadas com lâmpadas fluorescentes
compactas, na generalidade dos espaços, excepto no armazém, economato, cozinha, área
técnica e central térmica, onde serão instaladas armaduras com lâmpadas fluorescentes
tubulares. Não se prevê a utilização de lâmpadas com regulação de intensidade luminosa, tipo
dimmer33, porquanto este tipo de tecnologia, embora permita um controlo efectivo e reduções
significativas dos consumos energéticos [12], aplicada às lâmpadas fluorescentes compactas,
traduz-se ainda em custos de instalação bastante elevados.
Apesar da potência de iluminação normal instalada por unidade de área ser relativamente
baixa (3,32 W/m2), se se considerar os perfis de ocupação para a tipologia em apreço
estabelecidos no Anexo XV do RSECE, torna-se evidente que a correcta gestão da iluminação
determinará uma redução dos consumos energéticos que não poderá deixar de ser tida em
consideração.
Assim, deverá ser feito o deslastre automático dos circuitos de iluminação normal, que
em determinado momento não se considerem necessários para garantir os níveis de
luminosidade requeridos para cada espaço, se faça automaticamente através dos contactores
com bobine por emissão de corrente, instalados nos respectivos quadros de distribuição.
33 Regulação da potência média da lâmpada pela variação do valor da tensão eficaz.
3.1.2.2 Instalações de AVAC do Edifício das Tágides
A climatização do Edifício das Tágides será realizada através da integração de 3
sistemas: os sistemas de aquecimento, de arrefecimento e de ventilação. Trata-se de uma
solução do tipo ar/água com a distribuição hidráulica efectuada através de um sistema a 4
tubos que interligará os equipamentos de produção de frio e calor a unidades terminais que
promoverão o tratamento fino do ar de insuflação previamente tratado em unidades de
tratamento de ar-novo (UTAN’s). As condições interiores de projecto são, conforme definido
pelo Art.º 14.º do RCCTE, 20 ºC durante a estação de aquecimento e 25 ºC e 50 % de
humidade relativa durante a estação de arrefecimento.
O edifício em estudo, considerado para os devidos efeitos como um GES, situa-se numa
zona com os dados climáticos de referência apresentados na tabela seguinte:
Tabela 15 – Dados Climáticos de Referência (Fonte: RCCTE e DL 118/98).
Z. Climática de Inverno
Número de Graus-dia [ºC.dia]
Duração da estação de
aquecimento [meses]
Temperatura externa de projecto
(Inverno) [ºC]
Z. Climática de Verão
Temperatura externa de projecto
(Verão) [ºC]
Amplitude térmica
[ºC]
I1 1230 6 3,5 V1 30 10
Os caudais de ar-novo a insuflar em cada espaço, em função da sua utilização e
respectiva ocupação ou área (caso mais gravoso), foram determinados, numa primeira
abordagem, através dos valores emanados do Anexo VI do RSECE e considerando uma
eficiência de 80 % resultando (após arredondamento à meia dezena superior) nos valores
apresentados na seguinte tabela:
Tabela 16 – Caudais de Ar-Novo por Espaço.
Piso Espaço Quant. Qunit. [m3/h] Qtotal [m
3/h]
-1
Jacúzi + Piscina interior 1 1750 1750
Ginásio 1 440 440
Gabinete Suíte VIP 1 300 300
Gabinete Vichy/Massagens 1 280 280
Zona de Relaxe 1 135 135
Antecâmara de Massagens 1 175 175
Gabinete Rosto/Massagem 2 90 180
Gabinete de Básicos 1 90 90
Expositores/Recepção 1 345 345
Circulação 1 (SPA) 1 235 235
Balneários 2 435 870
Acessos Horiz. Clientes 1 610 610 Acessos Horiz. Pessoal 1 1160 1160
47
Acessos Vert. Clientes 1 1 95 95 Acessos Vert. Pessoal 1 1 95 95 Acessos Vert. Pessoal 2 1 140 140
Serviços 1 1 60 60
Serviços 2 1 50 50
Arrumos 1 40 40
Copa 1 50 50
Instalações Sanitárias 2 --- ---
Cozinha 1 300 300
Economato 1 335 335
Armazém 1 555 555
Área Técnica 1 200 200
Central Térmica 1 520 520
Quartos Pessoal 2 300 600
0
Acessos Horiz. + Recepção 1 2505 2505
Acesso Vert. Clientes 1 1 95 95
Acesso Vert. Pessoal 1 1 95 95
Serviços 1 1 60 60
Arrumos 1 1 50 50
Instalações Sanitárias 1 1 --- ---
Quartos 1 11 75 825
Acesso Vert. Clientes 2 1 110 110
Acesso Vert. Pessoal 2 1 145 145
Serviços 2 1 50 50
Arrumos 2 1 40 40
Copa 1 50 50
Instalações Sanitárias 2 1 --- ---
Quartos 2 12 75 900
1
Acessos Horiz. 1 2370 2370
Acesso Vert. Clientes 1 1 110 110
Acesso Vert. Pessoal 1 1 145 145
Serviços 1 1 60 60
Arrumos 1 1 50 50
Instalações Sanitárias 1 1 --- ---
Quartos 1 11 75 825
Acesso Vert. Clientes 2 1 95 95
Acesso Vert. Pessoal 2 1 95 95
Serviços 2 1 50 50
Arrumos 2 1 40 40
Copa 1 50 50
Instalações Sanitárias 2 1 --- ---
Quartos 2 12 75 900
2
Acessos Horiz. 1 1030 1030
Acesso Vert. Clientes 1 95 95
Acesso Vert. Pessoal 1 95 95
Serviços 1 50 50
Arrumos 1 40 40
Instalações Sanitárias 1 --- ---
Copa 1 50 50
Quartos 12 75 900
Sala Polivalente 1 4875 4875
3
Acessos Horiz. 1 1030 1030
Acesso Vert. Clientes 1 95 95
Acesso Vert. Pessoal 1 95 95
Serviços 1 50 50
Arrumos 1 40 40
Instalações Sanitárias 1 --- ---
Copa 1 50 50
Quartos 12 75 900
Sala Polivalente 1 4875 4875
4
Acessos Horiz. Pessoal 1 205 205
Acessos Horiz. Cliente 1 435 435
Acesso Vert. Clientes 1 95 95
Acesso Vert. Pessoal 1 95 95
Serviços 1 50 50
Arrumos 1 40 40
Copa 1 95 95
Instalações Sanitárias 1 --- ---
Restaurante Panorâmico 1 14615 14615
Sala Polivalente 1 4875 4875
Caudal de Ar-Novo do Edifício [m3/h] 54100
Para determinação das potências de aquecimento e de arrefecimento de cada espaço de,
forma a garantir as condições de conforto acima referidas, realizou-se a simulação detalhada
multizona, conforme imposto pelo Art.º 13.º do RSECE, do edifício, através do programa
HAP34 na sua versão 4.5. Esta simulação foi realizada considerando o modelo de informação
do edifício (BIM35) – modulado com o programa REVIT MEP ® – que compreende em si os
seguintes aspectos:
A geometria:
A orientação;
As características dos elementos da envolvente, conforme estabelecido pelo ITE
50 [13];
As cargas transportadas pelos caudais de ar supramencionados;
As cargas sensíveis e latentes devidas à ocupação;
A potência de iluminação instalada;
34 Hourly Analysis Program da Carrier. 35 Do Inglês Building Information Model.
49
A potência dos equipamentos instalados.
No cômputo geral, a referida análise traduz-se nas potências de aquecimento e de
arrefecimento identificadas na Tabela 17:
Tabela 17 – Potências de Climatização.
Potências Globais [kW]
Aquecimento Arrefecimento
233,9 232,4
Ultrapassando-se assim, os 100 kW estabelecidos no Art.º 16.º do RSECE como limite
para a obrigatoriedade de implementação de um sistema de monitorização e controlo, ficando
estes valores, contudo, aquém do patamar de 250 kW indicado para a necessidade de
implementação de um sistema de gestão de energia.
Assim, atendendo às potências acima identificadas, a produção de calor será levada a
cabo por 2 caldeiras de pavimento a gás natural instaladas na central térmica do edifício com
as características fundamentais expressas na Tabela 18:
Tabela 18 – Caracterização das Caldeiras.
Referência de projecto CALD 1 CALD 2
Potência térmica nominal [kW] 141,6 141,6
Caudal mássico de gás [kg/s] 5,9 5,9
Espessura do isolamento térmico [mm] 80 80
Rendimento [%] 93 93
A produção de frio será realizada por um chiller instalado numa zona exterior com a
caracterização indicada na Tabela 19.
Tabela 19 – Caracterização do Chiller.
Referência de projecto CH 1
Potência de arrefecimento nominal [kW] 267
COP 3
Gateway BACnet
Potência eléctrica absorvida [kW] 89
O circuito primário de água quente será interligado a um reservatório de dupla serpentina
que, conforme as necessidades disponibilizará, os caudais requeridos por cada circuito. A
segunda serpentina integra um circuito proveniente do chiller que, estando este a produzir frio
para climatização, terá como consequência natural, a libertação de calor que será aproveitado,
essencialmente nas meias estações como apoio para a climatização dos espaços que requeiram
aquecimento.
O primário de água fria será ligado a um depósito de água fria (com a função de garantir
a inércia do sistema) que, também conforme as solicitações, disponibilizará água fria para os
vários circuitos.
Todos os circuitos secundários de água, quente e fria, terão a sua origem nos respectivos
colectores instalados a jusante dos referidos depósitos e serão equipados com grupos de
circulação de velocidade variável a pressão constante.
Estes circuitos alimentarão quer as UTAN’s equipadas com baterias de aquecimento e/ou
arrefecimento, quer as unidades terminais.
As unidades terminais serão, para a generalidade dos espaços, do tipo ventilo-
convectores a 4 tubos de montagem em tecto-falso dotados de válvulas motorizadas. No caso
dos gabinetes da área de lazer, as unidades terminais convectores de parede com válvulas
termostáticas.
Figura 12 – Diagrama Simplificado do Sistema de Aquecimento.
O esquema de princípio do sistema de arrefecimento apresenta uma tipologia idêntica ao
diagrama de princípio do sistema de aquecimento identificado (Figura 12), ou seja, a
repartição dos equipamentos terminais (ventilo-convectores e convectores) e das UTAN’S
pelos diversos circuitos de águas fria é a mesma dos circuitos de água quente.
DAQ CALD 1
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CALD 2
CALD 1
51
O tratamento e propulsão do ar serão realizados através de UTAN’s instaladas na
cobertura do edifício que terão entre outras, as seguintes características:
Tabela 20 – Caracterização das Unidades de Tratamento de Ar-Novo.
Referência de projecto UTAN 1 UTAN 2 UTAN 3 UTAN 4 UTAN 5 UTAN 6
Caudal de admissão [m3/h] 15630 14625 8010 6225 5410 4200
Caudal de rejeição [m3/h] 15630 14625 6880 5580 3660 4100
Eficiência do recuperador de calor [%] 70 70 60 60 55 70
Baterias de aquecimento/arrefecimento sim/sim sim/sim sim/sim sim/sim sim/sim não/não
Potência eléctrica absorvida [kW] 4,5 + 4,5 4,5 + 4,5 2,4 + 2,4 1,9 + 1,9 1,6 + 1,6 1,2 + 1,2
As diversas instalações sanitárias serão colocadas em depressão relativamente aos
espaços adjacentes, sendo para o efeito, equipadas com válvulas de extracção associadas
através de uma rede de condutas dedicada a uma caixa de ventilação para a conveniente
extracção do ar-viciado. O caudal de ar extraído por este sistema corresponde ao diferencial
entre os caudais de admissão de extracção de cada UTAN, resultando portanto, num caudal de
3635 m3/h. Também a cozinha estará em depressão relativamente aos espaços adjacentes.
Como requisitos de monitorização e controlo, conforme definido no Anexo IV do
RSECE, são previstos os seguintes acessórios:
Contador de energia eléctrica para medição do consumo eléctrico do chiller;
Manómetros diferenciais para aferição do estado de colmatagem dos filtros de ar
das UTAN’s;
Manómetros diferenciais para aferição do estado de colmatagem dos filtros dos
circuitos primários de água quente fria;
Estado de aberto/fechado dos registos corta-fogo;
Orifício com porta para inserção da sonda de análise dos gases de combustão na
chaminé de cada caldeira;
Sondas de temperatura do ar exterior;
Sondas de temperatura em cada espaço climatizado;
Sondas de temperatura da água no avanço e no retorno dos circuitos primários de
água quente e água fria;
Sondas de temperatura nas condutas de insuflação de cada UTAN;
Medidores de CO2 em cada espaço a ventilar.
3.2 Sistema de Automação e Controlo do Edifício (BACS)
3.2.1 Descrição Sumária dos BACS
Os BACS e o TBM a implementar no Edifício das Tágides deverão possibilitar, de uma
forma integrada, efectuar a monitorização e o controlo das instalações, equipamentos e
sistemas de energia eléctrica, no que concerne à iluminação normal, e às instalações,
equipamentos e sistemas de AVAC de uma forma global, de modo a alcançar-se uma classe
de desempenho A, ou seja, deverão ser BACS e TBM de elevado desempenho energético,
conforme a classificação e lista de funções emanadas da EN 15232.
Tabela 21 – Lista de Funções a Implementar para Classe de Desempenho “A”.
CONTROLO DE AQUECIMENTO E ARREFECIMENTO
Controlo do espaço
O controlo é instalado no nível do espaço, no caso 1 um sistema pode controlar vários espaços
3 Controlo de espaço individual com comunicação entre controladores
Controlo da rede de distribuição de águas quentes (avanço e retorno)
Funções similares podem ser aplicadas para o controlo de redes eléctricas de aquecimento
2 Controlo da temperatura interior
Controlo de bombas de distribuição
O controlo das bombas pode ser instalado em diversos níveis da instalação
2 Controlo de velocidade variável com ∆P constante
Controlo intermitente de emissão e/ou distribuição
Um controlador pode controlar diferentes espaços/zonas que tenham o mesmo perfil de ocupação
2 Controlo automático com start/stop óptimo
Encravamento entre controlo de emissão e/ou distribuição de aquecimento e arrefecimento 2 Encravamento total
Controlo do gerador 1 Temperatura variável em função da temperatura exterior
Sequência dos diferentes geradores 2 Prioridades baseadas na eficiência do gerador
CONTROLO DE VENTILAÇÃO E AR-CONDICIONADO
Caudal de ar ao nível dos espaços 4 Controlo por requisitos
Controlo de ar nas unidades de tratamento 2 Controlo automático de caudal e pressão com ou sem reset de pressão
Controlo de descongelamento do permutador de calor 1 Com controlo de descongelamento
Controlo de sobreaquecimento do permutador de calor 1 Com controlo de sobreaquecimento
Free cooling mecânico 2 Free cooling
Controlo da temperatura de insuflação 3 Setpoint variável com compensação dependente da carga
53
Controlo de humidade 1 Limitação da humidade do ar de insuflação
CONTROLO DE ILUMINAÇÃO
Controlo da ocupação 1 Interruptor manual ON/OFF + sinal de extinção total
Controlo de iluminação natural 1 Automático
CONTROLO DE SOMBREAMENTO 2 Operação motorizada com controlo automático
AUTOMAÇÃO DE EDIFÍCIOS 2 Optimização das operações pela regulação dos diferentes controladores
GESTÃO TÉCNICA DE EDIFÍCIOS 2 Relatórios de consumos energéticos, das condições interiores e de possíveis melhorias
Para além do acima exposto, as instalações, equipamentos e sistemas de GTC, deverão
possuir as seguintes características:
Interoperabilidade entre equipamentos de diferentes fabricantes;
Elevada relação benefício/custo;
Expansibilidade;
Capacidade de integrar redes locais e as respectivas infra-estruturas;
Baseadas em protocolos de comunicações normalizados;
Possibilitar as funções de Comando e Controlo, Vigilância, Medida, Contagem e
Relato [14];
De molde a alcançar os requisitos funcionais pré-estabelecidos todo o sistema proposto
deverá ser implementado em conformidade com o protocolo BACnet. Seguindo portanto, uma
estrutura hierárquica assente sobre três níveis fundamentais (Figura 13):
Nível de gestão;
Nível de automação;
Nível de campo.
Assim, o Edifício das Tágides será equipado com uma estação-de-trabalho (B-OWS) do
tipo workstation (incluindo os respectivos periféricos e software dedicado), instalada na
recepção do edifício, que permitirá, em conjunto com uma consola táctil (B-OD) a instalar na
central térmica, efectuar a supervisão de todo o sistema. Estes dois equipamentos constituirão
o nível de gestão do BACS.
O nível de automação, que compreende os controladores do edifício (B-BC) e os
controladores avançados de aplicação (B-AAC) será interligado ao nível de gestão através de
um switch Ethernet instalado no bastidor de comunicações do edifício.
No que respeita aos B-BC, serão instalados:
5 Controladores (na central térmica) que terão as seguintes funções:
Monitorização e controlo do chiller, estando para o efeito ligado a este
através do seu gateway;
Monitorização dos estados das caldeiras;
Monitorização do seu consumo de gás das caldeiras;
Monitorização e dos consumos de energia eléctrica de todo o sistema de
AVAC e do chiller em particular;
Monitorização da temperatura exterior;
Monitorização das temperaturas do ar de insuflação de cada UTAN;
Monitorização das temperaturas dos circuitos primários de avanço e
retorno de água quente e de água fria;
Monitorização da luminosidade dos espaços públicos;
Controlo dos circuitos de iluminação dos espaços públicos;
Monitorização da pressão diferencial em cada UTAN;
Monitorização dos estados dos registos corta-fogo;
Monitorização e controlo das bombas circuladoras.
4 Controladores que terão a função de interligar os B-AAC com o nível de gestão
sendo a sua instalação feita em função da quantidade e localização dos B-AAC
considerados. Assim, propõem-se controladores dedicados às seguintes zonas:
Zonas públicas (recepção, área de lazer, salas polivalentes e restaurante) e
UTAN´s – controlo sobre 12 B-AAC e instalação nos Arrumos do Piso 4;
Quarto (Oeste – Pisos 0 e 1) – controlo sobre 22 B-AAC e instalação nos
Arrumos do Piso 0;
Quarto (Este – Pisos 0 e 1) – controlo sobre 24 B-AAC e instalação nos
Arrumos do Piso 0;
Quarto (Este – Pisos 2 e 3) – controlo sobre 24 B-AAC e instalação nos
Arrumos do Piso 2.
Os B-AAC têm como função o controlo das UTAN’s e dos ventilo-convectores mediante
o accionamento directo das válvulas motorizadas do tipo tudo-nada, de controlo do caudal de
água das baterias de aquecimento e de arrefecimento, e da selecção do nível de ventilação, no
caso dos ventilo-convectores. O controlo dos equipamentos de AVAC poderá ser feito
centralizadamente (ou mesmo remotamente) pelo supervisor do sistema ou automaticamente,
atendendo, neste caso, a sua parametrização a variáveis como a temperatura exterior e a
temperatura interior, o estado dos vãos (portas e/ou janelas) existentes, o nível de CO2 e a
55
ocupação, o controlo poderá ainda ser realizado pelos utilizadores de cada espaço através de
uma consola táctil. Estes equipamentos, quando associados às UTAN’s, permitem ainda o
accionamento directo dos dispositivos motorizados de sombreamento. Considerando que cada
equipamento possui 3 saídas em relé e que existem 6 UTANS’s, será viável o controlo
automático de 18 circuitos de sombreamento motorizado.
Quanto ao nível de campo, serão utilizados sensores (B-SS) e actuadores (B-SA) que
permitirão aferir e controlar os estados das diversas variáveis significativas para a correcta
gestão do edifício.
Assim, para além dos dispositivos já referidos no âmbito das instalações, equipamento e
sistemas de energia eléctrica (contactores de potência) serão instalados sensores de
luminosidade na Recepção, nas Salas Polivalentes e no Restaurante, que informarão o sistema
de GTC sobre os níveis de luminosidade em cada zona representativa de cada um destes
espaços, permitindo que se faça o deslastre automático dos circuitos de iluminação normal
considerados desnecessários.
Para as instalações, equipamentos e sistemas de AVAC, para além das sondas de
temperatura, dos manómetros diferenciais, das válvulas motorizadas e dos contadores de
energia eléctrica de gás, serão instalados em cada zona a climatizar sondas de CO2 e consolas
tácteis que para além de incorporarem um sonda de temperatura, possibilitam aos utilizadores
definir o setpoint do espaço e a velocidade do respectivo ventilador.
Figura 13 – Diagrama Simplificado dos BACS do Edifício das Tágides.
B-SS
WEB
x 12
B-BAAC
B-BC 2
Backbone Ethernet (Switch 16 pt)
B-OD
B-SS
x 24
B-BAAC
B-BC 2
B-SS
x 24
B-BAAC
B-BC 2
B-SS
x 22
B-BAAC
B-BC 2
modem
B-BC 1
B-OWS
Nível de Automação
Nível de Gestão
Nível de Campo
x 5
3.2.2 Nível de Gestão
O nível de gestão garantirá o controlo das instalações, equipamentos e sistemas técnicos
de energia eléctrica e de AVAC, e a monitorização e registo dos seus estados e das diversas
ocorrências. Esta gestão será realizada de uma forma centralizada através de uma posto de
supervisão (B-OWS) localizado na recepção do edifício e por uma consola táctil (B-OD) do
tipo HMI36 a instalar na central térmica do mesmo.
O B-OWS será constituído por um computador (incluindo os respectivos periféricos)
equipado com o software ORCAweb ® [15] (Figura 14) da Delta Controls. Este software
permitirá a gestão de até 2500 pontos, local e remotamente, utilizando para o efeito tecnologia
WEB, bem como a edição/visualização gráfica e gestão de base de dados SQL.
A consola táctil será instalada na central térmica no Piso -1 do edifício, e permitirá a
gestão local dos equipamentos a ela afectos, designadamente: chiller; caldeira; bombas de
circulação; depósitos de inércia e de acumulação.
3.2.2.1 Posto de Supervisão (B-OWS)
Hardware
O hardware deverá ser fornecido com todo o material necessário para comunicações em
série e paralelo, portas de rede, todos os cabos necessários ao correcto funcionamento e
possuirá os seguintes requisitos mínimos:
Processador: 1066 MHz, Intel Core 2 Duo;
Memória RAM: 2 GB;
Disco rígido: 320 GB 3,5'';
Monitor: 19'';
Impressora: Jacto de tinta a cores;
Teclado: QWERTY;
Rato: 2 botões.
Software
O sistema operativo da B-OWS aceita a utilização de outras aplicações/softwares comuns
que funcionam com o sistema operativo Windows® da Microsoft.
36 Do Inglês Human-Machine Interface.
57
Possui um interface gráfico compreendendo um ecrã que suporta até 10 gráficos
dinâmicos e animados em simultâneo, para comparação e monitorização do estado do sistema,
permitindo ao operador mudar facilmente entre gráficos e modificar o seu tamanho e a sua
localização no ecrã. O sistema de gráficos pode ser modificado on-line, i.e., é possível a um
operador com uma palavra-passe de nível válida adicionar, apagar ou modificar objectos
dinâmicos num gráfico. Os gráficos têm a capacidade de mostrar animação, mudando
ficheiros de imagem, baseados no estado do objecto. Os ficheiros para personalização de
gráficos são criados com o pacote fornecido com o sistema, do tipo gráfico. Esta ferramenta
tem também a capacidade de capturar ou converter gráficos de outros programas tais como
MS Visio ® ou AutoCAd ®.
Figura 14 – Posto-de-Supervisão equipado com o Software ORCAweb da Delta Controls
O software contempla uma biblioteca gráfica completa de equipamentos típicos de
AVAC, tais como chillers, caldeiras, reguladores de ar, terminais, permutadores e UTAN's;
ventiladores, bombas, válvulas, condutas e válvulas de regulação de fluxo de ar.
Permite ainda, as seguintes funcionalidades e aplicações:
Guardar no disco rígido uma cópia da base-de-dados corrente de cada controlador
de edifício. Esta base de dados deve ser actualizada sempre que um operador
inicia ou grava um comando.
Um operador com palavra-passe apropriada poderá guardar a base-de-dados a
partir de qualquer painel do sistema, limpar a base-de-dados através da rede e
inicializar o download de uma base-de-dados específica para qualquer grupo no
sistema.
Método de configuração do sistema, que permita mudanças no sistema futuras ou
adicionar funcionalidades por utilizadores com palavra-passe apropriada.
Sistema de ajuda on-line e sensível ao contexto para ajudar o operador a operar e
editar o sistema. A ajuda on-line estará disponível para todas as aplicações e
fornecerá a informação relevante do ecrã seleccionado. Informação adicional
deverá estar disponível através do uso de hipertexto.
A cada operador será requerido que entre no sistema com um nome de utilizador
e uma palavra-passe para poder visualizar, editar, adicionar, ou apagar
informação. Um nível de segurança deve ser seleccionado por operador. O
supervisor de sistema deve poder definir palavras-passe e níveis de segurança
para todos os outros operadores. Cada palavra-passe de operador permitirá a
restrição das funções de acessibilidade para visualizar e/ou modificar cada
aplicação de sistema.
Monitorizar automaticamente as operações de, impressoras, modems, ligações de
rede, painéis de gestão do edifício e controladores.
Configuração de qualquer objecto no sistema para sinalizar a situação de alarme e
retorno a situação normal de funcionamento. O operador poderá configurar os
alarmes (limites, diferenciais, estado, reacção) de cada objecto no sistema.
Mensagens de alarme em português e inglês descritivas do objecto em alarme, de
tal forma que o operador reconheça a fonte, o local e a natureza do alarme sem ter
de saber mnemónicas ou acrónimos. O operador tem de saber (por objecto) se
alguma acção deve ser tomada durante a situação de alarme. Acções podem
incluir aceder a programas, imprimir, iniciar programas, apresentar mensagens,
59
comunicar com estações remotas, enviar mensagens de texto por SMS37,
sinalização sonora.
O operador poderá definir um trend log personalizado para quaisquer dados de
um objecto no sistema. A definição deve incluir mudança de valor digital,
mudança de valor analógico, intervalo de tempo, data/hora de início, e data/hora
de fim. Os dados poderão ser guardados no painel de controlo de edifício,
arquivados no disco rígido e recuperados para utilização em folhas de cálculo e
programas de base de dados.
Possibilidade de o operador ver todos os alarmes do sistema e mudanças de
estado em qualquer parte do sistema. Os eventos devem ser apresentados
cronologicamente. Um operador com permissões de segurança adequadas pode
validar e restaurar os alarmes.
Método para o operador ver e editar, se aplicável, o estado de qualquer objecto e
propriedades no sistema.
Sincronização automática e diária de todos os relógios da rede a partir de
qualquer operador autorizado no sistema. O sistema deve ajustar-se
automaticamente para condição de poupança durante o dia, se aplicável.
Suporte da edição de todas as aplicações do sistema. As aplicações devem ser
descarregadas e executadas num ou mais painéis de controlo. Será fornecido um
editor para cada tipo de aplicação que permita ao operador ver e modificar a
configuração, nome, parâmetros de controlo, e setpoints para todos os
controladores.
Método de selecção de calendarização desejado. Deve consistir num calendário
mensal para cada planeamento. Excepções, como férias e feriados devem estar
claras no calendário. Deve fornecer um método para permitir que objectos
relacionados sigam a mesma calendarização. O tempo de arranque e paragem de
cada objecto deve ser ajustado a partir deste planeamento/calendarização.
Ferramentas para criar, modificar e despistar a programação de aplicações. O
operador deverá ser capaz de criar, editar e descarregar programas específicos ao
mesmo tempo que todas as outras aplicações que se encontrem a funcionar. O
37 Do Inglês Short Message Serviçe.
sistema deve estar a funcionar plenamente enquanto rotinas específicas estão a ser
editadas, compiladas e descarregadas.
Suporte dos seguintes BIBB's:
Tabela 22 – Lista dos Blocos de Interoperabilidade suportados pela B-OWS.
Data Sharing Alarms & Events Scheduling Trending Device Management
DS-RP-A,B AE-N-A SCHED-A T-VMT-A DM-DDB-A,B DS-RPM-A AE-ACK-A --- T-ATR-A DM-DOB-A,B DS-WP-A AE-ASUM-A --- --- DM-DCC-A
DS-WPM-A AE-ESUM-A --- --- DM-TS-A --- --- --- --- DM-UTC-A --- --- --- --- DM-RD-A --- --- --- --- DM-BR-A --- --- --- --- NM-CE-A
3.2.2.2 Consola Táctil (B-OD)
O B-OD a utilizar terá referência DHMI-7E [16] (Figura 15) da Delta Controls e
possuirá as seguintes características:
Processador de 32 bit a 230 MHz, 256 MB de memória flash (170 MB
disponíveis para base de dados e gráficos);
Relógio em tempo real e autonomia de 72 horas;
Conformidade com o protocolo BACnet;
Comunicações sobre Ethernet.
Figura 15 – Consola Táctil DHMI-7E da Delta Controls.
61
3.2.3 Nível de Automação
O nível de automação será constituído por controladores de edifício (B-BC) e por
controladores avançados de aplicação (B-AAC). Estes PLC’s controlarão sensores e
actuadores estabelecendo assim a comunicação entre o nível de gestão e o nível de campo.
3.2.3.1 Controladores de Edifício (B-BC)
O edifício, de modo a alcançar-se o nível de desempenho pré-definido, será equipado
com equipamentos, do tipo microprocessador, independentes e isolados, que controlarão
directamente as instalações, equipamentos e sistemas de energia eléctrica e de AVAC.
Para o efeito utilizar-se-ão 5 B-BC com referência DSC-1108E [17] da Delta Controls, e
4 B-BC com referência DSM-RTR [18], também da Delta Controls.
Estes B-BC serão instalados em armários dedicados alimentados electricamente a 230 V
AC e equipados com transformador de tensão para 24 V AC com 80 VA. Possuem, entre
outras as seguintes características:
Memória para suportar o sistema operativo, a base-de-dados, e as necessidades
de programação;
Suportar comunicação ponto-a-ponto;
Partilha de informação entre os diversos B-BC;
Os controladores que possibilitam a calendarização devem ser dotados de relógio
em tempo real;
Suportar Ethernet directamente ou através de carta de comunicações. O
controlador será ligado à rede BACnet utilizando as camadas de dados, de ligação
e física, do protocolo Ethernet;
Cada B-BC com carta de comunicações deverá desempenhar o encaminhamento
(routing) BACnet quando ligado a uma rede de B-AAC;
Porto de comunicações de serviço, utilizando as camadas de dados, de ligação e
física, do protocolo BACnet ponto-a-ponto para a B-OWS e/ou modem.
A rede secundária dos B-BC deverá suportar BACnet MS/TP;
O hardware do controlador estará adequado às condições ambientais previsíveis.
Os armários que os acolham deverão ter índices de protecção IP e IK de acordo
com as influências externas dos locais onde se encontrem instalados, conforme o
enunciado nas RTIEBT38. Os de instalação exterior deverão estar preparados para
operarem entre 0 e 40 ºC e de 10 a 50 % HR e os de instalação interior deverão
poder operar entre 0 e 50 ºC;
Existirão LED39 de diagnóstico para energia, comunicação e processamento.
Todas a ligações de cablagem deverão ser do tipo removíveis;
Memória de 256 kB SRAM40, 1 MB de DRAM41 e 1 MB de memória flash não
volátil ao invés de EPROM42. Deverá ser possível a futura expansão da memória
RAM43 através de chip sockets e SIMM44;
Os controladores deverão estar habilitados a operar de 90 a 110 % da sua tensão
nominal, emitindo uma ordem de desligamento quando aquela passe abaixo dos
80 %. Manterão toda a informação da base-de-dados incluindo a BIOS e
programação, durante pelo menos 72 horas, em caso de falha de energia. A
operação estará protegida contra ruído electromagnético entre o 5 e os 120 Hz e
contra rádio até 5 W a 1 m.
A placa de entrada/saídas do controlador permitirá contactos secos, tensões de 0-5
V DC e 0-10 V DC, correntes de 4-20 mA e sinais do tipo de termístores
resistivos em suporte individual para ligação de qualquer equipamento de estado
ou de medição. A resolução analógica deverá ser 10 bit analógico para digital. A
placa de entrada/saída do controlador suportará módulos I/O tipo plug-and-play
ou será estruturada em módulos HOA45 configurados com interruptor prioritário,
potenciómetro e canal de entrada para monitorização do estado e/ou de entradas
analógicas e digitais não discriminadas. Serão suportadas saídas em tensão de 0-
10 V DC. Será também equipada com terminal 24 V DC para ligação directa de
transdutores activos;
38 Regras Técnicas das Instalações Eléctricas em Baixa Tensão (Portaria n.º 949-A/2006, de 11 de Setembro). 39 Do Inglês Light EmittingDiode. 40 Do Inglês Static Random Access Memory. 41 Do Inglês Dynamic Random Access Memory. 42 Do Inglês Erasable Programmable Read-Only Memory. 43 Do Inglês Random Access Memory. 44 Do Inglês Single In-line Memory Module. 45 Do Inglês Hand-Off-Auto.
63
Suporte dos seguintes BIBB's:
Tabela 23 – Lista dos Blocos de Interoperabilidade suportados pelos B-C’s.
Data Sharing Alarms & Events Scheduling Drending Device Management
DS-RP-A,B AE-N-B SCHED-B T-VMT-B DM-DDB-A,B DS-RPM-A,B AE-ACK-B --- T-ATR-B DM-DOB-A,B DS-WP-A,B AE-ASUM-B --- --- DM-DCC-B DS-WPM-B AE-ESUM-B --- --- DM-TS-B
DS-COVU-A,B --- --- --- DM-UTC-B --- --- --- --- DM-RD-B --- --- --- --- DM-BR-B --- --- --- --- NM-CE-A
Os B-BC terão a capacidade para criar, apagar e suportar os seguintes objectos
BACnet (e respectivas propriedades):
Tabela 24 – Lista de Objectos e respectivas Propriedades suportados pelos B-BC’s.
Ana
log
Out
put,
Inpu
t an
d V
alue
Bin
ary
Out
put,
Inpu
, an
d va
lue
Cal
enda
r
Dev
ice
Eve
nt E
nrol
men
t
File
Loo
p (P
ID)
Not
ific
atio
n C
lass
Pro
gram
Sche
dule
Tre
nd L
og
Object Name X X X X X X X X X X X
Object Value X X X X X X X X
Description X X X X X X X X X X X
COV Increment X X
Device Type A A
Reability A A A A
Min./Max. Values A
Update Interval A A
Resolution A A
Out of Service X X X
Units X
Default Value X
Polarity X X
Min. On/Off X
Active/Inactive Texts A
Date List X
Location X
UTC Offset X
Event & Notify Types X
Paramenters X
Property Ref. X
Change-of-State Time A
Count Times A
Time Reset A
Enable X
Notification Class X
File Type X
File Access X
Output and Input Refs X
Input Value & Units X
Setpoint Value X
PID Values X
Bias X
Write Priority X
Proportional Constant & Units A
Derviative Constant & Units A
Priority X
Ack Requried X
Effective period X
Exception X
Schedule X
Controlled Properties X
Write Properties X
Log Enable X
Start/stop Times X
Log Device Object Property X
Log Interval X
Stop When Full X
Buffer Size X
Record Count X
X – Propriedades intrínsecas | A – Propriedades adicionais
Os controladores DSM-RTR (Figura 16) são os equipamentos responsáveis pela
interligação entre os B-AAC, que realizarão o controlo das UTAN´s e dos ventilo-
convectores, e a B-OWS. Possuirão as seguintes características fundamentais:
Processador de 32 bit, 2 MB de memória flash, 512 kB SRAM (para base de
dados);
Conformidade com o protocolo BACnet;
Comunicações em BACnet /IP, sobre Ethernet, em MS/TP, e em PTP;
Suporte do protocolo Modbus através de carregamento da memória flash por
hardware.
65
Figura 16 – Controlador de Edifício DSM-RTR da Delta Controls.
Os PLC DSC-1108E (Figura 17) cumprirão, como anteriormente exposto, as
seguintes funções:
Monitorização e controlo do chiller, estando para o efeito ligado a este através do
seu gateway;
Monitorização dos estados das caldeiras;
Monitorização do consumo de gás das caldeiras;
Monitorização e dos consumos de energia eléctrica de todo o sistema de AVAC e
do chiller em particular;
Monitorização da temperatura exterior;
Monitorização das temperaturas do ar de insuflação de cada UTAN;
Monitorização das temperaturas dos circuitos primários de avanço e retorno de
água quente e de água fria;
Monitorização da luminosidade dos espaços públicos;
Controlo dos circuitos de iluminação dos espaços públicos;
Monitorização da pressão diferencial em cada UTAN;
Monitorização dos estados dos registos corta-fogo;
Monitorização e controlo das bombas circuladoras.
Possibilitarão ainda, a expansão futura do âmbito da GTC do edifício e terão as
seguintes características fundamentais:
Processador de 32 bit, 2 MB de memória flash, 319 kB SRAM (base de dados);
Conformidade com o protocolo BACnet;
Comunicações em BACnet/IP, sobre Ethernet e em MS/TP;
11 entradas universais e 8 saídas analógicas.
A estes PLC serão associados 2 módulos de campo com 16 entradas universais cada.
Figura 17 – Controlador de Edifício DSC-1108E da Delta Controls.
3.2.3.2 Controladores Avançados de Aplicação (B-AAC)
Os B-AAC serão subordinados aos B-C e serão responsáveis pelo controlo dos sensores e
actuadores das UTAN e dos ventilo-convectores afectos ao AVAC, serão dotados de 2
entradas universais, 4 saídas binárias de triac e 3 saídas binárias de relé, a sua instalação será
feita sob as respectivas UTAN´s e sobre o tecto-falso junto aos respectivos ventilo-
convectores. A sua alimentação eléctrica será feita a 230 V AC.
Nos controladores responsáveis pelo processamento da informação proveniente dos
medidores de consumos, deverão ser carregados/instalados gateways que permitam a
comunicação unidireccional entre Modbus e BACnet no caso das contagens de energia
eléctrica, e entre Mbus e BACnet no caso dos contadores de gás.
Será dado cumprimento aos seguintes requisitos:
Memória para suportar o sistema operativo, a base-de-dados, e as necessidades de
programação;
Comunicação ponto-a-ponto;
Gestão dos dados de entrada e saída de modo a permitirem aos controladores
distribuídos partilharem a informação de objectos reais e virtuais, bem como
monitorização central e alarmes;
Calendarização de cada equipamento definida no respectivo controlador;
67
Tanto o firmware como a base-de-dados do controlador deverão ser carregados
sobre a rede;
Porto de comunicações de serviço, utilizando as camadas de dados, de ligação e
física, do protocolo BACnet ponto-a-ponto para ligação de B-OWS portáteis;
O hardware do controlador estará adequado às condições ambientais previsíveis;
Existirão LED de diagnóstico para energia, comunicação e processamento. Todas
a ligações de cablagem deverão ser do tipo removíeis;
Memória flash não volátil;
Os controladores deverão estar habilitados a operar de 90 a 110 % da sua tensão
nominal, emitindo uma ordem de desligamento quando aquela passe abaixo dos
80 %. Manterão toda a informação da base-de-dados incluindo a BIOS e
programação, durante pelo menos 72 horas, em caso de falha de energia. A
operação estará protegida contra ruído electromagnético entre o 5 e os 120 Hz e
contra rádio até 5 W a 1 m;
Suporte dos seguintes BIBB's:
Tabela 25 – Lista dos Blocos de Interoperabilidade suportados pelos B-AAC
Data Sharing Alarms & Events Scheduling Trending Device Management
DS-RP-B AE-N-B SCHED-B --- DM-DDB-B DS-RPM-B AE-ACK-B --- --- DM-DOB-B DS-WP-B AE-ASUM-B --- --- DM-DCC-B
DS-WPM-B --- --- --- DM-TS-B --- --- --- --- DM-UTC-B --- --- --- --- DM-RD-B
Serão utilizados como B-AAC os equipamentos com a referência DFC-304R3-240
[19] (Figura 18) da Delta Controls. Estes controladores realizarão não só o controlo das
UTAN’s e dos ventilo-convectores mediante a modulação directa das válvulas motorizadas
de regulação do caudal de água das baterias de aquecimento e de arrefecimento, e da
selecção do nível de ventilação, como também o controlo dos dispositivos motorizados de
sombreamento. Possuirão as seguintes características fundamentais:
Processador de 32 bit, 1 MB de memória flash, 127 kB SRAM (para base de
dados);
2 entradas universais, 1 de contacto seco e, 4 saídas binárias de triac e 3 saídas
binárias de relé;
Conformidade com o protocolo BACnet;
Comunicações em MS/TP;
Porta de comunicação em Linknet46;
Uma das entradas universais será associada ao contacto magnético de janela e a outra
ao medidor da qualidade do ar interior. A entrada em contacto seco será destinada ao suporte
de cartão (exclusivo das zonas privadas).
Duas das saídas em triac serão vinculadas a válvulas do tipo tudo-nada dos
permutadores das UTAN´s e dos ventilo-convectores. As 3 saídas em relé, quando os B-
AAC estão associados a ventilo-convectores, comandarão cada uma das velocidades do
ventilador, quando associados às UTAN´s, comandarão os dispositivos motorizados de
sombreamento.
A porta Linknet permitirá a comunicação com a consola de controlo local (com sonda
de temperatura de zona).
Figura 18 – Controlador de Automação de Aplicação DFC-304R3-240 da Delta Controls.
3.2.4 Nível de Campo
O nível de campo é constituído por sensores (B-SS) e actuadores (B-SA). Os B-SS são os
equipamentos responsáveis por transmitir ao sistema de GTC os valores das variáveis que
definem os estados das instalações, equipamentos e sistemas que se pretendem monitorizar
e/ou controlar; e os B-SA constituem os dispositivos que permitiram o seu controlo.
Abordar-se-ão neste capítulo, apenas os B-SS porquanto, os actuadores se encontram
afectos às respectivas instalações, equipamentos e sistemas técnicos.
46 Protocolo de comunicação da Delta Controls.
69
3.2.4.1 Sensores (B-SS)
Para as instalações, equipamentos e sistemas de energia eléctrica os sensores
considerados são sensores de luminosidade a instalar na recepção, nos acessos, nas salas
polivalentes, no jacúzi e piscina interior, e no restaurante panorâmico. Estes sensores
possuirão as seguintes características:
Tabela 26 – Características dos Sensores de Luminosidade.
Referência de projecto SL
Gama [lux] [3; 1000]
Ângulo de cobertura [º] 360
Alcance [m] 16
Tensão de alimentação [V] 230
Potência [W] 0,8
Quanto às instalações, equipamentos e sistemas de AVAC, consideram-se os seguintes
B-SS:
Contadores de energia térmica (contadores de entalpia) – a instalar nos circuitos
primários de avanço e de retorno do grupo de caldeiras e do chiller. Deverão
fornecer ao sistema a seguinte informação:
Potência de aquecimento e de arrefecimento;
Caudal de água quente e de água fria;
Temperaturas de avanço e de retorno;
Diferença de temperatura;
Tempo total de funcionamento em aquecimento e em arrefecimento;
Valores de potência e caudal máximos desde o início da contagem;
Tabela 27 – Características dos Contadores de Entalpia
Referência de projecto CE
Caudais nominais [m3/h] [0,6; 2,5]
Temperatura máxima [ºC] 90
Temperatura mínima [ºC] 5
Pressão máxima [bar] 16
Comunicação M-Bus
Energia por impulso [kWh] 1
Par de sondas de temperatura PT100 / PT500
Display LCD
Analisadores de rede – a instalar na entrada do quadro de AVAC e na saída para
alimentação do chiller. Possibilitarão a obtenção dos seguintes dados:
3x Tensões Simples;
3x Tensões Compostas + Tensão Total;
3x Correntes + Corrente Total;
3x Factor de Potência + Factor de Potência Total;
3x Potência Aparente + Potência Aparente Total;
3x Potência Activa + Potência Activa Total;
3x Potência Reactiva + Potência Reactiva Total;
Frequência;
Valores Médios de: (I, PAparente, PActiva e PReactiva);
Energia Activa;
Energia Reactiva (Importada e Exportada).
Tabela 28 – Características do Analisador de Rede.
Referência de projecto AR
Tensão [V] 230/400
Frequência [Hz] 50
Display LCD
Comunicação RS485
Sensor de temperatura de imersão – a instalar nos circuitos de água quente e fria;
Sensor de temperatura de conduta – a instalar nas condutas de insuflação e de
retorno das UTAN´s;
Sensor de temperatura ambiente – a instalar nos espaço não equipados com
consola;
Sensor de temperatura exterior – a instalar nas paredes exteriores do edifício;
Tabela 29 – Características dos Sensores de Temperatura
Referência de projecto STI STC STA STE
Instalação Imersão Conduta Exterior Exterior
Gama [ºC] [-50; 180] [-50; 180] [-50; 90] [-50; 90]
Elemento sensor NTC 10 K NTC 10 K NTC 10 K NTC 10 K
Comprimento da bainha [mm] [400; 500] [50; 400] --- ---
Índice de protecção do invólucro IP65 IP65 IP30 IP65
71
Sensores de humidade relativa de conduta – a instalar nas condutas de insuflação
e de retorno das UTAN’ que servem a área de lazer, o restaurante e as salas
polivalente;
Sensores de humidade relativa de ambiente – a instalar nas áreas de lazer (jacúzi
+ piscina interior), o restaurante e as salas polivalente;
Tabela 30 – Características dos Sensores de Humidade Relativa.
Referência de projecto SHRC SHRA
Gama [%] [0; 100] [0; 100]
Tensão [V DC] 24 24
Comprimento da bainha [mm] 200 ---
Saída [V DC] / [mA] [0; 10] / [4; 20] [0; 10] / [4; 20]
Índice de protecção do invólucro IP65 IP20
Sensores de qualidade do ar interior – a instalar em todos os espaços
climatizados.
Tabela 31 – Características do Sensor de QAI.
Referência de projecto SQAI
Gama [ppmv] [0; 2000]
Tensão [V DC] 24
Saída [V DC] [0; 10]
Índice de protecção do invólucro IP20
3.2.5 Programação
De forma a integrar as várias funções de automação e controlo especificadas no
programa preliminar, a programação do sistema deverá ser realizada de acordo com os
seguintes pressupostos:
São considerados os seguintes espaços com características de monitorização e
controlo distintas:
Recepção;
Salas polivalentes;
Restaurante panorâmico;
Ginásio;
SPA;
Quartos.
As diferentes zonas estarão associadas às seguintes especificações:
Ref.ª A – Ajuste Manual de Setpoint de Zona:
O utilizador poderá ajustar a temperatura e a rotação do ventilador através de uma
consola com visor gráfico.
O utilizador poderá sobrepor-se ao Ajuste Automático de Setpoint de Zona
através da consola de controlo de zona dentro dos seguintes limites:
Modo de arrefecimento [21 ºC; 26 ºC];
Modo de aquecimento [18,5 ºC; 23,5 ºC].
Poderá também seleccionar a rotação do ventilador:
Baixo;
Médio.
Ref.ª B – Ajuste Automático de Setpoint de Zona Ocupada:
23,5 ºC (ajt.) temperatura setpoint automático de arrefecimento;
21 ºC (ajt.) temperatura setpoint automático de aquecimento;
Rotação baixa – quando temperatura de zona está dentro da zona de conforto;
Rotação média – quando temperatura de zona está fora da zona de conforto.
Ref.ª C – Ajuste Automático de Setpoint de Zona Não Ocupada:
29,5 ºC (ajt.) limite superior de setpoint automático de arrefecimento;
13 ºC (ajt.) limite inferior de setpoint automático de aquecimento;
Ventilo-convector operará de acordo com o algoritmo de arranque optimizado
sempre que a temperatura de zona esteja fora dos limites acima expostos.
Ref.ª D – Controlo VC:
Controlador AVAC medirá a temperatura de zona. Para evitar ciclos curtos (short
cycle), cada ciclo de trabalho terá um tempo mínimo de operação. O algoritmo de
controlo deverá visar a óptima gestão de energia tomando em consideração a
estação do ano e temperatura exterior do edifício; implementar a estratégia de
arranque optimizado.
O controlador AVAC de zona, controlará de forma optimizada a rotação do
ventilador e accionamento das válvulas dos permutadores, de forma a garantir a
temperatura setpoint.
73
Ref.ª E – VC ON / VC OFF:
Designa-se por VC ON quando ventilo-convector de zona está em estado de
funcionamento: ventilador ligado e electroválvulas dos permutadores abertas.
Designa-se por VC OFF quando ventilo-convector de zona está em estado de não
funcionamento: ventilador desligado e electroválvulas dos permutadores
fechadas.
Ref.ª F – Arranque optimizado de VC:
Os controladores dos ventilo-convector de zona possuirão um algoritmo
optimizado de modo de arranque. Este algoritmo minimizará custos energéticos
na transição do modo VC OFF para VC ON.
Ref.ª G – Garantia de QAI:
Através de medidores da qualidade do ar interior serão aferidos os níveis de CO2
Caso a QAI se encontre fora dos parâmetros pré-definido a velocidade do
ventilador do vc de zona será incrementado 1 nível.
Ref.ª H – Zona Ocupada:
Considera-se a zona ocupada sempre que o suporte de cartão se encontra activo,
i.e., com o cartão inserido.
A consola de zona representará graficamente zona ocupada.
Ref.ª I – Janela de Zona Aberta:
Sempre que a janela de uma zona climatizada é aberta, o controlador de zona
passa a modo VC OFF passados 30 s.
Tabela 32 – Correspondências de Zona
Zona Ref.ª
A Ref.ª
B Ref.ª
C Ref.ª
D Ref.ª
E Ref.ª
F Ref.ª
G Ref.ª
H Ref.ª
I Recepção 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Salas polivalentes 3 3 3 3 3 3 3 3 3
Restaurante panorâmico 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Ginásio 1 1 1
Jacuzi + Piscina interior 1 1 1
SPA 5 5 5
Quartos 72 72 72 72 72 72 72 72 72 Total 77 84 84 77 77 77 84 77 77
3.2.5.1 Controlo de Aquecimento e Arrefecimento
Cada espaço será controlado individualmente com recurso a controladores que
comunicarão entre si:
O controlo de cada zona terá em consideração as especificações correspondentes
às seguintes referências.
Ref.ª A – Ajuste Manual de Setpoint de Zona;
Ref.ª B – Ajuste Automático de Setpoint de Zona Ocupada;
Ref.ª C – Ajuste Automático de Setpoint de Zona Não Ocupada;
Ref.ª D – Controlo VC;
Ref.ª E – VC ON / VC OFF;
Ref.ª F – Arranque Optimizado de VC;
Ref.ª G – Garantia de QAI;
Ref.ª H – Zona Ocupada;
Ref.ª I – Janela de Zona Aberta.
Será feito o controlo da temperatura interior da rede de distribuição de água quente
(avanço e retorno):
A temperatura será medida através de sondas de temperatura instaladas em pontos
significantes da rede de distribuição. O BACS regulará as unidades de produção
de modo a garantir as seguintes temperaturas:
Temperatura de avanço – 55 ºC;
Temperatura de retorno – 50 ºC.
As bombas de distribuição serão de velocidade variável com variação de pressão
constante:
As bombas a instalar serão de velocidade variável e estarão reguladas para
garantir uma pressão constante de 4 bar na rede de distribuição;
Assim, em função do caudal de água solicitado pelos VC’s do sistema, a sua
velocidade variará de modo a suprir as necessidades da rede a uma pressão
constante;
Os BACS deverão conhecer, para cada circuito, o caudal instantâneo de
circulação, bem como o estado de cada bomba.
A emissão e/ou distribuição será controlada automaticamente com start/stop óptimo:
75
O algoritmo que permite este modo de arranque / paragem encontra-se integrado
nos controladores dos ventilo-convectores e das UTAN’s.
A emissão e/ou distribuição de aquecimento e arrefecimento serão interligadas
totalmente.
Não será permitida a emissão e/ou distribuição indiscriminada de aquecimento e
arrefecimento. Para o efeito os setpoint limite de cada zona deverão variar em
função da temperatura exterior da seguinte forma:
Modo de arrefecimento – o maior valor entre 21 ºC e Tout – 10 ºC;
Modo de aquecimento – o menor valor entre 23,5 ºC e Tout + 20 ºC.
O controlo da temperatura promovida pela unidade de geração será feito em função
da carga.
A regulação da temperatura fornecida por cada unidade de geração será feita da
seguinte forma:
Modo de arrefecimento – o maior valor entre 7 ºC e (19 ºC – Tretorno);
Modo de aquecimento – o menor valor entre 55 ºC e (105 ºC – Tretorno).
A sequência de geração dará prioridade aos equipamentos mais eficientes.
Conforme indicado anteriormente para fornecimento de frio será apenas utilizado
um chiller, contudo o fornecimento de calor, para além das caldeiras será também
apoiado do pelo chiller quando este se encontrar a produzir frio, nomeadamente
nas estações intermédias Assim, em modo de aquecimento, será estabelecida a
seguinte ordem de prioridades:
Chiller – Sempre que a temperatura se encontre em modo de produção de
frio, o seu circuito de calor transferirá energia para o depósito de água
quente;
Caldeiras – Se a temperatura do depósito de inércia de água quente, após
entrada em funcionamento do chiller, se mantiver abaixo dos 55 ºC por
um período superior a 15 minutos, deverá entrar em funcionamento.
3.2.5.2 Controlo de Ventilação e Ar-condicionado
O caudal de ar insuflado em cada zona será controlado por presença:
Os ventilo-convectores de cada zona terão a sua operação condicionada à
ocupação das zonas a que respeitam. Garantido contudo, sempre os níveis de QAI
adequados. Ou seja, sempre que aqueles se encontrem no estado VC OFF e os
níveis de QAI não sejam satisfatórios, deverá ordenar-se o Arranque Optimizado
de VC, até que a qualidade do ar seja reposta.
As UTAN’s serão de controlo automático de caudal e pressão:
A insuflação de ar nas diferentes zonas será regulada por registos automáticos que
determinarão o caudal a ser fornecido pela UTAN, sendo os ventiladores da
mesma de velocidade variável a pressão constante;
O comando dos registos automáticos de caudal será feito por nível de CO2
detectado pelos sensores de QAI em cada zona, i.e., sempre que estas não se
encontrem ocupadas, os registos deverão fechar.
Será feito o controlo de descongelamento do permutador de calor das UTAN’s:
A partir de temperaturas abaixo de 0 ºC o controlo da UTAN deverá activar o
sistema de pré-aquecimento do ar de modo a evitar o congelamento do
permutador de calor.
Será feito o controlo de sobreaquecimento do permutador de calor da Unidade de
Tratamento de Ar Novo.
A partir de temperaturas acima de 45 ºC o controlo das UTAN’s deverá activar o
sistema de by-pass do ar de modo a evitar o sobreaquecimento do permutador de
calor.
Utilização de free-cooling.
Sempre que na estação de arrefecimento a temperatura exterior se encontre abaixo
de 25 ºC deverá ser ordenado às válvulas de controlo das baterias das UTAN’s o
seu fecho.
A temperatura do ar de insuflação terá setpoint variável com compensação da
temperatura exterior:
A regulação da temperatura de insuflação será dependente da temperatura exterior
do seguinte modo:
Modo de arrefecimento – o maior valor entre 25 ºC e Tout – 10 ºC;
Modo de aquecimento – o menor valor entre 18 ºC e Tout + 20 ºC.
A humidade do ar de insuflação será limitada:
77
Sempre que a humidade relativa atinja valores superiores a 60 % ºC o controlo da
UTAN´s deverá activar o sistema de desumidificação do ar. Este sistema deverá
permanecer activo até que o valor da humidade relativa volte a 50 %.
3.2.5.3 Controlo da Iluminação
A iluminação das diversas zonas será controlada por Interruptor manual ON/OFF +
sinal de extinção total:
A iluminação das diversas zonas comuns será automaticamente desligada após o
horário normal de funcionamento de modo a garantir que não permanece ligada
sem que a zona a que respeita se encontre ocupada.
O controlo da iluminação natural será automático.
Serão instaladas sondas de luminosidade nas diversas zonas comuns de modo a
que a iluminação artificial apenas seja ligada quando se atinjam os seguintes
valores limite de iluminância:
Acessos – 100 lux;
Recepção – 300 lux;
Restaurante – 300 lux;
Salas polivalentes – 500 lux;
Jacúzi + Piscina interior – 500 lux;
Ginásio – 300 lux.
3.2.5.4 Controlo de Sombreamento
De operação motorizada com controlo automático.
Nas zonas comuns o sombreamento dos vãos envidraçados será feito de forma
motorizada segundo indicação fornecida pelo BACS. Assim, sempre que, na
estação de arrefecimento, em função da posição do Sol e da temperatura exterior,
o BACS deverá providenciar o accionamento dos sistemas de sombreamento dos
diversos vãos envidraçados. Esta acção deve atender também às necessidades de
iluminação de cada espaço.
3.2.5.5 Automação do Edifício
Operações optimizadas por regulação dos diferentes controladores.
A B-OWS deverá permitir a parametrização dos controladores existentes no
edifício de modo a que as diversas funções possam ser automaticamente
optimizadas.
3.2.5.6 Gestão Técnica do Edifício
Detecção de falhas do edifício e de sistemas técnicos e suporte ao diagnósticos das
mesmas. E, relatórios de consumos energéticos, das condições interiores e de possíveis
melhorias
A TBM permitirá detectar e deverá emitir os seguintes alarmes:
Calendarização Inadequadas – sempre que se verifique um desajuste entre
os períodos de ocupação das diferentes zonas e o tempo de operação dos
equipamentos a elas afectos;
Setpoints Inadequados – sempre que setpoints de cada zona violem o
estipulado;
Aquecimento e Arrefecimento Simultâneo Excessivo – sempre que forem
detectadas rápidas mudanças entre modos de operação ou sempre que a
energia produzida por cada um dos sistemas viole o estipulado;
Não cumprimento da ordem de prioridades de arranque das unidades de
produção;
Defeito nas Bombas de Circulação – sempre que os valores indicados pelo
manómetro correspondente acusem um desvio superior a 10 % do valor de
regulação por um período superior a 30 s;
Mudança de Filtro – Sempre que o filtro atinja o tempo de vida (ver
especificações do fabricante);
Temperatura Exterior Crítica – Um alarme será emitido pelo controlador
de zona quando a temperatura exterior tiver um desfasamento de 15 ºC em
relação ao setpoint de zona;
Temperatura de Zona Crítica – janela de zona aberta e temperatura
exterior desfasado mais do que 10 ºC;
Temperatura de Zona Alta – Se a temperatura de zona excede em 5 ºC os
limites do perfil em causa (ocupado/não ocupado);
Temperatura de Zona Baixa – Se a temperatura de zona é 5 ºC inferior aos
limites do perfil em causa (ocupado/não ocupado);
79
Falha Qualidade do Ar Interior – Sempre o medidor de QAI fique activo.
Falha Arranque Ventilador – Ventilador activado pelo controlador, mas
estado do ventilador está OFF (não operacional) – Dependente das
condições do fabricante;
Falha Paragem Ventilador – Ventilador desactivado pelo controlador, mas
estado do ventilador está ON (operacional) – Dependente das condições
do fabricante;
Vida Útil Ventilador – O tempo de operação do ventilador atinge um
tempo definido de uso.
Será registado como histórico em base de dados SQL de modo a poderem ser
emitidos os respectivos relatórios, as seguintes variáveis:
Consumo acumulado de energia eléctrica global;
Consumo acumulado de energia eléctrica pelo sistema de AVAC;
Consumo acumulado de energia eléctrica pelo chiller;
Número de horas de funcionamento do chiller;
Número de horas de funcionamento das bombas de circulação;
Número de horas de funcionamento dos ventilo-convectores;
Temperaturas de zona – valor médio diário;
Temperaturas exteriores por hora.
3.2.6 Estimativa Orçamental
A estimativa de custos de uma obra desta natureza, mesmo numa fase tão embrionária
do projecto como o é o estudo prévio, reveste-se de uma importância fundamental, pois será
a ferramenta que permitirá determinar se a solução proposta, para além da sua valia técnica,
serve, do ponto de vista financeiro o cliente.
Nesse sentido, tendo por base os elementos acima expostos, procurou-se junto a
representantes de marcas de referência, obter valores para os equipamentos em apreço.
Assim, os valores referentes aos níveis de gestão e de automação e à engenharia, foram
facultados pela Compasso Ecológico enquanto integrador dos produtos da Delta Controls; os
valores do nível de campo provêm da Contimetra e da Schneider Electric; e os dos
equipamentos acessórios (redes de tubagens e de cabos) foram estimados em função dos
valores inerentes aos equipamentos dos níveis de gestão, automação e de campo.
Tabela 33 – Estimativa Orçamental dos BACS para o Edifício das Tágides.
Artigo Descrição Unid. Quant. Vunit. [€] V total [€]
1 Nível de gestão
1.1 Posto-de-supervisão (B-OWS)
1.1.1 Hardware
1.1.1.1 Workstation incluindo monitor e impressora Un. 1 800,00 800,00
1.1.2 Software
1.1.1.2 ORCAweb-Medium + ORCAview + Ilustrator + ODBC Un. 1 3.800,00 3.800,00
1.2 Consola táctil (B-OD)
1.2.1 DHMI-7E Un. 1 910 910
SubTotal [€] 5.510,00
2 Nível de Automação
2.1 Controladores de edifício (B-BC)
2.1.1 DSC-1108E + DFF099-KEY + MBG-MSTP Mbus GW + (2 x DFM 1600)
Un. 5 2.500 12.500
2.1.2 DSM-RTR Un. 4 640 2.560
2.2 Controladores de automação avançados (B-BAAC)
2.1.1 DFC-304R3-240 Un. 82 215 17.630
SubTotal [€] 32,690
3 Nível de campo
3.1 Sensores (B-SS)
3.1.1 Sensores de luminosidade Un. 18 150 2.700
3.1.2 Contadores de entalpia Un. 3 1.700 5.100
3.1.3 Analisadores de rede Un. 2 430 860
3.1.4 Sensores de temperatura de imersão Un. 36 80 2.880
3.1.5 Sensores de temperatura de conduta Un. 12 60 720
3.1.6 Sensores de temperatura interior Un. 17 55 935
3.1.7 Sensores de temperatura exterior Un. 4 65 260
3.1.8 Sensores de humidade relativa de conduta Un. 6 220 1.320
3.1.9 Sensores de humidade relativa de ambiente Un. 7 160 1.120
3.1.10 Sensores da qualidade do ar interior Un. 89 110 9.790
3.1.11 Sensores de temperatura integrados em consola Un. 72 70 5.040
SubTotal [€] 30.725
4 Equipamentos acessórios
4.1 Rede de tubagens Cj. 1 30.000 30.000
4.2 Rede de cabos Cj. 1 25.000 25.000
SubTotal [€] 55.000
5 Engenharia
5.1 Programação V.G. 1 18.000 18.000
5.2 Integração V.G. 1 9.000 9.000
5.3 Formação hora 50 75 6.000
5.4 Assistência meses 12 900 10.800
43.800
Total [€] 167.725
O valor previsto para implementação BACS será de 167.725,00 €, ou seja, cerca de
3 % do valor estimado de construção, ficando assim, aquém dos 5 % admissíveis.
81
4 Impacto dos BACS no Desempenho Energético
do Edifício
A estimativa do impacto que as instalações, equipamentos e sistemas de GTC
propostos, eventualmente terão no desempenho energético do Edifício das Tágides, permitirá
aos responsáveis envolvidos no processo, fundamentar as suas decisões. Decisões que terão
inevitavelmente, como ponto fulcral, a economia de custos na condução do edifício, ficando
muitas vezes em segundo plano aspectos como a usabilidade, o conforto e a segurança,
possivelmente por se tratar de dimensões mais subjectivas, no que respeita à contabilização
dos seus efeitos no plano financeiro da gestão do edifício.
A relação entre o custo de implementação dos BACS e a potencial redução da factura
energética determinará, de uma forma simplificada, o período de retorno do investimento
neste sistema. Sendo este parâmetro essencial na tomada de decisões sobre a sua
implementação.
Os procedimentos de cálculo do impacto dos BACS no aumento da eficiência
energética do edifício, embora perfeitamente definidos na EN 15232, não deixam de
constituir uma estimativa teórica e que, no limite, entra em linha de conta com resultados
obtidos em edifícios em que estes sistemas se encontram em funcionamento. Há que
salvaguardar, portanto, que os valores determinados, quer pelo método detalhado, conforme
especificado no capítulo 7 da norma, quer pelo método simplificado, expresso no seu
capítulo 8, dependem sobremaneira, não só da correcta programação e integração do sistema,
como também da gestão técnica do edifício.
Neste capítulo serão apresentados os resultados do impacto dos BACS no
desempenho energético do edifício para cada um dos métodos definidos pela EN 15232
determinando para cada procedimento a redução dos consumos anuais de energia e das
emissões de CO2 e o período de retorno simples para cada situação considerada. No que
respeita ao método detalhado será também calculado o IEE referente a cada caso simulado.
4.1 Considerações Gerais
Consideram-se 4 situações destintas para que seja viável determinar, não só o impacto
dos BACS, mas também o efeito da redução dos caudais de insuflação de ar-novo
relativamente aos valores indicados no Anexo VI do RSECE. Esta redução dos caudais de
ar-novo entrará em linha de conta com o valor limite de CO2 apresentado no Anexo VII do
RSECE (1800 mg/m3 → 984 ppmv).
Os 4 casos analisados são os seguintes:
I – Sem BACS e caudais de ar-novo segundo o Anexo VI do RSECE;
II – Com BACS e caudais de ar-novo segundo o Anexo VI do RSECE;
III – Sem BACS e caudais de ar-novo segundo o Anexo VII do RSECE;
IV – Com BACS e caudais de ar-novo segundo o Anexo VII do RSECE.
Os consumos energéticos dos sistemas de aquecimento, de arrefecimento, de
ventilação e da iluminação do edifício foram obtidos através de uma simulação multizona,
conforme especificado no Art.º 13.º do RSECE, utilizando-se, para o efeito, o modelo
(Figura 19) de informação do edifício (BIM) criado no programa REVIT MEP ® que integra
em si, como anteriormente se referiu, informação, sobre:
A geometria:
A orientação;
As características dos elementos da envolvente;
As cargas transportadas pelos caudais de ar supramencionados;
As cargas sensíveis e latentes devidas à ocupação;
Este modelo foi posteriormente exportado em gbXML47 para o HAP 4.5 e simulado
para a situação para cada um dos casos considerados.
Na simulação dos casos II e IV, a parametrização do programa HAP 4.5 foi definida
de acordo com os pressupostos definidos no ponto 3.2.5 (Programação) deste documento.
Salienta-se uma vez mais que estas simulações pressupõem que programação e integração
dos sistemas sejam executadas convenientemente e também que a TBM seja cuidada e
eficiente.
47 Do Inglês Green Building Extensible Markup Language.
83
a) Verão.
b) Inverno.
Figura 19 – Modelo do Edifício sob o efeito do Sol.
4.1.1 Variáveis Consideradas
De acordo com o Anexo IX do RSECE, o cálculo do IEE depende, para além dos
consumos energéticos dos diversos sistemas, do factor de forma do edifício, da área de
pavimento e da zona climática em que o edifício será construído. Resultando nos seguintes
valores:
Factor de Forma
Atendendo à geometria e à constituição dos elementos da envolvente do edifício
assume um valor de 0,29 [equação 6)].
Zona Climática
Concelho de Oeiras – zona climática I1, V1 – dados de referência:
Número de Graus-Dia – 1230 ºC.dia;
Duração da estação de aquecimento – 6 meses.
A partir destes dois parâmetros determinam-se as necessidades de aquecimento e de
arrefecimento de referência e de projecto:
Necessidades de Aquecimento de Referência e de Projecto
NI1 – 177,75 kWh/ano.m2 [equação 7)];
NIi – 211,50 kWh/ano.m2 [equação 7)].
Necessidades de Arrefecimento de Referência e de Projecto
NV1 – 16 kWh/ano.m2 [Tabela 3];
NVi – 16 kWh/ano.m2 [Tabela 3].
Que resultam nos seguintes factores de conversão:
Factores de Conversão de Aquecimento e de Arrefecimento
FCI – 1,19 [equação 4)];
FCV – 1,00 [equação 5)].
Para cálculo das emissões de CO2 equivalentes aos consumos energéticos utilizar-se-á
o factor de conversão de 0,0012 Mg/kgep.
O custo global de gás natural será determinado a partir do valor unitário de
0,0641 €/kWh (Fonte: Lusitânia Gás) e para cálculo do custo global de energia eléctrica o
valor de 0,11 €/kWh (Fonte: EDP).
85
4.2 Método Detalhado
O capítulo 7 da EN 15232 prevê 5 procedimentos para cálculo detalhado do impacto
dos sistemas de automação e controlo e da gestão técnica do edifício no consumo de energia,
sendo a abordagem directa aquela que, considerando que as variações temporais das funções
de controlo são superiores aos períodos de simulação considerados, melhor se enquadra na
análise pretendida.
4.2.1 Método Detalhado – Consumos Energéticos e Emissões de CO2
Os resultados de energia térmica e de energia eléctrica obtidos, para cada um dos
casos analisados, encontram-se na tabela seguinte:
Tabela 34 – Consumos Energéticos para cada caso considerado.
Energia Caso
I II III IV
QNH + QH,loss [kWh/ano] 149280 49084 51223 22886
+ + + +
QNC + QC,loss [kWh/ano] 439764 353703 627204 502365
= = = =
Energia Térmica [kWh/ano] 589044 402787 678427 525251
Wh,aux [kWh/ano] 15555 6178 7192 3185
+ + + +
Wc,aux [kWh/ano] 5999 7083 15232 12028
+ + + +
Wv [kWh/ano] 447633 224674 298422 149783
+ + + +
Wi [kWh/ano] 114612 108850 114612 109148
= = = =
Energia Eléctrica [kWh/ano] 583799 346785 435458 274144
Energia Térmica [kWh/ano] 589044 402787 678427 525251
+ + + +
Energia Eléctrica [kWh/ano] 583799 346785 435458 274144
= = = =
Energia Total [kWh/ano] 1172843 749572 1113885 799395
A análise da Tabela 33 evidencia que a utilização de BACS conduz à esperada
redução de consumos de energia.
No entanto, a redução de caudais de insuflação de ar-novo (Caso III versus Caso I),
embora de uma forma global permita também a diminuição dos gastos energéticos, no
período de arrefecimento, esta tendência, inverte-se, o que levará à conclusão que as
renovações de ar no edifício terão um efeito particularmente benéfico durante aquele
período. Este efeito deve-se a capacidade que as renovações de ar têm de remoção do calor
latente. Já os consumos energéticos para aquecimento, diminuem substancialmente em
função da redução de caudais em virtude da poupança que se verifica na necessidade de
climatização do ar insuflado
Estes valores não fornecem contudo, a informação necessária para determinar a
redução de custos nem das emissões de CO2. Para o efeito, deverão ser desagregados em
função da fonte de energia utilizada.
Assim, para o consumo de gás natural teremos:
Tabela 35 – Consumos de Gás Natural para cada caso considerado.
Gás Natural Caso
I II III IV
QNH + QH,loss [kWh/ano] 149280 49084 51223 22886
/ / / / Eficiência [%] 0,93 0,93 0,93 0,93
= = = =
Energia Consumida [kWh/ano] 160516 52778 55079 24609
× × × ×
Custo Unitário [€/kWh] 0,0614 0,0614 0,0614 0,0614
= = = =
Custo Total [€/ano] 9856 3241 3382 1511
Energia Consumida [kWh/ano] 160516 52778 55079 24609
× × × ×
Factor de Conversão [kgep/kWh] 0,086 0,086 0,086 0,086
= = = =
Energia Consumida [kgep/ano] 13804 4539 4737 2116
× × × ×
Factor de Conversão [Mg/kgep] 0,0012 0,0012 0,0012 0,0012
= = = =
Emissões de CO2 [Mg/ano] 16,57 5,45 5,68 2,54
Verificando-se uma redução substancial nos custos energéticos e emissões de CO2
associados ao gás natural, não só para os casos em que se prevê a implementação de BACS
relativamente aos casos em que tal não é considerado, mas também uma redução dos custos
significativa (65,7 %), devida à redução de caudais.
87
E no que respeita à energia eléctrica, teremos:
Tabela 36 – Consumos de Energia Eléctrica para cada caso considerado.
Energia Eléctrica Caso
I II III IV
QNC + QC,loss [kWh/ano] 439764 353703 627204 502365
/ / / / COP 3 3 3 3
= = = =
Consumos (produção de Energia Térmica) [kWh/ano] 146588 117901 209068 167455
Wh,aux [kWh/ano] 15555 6178 7192 3185
+ + + +
Wc,aux [kWh/ano] 5999 7083 15232 12028
+ + + +
Wv [kWh/ano] 447633 224674 298422 149783
+ + + +
Wi [kWh/ano] 114612 108850 114612 109148
= = = =
Outros Consumos [kWh/ano] 583799 346785 435458 274144
Consumos (produção de Energia Térmica) [kWh/ano] 146588 117901 209068 167455
+ + + +
Outros Consumos [kWh/ano] 583799 346785 435458 274144
= = = =
Energia Consumida [kWh/ano] 730387 464686 644526 441599
× × × ×
Custo Unitário [€/kWh] 0,11 0,11 0,11 0,11
= = = =
Custo Total [€/ano] 80343 51115 70898 48576
Energia Consumida [kWh/ano] 730387 464686 644526 441599
× × × ×
Factor de Conversão [kgep/kWh] 0,29 0,29 0,29 0,29
= = = =
Energia Consumida [kgep/ano] 211812 134759 186913 128064
× × × ×
Factor de Conversão [Mg/kgep] 0,0012 0,0012 0,0012 0,0012
= = = =
Emissões de CO2 [Mg/ano] 254,17 161,71 224,30 153,68
Assim, de uma, forma global, o comportamento do edifício, para cada um dos casos
simulados, no que respeita aos custos energéticos e às emissões de CO2, é apresentado na
tabela seguinte:
Tabela 37 – Consumos Energéticos e Emissões de CO2 para cada caso considerado.
Energia e CO2 Caso
I II III IV
Custo Gás Natural [€/ano] 9856 3241 3382 1511
+ + + +
Custo Energia Eléctrica [€/ano] 80343 51115 70898 48576 = = = =
Custo Total Energia [€/ano] 90198 54356 74280 50087
Emissões CO2 Gás Natural [Mg/ano] 16,57 5,45 5,68 2,54 + + + +
Emissões CO2 En. Eléctrica [Mg/ano] 254,17 161,71 224,30 153,68 = = = =
Emissões Totais CO2 [Mg/ano] 270,74 167,16 229,98 156,22
O que, quando se considera os efeitos da GTC aplicados ao edifício com os caudais
de insuflação de ar-novo de acordo com o Anexo VI do RESECE (Caso II versus Caso I),
constitui uma redução 39,7 % na factura energética e uma redução de 38,3 % nas emissões
de CO2. Sendo esta redução menos significativa (32,6 % nos custos de energia e 32,1 % nas
emissões de CO2) quando se compara os efeitos dos BACS sobre o edifício com caudais de
insuflação de ar-novo conforme o Anexo VII do RSECE (Caso IV versus Caso III).
Salienta-se a considerável diminuição do valor do custo de energia e das emissões de
CO2, 17,8% e 15,1 % respectivamente, que a redução dos caudais possibilita.
4.2.2 Método Detalhado – Período de Retorno Simples (PRS)
O PRS, tal como definido pelo RSECE, para cada uma das simulações em que se
considerou a implementação de BACS, relativamente às situações com caudais idênticos, é o
seguinte:
Tabela 38 – PRS para cada caso considerado.
PRS Caso
II/I IV/III
Ca [€] 167725 167725 / / P1 [€/ano] 35842 24193
= =
PRS [ano] [equação 6)] 4,7 6,9
89
Revelando-se assim, que quer num caso quer noutro, a implementação dos sistemas
em apreço, enquanto medidas de redução de consumos, seriam obrigatórios á luz do
estipulado no Anexo XIII do RSECE.
A diferença entre os dois PRS’s calculados, evidencia que quanto mais elevados
forem os consumos energéticos, mais significância terá a implementação dos BACS.
4.2.3 Método Detalhado – Índice de Eficiência Energética (IEE)
As variáveis identificadas no ponto 4.1.1 quando aplicadas às equações 1), 2) e 3),
resultam nos seguintes valores:
Tabela 39 – IEE para cada caso considerado.
IEE Caso
0 I II III IV
Qaq [kgep/ano] 19275 53338 14604 13386 4823
/ / / / / Apav [m
2] 6456 6456 6456 6456 6456
× × × × ×
FCI 1,19 1,19 1,19 1,19 1,19
= = = = =
IEEI [kgep/m2.ano] [equação 2)] 3,6 9,8 2,7 2,5 0,9
Qarr [kgep/ano] 105512 139041 93128 145026 93704
/ / / / / Apav [m
2] 6456 6456 6456 6456 6456
× × × × ×
FCV 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00
= = = = =
IEEV [kgep/m2.ano] [equação 3)] 21,5 14,4 22,5 14,5 21,5
Qout [kgep/ano] 135632 135632 133961 135632 134047
/ / / / / Apav [m
2] 6456 6456 6456 6456 6456
= = = = =
Qout/Apav [kgep/m2.ano] 21,0 21,0 20,7 21,0 20,8
IEEI [kgep/m2.ano] 3,6 9,8 2,7 2,5 0,9
+ + + + +
IEEV [kgep/m2.ano] 16,3 21,5 14,4 22,5 14,5
+ + + + +
Qout/Apav [kgep/m2.ano] 21,0 21,0 20,7 21,0 20,8
= = = = =
IEE [kgep/m2.ano] [equação 1)] 40,9 52,4 37,9 45,9 36,2
Considerando que o IEE de referência para a tipologia em causa é de 45 kgep/m2.ano,
os resultados acima apresentados revelam que apenas as situações que prevêem a
implementação dos BACS, são regulamentares.
4.2.4 Método Detalhado – Classificação Energética
A classificação Energética, tal como anteriormente exposto, será determinada para
cada caso, em função da relação (s) entre o IEE nominal (Caso 0) e o IEE da situação em
apreço. Resultando nas seguintes classes:
Tabela 40 – Classificação Energética para cada caso considerado.
Classificação Energética Caso
I II III IV
IEE nominal 40,9 40,9 40,9 40,9 / / / / IEE 52,4 37,9 45,9 36,2
= = = =
S [equação 15)] 0,781 1,080 0,890 1,131
Classe Energética [equações 6) a 14)] NR A+ NR A+
NR – Não Regulamentar
Ora, a implementação dos BACS, não só possibilita que o edifício se torne
regulamentar, como também permite que obtenham a classificação máxima segundo o SCE.
4.3 Método Simplificado
O método simplificado, conforme exposto no capítulo 2.4.3 (Procedimentos de
Cálculo) deste documento, utiliza factores de referência para energia térmica e energia
eléctrica em função da classe energética estipulada.
Estes factores estão definidos na EN 15232 em função da tipologia do edifício em
estudo., conforme apresentado nas tabelas 10 e 11.
4.3.1 Método Simplificado – Consumos Energéticos e Emissões de CO2
A aplicação de tais factores aos consumos identificados resulta na seguinte tabela:
91
Tabela 41 – Consumos Energético para cada classe considerada.
Energia Classe
D C B A
QNH + QH,loss [kWh/ano] 149280 149280 149280 149280
+ + + +
QNC + QC,loss [kWh/ano] 439764 439764 439764 439764
= = = =
589044 589044 589044 589044
× × × ×
fBAC,hc 1,31 1,00 0,85 0,68
= = = =
Energia Térmica [kWh/ano] 771647 589044 500687 400550
Wh,aux [kWh/ano] 15555 15555 15555 15555
+ + + +
Wc,aux [kWh/ano] 5999 5999 5999 5999
+ + + +
Wv,aux [kWh/ano] 447633 447633 447633 447633
+ + + +
Wi [kWh/ano] 114612 114612 114612 114612
= = = =
583799 583799 583799 583799
× × × ×
fBAC,e 1,07 1,00 0,95 0,9
= = = =
Energia Eléctrica [kWh/ano] 624665 583799 554609 525419
Energia Térmica [kWh/ano] 771647 589044 500687 400550
+ + + +
Energia Eléctrica [kWh/ano] 624665 583799 554609 525419
= = = =
Energia Total [kWh/ano] 1396312 1172843 1055296 925969
Donde se conclui que a implementação dos BACS que associados à Classe A
permitem um redução dos consumos energéticos, contudo, estes resultados à semelhança
daqueles que se apresentaram na Tabela 33 não permitem determinar o impacto dos BACS
segundo uma perspectiva financeira, ou seja, para se aferir a redução de custos nas facturas
energéticas que estes sistemas possibilitam, bem como a redução de CO2, é necessário
identificar o impacto de cada uma das fontes de energia.
Assim, apara o gás natural, teremos:
Tabela 42 – Consumos de Gás Natural para cada classe considerada.
Gás Natural Classe
D C B A
QNH + QH,loss [kWh/ano] 149280 149280 149280 149280
× × × ×
fBAC,hc 1,31 1,00 0,85 0,68
/ / / / Eficiência [%] 0,93 0,93 0,93 0,93
= = = =
Energia Consumida [kWh/ano] 210276 160516 136439 109151
× × × ×
Custo Unitário [€/kWh] 0,0614 0,0614 0,0614 0,0614
= = = =
Custo Total [€/ano] 12911 9856 8377 6702
Energia Consumida [kWh/ano] 210276 160516 136439 109151
× × × ×
Factor de Conversão [kgep/kWh] 0,086 0,086 0,086 0,086
= = = =
Energia Consumida [kgep/ano] 18084 13804 11734 9387
× × × ×
Factor de Conversão [Mg/kgep] 0,0012 0,0012 0,0012 0,0012
= = = =
Emissões de CO2 [Mg/ano] 21,70 16,57 14,08 11,26
É de realçar que a redução dos custos de energia eléctrica e das emissões de CO2,
determinados a partir do método simplificado, são substancialmente mais conservadores do
que aqueles que se obtiveram pela abordagem directa.
E para a energia eléctrica:
93
Tabela 43 – Consumos de Energia Eléctrica para cada classe considerada.
Energia Eléctrica Classe
D C B A
QNC + QC,loss [kWh/ano] 439764 439764 439764 439764
× × × ×
fBAC,hc 1,31 1 0,85 0,68
= = = =
Energia Térmica Fornecida [kWh/ano] 576091 439764 373799 299040
/ / / / COP 3 3 3 3
= = = =
Consumos (produção de Energia Térmica) [kWh/ano] 192030 146588 124600 99680
Wh,aux [kWh/ano] 15555 15555 15555 15555
+ + + +
Wc,aux [kWh/ano] 5999 5999 5999 5999
+ + + +
Wv [kWh/ano] 447633 447633 447633 447633
+ + + +
Wi [kWh/ano] 114612 114612 114612 114612
= = = =
583799 583799 583799 583799
× × × ×
fBAC,e 1,07 1,00 0,95 0,90
= = = =
Outros Consumos [kWh/ano] 624665 583799 554609 525419
Consumos (produção de Energia Térmica) [kWh/ano] 192030 146588 124600 99680
+ + + +
Outros Consumos [kWh/ano] 624665 583799 554609 525419
= = = =
Energia Consumida [kWh/ano] 816695 730387 679209 625099
× × × ×
Custo Unitário [€/kWh] 0,11 0,11 0,11 0,11
= = = =
Custo Total [€/ano] 88879 79448 73863 67955
Energia Consumida [kWh/ano] 816695 730387 679209 625099
× × × ×
Factor de Conversão [kgep/kWh] 0,29 0,29 0,29 0,29
= = = =
Energia Consumida [kgep/ano] 236842 211812 196971 181279
× × × ×
Factor de Conversão [Mg/kgep] 0,0012 0,0012 0,0012 0,0012
= = = =
Emissões de CO2 [Mg/ano] 305,91 270,74 250,45 228,80
Tabela 44 – Consumos Energéticos e Emissões de CO2 para cada classe considerada.
Total Energia Classe
D C B A
Custo Gás Natural [€/ano] 12911 9856 8377 6702
+ + + +
\Custo Energia Eléctrica [€/ano] 89836 80343 74713 68761
= = = =
Custo Total Energia [€/ano] 102747 90198 83090 75463
Emissões CO2 Gás Natural [Mg/ano] 21,70 16,57 14,08 11,26
+ + + +
Emissões CO2 En. Eléctrica [Mg/ano] 284,21 254,17 236,36 217,53
= = = =
Emissões Totais CO2 [Mg/ano] 305,91 270,74 250,45 228,80
Verificando-se uma redução de aproximadamente 18 % na factura energética e uma
redução de 17 % nas emissões de CO2.
4.3.2 Método Simplificado – Período de Retorno Simples (PRS)
O PRS, do sistema de automação e controlo considerado para garantir a obtenção de
uma classe energética A, conforme estipulado pela EN 15232 é o seguinte:
Tabela 45 – PRS para a classe considerada.
PRS Classe
A
Ca [€] 167725 / P1 [€/ano] 14647
=
PRS [ano] [equação 6)] 11,4
O que, de acordo com o Anexo XIII do RSECE, se traduz na falta de viabilidade
económica, o que, conduz a que a sua implementação não seja obrigatória. Contudo, deverá
ser ressalvado que, apesar de não se verificar a obrigatoriedade legal da sua implementação,
a poupança de cerca de 14.700 € e a redução de 42 Mg de CO2 por ano são significativas.
95
4.3.3 Método Simplificado – Índice de Eficiência Energética (IEE)
A obtenção dos IEE’s tal como referido no ponto 4.2.3 resultam da aplicação das
variáveis identificadas no ponto 4.1.1 às equações 1), 2) e 3). Assim:
Tabela 46 – IEE para cada classe considerada.
IEE Classe
0 D C B A
Qaq [kgep/ano] 19275 60986 53338 49040 44417
/ / / / / Apav [m
2] 6456 6456 6456 6456 6456
× × × × ×
FCI 1,19 1,19 1,19 1,19 1,19
= = = = =
IEEI [kgep/m2.ano] [equação 2)] 3,6 11,2 9,8 9,0 8,2
Qarr [kgep/ano] 105512 158976 139041 127838 115785
/ / / / /
Apav [m2] 6456 6456 6456 6456 6456
× × × × ×
FCV 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00
= = = = =
IEEV [kgep/m2.ano] [equação 3)] 21,0 24,6 21,5 19,8 17,9
Qout [kgep/ano] 135632 145126 135632 128850 122068
/ / / / / Apav [m
2] 6456 6456 6456 6456 6456
= = = = =
Qout/Apav [kgep/m2.ano] 21,0 22,5 21,0 20,0 18,9
IEEI [kgep/m2.ano] 3,6 11,2 9,8 9,0 8,2
+ + + + +
IEEV [kgep/m2.ano] 21,0 24,6 21,5 19,8 17,9
+ + + + +
Qout/Apav [kgep/m2.ano] 21,0 22,5 21,0 20,0 18,9
= = = = =
IEE [kgep/m2.ano] [equação 1)] 40,9 58,3 52,4 48,8 45,0
Revelando-se assim que a implementação dos BACS para além da redução dos custos
energéticos e da redução das emissões de CO2, que quer ambientalmente, quer
economicamente são apreciáveis, constitui uma forma de tonar o edifício regulamentar à luz
do SCE.
4.3.4 Método Simplificado – Classificação Energética
A classificação Energética, tal como anteriormente exposto, será determinada para
cada classe, em função da relação (s) entre o IEE nominal (Caso 0) e o IEE da situação em
apreço. Resultando nas seguintes classes:
Tabela 47 – Classificação Energética para cada classe considerada.
Classificação Energética Classe
D C B A
IEE nominal 40,9 40,9 40,9 40,9
/ / / / IEE 58,3 52,4 48,8 45,0
= = = =
S [equação 15)] 0,701 0,781 0,838 0,908
Classe Energética [equações 6) a 14)] NR NR NR NR
NR – Não Regulamentar
Ficando assim demonstrado, que este método prevê que ainda que se implementem os
sistemas de automação e controlo de elevada eficiência energética o edifício permanecerá
como “Não Regulamentar” à luz do SCE.
97
5 Conclusões
Compreendendo que a sociedade global atravessa um período que, tanto de uma
perspectiva ambiental como económica, se revela extremamente sensível, e que os edifícios
que concebemos e utilizamos representam a “parte de leão” nos consumos energéticos e,
consequentemente, na emissão de GEE, a engenharia, nomeadamente a engenharia de
serviços de edifícios vê-se na contingência de promover soluções que incrementem o seu
desempenho energético na prossecução do desenvolvimento sustentável.
Os sistemas de automação e controlo de edifícios têm-se apresentado nas últimas
décadas como uma ferramenta fundamental na gestão de edifícios, nomeadamente no que
respeita à redução dos consumos energéticos, das instalações técnicas de maior relevo: a
iluminação, o aquecimento, a ventilação e o ar-condicionado [20]. Assim, no presente
Trabalho de Projecto, procurando estabelecer a relação que existe entre estes sistemas e o
aumento do desempenho energético dos edifícios, analisou-se a sua implementação num
caso de estudo concreto – o Edifício da Tágides – que, tratando-se de uma unidade hoteleira
com características arquitectónicas e construtivas correspondentes ao estado da arte,
permitiria com alguma segurança extrapolar os resultados obtidos.
O impacto dos sistemas de automação e controlo no caso de estudo em apreço foi
determinado através dos métodos: detalhado (abordagem directa) e simplificado,
apresentados na EN 15232/2007.
Através do método detalhado constatou-se que os sistemas de automação e controlo
potenciam uma redução anual de 39,7 % nos custos associados aos consumos energéticos e
de 38,3 % nas emissões de CO2, quando aplicados ao edifício com o sistema de ventilação
regulado para os caudais de insuflação de ar-novo especificados no Anexo VI do RSECE. As
simulações realizadas permitiram também verificar que, caso a ventilação do edifício seja
estabelecida para garantir a qualidade do ar interior (não excedendo os níveis de CO2
apresentados no Anexo VII do RSECE), os custos energéticos e respectivas emissões de
CO2, de uma forma global diminuíam 17,6 % e 15,1 % respectivamente. No entanto, na
estação de arrefecimento aumentam, em virtude da diminuição da capacidade de remoção
das cargas latentes existente no edifício. Assim, o efeito da redução de caudais terá um
impacto mais efectivo se o sistema de ventilação estiver regulado para, na estação de
aquecimento garantir os caudais expressos no Anexo VII e se na estação de arrefecimento
cumprir o estipulado no Anexo VI.
Considerando o investimento estimado para a implementação dos sistemas de
automação e controlo de 167.725,00 €, a redução dos custos energéticos determinada desta
forma permite um período de retorno de 4,7 anos o que, de acordo com o RSECE, implica
que estes sistemas sejam considerados como uma medida de aumento da eficiência
energética obrigatória.
Os valores obtidos através do método detalhado indicam, ainda que, com o sistema de
gestão técnica centralizada implementado, o índice de eficiência energética do edifício e a
respectiva classificação energética, melhoram significativamente, passando de “Não
Regulamentar” à Classe A+.
O método simplificado, embora consistente com o método detalhado, no que
concerne à influência positiva dos sistemas de automação e controlo no desempenho
energético do edifício, conduz a resultados significativamente mais conservadores.
A redução dos custos anuais da energia consumida será, de acordo com este método,
de 17,7 % e a diminuição das emissões de CO2 associadas ao consumo energético de 16,7 %.
Traduzindo-se a maior valia económica num período de retorno de 11,4 anos o que, segundo
o RSECE faz com que estes sistemas não se considerem de instalação obrigatória. É de
realçar que apesar da redução de consumos prevista a classe energética do edifício
permaneceria como “Não Regulamentar”.
Os sistemas de automação e controlo de edifícios permitem portanto, quer de acordo
com a abordagem directa compreendida no método detalhado, quer segundo o método
simplificado, uma redução considerável dos consumos energéticos associados aos seus
sistemas de iluminação, aquecimento e ventilação e, por consequência um decréscimo
relevante dos custos de condução dos edifícios e das emissões de gases de efeito de estufa
dos mesmos.
A discrepância entre os valores obtidos por cada um dos procedimentos de cálculo
utilizados denota que, apesar do método simplificado ser bastante mais expedito, os factores
de redução para cada uma das classes energéticas consideradas são extremamente
conservadores, afastando-se consideravelmente do comportamento efectivo dos edifícios.
99
Conclui-se assim, que a simulação horária detalhada constitui uma ferramenta
fundamental na análise do desempenho energético dos edifícios, sendo imprescindível que os
técnicos responsáveis pela sua concepção adquiram competências profundas neste âmbito.
Sugere-se por fim, que os curricula dos cursos de engenharia de serviços de edifícios
passem a incluir créditos referentes aos domínios da Gestão Técnica Centralizada e à
Simulação Energética Detalhada.
101
Referências
[1] – Randall Bowie et Anette Jahn, “European Union - The new Directive on the energy performance of buildings - Moving closer to Kyoto”, Building Operating Management, European Comission, 2003
[2] – Gerry G. Hull, “Myths of LonWorks and BACnet”, Building Operating Management, 1998
[3] – David Fischer, “BACnet and LonWorks: A White Paper”, 1996
[4] – Nações Unidas, “Protocolo de Quioto para a Convenção-Quadro das Nações Unidas para as Alterações Climáticas”, 1998
[5] – Helle Jeppesen, “Conferência de Durban Aprova Nova Política Climática Global” http://www.dw-world.de, 2011
[6] – Parlamento Europeu et Concelho da União Europeia, “Directiva 2002/91/CE, de 16 de Dezembro – Directiva do Desempenho Energético dos Edifícios”, Jornal Oficial da Comunidade Europeia, 2003
[7] – Ministério da Economia e da Inovação, “Decreto-Lei 78/2006, de 4 de Abril”, Diário da República I Série-A, 2006
[8] – Ministério da Economia e da Inovação, “Decreto-Lei 79/2006, de 4 de Abril – Regulamento dos Sistemas Energéticos de Climatização dos Edifícios”, Diário da República I Série-A, 2006
[9] – Ministério da Economia e da Inovação, “Decreto-Lei 80/2006, de 4 de Abril – Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios”, Diário da República I Série-A, 2006
[10] – Comité Europeu de Normalização, “EN 15232/2007 – Desempenho Energético de Edifícios – Impacto da Automação e Controlo de Edifícios e Gestão de Edifícios”, 2007
[11] – Ana Lanham, Pedro Gama et Renato Braz, “Arquitectura Bioclimática – Perspectivas de Inovação e Futuro” Instituto Superior Técnico – Universidade Técnica de Lisboa, 2004
[12] – David Fischer, “Seeing the Light with BACnet” Supplement to ASHRAE Journal, 2008
[13] – Carlos A. Pina dos Santos et Luís Matias, “ITE 50 – Coeficientes de Transmissão Térmica da Envolvente dos Edifícios”, Laboratório Nacional de engenharia Civil, 2006
[14] – L. Vazquez et Luis Roriz, “Climatização – Concepção, Instalação e Condução de Sistemas”, pp 426, Edições Orion, 2006
[15] – “Software DWS-333: ORCAweb” Delta Controls, 2007
[16] – “Touch Screen Interface DHMI-7E” Delta Controls, 2008
[17] – “System Controlers DSC-1180” Delta Controls, 2007
[18] – “System Managers DSM-RTR” Delta Controls, 2007
[19] – “Application Controllers DFC-304R3-240: Fan Coil Controler” Delta Controls, 2007
[20] – Rita Ascenso, “Gestão Técnica Centralizada – Um Enorme Potencial de Poupança” Climatização, 2010
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Anexos
Anexo I – Peças Desenhadas
A.1.1.01 – Localização dos Equipamentos de Automação e Controlo | Pisos -1 e 0;
A.1.1.02 – Localização dos Equipamentos de Automação e Controlo | Pisos 1 e 2;
A.1.1.03 – Localização dos Equipamentos de Automação e Controlo | Pisos 3 e 4;
A.1.1.04 – Esquema de Principio.
Anexo II – Fichas Técnicas
Software DWS-333: ORCAweb;
Software DHS-333: Historian;
Touch Screen Interface DHMI-7E
System Controlers DSC-1180;
System Managers DSM-RTR;
Application Controllers DFC-304R3-240: Fan Coil Controler;
Field Module DFM-1600;
Network Sensors BACstat II: DNS-24L\H24LB.
Anexo III – Relatórios do HAP 4.5
Simulação Nominal
Simulação Método Simplificado
Simulação Caso I
Simulação Caso II
Simulação Caso III
Simulação Caso VI