Estudo do impacto das medidas de melhoria no âmbito da certificação energética

Rafaela Carina Loureiro Rebelo Estudo do Impacto das Medidas de Melhoria no Âmbito da Certificação Energética maio de 2021 UMinho | 2021 Rafaela Carina Loureiro Rebelo Estudo do Impacto das Medidas de Melhoria no Âmbito da Certificação Energética Universidade do Minho Escola de Ciências Rafaela Carina Loureiro Rebelo Estudo do Impacto das Medidas de Melhoria no Âmbito da Certificação Energética Dissertação de Mestrado Mestrado em Ciências e Tecnologias do Ambiente Especialização em Energia Trabalho efetuado sob a orientação do Doutor Francisco José Machado de Macedo Engenheiro Rui Pedro Monteiro Dantas Silva Pereira Universidade do Minho Escola de Ciências maio de 2021 ii Despacho RT - 31 /2019 - Anexo 3 DIREITOS DE AUTOR E CONDIÇÕES DE UTILIZAÇÃO DO TRABALHO POR TERCEIROS Este é um trabalho académico que pode ser utilizado por terceiros desde que respeitadas as regras e boas práticas internacionalmente aceites, no que concerne aos direitos de autor e direitos conexos. Assim, o presente trabalho pode ser utilizado nos termos previstos na licença abaixo indicada. Caso o utilizador necessite de permissão para poder fazer um uso do trabalho em condições não previstas no licenciamento indicado, deverá contactar o autor, através do RepositóriUM da Universidade do Minho. Licença concedida aos utilizadores deste trabalho [Caso o autor pretenda usar uma das licenças Creative Commons, deve escolher e deixar apenas um dos seguintes ícones e respetivo lettering e URL, eliminando o texto em itálico que se lhe segue. Contudo, é possível optar por outro tipo de licença, devendo, nesse caso, ser incluída a informação necessária adaptando devidamente esta minuta] Atribuição CC BY https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ iii AGRADECIMENTOS Primeiramente, agradeço aos meus pais, sem eles nada seria possível, nem mesmo a minha formação. Agradeço, também, aos meus avós e aos padrinhos, que ajudaram em tudo o que estava ao seu alcance. Ao meu orientador externo, Engenheiro Rui Pereira, pela oportunidade que proporcionou e pelo contacto com STEG, que se dedicou a tornar-me capaz de trabalhar com esta área da energia. À STEG pelas experiências proporcionadas e um agradecimento especial à Engenheira Daniela Pereira por dedicar do seu tempo e a sua visão crítica neste trabalho. Ao meu orientador interno, Professor Francisco Macedo, pela disponibilidade para me esclarecer o melhor que sabe, nas várias reuniões e emails. Também pelas horas que dedicou a este trabalho e pelas oportunidades que me proporcionou sempre com vista à melhoria/maturação deste trabalho. Ao Pedro, por tentar perceber cada palavra que leu, incansavelmente, e pelo encorajamento para que nunca desmotivasse. E, ainda, por cada domingo que dedicou a este meu objetivo de vida. À dona Alice Fernandes, em que após estes cinco anos no ensino superior, não esqueço as suas palavras: “ Vai! Se não fizeres o curso em três anos, fazes em quatro, mas vai! ” Na época não se pensava na possibilidade de uma tese de mestrado. À minha amiga Fátima Pinheiro por me incentivar a tirar um mestrado nesta instituição. E ao marido, António Pinheiro que sabia que eu iria encontrar o meu caminho. À minha amiga Raquel Pereira, que ainda não terminou a sua tese de mestrado, mas que não me deixou congelar a matrícula da licenciatura, não há palavras que descrevam a minha gratidão. À minha amiga Liliana Ribeiro por me incentivar a escolher um curso que me agradasse e a não ligar a opiniões alheias ou a taxas de empregabilidade. E, também, à professora Cristina Leal pela ajuda em pesquisar alguns cursos dentro das áreas que me agradavam. Aos meus amigos Pedro Ribeiro, Rosa Marques e Eunice Costa pelas constantes perguntas sobre o estado da tese, deram alento. E à Sara Vieira pela ajuda em algumas partes da formatação. A todos estes “pilares”, muito obrigada por ajudarem a construir a minha casa…o meu projeto… a minha tese. iv Despacho RT - 31 /2019 - Anexo 4 DECLARAÇÃO DE INTEGRIDADE Declaro ter atuado com integridade na elaboração do presente trabalho académico e confirmo que não recorri à prática de plágio nem a qualquer forma de utilização indevida ou falsificação de informações ou resultados em nenhuma das etapas conducente à sua elaboração. Mais declaro que conheço e que respeitei o Código de Conduta Ética da Universidade do Minho. v RESUMO O aumento continuado do consumo energético durante as últimas décadas, alicerçado, até há pouco mais de dez anos, quase exclusivamente em combustíveis fósseis, trouxe consigo um conjunto de questões ambientais, de onde se destacam a poluição urbana e o aquecimento global com todas as consequências daí decorrentes. Como parte da estratégia global para assegurar a sustentabilidade energética e ambiental, têm vindo a ser implementadas políticas para a eficiência energética e incentivos ao uso de energias renováveis, que possam ajudar a mitigar a grave situação criada. A regulamentação dos setores energético e ambiental, tem como um dos seus vetores a promoção desta eficiência e da certificação energética. O setor habitacional, pela sua dimensão e características, é um dos alvos prioritários dessa estratégia. Este trabalho consiste numa auditoria energética às características existentes de uma habitação, e consequente proposta de medidas de melhoria. Para isso, recorreu-se ao Regulamento de Desempenho Energético dos Edifícios de Habitação (REH), e a instrumentos de cálculo padrão, como a folha de cálculo PTnZEB. Estes instrumentos permitem calcular os valores dos indicadores de desempenho energético, bem como a classe energética respetiva. O edifício em estudo é do tipo multifamiliar existente, com três tipologias de habitação e dois pisos. As medidas de melhoria propostas para estudo consistiram em isolamentos em fachadas, coberturas e vãos, e em sistemas de climatização e de preparação de água quente sanitária (AQS). Foram também aferidas as emissões de dióxido de carbono (CO2) e ainda, o período de retorno simples (PRS) destas medidas para cada habitação. A análise energética permitiu concluir que as medidas apresentam um impacto maior quando implementadas conjuntamente. No que respeita aos valores das emissões existe uma melhoria evidente antes e após implementar as medidas conjuntas. Economicamente, o PRS varia entre habitações em consequência das soluções pretendidas para cada fração. Palavras-chave: Eficiência Energética; Certificação Energética; PTnZEB; Edifícios Existentes; Auditoria Energética vi ABSTRACT The continued increase in energy consumption over the last few decades, based, until just over ten years ago, almost exclusively on fossil fuels, brought with it a set of environmental issues, from which urban pollution and global warming stand out with all the consequences arising therefrom. As part of the global strategy to ensure energy and environmental sustainability, policies for energy efficiency and incentives for the use of renewable energies have been implemented, which can help to mitigate the current situation. The regulation of the energy and environmental sectors aims at the promotion of this efficiency and energy certification, being the residential sector, due to its size and characteristics, among the priority targets of this strategy. This work consists of an energy audit of the existing characteristics of a building and the consequent proposal for improvement measures. For this, the Energy Performance Regulation of Housing Buildings (REH) and standard calculation instruments, such as the PTnZEB spreadsheet, were used. These instruments make it possible to calculate the values of the energy performance indicators, as well as the respective energy class. The building under study is of the existing low-rise apartment, with three types of housing and two floors. The improvement measures proposed for the study consisted of the insulation on facades, roofs and openings, and air conditioning and domestic hot water systems. Carbon dioxide (CO2) emissions and the simple return period of these measures were also measured for each dwelling. The energy analysis made it possible to conclude that the measures have a greater impact when implemented jointly. About the emissions figures, there is an evident improvement before and after implementing the joint measures. Economically, the PRS varies between households as a result of the desired solutions for each apartment. Keywords: Energy Efficiency; Energetic Certification; PTnZEB; Existing Buildings; Energy Audit. vii ÍNDICE Agradecimentos .................................................................................................................................. iii Resumo............................................................................................................................................... v Abstract.............................................................................................................................................. vi Índice ................................................................................................................................................ vii Lista de Figuras ................................................................................................................................... x Lista de Tabelas ................................................................................................................................. xi Lista de Diagramas ............................................................................................................................ xii Lista de Gráficos ................................................................................................................................ xii Lista de Abreviaturas, Siglas e Acrónimos ......................................................................................... xiv 1. Introdução .................................................................................................................................. 1 1.1. Enquadramento .................................................................................................................. 1 1.2. Motivação e Objetivos .......................................................................................................... 3 1.3. Apresentação da Empresa ................................................................................................... 3 1.4. Estrutura da Tese ................................................................................................................ 4 2. Estado da Arte ............................................................................................................................ 7 2.1. Certificação Energética – Eficiência Energética numa Habitação .......................................... 7 2.1.1. Certificado Energético/Caracterização de Auditoria Energética ..................................... 7 2.1.2. Legislação Nacional Aplicada aos Edifícios de Habitação .............................................. 9 2.1.3. Sistema de Certificação de Edifícios de Habitação ...................................................... 10 2.2. Folhas de Cálculo Disponíveis ............................................................................................ 11 2.2.1. ITEcons ..................................................................................................................... 11 2.2.2. PTnZEB ..................................................................................................................... 11 3. Metodologia de Cálculo ............................................................................................................. 13 3.1. Parâmetros Climáticos ...................................................................................................... 14 3.2. Definição de btr .................................................................................................................. 16 3.3. Envolventes Opacas .......................................................................................................... 17 3.4. Envolvente Envidraçada ..................................................................................................... 19 3.5. Pontes Térmicas Planas .................................................................................................... 21 xiv LISTA DE ABREVIATURAS, SIGLAS E ACRÓNIMOS Sigla/Acrónimo Designação ADENE Agência para a Energia AP Acordo de Paris AQS Água Quente Sanitária CE Certificado Energético CO2 Dióxido de Carbono COP Coeficiente de Performance DGEG Direção Geral de Energia e Geologia EER Rácio de Eficiência Energética EPDB Energy Performance of Buildings Directive EPS Poliestireno Expandido ENU Espaço Não Útil GEE Gases com Efeito de Estufa IFRRU 2020 Instrumento Financeiro Reabilitação e Revitalização Urbanas ITEcons Instituto de Investigação e Desenvolvimento Tecnológico para a construção, energia, ambiente e sustentabilidade KP Protocolo de Quioto LNEC Laboratório Nacional de Engenharia Civil Low-e Low-emission NUTS Nomenclatura das Unidades Territoriais para Fins Estatísticos nZEB near Zero Energy Buildings ONU Organização das Nações Unidas PCE Pré-Certificado Energético PES Pequeno Edifício de Serviços PNEC 21-30 Plano Nacional de Energia e Clima 21-30 PO SEUR Programa Operacional Sustentabilidade e Eficiência no Uso de Recursos PQ Perito Qualificado PRS Período de Retorno Simples PTL Ponte Térmica Linear xv PTnZEB Plataforma para a promoção dos nZEB em Portugal PTP Ponte Térmica Plana RCCTE Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios RECS Regulamento do Desempenho Energético dos Edifícios de Comércio e Serviços REH Regulamento do Desempenho Energético dos Edifícios de Habitação RNC 2050 Roteiro para a Neutralidade Carbónica 2050 RSECE Regulamento dos Sistemas Energéticos de Climatização em Edifícios SCE Sistema de Certificação Energética SCE.ER Cálculos regulamentares do Sistema de Certificação de Edifícios relativos ao aproveitamento de Energias Renováveis SCOP Eficiência Sazonal de Aquecimento SEER Eficiência Sazonal de Arrefecimento SPF Fator médio de Desempenho Sazonal STEG Serviços Técnicos em Energia UE União Europeia XPS Poliestireno Extrudido Símbolo Designação a Declive para ajustes em altitude A Área de um elemento da envolvente medida pelo interior Af Área do caixilho Ag Área do vidro Ai Áreas dos elementos que separam o espaço interior útil do espaço não útil Ap Área interior útil do pavimento Au Áreas dos elementos que separam o espaço não útil do ambiente exterior ( 𝑨𝒘 𝑨𝒑 )ref Razão entre a área de vãos e a área interior útil de um pavimento btr Coeficiente de redução de perdas C Custo da totalidade de um investimento Cpágua Calor específico da água Eren Contributo renovável Eren,p Energia renovável produzida a partir de fontes de origem renovável p xvi fa,k Parcela das necessidades de energia útil para produção de AQS supridas pelo sistema k feh Fator de eficiência hídrica fi,k Parcela das necessidades de energia útil para arrefecimento supridas pelo sistema k Fg Fração envidraçada Fpu,j Fator de conversão entre energia útil e energia primária para a fonte de energia j Fpu,p Fator de conversão entre energia útil e energia primária para a fonte de energia renovável p Fs Fator de obstrução dos vãos envidraçados fv,k Parcela das necessidades de energia útil para aquecimento supridas pelo sistema k g Ʇ ,vi Fator solar do vidro para uma incidência solar normal ao vão gT Fator solar global gTvc Fator solar de vãos envidraçados com vidro corrente e dispositivos de proteção solar ativados gvref Fator solar de referência para a estação de arrefecimento GD Número de Graus-dia, correspondente à estação de aquecimento na base de 18°C GDREF Número de Graus-dia, de referência, na base dos 18°C GSul Energia solar média mensal durante a estação, recebida numa superfície vertical orientada a Sul Hedif Altura de um edifício HFA Altura de dois pisos Htr,i Coeficiente global de transferência de calor por transmissão na estação de aquecimento Htr,v Coeficiente global de transferência de calor por transmissão na estação de arrefecimento Hve,i Coeficiente global de transferência de calor por transmissão na estação de aquecimento Hve,v Coeficiente global de transferência de calor por transmissão na estação de arrefecimento xvii Isol Energia solar acumulada durante a estação, recebida na horizontal (inclinação 0º) e em superfícies verticais (inclinação 90º) para os quatro pontos cardeais e os quatro colaterais Isolref Radiação solar média de referência correspondente à radiação incidente numa superfície orientada a oeste It Inércia térmica j Fontes de energia, incluindo as de origem renovável lg Perímetro de ligação entre o caixilho e o vidro Lv Duração da estação de arrefecimento M Duração da estação de aquecimento MAQS Consumo médio diário de referência MREF Duração média da estação de aquecimento de referência n Número de ocupantes de cada habitação nd Número anual de dias de consumo de AQS de edifícios residenciais Ni Necessidades nominais anuais de energia útil para aquecimento de referência Nic Necessidades nominais anuais de energia útil para aquecimento Nt Necessidades nominais anuais globais de energia primária de referência Ntc Necessidades nominais anuais globais de energia primária Nv Necessidades nominais anuais de energia útil para arrefecimento de referência Nvc Necessidades nominais anuais de energia útil para arrefecimento p Fontes de origem renovável P Poupança anual Paquecimento Potência mínima necessária de aquecimento Parrefecimento Potência mínima necessária de arrefecimento Pd Pé-direito Pot Potência qint Ganhos térmicos internos médios Qa Energia útil necessária para preparação de AQS Qg Ganhos térmicos brutos Qg,i Ganhos térmicos brutos na estação de aquecimento Qg,iref Ganhos térmicos brutos na estação de aquecimento, de referência Qg,v Ganhos térmicos brutos na estação de arrefecimento xviii Qgu,i Ganhos térmicos úteis na estação de aquecimento Qgu,iref Ganhos térmicos úteis, de referência, na estação de aquecimento Qg,vref Ganhos térmicos úteis brutos de referência na estação de arrefecimento Qint,i Ganhos por fontes internas na estação de aquecimento Qint,iref Ganhos por fontes internas na estação de aquecimento de referência Qint,v Ganhos por fontes internas na estação de arrefecimento Qint,vref Ganhos por fontes internas, na estação de arrefecimento, de referência Qpr Valores limite de perdas estáticas Qref Consumo de energia diário de referência Qsol Ganhos solares brutos Qsol,i Ganhos solares brutos através de vãos envidraçados na estação de aquecimento Qsol,iref Ganhos solares brutos através de vãos envidraçados na estação de aquecimento, de referência Qsol,v Ganhos solares brutos através de vãos envidraçados na estação de aquecimento Qsol,vref Ganhos solares brutos, de referência, na estação de arrefecimento Qtr,i Transferência de calor por transmissão na estação na estação de aquecimento através da envolvente dos edifícios Qtr,iref Transferências de calor por transmissão através da envolvente de na estação de aquecimento, de referência Qtr, v Transferências de calor por transmissão através da envolvente, na estação de arrefecimento Qusable Total de calor utilizável estimado produzido por um equipamento Qve,i Transferência de calor por renovação de ar na estação de aquecimento Qve,iref Transferências de calor por ventilação na estação de aquecimento, de referência Qve,v Transferência de calor por ventilação na estação de arrefecimento Rf Resistência térmicas de um pavimento Rj Resistência térmica da camada j RNt Rácio energético Rph Taxa nominal de renovação do ar Rph,i Taxa de renovação do ar na estação de aquecimento Rph,ireal Taxa nominal de renovação do ar, na estação de aquecimento, real xix Rse Resistência térmica superficial exterior Rsi Resistência térmica superficial interior Rw Resistência térmica de uma parede em contacto com o solo Tn Tipologia de habitação U Coeficiente de transmissão térmica Ubf Coeficiente de transmissão térmica superficial por pavimentos em contacto com o solo Ubw Coeficiente de transmissão térmica superficial por paredes em contacto com o solo Uf Coeficiente de transmissão térmica do caixilho Ug Coeficiente de transmissão térmica do vidro Uw Coeficiente de transmissão térmica médio dia-noite do vão Venu Volume do espaço não útil Wvm Energia elétrica necessária ao funcionamento de ventiladores z Altitude a que se encontra um edifício ze Profundidade enterrada zREF Altitude de referência de um local η Rácio entre a produção total bruta de eletricidade e o consumo de energia primária para produção de eletricidade η𝒄 Rendimento nominal de caldeiras η i Fator de utilização de ganhos térmicos na estação de aquecimento ƞ iref Fator de utilização de ganhos térmicos na estação de aquecimento η k Eficiência dos sistemas técnicos k para aquecimento, arrefecimento ambiente e preparação de AQS, reais η ref,k Valores de referência para o rendimento dos diferentes tipos de sistemas técnicos utilizados ou previstos para aquecimento e arrefecimento ambiente, e ainda, preparação de AQS η v Fator de utilização de ganhos térmicos na estação de arrefecimento ƞ vref Fator de utilização de ganhos térmicos na estação de aquecimento, de referência θ ext Temperatura ambiente exterior xx θ ext,v Temperatura média do ar exterior para a estação de arrefecimento θ v,ref Temperatura de referência para o cálculo das necessidades de energia na estação de arrefecimento θ ext,vref Temperatura média exterior dia-noite, na estação de arrefecimento, de referência θ enu Temperatura do local não útil θ int Temperatura interior λ Condutibilidade térmica γ Relação entre os ganhos térmicos brutos e a soma das transferências de calor pela envolvente e por ventilação Ψ Coeficiente de transmissão térmica linear Ψ g Coeficiente de transmissão térmica linear relativo à ligação entre o caixilho e o vidro δ Fator representativo das condições de risco de sobreaquecimento ∆T Aumento de temperatura necessário para a preparação de AQS CAPÍTULO 1 | INTRODUÇÃO 1 1. INTRODUÇÃO O prelúdio desta dissertação divide-se entre o enquadramento, a motivação e objetivos, a apresentação da empresa onde foi realizado o estágio e a estrutura do trabalho apresentado. O enquadramento faz uma contextualização histórica e global da eficiência energética e da evolução de problemas ambientais, destaca questões abordadas e enquadradas por documentos oficiais importantes, as ambições para o setor habitacional e a relação com alguns conceitos desta temática, o consumo energético em Portugal e a importância da certificação energética. De seguida, é revelada a motivação e os objetivos estipulados, terminando com a apresentação da entidade do estágio e a explicitação da organização dos capítulos deste trabalho. Esta dissertação foi desenvolvida em colaboração com uma empresa, tendo em conta o âmbito do tipo de atividades que esta realiza. Teve como principal objetivo estudar o impacto de um conjunto de medidas de melhoria propostas para um edifício multifamiliar existente, no âmbito da certificação energética. 1.1. Enquadramento Historicamente, a publicação do Relatório Brundtland, em 1987, marca o início de uma nova abordagem da sustentabilidade e consequentemente da promoção da eficiência energética [1]. No que respeita à temática ambiental, o processo de industrialização e desenvolvimento dos países, resultou num forte aumento do consumo energético, no qual o setor habitacional está enquadrado. Como tal, este aumento de consumo energético, associado maioritariamente ao uso de combustíveis fósseis causou um aumento muito significativo das emissões de CO2 para a atmosfera. A emissão excessiva de gases com efeito de estufa (GEE), onde se inclui o CO2, provocou a sua acumulação na atmosfera, aumentando a magnitude desse efeito a um nível sem precedentes. Ocorreu, assim, como consequência desse desequilíbrio no balanço energético terrestre um aumento da temperatura média do planeta – o aquecimento global – origem das alterações climáticas em curso. Deste problema ambiental adveio a necessidade de propor medidas para mitigar tais emissões excessivas, assegurando a transição para uma sociedade sustentável, tais como criar e desenvolver novas tecnologias “verdes” e adotar fontes de energia renováveis, eliminando, a prazo, a utilização dos combustíveis fósseis [2]. Nesta linha, três dos dezassete objetivos de desenvolvimento sustentável definidos pela Organização das Nações Unidas (ONU) estão diretamente direcionados para a redução das emissões de carbono. São eles, o sétimo, energias renováveis por forma a garantir o acesso a energias fiáveis e sustentáveis, o décimo CAPÍTULO 1 | INTRODUÇÃO 2 primeiro, cidades e comunidades sustentáveis, seguras, inclusivas e resilientes, e o décimo terceiro, ação climática com adoção de medidas urgentes no combate as alterações climáticas [3]. Sendo os países mais industrializados os maiores responsáveis pelo consumo energético, a mais insignificante transição para a eficiência energética teria um impacto muito positivo na poupança dos recursos energéticos do planeta. As auditorias energéticas tornaram-se, assim, fundamentais através da sua contabilização da energia, permitindo modificar padrões de consumo e de economia [1]. Em termos de metas e objetivos para reduções de emissões, o Protocolo de Quioto (KP) foi um marco histórico neste contexto [4]. Contudo, o Acordo de Paris (AP) serviu de mote para se estabelecer nacionalmente, a longo prazo, o Roteiro para a Neutralidade Carbónica 2050 (RNC 2050). Para se atingir esta neutralidade, o Plano Nacional de Energia e Clima 21-30 (PNEC 21-30) alavancará os esforços em termos de medidas energéticas e climáticas no referido período. Os objetivos definidos para o setor habitacional assentam em três metas estipuladas para as emissões, a eficiência energética e as renováveis, com 45-55% (redução), 35% e 47% (aumento), respetivamente, esperando-se uma redução das emissões de CO2 no período entre 2021 e 2030. Dos objetivos do PNEC 21-30 destacam-se a prioridade à eficiência energética e o reforço na aposta em energias renováveis [5]. No que concerne às habitações ambiciona-se atingir excelentes condições de conforto térmico, em termos de aquecimento e de arrefecimento, sendo que para isso a reabilitação urbana será uma motivação para se promover a eficiência energética neste setor, bem como, o recurso a fontes renováveis e materiais duráveis, sustentáveis e que promovam este conforto. Esta promoção da reabilitação dá importância à EPDB ( Energy Performance of Buildings Directive ), ao novo certificado energético (CE), à revisão do Sistema de Certificação Energético (SCE) e ao redesenho dos mecanismos de financiamento/apoio à renovação dos edifícios (IFRRU 2020, PO SEUR, Programa Reabilitar para Arrendar). Dá, assim, destaque aos edifícios nZEB ( near Zero Energy Building ) que por terem um elevado desempenho energético, têm necessidades de energia quase nulas, sendo as mesmas satisfeitas por energias renováveis [6]. Uma linha de atuação importante é a substituição de equipamentos ineficientes por outros com classe energética elevada por serem mais eficientes [5]. Em Portugal, o baixo consumo energético para aquecimento e arrefecimento em habitações, comparativamente a outros países da União Europeia (UE), justifica-se pela suavidade do clima local em boa parte do território. A maior porção do consumo energético é abrangido pelas cozinhas (39%) e pelo aquecimento de águas (23%), relativamente ao consumo total. Por outro lado, a iluminação representa uma pequena porção deste consumo (4,5%). Desta forma, importa atuar nas áreas que representam um maior consumo energético [5]. CAPÍTULO 1 | INTRODUÇÃO 3 A certificação energética torna-se essencial na medida em que avalia a eficiência energética de um imóvel (numa escala de A+ a F) e explicita, através de um CE, o impacto da classe em termos de conforto e consumo energético, incluindo climatização e preparação de AQS [7]. A sua promoção é assegurada por uma entidade gestora, a Agência para a Energia (ADENE) e uma entidade fiscalizadora, a Direção Geral de Energia e Geologia (DGEG) [8]. 1.2. Motivação e Objetivos A motivação deste trabalho prende-se com o interesse e curiosidade em estudar o comportamento energético de um edifício, uma vez que muito do nosso tempo é despendido dentro de edifícios habitacionais e de serviços. Como tal, estes devem assegurar condições de conforto adequadas ao ser humano. A certificação energética promove a realização de reabilitação em edifícios, através da implementação de medidas de melhoria por forma a reduzir despesas energéticas e, consequentemente, melhorar a eficiência energética do edifício multifamiliar que será alvo de estudo. Por ser uma área de trabalho recente e com implicações óbvias do ponto de vista ambiental, o seu tratamento nesta dissertação de mestrado surge de um modo natural. O principal objetivo deste trabalho consiste na realização de uma auditoria energética, através da aplicação da metodologia de cálculo que se encontra disponibilizada no REH e recorrendo à ferramenta de cálculo PTnZEB (Plataforma para a promoção dos nZEB em Portugal) e outras que servirão de apoio como a SCE.ER (Cálculos regulamentares do Sistema de Certificação de Edifícios relativos ao aproveitamento de Energias Renováveis). A metodologia de cálculo será aplicada a um conjunto alargado de frações de um edifício existente, sendo que posteriormente será analisado um conjunto de resultados a nível energético, ambiental e económico. O conceito de auditoria energética consiste na análise detalhada das condições de utilização de energia numa fração, contribuindo como um instrumento fundamental para a gestão do consumo energético [6]. Desta auditoria serão propostas medidas de melhoria para o edifício em estudo, sendo que será igualmente objetivo o estudo do impacto destas medidas nas habitações. 1.3. Apresentação da Empresa Este trabalho foi desenvolvido no âmbito de um projeto associado à empresa Rui Pedro Dantas Silva Pereira, Lda , representada por STEG (Serviços Técnicos em Energia – www.steg.pt), localizada em Braga. Esta empresa conta com cerca de dez anos de atividade e dedica-se à prestação de serviços na CAPÍTULO 2 | ESTADO DA ARTE 10 c. o decreto-lei n.°194/2015, que procede à segunda alteração ao referido anteriormente, e que contém também alguns conceitos e definições importantes; d. o decreto-lei n.°251/2015, que procede à terceira alteração ao referido anteriormente, e que estabelece as limitações aos valores das necessidades nominais anuais de energia útil (aquecimento, arrefecimento e AQS) e primária, para edifícios existentes. 2.1.3. Sistema de Certificação de Edifícios de Habitação O decreto-lei n.°118/2013 define o Portal SCE como sendo um local na internet da ADENE, com informações relativas ao SCE, sobre PCE e CE, os técnicos disponíveis, e ainda explicita a integração do REH, e do RECS no SCE. Algo relevante para o SCE é a definição dos conceitos de edifício e de fração. O primeiro diz respeito a uma construção coberta, com paredes e pavimentos, destinada à ocupação humana. Por sua vez, o segundo representa uma unidade mínima de um edifício com saída para a via pública ou uma parte de uso comum [6]. Relativamente ao contexto de certificação, é possível adjetivar um edifício, ou habitação, em função do seu período de construção ou do seu estado atual, conforme sintetiza o diagrama 2.1.3.1 [6]. No que concerne à aplicabilidade do REH, esta incide nos edifícios de habitação unifamiliares, na sua totalidade desde que disponham de propriedade total e ausência de divisões de utilização independente, e nos edifícios multifamiliares por cada fração desde que destinadas a habitação, com andares e divisões de utilização independente [11]. Edifícios com comunicação de construção anterior a 30 de novembro de 2013, em caso de já ter obtido o certificado de edificação e a licença de construção ExistenteExistente Edifícios com processo de licenciamento iniciado em 1 de dezembro de 2013 ou após, no caso de ainda não ter obtido o certificado de edificação e a licença de utilização NovoNovo Estado de degradação avançado em que a sua utilização fica prejudicada RuínaRuína A sofrer reabilitação, construção, ampliação ou alterações com vista à melhoria do seu desempenho energético. Sujeito a IntervençãoSujeito a Intervenção Diagrama 2.1.3.1 - Contexto de um edifício no âmbito do REH. CAPÍTULO 2 | ESTADO DA ARTE 11 A certificação energética aplica-se a edifícios de habitação em licenciamento ou comunicação prévia de operações urbanísticas de edificação, isto é, um proprietário tem obrigação de solicitar numa primeira fase um PCE antes da intervenção (conceção) aquando da intervenção e posteriormente, numa segunda fase, a emissão de um CE, após a conclusão da intervenção [11]. 2.2. Folhas de Cálculo Disponíveis As folhas de cálculo permitem o preenchimento de toda a informação necessária à emissão de um CE e de um PCE, e as suas versões regem-se pelas alterações que a legislação sofre. Destacam-se duas folhas de cálculo, certificadas pela ADENE, a ITEcons (Instituto de Investigação e Desenvolvimento Tecnológico para a Construção, Energia, Ambiente e Sustentabilidade) e a PTnZEB, que se distinguem apenas pela forma de inserir os dados. Para a primeira, é exposta uma condição técnica da folha que é a sua aplicabilidade em edifícios (existentes e novos) e as suas valências para obtenção do CE. Seguidamente, faz-se uma breve apresentação da folha PTnZEB quanto à sua organização, e quanto ao método de cálculo que permite obter a classe final. 2.2.1. ITEcons A folha ITEcons, sendo uma ferramenta de cálculo dedicada à aplicação do REH em edifícios novos e existentes e, ainda, pequenos edifícios de serviços (PES), está capacitada para verificar os requisitos energéticos de um edifício. Permite realizar análises técnico-económicas de medidas de melhoria e, ainda, gerar relatórios de peritagem, essenciais à emissão de um CE [14]. 2.2.2. PTnZEB A folha de cálculo PTnZEB, foi pensada e criada para a emissão de CE e PCE com base no cálculo do desempenho energético de uma habitação [15]. Permite inserir as características de uma fração, nomeadamente, ao nível do levantamento dimensional e das envolventes, das especificações dos sistemas técnicos e de ventilação. E, sustentando-se na metodologia de cálculo aplicável a REH, permite calcular as necessidades de energia útil, final e primária. Paralelamente a isto, executa a simulação para um edifício de referência, considerando as especificações definidas para o edifício real, obtendo, finalmente, uma classe energética (figura 2.2.2.1) [16]. Pode, ainda, calcular a implementação de medidas de melhoria, como instalação de janelas eficientes e/ou reforço de isolamentos [7]. CAPÍTULO 2 | ESTADO DA ARTE 12 Figura 2.2.2.1 - Exemplo da interface da ferramenta de cálculo PTnZEB. CAPÍTULO 3 | METODOLOGIA DE CÁLCULO 13 3. METODOLOGIA DE CÁLCULO O presente capítulo abordará, nas suas várias secções, toda a metodologia de cálculo referente ao REH, dando maior destaque a edifícios existentes uma vez que são estes que se enquadram no objetivo deste trabalho. Quanto à sua organização, estabelece onze secções, começando pelos parâmetros climáticos onde se apresentam as equações que permitem calcular as zonas climáticas e a folha CLIMA-SCE que permite obter os valores resultantes dessas mesmas equações. Seguidamente, é fornecida a definição de coeficiente de redução de perdas ( btr ), onde é apresentado o conceito de espaço não útil (ENU), e duas formas diferentes de calcular o valor deste coeficiente. De seguida, apresenta-se uma secção relativa às envolventes opacas, que expõe os coeficientes de transmissão térmica mais importantes para estas envolventes e suas resistências térmicas, e uma secção relativa às envolventes envidraçadas que destaca um coeficiente e um fator solar como sendo os parâmetros essenciais. Relativamente às pontes térmicas, começa pelas pontes térmicas planas (PTP) e explica como devem ser calculadas para edifícios existentes, e acaba com as pontes térmicas lineares (PTL) apresentando também o coeficiente de transmissão térmica linear (Ψ) e os valores para cada tipo de ligação. Apresenta, também, noutra secção, o conceito de inércia térmica ( It ). Em termos de ventilação é dedicada uma secção a explicitar um conceito breve, mas dando mais enfoque ao tipo natural por ser o único abordado neste trabalho e o que dita a legislação. Para os sistemas técnicos são enumerados os tipos de sistemas que este conceito abrange e quais constam, por defeito, no edifício estudado. Os sistemas de preparação de AQS apresentam os cálculos para determinar a energia útil necessária à preparação de AQS ( Qa ) e os valores legislados para esquentadores a gás butano. Por fim, a última secção divide-se em três partes para expor as equações essenciais ao cálculo das necessidades nominais anuais de energia útil para aquecimento ( Nic ), arrefecimento ( Nvc ) e energia primária ( Ntc ), quer para o balanço real, quer para o balanço previsto. Neste capítulo serão considerados os valores de uma habitação de tipologia T1 (416 A) que será tomada como referência uma vez que cobre grande parte das situações que foram encontradas na globalidade das frações. Esta habitação serve de exemplo para melhor destacar a importância e a aplicabilidade das equações que permitem chegar ao valor final, isto é, a classe energética (anexo 3). Sem prejuízo de situações pontuais aplicáveis a outras frações, a 416 A é aquela que, genericamente, contempla a grande maioria das situações encontradas no trabalho. CAPÍTULO 3 | METODOLOGIA DE CÁLCULO 14 3.1. Parâmetros Climáticos A divisão de municípios em zonas climáticas foi estabelecida através da nomenclatura das unidades territoriais para fins estatísticos (NUTS) de nível III, publicada no despacho n.°15793-F/2013. Existem três zonas climáticas de inverno (I1, I2 e I3) e outras três de verão (V1, V2 e V3), refletindo as diferentes condições meteorológicas, tal como representado na figura 3.1.1. Para determinar a que zona climática pertence um determinado edifício devem ser considerados o número de graus-dia na base dos 18°C ( GD ) para a estação de aquecimento e a temperatura média exterior dia-noite (θ ext,v ) para a estação de arrefecimento, respetivamente, de acordo com as equações 3.1.1 e 3.1.2. GD=GDREF+a(z-zREF) [°C] (3.1.1) Onde: GDREF – Número de Graus-dia de referência na base dos 18°C [°C]; a – Declive para ajustes em altitude [°C/km]; z – Altitude a que se encontra o edifício [m]; zREF – Altitude de referência do local [m]. θ ext,v= θ ext,v REF +a ( z-zREF ) [°C] (3.1.2) Onde: θ ext,v REF – Temperatura média exterior dia-noite, de referência, na estação de arrefecimento [°C]; a - Declive para ajustes em altitude [°C/km]; z – Altitude a que se encontra o edifício [m]; zREF - Altitude de referência do local (que para a região estudada, toma um valor de 94 metros, de acordo com os dados da tabela 4 do despacho n.°15793-F/2013) [m]. Por sua vez, a duração da estação de aquecimento ( M ) é essencial para cálculos intermédios do balanço REH (equação 3.1.3). M=MREF+a(z-zREF) [meses] (3.1.3) Onde: MREF – Duração média da estação de aquecimento de referência [meses]; a - Declive para ajustes em altitude [°C/km]; z – Altitude a que se encontra o edifício [m]; zREF - Altitude de referência do local [m]. CAPÍTULO 3 | METODOLOGIA DE CÁLCULO 15 Figura 3.1.1 - Zonas climáticas de verão e de inverno em Portugal Continental [17]. A folha CLIMA-SCE também calcula as zonas climáticas, para além da folha PTnZEB, e a sua interface apresenta-se na figura 3.1.2. Nesta folha deve-se selecionar o município e a altitude em que se encontra o edifício. Neste caso, o edifício localiza-se em Vila do Conde a uma altitude de 50 metros, e as zonas climáticas são I1 e V2. Figura 3.1.2 - Interface da ferramenta CLIMA-SCE. CAPÍTULO 3 | METODOLOGIA DE CÁLCULO 16 3.2. Definição de btr Um ENU distingue-se de um espaço útil por ter uma temperatura diferente, sendo que esta varia entre a temperatura interior e a temperatura exterior [18]. De entre as principais características de um ENU, destacam-se [6]: a. Ausência de necessidades de conforto térmico; b. Ocupação permanente inferior a duas horas por dia; c. Ausência de sistemas de climatização, ou climatização diferente do resto da fração; d. Acessos pelo exterior da fração ou pelo interior de outro ENU. O btr representa a redução da transmissão de calor de um ENU em relação ao exterior, e pode ser calculado através da equação 3.2.1 [18]. btr= θ intθ enu θ intθ ext [adimensional] (3.2.1) Onde: θ int – Temperatura interior [°C], θ ext - Temperatura ambiente exterior [°C], θ enu - Temperatura do local não útil [°C]. No entanto, neste trabalho, como não se dispunha de valores de temperatura, o cálculo do btr foi feito conforme determina o despacho n.°15793-K/2013 (tabela 3.2.1): Tabela 3.2.1 - Valores de btr para a razão Ai/Au e o Venu , baseados na tabela 22 do despacho n.°15793K/2013 [19]. btr Venu≤50 m3 50 m3<Venu≤200 m3 Venu>200 m3 f F f F f F AiAu ⁄ < 0,5 1,0 1,0 1,0 0,5 ≤ AiAu ⁄ < 1 0,7 0,9 0,8 1,0 0,9 1,0 1 ≤ AiAu ⁄ < 2 0,6 0,8 0,7 0,9 0,8 1,0 2 ≤ AiAu ⁄ < 4 0,4 0,7 0,5 0,9 0,6 0,9 AiAu ⁄ ≥ 4 0,3 0,5 0,4 0,8 0,4 0,8 Nota: Para espaços fortemente ventilados btr deverá tomar o valor de 1,0. Onde: Ai – Áreas dos elementos que separam o espaço interior útil do ENU, medido pelo interior do ENU [m2], Au – Áreas dos elementos que separam o ENU do exterior [m2], Venu – Volume do espaço não útil [m3]. CAPÍTULO 3 | METODOLOGIA DE CÁLCULO 17 O ENU pode ser classificado em espaço do tipo f, se as ligações entre elementos estiverem bem vedadas e sem aberturas de ventilação permanentemente abertas, ou do tipo F se as ligações e as aberturas de ventilação estiverem permanentemente abertas [18]. O valor de btr vai determinar a classificação do elemento que separa os espaços úteis de um ENU ou de um edifício adjacente, de acordo com os seguintes critérios [19, 20]: a. Se btr >0,7 então, o elemento que separa o espaço útil do ENU é classificado como envolvente interior com requisitos de exterior; b. Se btr ≤0,7 então o elemento que separa o espaço útil do ENU é classificado como envolvente interior com requisitos de interior; c. Se um elemento de construção que separa um espaço (interior) útil de um edifício adjacente, então btr =0,6; d. Se um elemento de construção que separa um espaço (interior) útil de um solário ou nãosolário, então btr =0,8. No caso do edifício em estudo, foram identificados como ENU as coretes localizadas nas instalações sanitárias e nas cozinhas, as lavandarias e o desvão em contacto com o piso 1. Os seus valores estão sintetizados na tabela 3.2.2. Tabela 3.2.2 - Valores de btr para os ENU identificados no edifício estudado. ENU Ai (m2) Au (m2) Ai / Au Venu (m3) Tipo f ou F btr Lavandaria 14,39 7,67 1,88 9,18 F 0,8 Desvão 400,94 501,18 0,79 200,47 f 0,9 CoreteI.S. 8,29 0,16 51,80 0,50 f 0,3 CoreteCozinha 8,29 1,56 5,31 0,67 f 0,3 No caso em estudo, as envolventes dos ENU em contacto com o solo não foram contabilizadas para o cálculo do Ai ou do Au . 3.3. Envolventes Opacas A envolvente de uma habitação é representada pelo conjunto de paredes, coberturas e pavimentos que delimitam a área útil, separando-a do exterior, de edifícios adjacentes, de ENU ou do solo [6]. O coeficiente de transmissão térmica ( U ), traduz a potência térmica por unidade de área e por grau Célsio entre as duas superfícies (ou duas faces) do elemento. Isto significa que existe transferência de calor que ocorre entre ambientes ou meios que o elemento separa. O seu valor pode ser obtido através da equação 3.3.1 [18]: CAPÍTULO 3 | METODOLOGIA DE CÁLCULO 18 U= 1 Rsi+∑Rj+Rse [W/(m2·°C)] (3.3.1) Onde: Rj – Resistência térmica da camada j [(m2·°C)/W], Rsi – Resistência térmica interior [(m2·°C)/W], Rse – Resistência térmica exterior [(m2·°C)/W]. Os valores das resistências Rse e Rsi , estão indicados na tabela 3.3.1. Tabela 3.3.1 - Valores das resistências térmicas superficiais Rsi e Rse , baseada na tabela 1 do despacho n.°15793-K/2013 [19]. Sentido do Fluxo de Calor Resistência Térmica [m2·°C/W] Exterior Rse Interior Rsi Horizontal 0,04 0,13 Vertical Ascendente 0,04 0,10 Descendente 0,04 0,17 Outro aspeto a realçar é o cálculo de U para um elemento que separa um espaço útil de um ENU, onde devem ser consideradas duas resistências Rsi - uma para o espaço interior da fração e outra para o ENU [19]. Relativamente à resistência Rj , o seu valor depende das características dos materiais que compõem as camadas de um elemento construtivo. No caso do edifício estudado consideram-se os valores por defeito para paredes interiores e exteriores, e para paredes e pavimentos em contato com o solo. Relativamente às paredes interiores, sendo a espessura de 0,15 m, considerou-se um valor de U igual a 1,62 W/(m2·°C). Quanto às paredes exteriores, sendo a sua espessura de 0,30 m, e tendo em conta os valores por defeito (tabela 3.3.2), considerou-se um valor de U igual a 1,1 W/(m2·°C). Tabela 3.3.2 - Valores de U para as espessuras das paredes exteriores de edifícios existentes, segundo o despacho n.°15793-E/2013. Paredes Exteriores ( Rse + Rsi = 0,17 [(m2·°C/W]) Espessura da Alvenaria [m] 0,18 a 0,20 0,23 a 0,29 0,30 0,35 1,7 1,3 1,1 0,96 Nota: A espessura da alvenaria indicada inclui os revestimentos (espessura total). Por sua vez, os coeficientes de transmissão térmica superficial por pavimentos em contacto com o solo ( Ubf ) e por paredes em contacto com o solo ( Ubw ), cujos valores variam consoante a profundidade enterrada ( ze ), e as resistências térmicas dos pavimentos ( Rf ) e paredes ( Rw ) em contacto com o solo, apresentam-se sintetizados na tabela 3.3.3 [20]. CAPÍTULO 3 | METODOLOGIA DE CÁLCULO 19 Tabela 3.3.3 - Valores de Ubf e Ubw de acordo com a profundidade e a resistência térmica do elemento enterrado, baseada na tabela 2 do despacho n.°15793-E/2013 [20]. ze [m] Pavimento enterrado Ubf [W/(m2·°C)] Parede enterrada Ubw [W/(m2·°C)] Rf <0,75 Rf ≥0,75 Rw <0,75 Rw ≥0,75 <1 1,0 0,6 2,0 0,8 1≤ ze <3 0,8 0,6 1,5 0,7 ≥3 0,6 0,4 0,8 0,5 No caso da fração 416 A, que dispõe de um pavimento e de uma parede em contacto com o solo, considerando que tem uma cota de 0,52 metros obtém-se o valor do Ubf igual a 1 W/(m2·°C). Para uma parede enterrada a uma cota de 0,83 metros obtém-se para o Ubw o valor de 2 W/(m2·°C). Tem-se, ainda, valores de Rf e Rw que são inferiores a 0,75 (m2·°C)/W. Em termos de coberturas, a habitação considerada não dispõe de coberturas interiores ou exteriores, mas nos restantes casos foram considerados os valores de U presentes no anexo 1.1. 3.4. Envolvente Envidraçada No que concerne à envolvente envidraçada, esta é representada pelo conjunto de vãos interiores, exteriores, verticais e horizontais que afetam os ganhos térmicos de uma habitação. Tais ganhos são determinados através da contabilização de dois parâmetros. O primeiro, o coeficiente de transmissão térmica médio dia-noite do vão ( Uw ), tem em conta o conjunto do vidro e do caixilho, e é dado pela equação [18]: Uw=Af×Uf+Ag×Ug+lg× Ψ g Af+Ag [W/(m2·°C)] (3.4.1) Onde: Uf – Coeficiente de transmissão térmica do caixilho [W/m2·°C], Ug – Coeficiente de transmissão térmica do vidro [W/m2·°C], Af – Área do caixilho [m2], Ag – Área do vidro [m2], Ψ g – Coeficiente de transmissão térmica linear relativo à ligação entre o caixilho e o vidro [W/m2·°C], lg – Perímetro de ligação entre o caixilho e o vidro [m]. Relativamente aos parâmetros que integram a equação anterior, os valores de Uf e Ug , são, geralmente, disponibilizados pelos fabricantes. Os valores de Af , Ag e lg dependem das dimensões pretendidas para cada vão e os valores de Ψ g encontram-se sintetizados na tabela 3.4.1 [18]. CAPÍTULO 3 | METODOLOGIA DE CÁLCULO 26 3.11.1. Necessidades Nominais de Energia Útil para Aquecimento As Nic resultam da quantificação das transferências de calor pelas envolventes e pela ventilação, e ainda, pelos ganhos de calor úteis [26]. Começando pelo coeficiente global de transferências de calor por ventilação ( Hve,i ) e pelo coeficiente global de transferências de calor por transmissão ( Htr,i ), as equações 3.11.1.1 e 3.11.1.2 apresentam, respetivamente, os aspetos a reunir para o seu cálculo. Hve,i=0,34×Rph×Ap×Pd [W/°C] (3.11.1.1) Onde: Rph – Taxa de renovação do ar interior [h-1], Ap – Área interior útil de um pavimento [m2], Pd – Pé direito médio [m]. Htr,i=btr×A×U [W/°C] (3.11.1.2) Onde: btr – Coeficiente de redução de perdas [adimensional], A – Área do elemento da envolvente medida pelo interior [m2], U – Coeficiente de Transmissão Térmica [W/(m2·°C)]. No caso da habitação 416 A o valor de Hve,i é de 18 W/°C para os dois balanços. Quanto ao valor de Htr,i , este é de 225 W/°C e 105 W/°C para os balanços real e de referência, respetivamente (figura 3.11.1.1). Note-se que esta habitação é desprovida de coberturas e, portanto, não existem transferências pela cobertura. Figura 3.11.1.1 - Valores de Htr,i e Hve,i para a habitação 416 A. As equações apresentadas anteriormente permitem calcular as transferências de calor por ventilação ( Qve,i ) e por transmissão através da envolvente ( Qtr,i ), de acordo com as equações 3.11.1.3 e 3.11.1.4, respetivamente. CAPÍTULO 3 | METODOLOGIA DE CÁLCULO 27 Qve,i=24×GD×Hve,i 1000 [kWh] (3.11.1.3) Onde: GD – Número de Graus-dia na base dos 18°C [°C], Hve,i – Coeficiente global de transferência de calor por ventilação, na estação de aquecimento [W/°C]. Qtr,i=24×GD×Htr,i 1000 [kWh] (3.11.1.4) Onde: GD – Número de Graus-dia na base dos 18°C [°C], Htr,i – Coeficiente global de transferência de calor por transmissão na estação de aquecimento [W/°C]. No caso da habitação considerada para exemplo (figura 3.11.1.2), Qve,i toma um valor de 500 kWh, para os dois balanços, e Qtr,i é de 6368 kWh e 2975 kWh para os balanços real e de referência, respetivamente. Esta diferença entre estes dois últimos valores justifica-se pelos valores tabelados na portaria n.°349-B/2013, para edifícios de referência. Figura 3.11.1.2 - Valores de Qtr,i e de Qve,i para os dois balanços. Relativamente aos ganhos térmicos úteis ( Qgu,i ), na estação de aquecimento existem dois ganhos a considerar. A equação 3.11.1.5 apresenta os ganhos solares brutos ( Qsol,i ). Qsol,i=Isol×A [kWh] (3.11.1.5) Onde: Isol – Energia solar acumulada durante a estação de arrefecimento, recebida na horizontal (inclinação 0°) e em superfícies verticais (inclinação 90°) para quatro pontos cardeais e quatro colaterais [kWh/m2], A – Área do elemento da envolvente medida pelo interior [m2]. CAPÍTULO 3 | METODOLOGIA DE CÁLCULO 28 Por sua vez, a equação 3.11.1.6 proporciona o cálculo dos ganhos térmicos internos médios por unidade de superfície, aplicável aos ganhos por fontes internas reais ( Qint,i ) e de referência ( Qint,iref ). Qint,i=Qint,iref=720×qint×M×Ap 1000 [kWh] (3.11.1.6) Onde: qint – Ganhos térmicos internos médios por unidade de superfície (toma um valor fixo de 4 W/m2), M – Duração da estação de aquecimento [meses], Ap – Área interior útil de um pavimento [m2]. Os ganhos térmicos brutos ( Qg,i ) (equação 3.11.1.7), resultam da junção das duas equações anteriormente apresentadas. Qg,i=Qint,i+Qsol,i [kWh] (3.11.1.7) Onde: Qint,i – Ganhos por fontes internas na estação de aquecimento [kWh], Qsol,i – Ganhos solares brutos [kWh]. Assim, pode-se calcular Qgu,i , pela equação 3.11.1.8: Qgu,i= η i×Qg,i [kWh] (3.11.1.8) Onde: η i – Fator de utilização de ganhos térmicos [adimensional], Qg,i – Ganhos térmicos brutos [kWh]. Para o balanço de referência, contabilizam-se os mesmos ganhos, mas com diferentes parâmetros nas equações. Primeiramente, os ganhos solares brutos de referência ( Qsol,iref ) apresentamse na equação 3.11.1.9. Qsol,iref =Gsul×0,146×0,15×Ap×M [kWh] (3.11.1.9) Onde: Gsul – Energia solar média mensal durante a estação, recebida numa superfície vertical orientada a sul (Tabela 4 do despacho n.°15793-F/2013) [kWh/m2·mês], Ap – Área interior útil de um pavimento [m2], M – Duração da estação de aquecimento [meses]. Por sua vez, estes ganhos térmicos, que são associados ao aproveitamento da radiação solar pelos vãos envidraçados de referência ( Qsol,iref ) são calculados pela equação 3.11.1.10, sendo considerada a soma das equações 3.11.1.9 e 3.11.1.6. CAPÍTULO 3 | METODOLOGIA DE CÁLCULO 29 Qg,iref =Qint,iref+Qsol,iref [kWh] (3.11.1.10) Onde: Qint,iref – Ganhos por fontes internas, na estação de aquecimento, de referência [kWh], Qsol,iref – Ganhos solares brutos, na estação de aquecimento, de referência [kWh]. Portanto, os ganhos térmicos úteis de referência ( Qgu,iref ) (equação 3.11.1.11), são compostos pelos ganhos apresentados na equação anterior e pelo fator de utilização de ganhos térmicos, ambos na estação de aquecimento. Qgu,iref = η iref ×Qg,iref [kWh] (3.11.1.11) Onde: η iref – Fator de utilização de ganhos térmicos na estação de aquecimento de referência (toma um valor igual a 0,60), Qg,iref – Ganhos térmicos brutos de referência na estação de aquecimento [kWh]. No caso da habitação 416 A, a inércia é classificada como sendo média, tomando por isso o valor de 0,99. O outro valor, 0,60, encontra-se legislado na portaria n.°349-B/2013. O valor de Qint,i é igual para os dois balanços - 814 kWh, e os valores dos ganhos solares brutos ( Qsol ) são 327 e 805 kWh para os balanços real e de referência, respetivamente. Por este último motivo, os valores de Qg,i são diferentes nos dois balanços (figura 3.11.1.3). Figura 3.11.1.3 - Valores dos ganhos solares brutos ( Qg ) para os dois balanços. Reunindo os valores dos parâmetros anteriormente apresentados, pode, então, ser quantificado o valor de Nic : Nic=(Qtr,i+Qve,i-Qgu,i) Ap [kWh/(m2·ano)] (3.11.1.12) Onde: CAPÍTULO 3 | METODOLOGIA DE CÁLCULO 30 Qtr,i – Transferências de calor por transmissão na estação de aquecimento através da envolvente dos edifícios [kWh], Qve,i – Transferências de calor por ventilação na estação de aquecimento [kWh], Qgu,i – Ganhos térmicos úteis na estação de aquecimento resultantes dos ganhos solares através dos vãos envidraçados, da iluminação, dos equipamentos e dos ocupantes [kWh], Ap – Área interior útil de um pavimento [m2]. No que concerne ao cálculo das necessidades nominais anuais de energia útil para aquecimento de referência ( Ni ) (equação 3.11.1.13), sendo muito semelhante à apresentada anteriormente, os valores essenciais ao cálculo dos seus parâmetros devem ser recolhidos em tabelas das portarias n.°379A/2015 e n.°349-B/2013. E o valor de Rph , importante para a ventilação, é limitado a um valor mínimo de 0,4 e um valor máximo de 0,6. Assim, se os valores calculados excederem 0,6 então a taxa de renovação do ar na estação de aquecimento ( Rph,i ) é igual a 0,6, se forem inferiores a 0,4 então a Rph,i é igual a 0,4. Mas se estiverem entre estes limites deverá ser tomado o valor real calculado ( Rph,i real ) [26]. Ni=(Qtr,iref+Qve,iref-Qgu,iref) Ap [kWh/(m2·ano)] (3.11.1.13) Onde: Qtr,iref – Transferências de calor por transmissão através da envolvente de referência na estação de aquecimento [kWh], Qve,iref – Transferências de calor por ventilação de referência na estação de aquecimento [kWh], Qgu,iref – Ganhos de calor úteis de referência na estação de aquecimento [kWh], Ap – Área interior útil de um pavimento [m2]. Em suma, o que difere não é a metodologia de cálculo de um balanço para o outro, mas sim os valores de alguns parâmetros utilizados nestas equações, isto é, muitos dos parâmetros de referência estão tabelados em legislação. Outro aspeto a destacar é a relação entre os valores destes dois balanços, em que o valor de Nic não pode exceder o valor de Ni , segundo os artigos 26.° e 30.° do decreto-lei n.°251/2015. 3.11.2. Necessidades Nominais de Energia Útil para Arrefecimento Tal como na estação de aquecimento, também as Nvc resultam da quantificação das transferências de calor pelas envolventes e pela ventilação, e ainda, pelos ganhos térmicos [26]. As equações 3.11.2.1 e 3.11.2.2 apresentam, respetivamente, o cálculo do coeficiente global de CAPÍTULO 3 | METODOLOGIA DE CÁLCULO 31 transferências de calor por ventilação ( Hve,v ) e do coeficiente global de transferências de calor por transmissão ( Htr,v ). Hve,v=0,34×Rph×Ap×Pd [W/°C] (3.11.2.1) Onde: Rph – Taxa de renovação do ar interior [h-1], Ap – Área interior útil de um pavimento [m2], Pd – Pé direito médio [m]. Htr,v=btr×A×U [W/°C] (3.11.2.2) Onde: btr – Coeficiente de redução de perdas [adimensional], A – Área do elemento da envolvente medida pelo interior [m2], U – Coeficiente de Transmissão Térmica [W/(m2·°C)]. No caso da habitação 416 A os valores de Hve,v são de Htr,v é de 26 W/°C e 225 W/°C, respetivamente, para o balanço real (figura 3.11.2.1). Note-se que esta habitação é desprovida de coberturas e, portanto, o valor 0 representa essa ausência de transferências por esse elemento. Figura 3.11.2.1 - Valores de Hve,v e Htr,v para o balanço real. As equações apresentadas anteriormente, permitem calcular as transferências de calor por ventilação ( Qve,v ) e por transmissão através da envolvente ( Qtr,v ), conforme apresentam as equações 3.11.2.3 e 3.11.2.4, respetivamente. Qve,v=Lv×( θ intθ ext)×Hve,v 1000 [kWh] (3.11.2.3) Onde: Lv – Duração da estação de arrefecimento (com um valor fixo de 2928 horas), θ int – Temperatura interior [°C], CAPÍTULO 3 | METODOLOGIA DE CÁLCULO 32 θ ext – Temperatura ambiente exterior [°C], Hve,v – Coeficiente global de transferência de calor por ventilação na estação de arrefecimento [W/°C]. Qtr,v=Lv×( θ intθ ext)×Htr,v 1000 [kWh] (3.11.2.4) Onde: Lv – Duração da estação de arrefecimento (com um valor fixo de 2928 horas), θ int – Temperatura interior [°C], θ ext – Temperatura ambiente exterior [°C], Htr,v – Coeficiente global de transferência de calor por transmissão na estação de arrefecimento [W/°C]. Os valores de Qve,v e de Qtr,v , para o balanço real são, respetivamente, 318 kWh e 2699 kWh, tal como ilustra a figura 3.11.2.2. Figura 3.11.2.2 - Valores de Qtr,v e de Qve,v para o balanço real. Relativamente aos ganhos úteis na referida estação, a forma de determinar os ganhos é semelhante nos dois balanços. Para o balanço real deve-se começar por calcular os ganhos por fontes internas para o balanço real ( Qint,v ) e de referência ( Qint,vref ) e os ganhos solares brutos ( Qsol,v ), na referida estação, apresentados nas equações 3.11.2.5 e 3.11.2.6, respetivamente. Qint,v=Qint,vref =720×qint×Ap 1000 [kWh] (3.11.2.5) Onde: qint – Ganhos térmicos internos médios por unidade de superfície (toma um valor fixo de 4 W/m2), M – Duração da estação de aquecimento [meses], Ap – Área interior útil de um pavimento [m2]. Qsol,v=Isol×A [kWh] (3.11.2.6) Onde: CAPÍTULO 3 | METODOLOGIA DE CÁLCULO 33 Isol – Energia solar acumulada durante a estação de arrefecimento, recebida na horizontal (inclinação 0°) e em superfícies verticais (inclinação 90°) para quatro pontos cardeais e quatro colaterais [kWh/m2], A – Área do elemento da envolvente medida pelo interior [m2]. A equação 3.11.2.7 permite calcular os ganhos térmicos brutos ( Qg,v ) que resultam da junção das equações 3.11.2.5 e 3.11.2.6. Qg,v=Qint,v + Qsol,v [kWh] (3.11.2.7) Onde: Qint,v – Ganhos por fontes internas [kWh], Qsol,v – Ganhos solares brutos [kWh]. De seguida, consideram-se os valores de Qtr,v e de Qve,v que entram para o cálculo da relação entre os ganhos térmicos brutos e a soma das transferências de calor pela envolvente e por ventilação (γ) de acordo com a equação 3.11.2.8, juntamente com Qg,v , para o cálculo do fator de utilização de ganhos térmicos (η v ). Este, depende da classe de inércia e de γ. γ =Qg,v (Qtr,v+Qve,v) [adimensional] (3.11.2.8) Onde: Qg,v – Ganhos térmicos úteis brutos, na estação de aquecimento [kWh], Qtr,v – Transferência de calor por transmissão através da envolvente, na estação de aquecimento [kWh], Qve,v – Transferência de calor por ventilação, na estação de aquecimento [kWh]. Por sua vez, o balanço de referência considera o fator de utilização de ganhos térmicos de referência (η vref ), os ganhos por fontes internas de referência ( Qint,vref ) (equação 3.11.2.5), e os ganhos solares brutos de referência ( Qsol,vref ) (equação 3.11.2.9). Qsol,vref =[gvref×(Aw Ap) ref ×Isolref×Ap] [kWh] (3.11.2.9) Onde: gvref – Fator solar de referência para a estação de arrefecimento (igual a 0,43), (Aw Ap) ref – Razão entre a área dos vãos e a área interior útil de um pavimento (20%), Isolref – Radiação solar média de referência, correspondente à radiação incidente numa superfície orientada a oeste (Tabela 5 do despacho n.°15793-F/2013), Ap – Área interior útil de um pavimento [m2]. CAPÍTULO 3 | METODOLOGIA DE CÁLCULO 34 A figura 3.11.2.3 demonstra a aplicabilidade das equações acima apresentadas, onde os valores de Qint,v são iguais para os dois balanços – 543 kWh, uma vez que os parâmetros que integram a equação 3.11.2.5 são os mesmos. Todavia, os valores dos ganhos solares diferem muito entre si porque os parâmetros contabilizados para o cálculo são distintos e, existem mais elementos da envolvente a contabilizar no balanço real. Relativamente ao valor de η v , sendo a inércia considerada média, toma um valor de 0,94. Já η vref , que depende de diferenças de temperatura, toma um valor de 0,83. Figura 3.11.2.3 - Valores de Qg para os dois balanços. Reunindo os valores dos parâmetros anteriormente apresentados, pode, então, ser quantificado o valor de Nvc : Nvc=(1η v)×Qg,v Ap [kWh/(m2·ano)] (3.11.2.10) Onde: η v – Fator de utilização de ganhos térmicos na estação de arrefecimento [adimensional], Qg,v – Ganhos térmicos brutos na estação de arrefecimento [kWh], Ap – Área interior útil de um pavimento [m2]. No que concerne ao cálculo das necessidades nominais anuais de energia útil para arrefecimento de referência ( Nv ), a equação 3.11.2.11 é muito semelhante à apresentada para o balanço real, mantendo-se aqui a metodologia de cálculo. Nv=(1η vref )×Qg,vref Ap [kWh/(m2·ano)] (3.11.2.11) Onde: η vref – Fator de utilização de ganhos térmicos na estação de arrefecimento de referência [adimensional], Qg,vref – Ganhos térmicos brutos de referência na estação de arrefecimento (resultando da soma de Qint,vref com Qsol,vref )[kWh], CAPÍTULO 3 | METODOLOGIA DE CÁLCULO 35 Ap – Área interior útil de um pavimento [m2]. Assim, o que difere neste cálculo, são as envolventes e ganhos que se reduzem de um balanço para o outro, não esquecendo também que alguns parâmetros para o cenário de referência estão tabelados em legislação. Tal como já foi referido acima, o valor de Nvc não pode exceder o valor de Nv , pelos artigos 26.° e 30.° do decreto-lei n.°251/2015. 3.11.3. Necessidades Nominais Anuais Globais de Energia Primária Após juntar todas as parcelas, para os dois balanços, pode-se determinar as Ntc (equação 3.11.3.1). Ntc= ∑(∑ fi,k·Nic ƞ k k ) ·Fpu,j+ ∑(∑ fv,k· δ ·Nvc ƞ k k ) ·Fpu,j+ jj ∑(∑ fa,k·(Qa Ap) ƞ k k ) ·Fpu,j+ j ∑( Wvm,j Ap ) ·Fpu,j- ∑( Eren,p Ap ) ·Fpu,ppj [kWhEP/(m2· ano)] (3.11.3.1) Onde: Nic – Necessidades nominais anuais de energia útil para aquecimento, supridas pelo sistema k [kWh/(m2·ano)], fi,k – Parcela das necessidades de energia útil para aquecimento supridas pelo sistema k , Nvc – Necessidades nominais anuais de energia útil para arrefecimento, supridas pelo sistema k [kWh/(m2·ano)], fv,k – Parcela das necessidades de energia útil para arrefecimento supridas pelo sistema k , Qa – Necessidades de energia útil para preparação de AQS, supridas pelo sistema k [kWh/ano], fa,k – Parcela das necessidades de energia útil para produção de AQS supridas pelo sistema k , ƞ k – Eficiência do sistema k , que toma o valor de 1 no caso de sistemas para aproveitamento de fonte de energia renovável (exceto sistemas de queima de biomassa sólida), j – Todas as fontes de energia incluindo as de origem renovável, p – Fontes de origem renovável, Eren,p – Energia produzida a partir de fontes de origem renovável p , incluindo apenas energia consumida [kWh/ano], Wvm – Energia elétrica necessária ao funcionamento de ventiladores [kWh/ano], Ap – Área interior útil de pavimento [m2], CAPÍTULO 4 | DESCRIÇÃO DO CASO DE ESTUDO 42 edifício em estudo encontra-se na região A, ou seja, integra as exceções em relação à região B. Por sua vez, a distância deste edifício em relação à linha de costa é superior a 5 km. Relativamente ao ângulo de orientação, com um valor de 3°, pode-se dizer que o edifício tem a fachada principal orientada para oeste, isto porque atendendo a que o ângulo é muito pequeno, de acordo com o que é prática nestas situações, sempre que o ângulo é inferior a 22,5°, considera-se este nulo. Este facto influencia os ganhos solares destas habitações já que edifícios orientados para sul, este ou oeste, aqui, registam maiores ganhos, ao contrário dos edifícios com a sua fachada principal orientada a norte que não recebem radiação solar direta durante o inverno, e apenas uma pequena parcela no verão [28, 29]. 4.3. Levantamento Dimensional e Envolventes As plantas das habitações, permitiram confirmar os valores das áreas dos compartimentos de cada habitação e, posteriormente, somar as áreas úteis destas (anexo 1.5). Neste levantamento também foram contabilizados os vãos exteriores envidraçados por piso, sendo que no piso 1 existe maior diversidade de vãos exteriores. Por sua vez, as cotas retiradas permitiram saber a área de parede interior em contacto com o exterior, para cada compartimento. Importa clarificar que para a quantificação dos vãos e das cotas só entraram compartimentos de espaços úteis, não se considerando, então, os vãos exteriores das lavandarias e as cotas destas e das coretes identificadas. A figura 4.3.1 explicita todo este levantamento. CAPÍTULO 4 | DESCRIÇÃO DO CASO DE ESTUDO 43 Figura 4.3.1 - Levantamento com as cotas e vãos envidraçados exteriores identificados. Juntamente com estes valores determinou-se, ainda, um Pd com 2,80 metros em cada piso, e um desvão com 1,29 metros de altura, através dos alçados disponibilizados nas plantas (figura 4.3.2). Figura 4.3.2 - Pormenor dos alçados da planta. Apesar de estes últimos valores terem sido retirados para o cálculo do btr , como se demonstrará mais adiante, a altura do desvão considerada foi de 1,25 metros, considerando as regras de simplificação apresentadas na tabela 1 do despacho n.°15793-E/2013. Outros valores de cotas apresentados nesta figura são os valores médios de profundidade enterrada de uma parede, conforme apresentado debaixo das escadas de acesso ao piso 1, e da profundidade de um pavimento em contacto com o solo que tomam valores de 0,83 e 0,52 metros, respetivamente. A altura do edifício ( Hedif ), seis metros, representa CAPÍTULO 4 | DESCRIÇÃO DO CASO DE ESTUDO 44 a soma das alturas de dois pisos ( HFA ), cada um com três metros de altura. A importância dos valores retirados nestas cotas será evidenciada nos tópicos posteriores. No mesmo ficheiro foram, ainda, distinguidas e quantificadas as tipologias deste edifício, conforme ilustra a figura 4.3.3. A frações de tipologia T1, T2 e T3 encontram-se delimitadas, respetivamente, a tonalidade verde-água, lilás e roxo. Figura 4.3.3 - Identificação de tipologias de habitação no edifício estudado. Com vista à determinação do btr foi necessário identificar os ENU nas habitações. A saber, as lavandarias, as coretes das instalações sanitárias e das cozinhas, os edifícios adjacentes também, e ainda, o desvão em contacto com todas as frações do piso 1. O despacho n.°15793-E/2013 indica que para os edifícios adjacentes, por defeito se possa tomar o valor de 0,6. Porém, os btr associados a estes ENU’s foram calculados pelos somatórios das Ai e Au , estando estes valores sintetizados na tabela 3.2.2 da secção 3.2. No que respeita às envolventes, foram identificados os seguintes elementos, ilustrados na figura 4.3.4: a. Paredes em contacto com o exterior através das fachadas, demarcadas pelo interior a tonalidade vermelha; b. Paredes interiores com requisitos de exterior, ou seja, um ENU com btr superior a 0,7, demarcadas a amarelo; CAPÍTULO 4 | DESCRIÇÃO DO CASO DE ESTUDO 45 c. Paredes interiores com requisitos de interior, ou seja, dois ENU com btr inferior ou igual a 0,7, demarcadas a azul. Figura 4.3.4 - Elementos construtivos demarcados nas envolventes ao nível de paredes dos dois pisos. Outros aspetos identificados, e ilustrados para os pisos 0 (figura 4.3.5) e 1 (figura 4.3.6), foram: a. A orientação solar destas envolventes, em que foram identificadas, para cada habitação, as envolventes de que esta dispõe, a norte, sul, este e oeste. b. Os pavimentos em contacto com o solo, demarcados a verde-escuro por ser uma envolvente sem requisitos; c. As coberturas interiores com um desvão, demarcadas a amarelo, em todas as habitações do piso 1; d. E as coberturas exteriores por possuírem grande parte da área de um quarto em contacto com esta cobertura, demarcadas a vermelho, nas habitações T3 do piso 0. CAPÍTULO 4 | DESCRIÇÃO DO CASO DE ESTUDO 46 Figura 4.3.5 - Identificação de pavimentos e orientação solar de cada fração do piso 0. Figura 4.3.6 - Identificação de coberturas e orientação solar de cada fração do piso 1. 4.4. Caracterização da Habitação Nos próximos subtópicos serão apresentadas as características das envolventes (opaca e envidraçada), da ventilação e dos sistemas energéticos, bem como os principais parâmetros que as caracterizam. Inicialmente, serão apresentadas, para a envolvente opaca, as características das paredes (interiores, exteriores e em contacto com o solo), das coberturas (interiores e exteriores), dos pavimentos em contacto com o solo e os valores de resistências térmicas e de coeficientes de transmissão térmica que estas envolventes tomam. Foi efetuado o cálculo da inércia térmica para as frações em estudo. Posteriormente, foram identificadas as PTL exteriores e as PTL em contacto com a envolvente interior com btr superior a 0,7. De seguida, para a envolvente envidraçada, serão distinguidos os vãos interiores e exteriores relativamente às suas dimensões e características físicas e, ainda, entre pisos. Identificar-se-ão, também, as PTL exteriores e as PTL em contacto com a envolvente interior com btr superior a 0,7. A ventilação, outro aspeto importante nas habitações, representada pelas grelhas e condutas localizadas nas coretes das instalações sanitárias, será exposta por via da indicação do tipo de perda de CAPÍTULO 4 | DESCRIÇÃO DO CASO DE ESTUDO 47 carga, tipo de cobertura e tipo de escoamento de ar associados. A seleção destes indicadores condicionará o cálculo do Rph . Por fim, para os sistemas energéticos, serão apresentados os sistemas considerados por defeito para aquecimento e arrefecimento, e para preparação de AQS. 4.4.1. Envolvente Opaca Relativamente à envolvente opaca deste edifício destacam-se as paredes e coberturas, interiores e exteriores, e ainda, paredes e pavimentos das habitações do piso 0 em contacto com o solo. Foram, também, aqui considerados a inércia It e as PTL. Para as paredes exteriores, aquando do levantamento, determinou-se uma espessura com cerca de 0,30 metros. Já as paredes interiores apresentam metade desta espessura, ou seja, cerca de 0,15 metros. Um aspeto que importa frisar nesta envolvente é a impossibilidade de obter um conhecimento mais pormenorizado destas paredes. Assim, pôde-se aferir apenas as suas espessuras e considerar como solução construtiva corrente alvenaria e como tipo de solução sendo paredes simples ou duplas rebocadas. Para o cálculo da resistência térmica destes elementos apenas entrou o valor da Rsi , que toma um valor de 0,13 m2·°C/W e, consequentemente, o U toma valores de 1,10 e 1,62 W/m2·°C, para as paredes exteriores e interiores, respetivamente. No que respeita às coberturas, este edifício é dotado de coberturas exteriores no piso 0 apenas numa grande parte de um dos quartos de cada habitação T3, conforme explicitado nas figuras referidas anteriormente. É também dotado de coberturas interiores em toda a área útil das habitações do piso 1, devido à existência de um desvão fracamente ventilado que está em contacto com estas frações. Outro aspeto que merece a sua relevância nesta envolvente é o desconhecimento da constituição destas coberturas nas habitações. Assim sendo, pôde-se considerar, para todas as coberturas destas frações, como tipo de solução sendo coberturas horizontais sem isolamento térmico e as soluções construtivas correntes sendo coberturas pesadas horizontais de betão. Para obter o valor da resistência térmica destes elementos apenas entrou o valor da Rsi , que toma um valor de 0,10 m2·°C/W e, consequentemente, o U toma valores de 2,60 e 2,25 W/(m2·°C), para as coberturas exteriores e interiores, respetivamente, considerando os valores de U do anexo 1.1. Quanto aos elementos em contacto com o solo, nas frações do piso 0, destacam-se as paredes e os pavimentos. Em todas as habitações (exceto a 380 A) existe uma parede “enterrada”, que se localiza debaixo das escadas de acesso às frações do piso 1, e que permite delimitar as habitações entre si. Estas foram consideradas como sendo paredes em contacto com o solo com um Rw inferior a 0,75 CAPÍTULO 4 | DESCRIÇÃO DO CASO DE ESTUDO 48 (m2·°C)/W, e uma cota igual a 0,83 metros, sendo o valor de Ubw igual a 2 W/(m2·°C). Nestas frações do piso 0 existem, também, pavimentos em contacto com o solo em toda a sua área útil e sem isolamento térmico, por terem um Rf inferior a 0,75 (m2·°C)/W, e uma cota de altura em relação ao piso de entrada igual a 0,52 metros e que registam um valor de Ubf igual a 1 W/(m2·°C). Relativamente à inércia térmica destas habitações, tal como dito no capítulo anterior, foi considerada como sendo média. Tendo por base a tabela 3.7.1, foram identificadas PTL exteriores e PTL em contacto com a envolvente interior com btr superior a 0,7. No que respeita a PTL exteriores destacam-se os seguintes tipos de ligação: a. Duas paredes verticais em ângulo saliente, em que os valores registados para as habitações mais interiores são ligeiramente inferiores aos valores registados para as habitações das periferias como consequência da quantidade de paredes em contacto com o exterior; b. Fachada com pavimento de nível intermédio, onde se somaram, para os dois pisos, os comprimentos de todas as paredes exteriores que integram um nível intermédio; c. Fachadas com pavimentos térreos, onde se somaram, apenas nas habitações do piso 0, os comprimentos de todas as paredes exteriores em contacto com os pavimentos térreos, inclusive a cota de solo enterrada nas habitações do piso 0. Note-se que uma habitação T3, na periferia do edifício, não tem parede enterrada na sua constituição; d. Fachada com cobertura, calculada com base no comprimento da fachada do quarto com cobertura exterior, apenas nas habitações de tipologia T3. Por sua vez, para as PTL em contacto com a envolvente interior ( btr superior a 0,7) identificaramse tipos de ligação, para as lavandarias, tais como: a. Duas paredes verticais em ângulo saliente, considerando as ligações entre as lavandarias e quartos e as ligações entre as lavandarias e o exterior. Aqui os valores calculados para as habitações mais interiores são ligeiramente inferiores aos valores registados para as habitações das periferias atendendo à natureza das envolventes; b. Fachada com pavimento de nível intermédio, em que se calculou, para os dois pisos, o somatório dos comprimentos das paredes em contacto com os compartimentos úteis que integram um nível intermédio; c. Fachadas com pavimentos térreos, sendo um tipo de ligação identificado apenas para as lavandarias do piso 0. Considerou-se a mesma tipologia de cálculo referida na alínea b. CAPÍTULO 4 | DESCRIÇÃO DO CASO DE ESTUDO 49 Por fim, para as PTL em contacto com o desvão identificou-se como tipo de ligação uma fachada com cobertura, considerando a ligação entre o desvão comum a todas as habitações do piso 1, e as lavandarias, em que foi somado o comprimento das paredes interiores da lavandaria em contacto com o desvão. 4.4.2. Envolvente Envidraçada Os vãos exteriores, conforme explicitado nos subcapítulos anteriores, foram contabilizados e distinguidos pelas suas dimensões. Assim sendo, os vãos cujas dimensões são de 1,20 metros de altura e 1,15 metros de largura existiam em todas as habitações e tinham estrutura de guilhotina. Já nas frações do piso 1 existiam vãos com estrutura de abrir, com 0,95 metros de largura e 1,98 metros de altura, e vãos com estrutura de oscilar, com 0,62 metros de largura e 0,45 metros de altura. A tabela 4.4.2.1 sintetiza os vãos exteriores e contabiliza-os por tipo de abertura e dimensões para as tipologias e pisos em estudo. Tabela 4.4.2.1 - Contabilização de vãos exteriores por piso e tipologia de habitação. Piso T1 T2 T3 0 2 (1,20x1,15 m2) - 4 (1,20x1,15 m2) 1 2 (1,20x1,15 m2) 1 (0,95x1,98 m2) 1 (0,62x0,45 m2) 3 (1,20x1,15 m2) 1 (0,95x1,98 m2) 1 (0,62x0,45 m2) - Outras características identificadas nestes vãos, exceto nos das cozinhas do piso 1 (0,62x0,45 m2), são as persianas de réguas plásticas de cor clara, que representam a proteção móvel exterior, e as cortinas muito transparentes também de cor clara, como proteção móvel interior. Por sua vez, os vãos interiores, situados na parede divisória entre as cozinhas e lavandarias, não foram contabilizados no levantamento dimensional por se tratar de vãos interiores, mas foram contabilizados no cálculo PTnZEB como vãos interiores, e têm dimensões e tipo de abertura diferentes. O vão fixo tem altura de 0,77 metros e largura de 2,44 metros, a porta de acesso que representa um vão de abrir tem altura de 2,03 metros e largura igual a 0,84 metros. Todos os vãos explicitados anteriormente eram constituídos por um vidro simples incolor com 4 milímetros de espessura, e, ainda, uma caixilharia em alumínio sem corte térmico. A composição do vidro, permitiu obter o valor de g Ʇ ,vi , 0,88, que sintetiza os valores de fatores solares de várias composições para vidros simples ou duplos, na ausência de informação. Outra particularidade a destacar é a presença dos elementos de sombreamento para os vãos exteriores (com dimensões de 1,20x1,15 m2) do piso 1, e que influenciam o comportamento térmico das habitações conforme ilustram CAPÍTULO 4 | DESCRIÇÃO DO CASO DE ESTUDO 50 a figura 4.1.1, a figura 4.1.2 e a figura 4.1.3. Estes elementos são paredes exteriores das salas e dos corredores das habitações que causam sombreamentos nos vãos das cozinhas, e palas que abrangem os restantes vãos exteriores deste piso. Assim sendo, considerando as simplificações previstas nos anexos 1.2 e 1.3, são estimados os valores do produto Fs.Fg para as duas estações consideradas e o sombreamento causado por estes elementos é sempre forte com exceção dos vãos de 0,95x1,98 m2 e dos vãos do piso 0 que, devido à ausência de palas, são considerados como tendo sombreamentos normais. No que respeita às PTL, destacadas na secção 3.6, identificaram-se PTL exteriores e PTL em contacto com a envolvente interior com um valor de btr superior a 0,7. Relativamente às PTL exteriores, destacam-se tipos de ligação, como fachada com caixilharia e zona da caixa de estores. Por forma a calcular as pontes térmicas do primeiro tipo de ligação referido, considerou-se a soma dos perímetros de todos os vãos que foram contabilizados em cada fração, conforme resume a tabela 4.4.2.1. Por sua vez, para o cálculo das pontes térmicas do segundo tipo de ligação mencionado, somaram-se as larguras de cada vão para a mesma habitação, exceto nos vãos das cozinhas do piso 1 por serem desprovidos de caixa de estores. No que concerne a PTL identificadas nas lavandarias, único ENU provido de vãos interiores, apenas se identificou uma fachada com caixilharia, em que se somaram os perímetros do vão fixo e do vão de abrir. 4.4.3. Ventilação A ventilação, em cada fração, processava-se de forma natural, com recurso a uma grelha instalada na parede da instalação sanitária em contacto com uma das coretes. Cada uma destas grelhas fixas, cujo tipo de escoamento de ar é apenas por exaustão, tinha uma conduta com uma altura de três metros, já que se tratava de um edifício com seis metros de altura repartidos, bem como uma cobertura com inclinação entre 10 e 30°. A perda de carga alta é aqui justificada pela presença de uma conduta com os seus vários elementos e acessórios que perfazem o traçado desde a grelha até à saída na cobertura, além da interligação da conduta entre os dois pisos e, ainda, pela área de abertura que é inferior a 0,7, e um diâmetro da conduta inferior a 125 mm, conforme dita o anexo 1.6. Reunindo os aspetos referidos anteriormente, foi possível calcular a Rph para cada habitação, por forma a determinar se o edifício cumpre os requisitos de ventilação estipulados na folha de cálculo do Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC). CAPÍTULO 4 | DESCRIÇÃO DO CASO DE ESTUDO 51 4.4.4. Sistemas Energéticos No que concerne aos sistemas destinados a aquecimento e arrefecimento ambiente, uma resistência elétrica e um split , respetivamente, foram considerados como sendo sistemas por defeito para todas as habitações. Deste modo, as suas parcelas de necessidades foram consideradas, ambas, iguais a 1. Para eficiências de aquecimento igual a 1 e de arrefecimento igual a 3. Por fim, os sistemas de preparação de AQS selecionados foram esquentadores a gás butano da mesma marca e modelo para todas as habitações, por forma a uniformizar o cálculo do cenário inicial. O equipamento considerado é da Vulcano , cujo modelo é WRD 11-2 G , com uma eficiência, pela tabela 3.10.1, superior a 0,84, já que se trata de um esquentador com Pot superior a 10 kW, mais concretamente 19,20 kW. No que respeita à parcela de necessidades, importa frisar que todo o sistema de preparação de AQS é alimentado por este equipamento, pelo que toma um valor igual a 1. CAPÍTULO 5 | ESTUDO DO IMPACTO DAS MEDIDAS DE MELHORIA 58 5.1.4. Implementação de Sistemas para Aquecimento e Arrefecimento Ambiente No que concerne aos ganhos térmicos, os sistemas de aquecimento e arrefecimento são também responsáveis pelas variações das cargas internas dentro de uma habitação [26]. A nível nacional, as parcelas de consumo energético para aquecimento e arrefecimento são 22% e 0,5%, respetivamente, do total geral dos consumos de energia de uma habitação-tipo portuguesa. Perante estes valores é aconselhável implementar um sistema multisplit . Um sistema de aquecimento e arrefecimento ambiente, vulgarmente designado por ar condicionado, é um equipamento que tem por objetivo climatizar espaços, por forma a atingir temperaturas de conforto, em qualquer estação do ano, com vista a potenciar o bemestar das pessoas. Este bem-estar contempla temperaturas de referência da legislação, isto é, 18°C no inverno e 25°C no verão. Relativamente ao funcionamento, que se baseia no ciclo frigorífico, promove trocas de calor entre a envolvente interior e a envolvente exterior, conforme ilustra a figura 5.1.4.1 [35]. Figura 5.1.4.1 - Esquema de funcionamento de um sistema de ar condicionado [35]. Um sistema multisplit é composto por uma unidade exterior e várias unidades interiores conectadas por tubos onde circula um fluido frigorífico. Dependendo da conceção da máquina exterior esta pode ligar-se com até cinco máquinas. No que respeita às vantagens e inconvenientes desta tecnologia, o controlo individual dos “ set-points ” de temperatura ambiente é um ponto positivo, mas o mesmo sistema só pode fazer um ciclo para todos os espaços a climatizar, ou aquecimento ou arrefecimento, embora com ligeiras diferenças de temperatura [35]. Na seleção de um equipamento de climatização importa encontrar soluções com um Coeficiente de Performance (COP) e Rácio de Eficiência Energética (EER) elevados para garantir uma boa eficiência. CAPÍTULO 5 | ESTUDO DO IMPACTO DAS MEDIDAS DE MELHORIA 59 Estes parâmetros, relacionam a capacidade nominal de aquecimento e arrefecimento da unidade exterior, respetivamente, com a potência elétrica absorvida, e quanto maior esta relação, maior será a eficiência [35].Tais parâmetros descrevem as eficiências sazonais de aquecimento (SCOP) e de arrefecimento (SEER), cujos valores constam nas fichas técnicas destes equipamentos. Aquando da obtenção dos valores de Nic e Nvc de uma habitação, já é possível retirar conclusões relativamente ao aparelho que deverá ser implementado. A classe energética deverá ser tida em conta na escolha. Durante o cálculo REH, foram estimados os valores de Nic e de Nvc , que permitiram chegar a uma conclusão relativamente ao sistema a implementar nas frações. A seleção destes equipamentos multisplit baseou-se muito nas características das unidades exteriores, uma vez que estas conseguem suprir as necessidades dos compartimentos a climatizar em cada habitação. Importa frisar que se pretendia climatizar mais do que um compartimento em cada habitação, daí advindo a necessidade de optar por um multisplit e não um split . Para esta seleção também foram tidos em conta equipamentos com um valor de SCOP considerável, apesar de os valores de SEER também serem importantes aquando de uma seleção desta tipologia. Esta metodologia de seleção baseou-se no facto de os valores de Nic serem superiores aos valores de Nvc , no cenário inicial, o que é recorrente nas habitações localizadas no norte de Portugal. Para determinar a potência mínima necessária destas habitações para aquecimento ( Paquecimento ) e arrefecimento ( Parrefecimento ), foi calculado o somatório das áreas úteis (m2) dos compartimentos a climatizar em cada tipologia (tabela 5.1.4.1). Tabela 5.1.4.1 - Somatório das áreas a climatizar em cada tipologia de habitação. Compartimentos (m2) Tipologias T1 T2 T3 Sala 16,35 20,02 20,02 Quarto 1 11,81 10,60 10,60 Quarto 2 - 9,75 9,75 Quarto 3 - - 12,20 O cálculo destas áreas foi multiplicado por um fator representativo da potência necessária por unidade de área (W/m2) para uma correta climatização por forma a suprir as necessidades de cada habitação. Neste caso, estes fatores tomaram valores de 150 e 100 W/m2 para aquecimento e arrefecimento, respetivamente (equações 5.1.4.1 e 5.1.4.2). CAPÍTULO 5 | ESTUDO DO IMPACTO DAS MEDIDAS DE MELHORIA 60 PAquecimento ( Tn ) = =∑(áreas dos compartimentos a climatizar)*P necessária/unidade 1000 [kW]⁄ (5.1.4.1) Aplicando a equações 5.1.4.1 às habitações de tipologias T1, T2 e T3 obtém-se, respetivamente, 4,22 kW, 6,05 kW e 7,89 kW. PArrefecimento ( Tn ) = =∑(áreas dos compartimentos a climatizar)*Pnecessária/unidade 1000 [kW]⁄ (5.1.4.2) Por sua vez, pela equação 5.1.4.2, as potências de arrefecimento para as habitações de tipologias T1, T2 e T3 são, respetivamente, 2,81 kW, 4,03 kW e 5,25 kW. No caso da ficha técnica pretendida (anexos 6.7, 6.8 e 6.9) os parâmetros definidores do equipamento estão sintetizados na tabela 5.1.4.2, uma vez que foram selecionadas três máquinas exteriores para as três tipologias das habitações. Tabela 5.1.4.2 - Síntese dos valores dos parâmetros mais importantes de cada modelo multisplit . Tipologia Modelo Potência Nominal (kW) COP EER SCOP SEER Aquecimento Arrefecimento T1 2MXS50H 5,46 5,00 4,09 3,70 4,09 6,43 T2 3MXS52E 6,50 5,00 3,49 3,45 4,08 6,93 T3 4MXM68N 8,30 6,70 3,95 4,46 3,86 7,99 Assim sendo, para as frações de tipologia T1, T2 e T3, os modelos mais indicados são, respetivamente, o 2MXS50H, o 3MXS52E e o 4MXM68N, porque estes registam valores de potência nominal de aquecimento superiores às potências necessárias calculadas. Ao nível de legislação, segundo os anexos 1.7 e 1.8, estes equipamentos cumprem o requisito de eficiência mínima exigido, pois são todos classe A [24]. Esta medida de melhoria foi implementada em todas as fachadas de todas as habitações. Após essa implementação, foram retirados novos valores de Nic e de Nvc , bem como, os seus contributos renováveis ( Eren ). 5.1.5. Substituição do Sistema de Preparação AQS Tendo em conta a terceira meta estabelecida no PNEC 21-30, apresentada na introdução deste trabalho, as medidas de melhoria, neste subcapítulo, pretendem substituir um esquentador a gás butano por equipamentos com reduzido impacto ambiental. Assim sendo, há medidas estipuladas para cada piso do edifício, em concordância com a tipologia de cada fração. Para o piso 1, cujas frações têm tipologia T1 e T2, propõe-se um sistema de circulação forçada em que o apoio do coletor solar térmico é CAPÍTULO 5 | ESTUDO DO IMPACTO DAS MEDIDAS DE MELHORIA 61 um termoacumulador elétrico. No que respeita às frações de tipologia T1 e T3, localizadas no piso 0, é nomeada uma bomba de calor aerotérmica de AQS uma vez que este piso não tem espaço disponível, na cobertura, necessário à instalação de um sistema de circulação forçada. Antes de tudo, começou-se por determinar as necessidades diárias de AQS, para habitações desta tipologia, com base nas regras explicitadas na secção 3.10. Apresenta-se o cálculo para determinar a quantidade, em litros, de que cada uma das três tipologias necessita, diariamente, para suprir as suas necessidades de AQS. Este cálculo é feito com base na tipologia de fração Tn+1 , em que n representa a tipologia da habitação. T1→1+1=2⇒2x40 = 80 l T2→2+1=3⇒3x40 = 120 l T3→3+1=4⇒4x40 = 160 l Conforme se pode verificar, as frações de tipologia T1, T2 e T3 necessitam, diariamente, de 80, 120 e 160 litros, respetivamente. Após isto, deve-se proceder ao cálculo de Eren , outro indicador de desempenho importante para uma habitação que, em termos teóricos, é entendido como sendo a energia produzida a partir de fontes de origem renovável, [kWh/ano]. No despacho n.°15793-H/2013, consta a metodologia a aplicar para o seu cálculo. No que respeita aos sistemas solares térmicos, o cálculo deste indicador deve ser realizado com recurso à folha de cálculo SCE.ER, disponibilizada pela ADENE [26]. Após alguns ajustes dos parâmetros pode ser gerado o relatório “Requisitos Minimos Gerais”, sendo produzida a informação com o número de coletores, tipologia de habitação, produtividade do coletor padrão, entre outros (diagrama 5.1.5.1). A mesma folha de cálculo permite gerar o “relatório SCE_ER”, que indica o número de coletores, marca e modelo pretendido, tipologia de habitação, produtividade do coletor, entre outros. Relativamente à legislação sobre estes sistemas, a instalação de sistemas solares térmicos para AQS, sendo obrigatória em edifícios novos e grandes intervenções com exposição solar adequada, deve cumprir algumas regras [36]: a. “A energia fornecida pelo sistema solar térmico a instalar tem de ser igual ou superior à obtida com um sistema solar constituído por coletores padrão, com as características que constam no número 1, do ponto 5.1 da portaria n.°349-B/2013, com as suas alterações, e calculado para o número de ocupantes convencional, na razão de um coletor padrão por habitante convencional; b. O valor da área total de coletores pode, mediante justificação fundamentada, ser reduzido de forma a não ultrapassar 50% da área de cobertura com exposição solar adequada;(…)”. CAPÍTULO 5 | ESTUDO DO IMPACTO DAS MEDIDAS DE MELHORIA 62 Em toda esta abordagem aos coletores importa frisar que o cálculo do solar padrão para as tipologias T1 e T2 foi aplicado para comparar com coletores solares existentes no mercado, como se pode comprovar nos próximos subcapítulos. Por sua vez, o cálculo do solar padrão foi considerado para as tipologias T1 e T3 apenas para estabelecer uma comparação com o Eren do aparelho que se pretende instalar nesta tipologia, sendo verificável nos subcapítulos posteriores. De referir que a folha SCE.ER apresenta depósitos que estão sobredimensionados entre 20 e 40 litros em relação ao necessário para cada tipologia de habitação (anexo 4). 5.1.5.1. Implementação de um Sistema (de circulação forçada) com Coletor Solar Térmico e Termoacumulador Elétrico Ao nível de produção de água quente sanitária existem duas soluções de sistemas solares térmicos, dos quais se destacam o termossifão e o sistema de circulação forçada. O último será alvo de implementação nas habitações do piso 1. No seu funcionamento, converte energia solar em calor útil, através de um coletor solar instalado nas coberturas das habitações [37]. Num modo simplista, um coletor ou painel solar térmico, é um dispositivo onde a radiação solar recebida é convertida em calor [38]. Neste caso a pretensão é instalar um sistema de circulação forçada em que o apoio é um termoacumulador elétrico dimensionado para as necessidades diárias de consumo de AQS para as tipologias T1 e T2. A transferência de calor entre o coletor e o termoacumulador processa-se através de uma rede de tubagem, acumulando-se o calor, neste último. Estando a energia térmica aqui armazenada, existe água quente disponível em períodos de falta de recurso solar, como durante a noite. Caso o recurso solar não seja suficiente, o termoacumulador dispõe de uma resistência elétrica que permite o aquecimento da água pela forma convencional recorrendo à eletricidade [37]. Estes dispositivos podem ter dupla função porque funcionam como depósitos de acumulação de AQS produzida numa fonte T1 T1 •2 coletores (1,30 m2abertura ou 0,65 m2 x2); •Depósito 100 L; •Necessidades AQS (origem solar): 630 kWh/ano; •Produtividade: 485 kWh/m2. T2 T2 •3 coletores (1,95 m2abertura ou 0,65 m2 x3); •Depósito 150 L; •Necessidades AQS (origem solar): 991 kWh/ano; •Produtividade: 508 kWh/m2. T3 T3 •4 coletores (2,60 m2abertura ou 0,65 m2 x4); •Depósito 200 L; •Necessidades AQS (origem solar): 1362 kWh/ano; •Produtividade: 524 kWh/m2. Diagrama 5.1.5.1 - Síntese dos principais valores de solar padrão calculados para cada tipologia. CAPÍTULO 5 | ESTUDO DO IMPACTO DAS MEDIDAS DE MELHORIA 63 externa (exemplo: caldeiras ou sistemas solares térmicos) ou como produção de AQS com recurso a eletricidade ou gás [39]. A escolha de um termoacumulador elétrico como equipamento de apoio para este sistema fundamentou-se na sua resposta às necessidades AQS que o coletor não consegue colmatar na estação de aquecimento, já que o número de horas solares é muito inferior [40]. No que respeita a vantagens e inconvenientes, um sistema de circulação forçada é capaz de assegurar até 70% das necessidades de água quente de uma habitação mas, por outro lado, a recuperação de um investimento desta tipologia por si só, de forma isolada, pode demorar entre dez a doze anos [37]. Inicialmente, foram estudados alguns modelos de coletores solares para as duas tipologias, mas apenas dois foram selecionados. Para isso foi tida em conta a produtividade do solar padrão das duas tipologias de habitação (anexo 4), calculada na folha SCE, e comparada com o valor da produtividade de cada painel dos modelos analisados, conforme explicitado anteriormente O modelo de coletor cuja produtividade superou o valor da produtividade do cálculo do solar padrão, foi o selecionado para as tipologias T1 e T2. Primeiramente, para a fração de tipologia T1, analisaram-se quatro modelos de painéis solares térmicos. O diagrama 5.1.5.1.1 apresenta os quatro modelos com os valores de produtividade bem demarcados e as suas principais características, apresentadas nas folhas SCE que constam nos anexos 5.1 a 5.4. Estabelecendo uma comparação entre valores, pela portaria n.° 349-B/2013, o modelo cuja produtividade é superior à produtividade do coletor padrão, 485 kWh/m2, é o Sigma Energy MED 1.5 . Os restantes modelos, como é possível constatar no diagrama acima, apresentam valores de 513 kWh/m2 513 kWh/m2 Sigma Energy MED 1.5 Aabertura= 1,35 m2 Necessidades AQS (satisfeitas por origem solar)= 693 kWh/ano 418 kWh/m2 418 kWh/m2 Termicol T20 US Aabertura= 1,90 m2 Necessidades AQS (satisfeitas por origem solar)= 795 kWh/ano 413 kWh/m2 413 kWh/m2 Baxi Sol 200 Aabertura= 2,01 m2 Necessidades AQS (satisfeitas por origem solar)= 829 kWh/ano 405 kWh/m2 405 kWh/m2 Baxi Sol 200 H Aabertura= 2,01 m2 Necessidades AQS (satisfeitas por origem solar)= 814 kWh/ano Diagrama 5.1.5.1.1 - Modelos de coletores solares térmicos analisados para implementar nas frações de tipologia T1. CAPÍTULO 5 | ESTUDO DO IMPACTO DAS MEDIDAS DE MELHORIA 64 produtividade muito inferiores em relação a este e em relação à produtividade do solar padrão, 458 kWh/m2, logo, não conseguem responder às necessidades de AQS para esta tipologia. Seguidamente, para as frações de tipologia T2, analisaram-se também quatro modelos de painéis solares térmicos, apresentados no diagrama 5.1.5.1.2, onde são também apresentados os respetivos valores de produtividade e as suas principais características, apresentadas nas folhas SCE que constam nos anexos 5.5 a 5.8. Estabelecendo uma comparação entre valores, pela portaria n.°349-B/2013, o modelo cuja produtividade é superior à produtividade do coletor padrão, 508 kWh/m2, é o Termicol T20 US . Os restantes modelos, como é possível constatar no diagrama acima, possuem valores de produtividade inferiores em relação a este modelo, 584 kWh/m2, logo, não conseguem responder tão bem às necessidades de AQS para esta tipologia quanto o modelo adotado. Todas as fichas técnicas destes equipamentos constam dos anexos 6.10 e 6.11 e os certificados Solar Keymark constam no anexo 7. Note-se que em ambas as tipologias, com vista à redução de custos e necessidades de espaço na cobertura, apenas se pretende a instalação de um coletor para cada fração. Por sua vez, sendo a pretensão instalar, como apoio, um termoacumulador elétrico nestas habitações do piso 1, importa explicitar que se trata de um depósito de acumulação de água com uma resistência elétrica que converte energia em calor para aquecer água [40]. O tempo necessário para este aquecimento varia consoante a resistência e a capacidade do aparelho, que deve ser selecionada com base no número de ocupantes da habitação [10]. Este equipamento está dimensionado para as necessidades AQS das frações (T1 e T2), ao contrário de um depósito de inércia que estaria sobredimensionado, de acordo com as soluções existentes no mercado. 584 kWh/m2 584 kWh/m2 Termicol T20 US Aabertura= 1,90 m2 Necessidades AQS (satisfeitas por origem solar)= 1110 kWh/ano 537 kWh/m2 537 kWh/m2 Baxi Sol 200 Aabertura= 2,01 m2 Necessidades AQS (satisfeitas por origem solar)= 1080 kWh/ano 525 kWh/m2 525 kWh/m2 Baxi Sol 200 H Aabertura= 2,01 m2 Necessidades AQS (satisfeitas por origem solar)= 1056 kWh/ano 494 kWh/m2 494 kWh/m2 Vulcano FCC-2S Aabertura= 2,09 m2 Necessidades AQS (satisfeitas por origem solar)= 1032 kWh/ano Diagrama 5.1.5.1.2 - Modelos de coletores solares térmicos analisados para implementar nas frações de tipologia T2. CAPÍTULO 5 | ESTUDO DO IMPACTO DAS MEDIDAS DE MELHORIA 65 Em termos de legislação, os cálculos dos valores-limite de perdas estáticas ( Qpr ) e dos valores de eficiência para termoacumuladores estão explícitos na alínea f do ponto 4.2, na portaria n.°349-B/2013. Os anexos 1.9 e 1.10 apresentam estes intervalos de volumes e de perdas estáticas com vista à determinação da eficiência de cada termoacumulador. A tabela 5.1.5.1.1, sintetiza as principais características e capacidades disponíveis dos dois termoacumuladores elétricos que foram alvo de estudo para este sistema de circulação forçada. As fichas técnicas respetivas podem ser encontradas nos anexos 6.12 e 6.13. Importa aqui referir que não há nenhuma classe mínima de eficiência estipulada para estas tecnologias. Tabela 5.1.5.1.1 - Características e capacidades disponíveis dos dois termoacumuladores elétricos estudados. Após uma comparação entre os modelos supramencionados, foi possível aferir que apesar de o modelo PrimeAqua ter classes de eficiência superiores, potências mais elevadas, disponibilidade na instalação vertical e horizontal, e uma gama de capacidades maior, não é compatível com soluções solares e, como tal, não pode servir de apoio a um sistema de circulação forçada. Pelo contrário, o modelo NaturaAqua é compatível com soluções solares e apesar de ter apenas classe C, foi o escolhido por ser o único no mercado que cumpria as especificidades necessárias. Para as frações de tipologia T1 e T2 foi considerado, então, o modelo NaturaAqua com depósitos de 100 e 120 litros (com as fichas técnicas nos anexos 6.12 e 6.13), respetivamente, tendo em conta as necessidades de AQS calculadas anteriormente. O anexo 6.14 apresenta os valores das perdas estáticas para cada modelo, respetivamente [41]. De seguida, as equações abaixo enunciam o cálculo dos valores de Qpr , obtidos de acordo com a legislação anteriormente referida para estes equipamentos. V=100 l⇒V≤200 l ⇒ Qpr=(21+10,33×100 0,4 )×24 1000⟺ Qpr≤2,068 [kWh/24h] Termoacumuladores elétricos Vulcano PrimeAqua Vulcano NaturaAqua Características • Instalação na vertical ou horizontal; • Destinado a médio e pequeno consumo de água quente; • Simples utilização e manutenção; • Cuba em aço vitrificado • Classe de eficiência A, B e C; • Potência: 1,2-2,4 kW. • Compatível com soluções solaresequipamento de apoio elétrico; • Destinado a médio e pequeno consumo de água quente; • Simples utilização e manutenção; • Cuba em aço vitrificado de alta resistência; • Classe de eficiência C • Potência: 1,2-2,0 kW. Capacidades 35-150 l 10-120 l CAPÍTULO 5 | ESTUDO DO IMPACTO DAS MEDIDAS DE MELHORIA 66 V=120 l⇒V≤200 l ⇒ Qpr=(21+10,33×120 0,4 )×24 1000⟺ Qpr≤2,187 [kWh/24h] Tendo em consideração os valores de Qpr calculados (2,068 e 2,187 kWh/24h), pode-se constatar que os valores das perdas estáticas presentes no anexo 6.14 (1,73 e 2,06 kWh/dia) se enquadram na relação de serem iguais ou inferiores, de acordo com a legislação. De acordo com o especificado no anexo 1.10, a eficiência deste termoacumulador para os dois volumes em análise é de 0,93. No que respeita ao sistema de circulação forçada, a sua implementação na folha de cálculo PTnZEB foi dividida em duas medidas de melhoria separadas e depois agrupadas entre si no cálculo do cenário final, ou acumulada. A primeira, sendo um coletor solar térmico por habitação, foi implementada em todas as habitações do piso 1 consoante a sua tipologia. De seguida, foram registados os valores de Eren . E a segunda, representada por um termoacumulador elétrico, foi implementada em todas as habitações do piso 1 consoante a sua tipologia. Refere-se que um termoacumulador não tem contributos renováveis a registar pois não recorre a uma fonte renovável, nomeadamente a energia solar como um coletor. 5.1.5.2. Implementação de uma Bomba de Calor Outra solução de AQS implementada nestas frações, especificamente no piso 0, foram bombas de calor aerotérmicas, com função exclusiva de AQS. Por conceito, uma bomba de calor é um dispositivo que retira o calor da envolvente exterior e converte-o em energia calorífica no seu interior, utilizando-a para responder às necessidades de AQS da habitação. Note-se que precisa, inicialmente, de uma pequena fração de energia elétrica para iniciar o seu ciclo [42]. Assim, uma bomba de calor tem um funcionamento inverso ao de um frigorífico, porque aproveita o calor da sua envolvente exterior para gerar calor no seu interior [43]. Sendo estas frações de tipologia T1 e T3 pertencentes a um piso que não dispõe de coberturas, ou áreas de cobertura muito reduzidas no caso das frações T3, seria impossível implementar um sistema semelhante ao apresentado nos tópicos anteriores uma vez que, pela orientação solar, os coletores devem estar orientados para sul e neste caso estariam sujeitos a sombreamentos causados pelas fachadas das habitações do piso 1. E pela legislação, “nos edifícios excluídos de obrigatoriedade de instalação de sistemas solares térmicos, é recomendável a instalação de outros sistemas com recurso a energia renovável”, surgindo daí a implementação deste equipamento [36]. As principais vantagens associadas à sua implementação são [43]: CAPÍTULO 5 | ESTUDO DO IMPACTO DAS MEDIDAS DE MELHORIA 67 a. Uma poupança significativa nos custos de produção de AQS, aquecimento e arrefecimento; b. Ausência de emissões poluentes; c. Boa eficiência, mesmo em situações de temperaturas ambiente baixas. Isto porque 75% é energia retirada do ambiente e 25% é energia elétrica; d. Longo período de vida e pouca manutenção. Atualmente, existem no mercado bombas de calor com dupla função, AQS e climatização, e, apenas, com uma única função, AQS ou climatização [36]. Para a seleção deste equipamento devem ser tidos em conta alguns parâmetros de acordo com a legislação em vigor. De entre estes destacam-se o volume (litros), o COP (adimensional), o Perfil de Carga (3XS a 4XL), a Classe de Eficiência AQS, a fonte de energia a que esta recorre (água, ar ou solo) e a potência (kW). No caso de se tratar de um equipamento com dupla função, AQS e climatização, a ficha técnica deve conter, também, o valor do EER. Das características acima referidas é importante esclarecer a função do COP e do Perfil de carga. Quanto ao Perfil de Carga, há um consumo diário associado a cada perfil, presente no anexo 1.11 [44]. O valor daqui retirado é essencial para uma parte do cálculo do Eren , que será explicitado nos tópicos posteriores. Neste caso, a partir das fichas técnicas dos equipamentos selecionados (anexos 6.15 e 6.16), UP live 120L e o Sensys 200L , para as tipologias T1 e T3, respetivamente, sintetizam-se as características principais destes equipamentos (tabela 5.1.5.2.1). Um elemento a destacar nestes equipamentos, são as resistências elétricas incorporadas nestes que revelam a sua importância, no sentido de responder às necessidades Qa de cada habitação nos períodos de maiores consumos, ou quando a aerotermia é menor na envolvente para o equipamento trabalhar com eficiência. Tabela 5.1.5.2.1 - Síntese das principais características das duas bombas de calor pretendidas. Parâmetros Modelos de bombas AQS UP live 120L Sensys 200L Volumes (L) 120 200 COP 3,1 3,29 Perfil de Carga M L Potência (kW) 1,5 Classe de eficiência A+ O COP destes equipamentos, mencionado anteriormente, respeita o valor mínimo admissível (2,3), conforme a legislação. O Perfil de Carga destes aparelhos, correspondente a um consumo de energia diário de referência ( Qref ) de 5,845 e 11,655 kWh/dia, para T1 e T3, respetivamente. Com vista à determinação de Eren das duas bombas de calor, foram considerados parâmetros de cálculo como o fator médio de desempenho sazonal ( SPF ) e o total de calor utilizável estimado produzido por um equipamento ( Qusable ), seguindo a equação 5.1.5.2.1. CAPÍTULO 5 | ESTUDO DO IMPACTO DAS MEDIDAS DE MELHORIA 74 CAPÍTULO 6 | RESULTADOS E DISCUSSÃO 75 6. RESULTADOS E DISCUSSÃO Neste capítulo serão apresentados e discutidos os principais resultados obtidos em tabelas dinâmicas e gráficos dinâmicos gerados a partir destas. Será dada continuidade ao estudo do impacto das medidas de melhoria, apresentadas no capítulo anterior. Em termos de organização, está dividido em três vertentes: análise energética, análise às emissões de CO2 e análise económica. Será estudado o modo como se comportam os indicadores de desempenho energético, as variações das emissões de CO2 e os custos associados antes e após implementar estas soluções. Todos os valores que deram origem aos gráficos dinâmicos que serão apresentados constam dos anexos 1.15 a 1.21, juntamente com os valores de Ni e Nv . 6.1. Análise Energética Inicialmente será feita uma análise gráfica dos indicadores de desempenho energético mais influenciados por cada medida de melhoria, estabelecendo comparações entre os valores do cenário inicial e o pós-implementação. Será comentada a evolução dos valores de Nic , Ni , Nvc , Nv , Rph , Eren,p e Qa , justificada com base na implementação das medidas, explicitadas no capítulo anterior. Será feita uma análise conclusiva sobre qual a medida que teve mais impacto nas envolventes e nos sistemas. Importa salientar que os indicadores Nic e Nvc , bem como o Qa e Eren,p não devem ser relacionados entre si. De seguida, realizar-se-á uma análise aos valores referidos anteriormente, e ainda, os valores de RNt , por forma a estudar o impacto da implementação conjunta destas medidas. Para terminar esta análise ao cenário final serão resumidas, na tabela 6.1.6.1, as classes e respetivas percentagens dos cenários inicial e final por forma a comparar, mais uma vez, o impacto destas medidas conjuntamente. CAPÍTULO 6 | RESULTADOS E DISCUSSÃO 76 6.1.1. Medida de Melhoria nas Fachadas Relativamente às fachadas, onde foi implementado XPS, foram registados os valores das necessidades de aquecimento e de arrefecimento, antes e após implementar esta medida de melhoria. O gráfico 6.1.1.1 sintetiza as diferenças dos valores para os dois indicadores de desempenho. Gráfico 6.1.1.1 - Evolução dos valores de Nic e Nvc antes e após implementar XPS nas fachadas. Neste gráfico é notório que as Nvc , nos dois cenários são muito inferiores às Nic uma vez que se trata de um edifício localizado na zona climática I1. Relativamente às Nic , observa-se uma redução dos valores do cenário inicial para a pós-implementação. Já para as Nvc , regista-se uma ligeira redução do cenário inicial para o final nas habitações do piso 0. Contrariamente, existe um aumento, apesar de pouco significativo, do cenário inicial para a pós-implementação nas habitações do piso 1, exceto a 398 D, que praticamente mantém o seu valor. Todas estas alterações de valores são justificadas pelo objetivo desta medida de melhoria, cuja intenção é isolar termicamente por forma a reduzir perdas de energia (por aquecimento ou arrefecimento). Tendo em consideração este pressuposto, haverá menos perdas por aquecimento, sendo que os valores de Nvc só aumentam no piso 1. Este facto justifica-se porque, sendo esta uma medida de melhoria isolada, há perdas pelas coberturas que estão em contacto com um ENU - o desvão. Outra justificação reside na área de cobertura que cada habitação tem na sua 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 416 A 416 B 398 A 398 B 380 A 416 C 416 D 398 C 398 D 380 B 0 1 Nic e Nvc [kWh/(m2·ano)] Frações Nic - Soma de Valores Medidas (kWh) Nvc - Soma de Valores Medidas (kWh) Nic - Soma de Cenário inicial Nvc - Soma de Cenário inicial Nic - Cenário Final [kWh/ (m 2 ·ano)] Nvc - Cenário Final [kWh/ (m2·ano)] Nic - Cenário Inicial [kWh/ (m2·ano)] Nvc - Cenário Inicial [kWh/ (m2·ano)] CAPÍTULO 6 | RESULTADOS E DISCUSSÃO 77 constituição e que será mais bem explicitada nos próximos parágrafos. Quanto às Ni e Nv , os valores mantêm-se após implementar esta medida de melhoria, uma vez que se trata dos mesmos edifícios de referência. 6.1.2. Medida de Melhoria nas Coberturas No que respeita às coberturas, onde foi implementada lã de rocha, foram registados, também, os valores das necessidades de aquecimento e de arrefecimento, antes e após a implementação desta medida de melhoria. Após isto, gerou-se um gráfico dinâmico (gráfico 6.1.2.1) que resume as diferenças destes valores para os dois indicadores de desempenho. Gráfico 6.1.2.1 - Evolução dos valores de Nic e de Nvc para a implementação de lã de rocha. No presente gráfico pode-se constatar que tal como no anterior, as Nvc , são muito inferiores às Nic , para os dois cenários, uma vez que se trata de um edifício localizado na zona I1. Relativamente às Nic , há uma redução dos valores do cenário inicial para a pós-implementação, principalmente nas frações do piso 1, onde a área de cobertura a intervencionar é muito maior do que nas frações do piso 0. Já para as Nvc , regista-se uma redução pouco significativa do cenário inicial para o final nas habitações do piso 0, e uma redução bastante significativa nas habitações do piso 1, do cenário inicial para a pós0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 416 B 398 A 398 B 380 A 416 C 416 D 398 C 398 D 380 B 0 1 Nic e Nvc [kWh/(m2·ano)] Frações Nic - Soma de Valores Medidas (kWh) Nvc - Soma de Valores Medidas (kWh) Nic - Soma de Cenário inicial Nvc - Soma de Cenário inicial Nic - Cenário Final [kWh/ (m2·ano)] Nvc - Cenário Final [kWh/ (m2·ano)] Nic - Cenário Inicial [kWh/ (m2·ano)] Nvc - Cenário Inicial [kWh/ (m2·ano)] CAPÍTULO 6 | RESULTADOS E DISCUSSÃO 78 implementação. Outra justificação para a evolução verificada, especialmente nos valores das Nic nas frações 416 C, 380 A e 380 B, é a área de fachada ser superior em comparação com as restantes habitações. Tudo isto justifica a intenção desta medida, isolar por forma a reduzir perdas de calor, tal como descrito para as fachadas. Assim sendo, as perdas que possam ocorrer são pelas fachadas que não estão intervencionadas (para este último gráfico). Por sua vez, os valores de Ni e Nv , mantém-se após implementar esta medida de melhoria, já que se trata dos mesmos edifícios de referência. 6.1.3. Medida de Melhoria nos Vãos e Grelhas Fixas Quanto aos vãos, onde foram implementados vidro duplo low-e e caixilharia em alumínio com corte térmico, registaram-se os valores de Nic e Nvc, Rph , antes e após implementar estas soluções. Geraram-se dois gráficos dinâmicos (gráfico 6.1.3.1 e gráfico 6.1.3.2) que sintetizam as diferenças destes valores para os três indicadores de desempenho. Outra implementação que reflete estes valores, juntamente com os vãos neste gráfico, são as grelhas fixas nas fachadas. Como se verifica, as alterações de valores do Nic e do Nvc , antes e após implementar estas medidas, não são tão notórias quanto o observado nos gráficos anteriores. A redução é maior nos valores de Nic do que nos valores de Nvc . E no piso 1, as reduções são maiores, quer para Nic , quer para Nvc , Gráfico 6.1.3.1 - Evolução dos valores de Nic e Nvc com a implementação de vidro duplo e caixilharia com corte térmico, e ainda, grelhas fixas nas fachadas. 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 416 A 416 B 398 A 398 B 380 A 416 C 416 D 398 C 398 D 380 B 0 1 Nic e Nvc [kWh/(m2·ano)] Frações Nic - Soma de Valores Medidas (kWh) Nvc - Soma de Valores Medidas (kWh) Nic - Soma de Cenário inicial Nvc - Soma de Cenário inicial Nic - Cenário Final [kWh/ (m2·ano)] Nvc - Cenário Final [kWh/ (m2·ano)] Nic - Cenário Inicial [kWh/ (m2·ano)] Nvc - Cenário Inicial [kWh/ (m2·ano)] CAPÍTULO 6 | RESULTADOS E DISCUSSÃO 79 justificadas pela presença de maior diversidade de vãos (em dimensões) em relação ao piso 0, e pelos sombreamentos causados pelas palas nos vãos de 1,20x1,15 m2. Uma particularidade aqui observada são os valores de Nic e Nvc apresentados para a fração 380 B, onde antes e após implementar estas soluções, se regista um aumento destas necessidades. Importa referir que intervencionando apenas os vãos nesta habitação, o Rph seria 0,35, as Nic seriam 140,10 kWh/(m2·ano) e as Nvc seriam 29,98 kWh/(m2·ano). Ou seja, é necessário implementar uma grelha fixa para melhorar a Rph , mantendo os valores de Nic e Nvc . Gráfico 6.1.3.2 - Valores da Rph antes e após implementar soluções nos vãos e na ventilação das habitações. No que respeita à Rph destas habitações, pode-se constatar que em todas as habitações foi cumprido o requisito mínimo, 0,40 renovações por hora. Relativamente ao cenário inicial em comparação com o pós-implementação observa-se que nas habitações do piso 0 a Rph aumentou e nas habitações do piso 1 diminuiu substancialmente, apesar de continuar a cumprir os valores definidos na legislação. A única habitação que inicialmente tinha Rph com valor abaixo de 0,40 era a 416 A, mas após implementar estas soluções a sua Rph subiu para 0,47. Dado o facto de que após a implementação das grelhas, o valor da Rph ter sido ajustado para o intervalo correto, enquadrado na condição de estar entre os valores de 0,4 e 0,6 renovações por hora, por consequência, tem-se as seguintes condicionantes [26]: 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 416 A 416 B 398 A 398 B 380 A 416 C 416 D 398 C 398 D 380 B 0 1 Rph [h-1] Frações Rph - Soma de Valores Medidas (kWh) Rph - Soma de Cenário inicial Rph - Cenário Final [h-1] Rph - Cenário Inicial [h-1] CAPÍTULO 6 | RESULTADOS E DISCUSSÃO 80 a. caso o valor de Rph após esta implementação baixe, comparativamente ao cenário inicial, o parâmetro Ni também vai baixar; b. contrariamente, na situação de o valor de Rph do cenário final ser superior face ao cenário inicial, então desta forma, o parâmetro Ni tende a acompanhar esta subida, aumentando também. Já os valores de Nv não registam alterações face ao cenário inicial. Para finalizar a análise destes últimos dois gráficos, importa frisar que estas medidas só teriam, de facto, efeito quando combinadas com as restantes propostas para este estudo. Daí que os valores dos indicadores acima referidos só se tornarão mais evidentes no cenário final. 6.1.4. Medida de Melhoria no Sistema de Aquecimento e Arrefecimento Ambiente Outra medida de melhoria estudada foi um sistema de aquecimento e arrefecimento ambiente. Para isso foram selecionados equipamentos multisplit , de acordo com as tipologias em questão e, foram registados, também, os valores de Nic e de Nvc , bem como os seus valores de Eren,p e de poupanças de energia, antes e após a implementação destes equipamentos. Depois disto, geraram-se dois gráficos dinâmicos (gráfico 6.1.4.1 e gráfico 6.1.4.2) que sintetizam as diferenças destes valores para os três indicadores de desempenho. Gráfico 6.1.4.1 - Diferenças dos indicadores Nic e Nvc antes e após implementar equipamentos multisplit . 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 416 A 416 B 398 A 398 B 380 A 416 C416 D398 C398 D380 B 0 1 Nic e Nvc [kWh/(m2·ano)] Frações Nic - Soma de Valores Medidas (kWh) Nvc - Soma de Valores Medidas (kWh) Nic - Soma de Cenário inicial Nvc - Soma de Cenário inicial Nic - Cenário Final [kWh/ (m2·ano)] Nvc - Cenário Final [kWh/ (m2·ano)] Nic - Cenário Inicial [kWh/ (m2·ano)] Nvc - Cenário Inicial [kWh/ (m2·ano)] CAPÍTULO 6 | RESULTADOS E DISCUSSÃO 81 Após observação gráfica, pode-se constatar que nem as Nic , nem as Nvc , registam variações de valores como resultado desta implementação. A única habitação que não contempla esta afirmação é a 398 C que apresenta variações residuais. Gráfico 6.1.4.2 - Valores do Eren,p que cada equipamento regista ao ser implementado, consoante as habitações. Por sua vez, neste gráfico observam-se os valores de Eren,p e das poupanças efetivas de energia, após implementar as máquinas exteriores, de acordo com os modelos pretendidos para as três tipologias de habitação. A diferença de valores entre as frações 416 A e 416 C, ambas com tipologia T1, permite constatar outra diferença essencial destas implementações, em que, diferem na sua área útil por existir uma despensa na habitação 416 A, localizada debaixo das escadas de acesso às habitações do piso 1. Isto, influencia o cálculo da parcela de necessidades, porque uma área útil maior corresponde a uma parcela de necessidades menor, para as mesmas áreas a climatizar. A juntar a isto, vem também a particularidade da ausência de coberturas nesta habitação do piso 0, que corresponde a menores perdas, pelas suas envolventes, em comparação com a fração 416 C. Assim sendo, o Eren,p é influenciado pela natureza das envolventes e pela área total das habitações que, consequentemente, fará as máquinas trabalharem mais para compensarem perdas maiores na fração 416 C. O mesmo raciocínio aplica-se às diferenças observadas entre as restantes habitações dos dois pisos, onde havendo maior área útil nas frações do piso 0 e, ainda, mais áreas a climatizar, as parcelas de necessidades terão valores maiores nas habitações do piso 1 do que no piso 0 e, portanto, Eren,p muito superiores. Outro argumento para 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 416 A 416 B 398 A 398 B 380 A 416 C 416 D 398 C 398 D 380 B 0 1 Eren,p e Poupanças (kWh/ano), Nic (kWh/(m2.ano)) Frações Nic Eren,p Poupança Nic – Cenário Final [kWh/(m2·ano)] Eren,p – Cenário Final [kWh/ano] Poupança Final [kWh/ano] CAPÍTULO 6 | RESULTADOS E DISCUSSÃO 82 estas diferenças, igualmente preponderante é o facto das áreas de coberturas e de fachadas serem muito superiores no piso 1. O mesmo gráfico permitiu, ainda, deduzir a poupança de energia que se poderá concretizar após a implementação desta medida isolada. Para isso, subtraiu-se em cada fração, o somatório dos consumos de eletricidade para aquecimento e arrefecimento desta medida (cujos valores constavam no separador consumos da folha PTnZEB), ao Eren,p registado pela implementação destes sistemas. Obtevese um indicador, denominado “poupanças”, que mesmo não entrando para os cálculos dos balanços de desempenho energético destas frações, permitiu quantificar quanto se poderá reduzir nos consumos energéticos ao implementar um sistema multisplit . Após observação gráfica, é possível constatar que as poupanças energéticas foram maiores no piso 1, devido aos valores de Eren,p maiores, e devido aos consumos na estação de arrefecimento observados. Esta análise deve-se ao facto de que, nas habitações do piso 0, contrariamente ao observado no piso 1, não se registam consumos de energia na estação de arrefecimento. De um modo geral, as poupanças são tanto maiores quanto maiores forem os valores de Eren,p , sendo as frações de tipologia T1 com poupanças e valores de Eren,p mais baixos. Esta medida, tal como se tem explicado anteriormente só denotará o seu efeito na sua plenitude aquando da implementação conjunta. E, tal como se tem verificado anteriormente, também evidencia valores de Nic muito superiores aos valores das Nvc . 6.1.5. Medida de Melhoria no Sistema de Preparação de AQS Para os sistemas de AQS implementados, foram registados, os valores de Eren,p dos equipamentos pretendidos e de Qa destas habitações, para os dois cenários. Após isto, gerou-se um gráfico dinâmico (gráfico 6.1.5.1) que sintetiza as diferenças destes valores para os dois indicadores de desempenho. CAPÍTULO 6 | RESULTADOS E DISCUSSÃO 83 Gráfico 6.1.5.1 - Valores do Eren,p e de Qa após implementar diferentes equipamentos de AQS para cada fração. Os valores de Qa são os mesmos antes e após a implementação destas soluções, dado que em termos deste indicador não existem alterações, isto é, o número de ocupantes de cada tipologia de habitação é o mesmo para os dois cenários. Conforme foi evidenciado nos cálculos anteriores, o Eren,p das habitações do piso 0 é superior ao Eren,p no piso 1. Um aspeto evidente é o Eren,p dos equipamentos, onde se comprova que os Eren,p das bombas de calor são superiores aos Eren,p dos coletores solares, independentemente da tipologia das frações. Em jeito de observação geral aos últimos gráficos, nota-se que, ao nível das envolventes a medida com maior impacto energético é a lã de rocha por registar maiores diferenças entre os valores do cenário inicial e o pós-implementação. Por sua vez, ao nível dos sistemas, a implementação de equipamentos multisplit registou maiores aumentos de Eren,p do que os equipamentos destinados a produção de AQS. Por isso, considera-se como sendo a medida de melhoria com maior impacto energético dos sistemas. 0 500 1000 1500 2000 2500 Bomba AQS Bomba AQS Bomba AQS Bomba AQS Bomba AQS Coletor TermoAc Coletor TermoAc Coletor TermoAc Coletor TermoAc Coletor TermoAc 416 A 416 B 398 A 398 B 380 A 416 C 416 D 398 C 398 D 380 B 0 1 Eren,p e Qa[kWh/ano] Frações Eren,p - Soma de Valores Medidas (kWh) Qa - Soma de Cenário inicial Eren,p - Cenário Final [kWh/ano] Qa - Cenário Inicial e Final [kWh/ano] CAPÍTULO 6 | RESULTADOS E DISCUSSÃO 90 6.3. Análise Económica A tabela abaixo (tabela 6.3.1) apresenta para todas as habitações as respetivas tipologias, custos totais de investimento e poupanças anuais, que permitiram obter o PRS. Tabela 6.3.1 - Custos totais de investimento, poupanças anuais e período de retorno simples, após a implementação conjunta das medidas de melhoria, por piso, fração e tipologia. Piso Fração Tipologia Custo total do investimento (€) Poupança anual (€/ano) PRS (anos) 0 416 A T1 10 296,52 € 894,00 € 11,52 0 416 B T3 11 451,46 € 1 281,00 € 8,94 1 416 C T1 11 050,51 € 1 437,00 € 7,69 1 416 D T2 10 337,18 € 1 747,00 € 5,92 0 398 A T3 11 451,46 € 1 283,00 € 8,93 0 398 B T3 11 451,46 € 1 283,00 € 8,93 1 398 C T2 10 337,18 € 1 758,00 € 5,88 1 398 D T2 10 337,18 € 1 690,00 € 6,12 0 380 A T3 12 696,21 € 1 385,00 € 9,17 1 380 B T2 11 583,68 € 1 568,00 € 7,39 Após elaborar esta tabela, foram calculadas a poupança anual e a poupança acumulada de cada habitação, conforme sintetiza a tabela 6.3.2 para a fração 416 A. A mesma tabela detalhada para as restantes habitações, com os mesmos valores e com o período temporal considerado na secção 5.3 deste trabalho, consta no anexo 1.14. A partir daqui foram gerados gráficos, que estabelecem comparações entre: a. Duas frações de tipologia T1; b. Duas frações com tipologias e PRS muito diferentes entre si, mas valores de investimento semelhantes; c. Duas frações com igual tipologia e diferenças de PRS residuais, mas valores de investimento ligeiramente díspares; d. Três frações com tipologias diferentes, os valores de PRS mais baixos de cada tipologia e valores de investimento inicial com diferenças evidentes. Tabela 6.3.2 - Valores das poupanças anual e acumulada, para a habitação 416 A. Piso Fração Tipologia Poupanças Ano 0 Ano 1 Ano n Ano 11 Ano 12 0 416 A T1 Anual (€) - 416 A -10 296 € 894 € X € 894 € 894 € Acumulada (€) - 416 A -10 296 € -9 402 € X € -462 € 431 € CAPÍTULO 6 | RESULTADOS E DISCUSSÃO 91 Gráfico 6.3.1 - Valores das poupanças anuais e acumuladas, após a implementação das medidas de melhoria conjuntas, para as frações de tipologia semelhante, 416 A e 416 C. O presente gráfico (gráfico 6.3.1) apresenta as poupanças anual e acumulada, para duas habitações muito semelhantes em tipologia, mas diferentes no que respeita às medidas implementadas. Assim sendo, neste gráfico verifica-se um investimento ligeiramente maior para a habitação 416 C, mas um PRS muito inferior (uma diferença de 3,83 anos entre os respetivos PRS), em comparação com a habitação 416 A. Esta diferença de investimento regista um valor de 753,99 € entre as duas frações. Além disso, o maior investimento (416 C), é também o que traz maiores poupanças, ao longo dos anos, sendo que a menor poupança anual é a da 416 A. Nesta comparação constata-se também que a fração 416 C, tendo um PRS menor, corresponde a um custo de investimento maior. Outra observação é a poupança acumulada ao fim de doze anos, em que a fração 416 C (piso 1) obtém uma poupança acumulada de 6 183,49 € e a 416 A (piso 0) uma poupança acumulada de apenas 431,48 €, resultando numa diferença de 5 762,01 € de uma fração face à outra. Todas estas observações, são explicadas pela quantidade e tipo de medidas, que foram implementadas nestas duas habitações. Mais concretamente, por um lado, a fração 416 A não tinha área disponível para implementar lã de rocha, já que não possuía coberturas nas suas envolventes ao contrário da fração 416 C. Por outro lado, os sistemas de AQS implementados, sendo igualmente equipamentos alimentados a energias renováveis, são tecnologias diferentes, sendo que na habitação do piso 0 existem bombas de calor aerotérmicas e no piso 1 existem sistemas de circulação forçada. €(15 000,00) €(10 000,00) €(5 000,00) €- €5 000,00 €10 000,00 012345678910 11 12 Poupanças (€) Anos Poupança anual (€) -416A Poupança anual (€) -416C Poupança acumulada (€) -416A Poupança acumulada (€) -416C CAPÍTULO 6 | RESULTADOS E DISCUSSÃO 92 Gráfico 6.3.2 - Valores das poupanças anuais e acumuladas, após a implementação das medidas de melhoria conjuntas, para as frações com tipologias diferentes, 416 A e 416 D. No que respeita ao gráfico 6.3.2, observa-se que as poupanças anual e acumulada apresentam valores diferentes para duas habitações com tipologias diferentes, e medidas de melhoria implementadas também diferentes. Os investimentos têm valores idênticos, sendo que o investimento é moderadamente maior na fração 416 D. Pela análise do gráfico, observa-se também que a maior poupança ano-a-ano corresponde à fração de maior investimento, ou seja, à 416 D. Comprova-se também, que a fração com PRS mais baixo comporta um menor custo de investimento, estando a diferença entre as duas habitações avaliada em 5,60 anos, conforme explicita a tabela 6.3.1. Esta última diferença, é explicada pelo tipo de equipamentos pretendidos e quantidades de materiais instalados nas envolventes, nomeadamente as dimensões das grelhas, dos vãos, devido à existência de um vão adicional na sala da habitação 416 D em relação à 416 A, e ainda, áreas das envolventes, para as duas habitações em questão. Salienta-se também, a evidência de que a poupança acumulada ao fim de doze anos, para a fração 416 D (piso 1) é de 10 626,83 € e para a 416 A (piso 0) é de 431,48 €, resultando numa diferença de 10 195,34 € de uma fração face à outra. €(15 000,00) €(10 000,00) €(5 000,00) €- €5 000,00 €10 000,00 €15 000,00 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Poupanças (€) Anos Poupança anual (€) -416A Poupança anual (€) -416D Poupança acumulada (€) -416A Poupança acumulada (€) -416D CAPÍTULO 6 | RESULTADOS E DISCUSSÃO 93 Gráfico 6.3.3 - Valores das poupanças anuais e acumuladas, após a implementação das medidas de melhoria conjuntas, para as frações com PRS diferente, 398 A e 380 A. Em termos de análise comparativa, a escolha destas duas frações para o gráfico 6.3.3 deve-se ao facto de estas diferirem na quantidade de material aplicado nas suas envolventes, e por terem valores de PRS ligeiramente diferentes. Na observação deste gráfico, pode-se constatar que os investimentos não diferem significativamente, registando 1 244,75 € de diferença. Em termos de investimento inicial, verifica-se que na fração 380 A, o investimento é maior do que na fração 398 A. Nesta comparação entre as duas habitações, concretamente, observa-se que a poupança acumulada de ano para ano se mantém, sendo que a fração 380 A regista sempre valores superiores aos valores da fração 398 A. Uma diferença não tão visível neste gráfico, mas evidente na tabela 6.3.1, são os valores de PRS destas habitações, que diferem em cerca de três meses. Contudo, por detrás desta diferença residual está a quantidade de material aplicado nas fachadas, que se revela pelos valores de custo total de investimento e poupança anual, descritos na tabela anterior, onde valores destes mais elevados denotam um PRS mais alto, e valores destes mais baixos demonstram um PRS mais baixo. Ao final dos doze anos de análise, verificase que a fração 398 A regista um valor de poupança acumulada ligeiramente mais elevado, 3 944,54 €, face à habitação 380 A com uma poupança acumulada de 3 923,79 €, ou seja, uma ligeira diferença, mas que em termos práticos e tendo em conta o intervalo temporal de análise, resulta num valor idêntico. €(15 000,00) €(10 000,00) €(5 000,00) €- €5 000,00 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Poupanças (€) Anos Poupança anual (€) -398A Poupança anual (€) -380A Poupança acumulada (€) -398A Poupança acumulada (€) -380A CAPÍTULO 6 | RESULTADOS E DISCUSSÃO 94 Gráfico 6.3.4 - Valores das poupanças anuais e acumuladas, após a implementação das medidas de melhoria conjuntas, para as frações com valores mais favoráveis por tipologia, 416 C, 398 C e 398 B. Analisando, mais uma vez, os valores do PRS da tabela 6.3.1, e optando pelos valores mais baixos, ou seja, os valores mais favoráveis por tipologia, estabeleceu-se uma comparação por via do gráfico 6.3.4. Aí se pode constatar que, para esta situação diferem notoriamente, registando uma diferença de 1 114,29 €. Em termos de investimento inicial, verifica-se que na fração 398 B o investimento é maior do que na fração 398 C. A fração 416 C situa-se num ponto intermédio deste valor. Nesta comparação entre as três habitações, especificamente, nota-se que a poupança acumulada a cada ano se mantém, sendo que a fração 398 C regista sempre valores superiores aos valores das frações 416 C e 398 B. Uma diferença abrupta neste gráfico, conforme a tabela referida, é devida aos valores de PRS destas habitações, que apesar de estarem dentro dos melhores valores por tipologia, analisando o melhor valor face ao pior, resulta que a diferença seja de 3,05 anos. Este diferencial deve-se às várias soluções propostas para cada medida e, por sua vez, às quantidades referentes a estas soluções. Comparativamente, tendo em conta os valores do custo total de investimento mais elevado e de poupança anual mais baixo, descritos na tabela anterior, resultam num PRS mais alto e, pelo contrário, com valores do custo total de investimento mais baixo e de poupança anual mais elevados ter-se-á um PRS mais baixo. No final do período de análise (ano 12) constata-se que a fração com um valor mais elevado de poupança é a 398 C, com um valor associado de 10 758,82 €. Seguidamente, a fração 416 C apresenta uma poupança acumulada de 6 193,49 € e, por último, a fração 398 B com um valor igual a 3 944,54 €. A diferença mais notável é entre as tipologias T1 e T2 – 4 565,33€. €(15 000,00) €(10 000,00) €(5 000,00) €- €5 000,00 €10 000,00 €15 000,00 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Poupanças (€) Anos Poupança anual (€) -416C Poupança anual (€) -398C Poupança anual (€) -398B Poupança acumulada (€) -416C Poupança acumulada (€) -398C Poupança acumulada (€) -398B CAPÍTULO 6 | RESULTADOS E DISCUSSÃO 95 Numa análise global desta secção, pode-se verificar que, o custo de intervenção total da implementação de todas as medidas propostas para todas as habitações é de 110 992,84 €. Este valor resultou do somatório dos valores individuais do custo total de investimento por cada fração. No que respeita à poupança anual global, constatou-se que efetuando o cálculo do somatório das poupanças anuais por habitação, atingiu-se um considerável valor de 14 326 €. Ao fim de doze anos, o valor final das poupanças anuais, considerando as dez habitações, é de 114 608 €. De referir ainda que a média do PRS, calculada pelo quociente entre as somas dos custos totais de investimento e das poupanças anuais por fração, é de 7,75 anos. CAPÍTULO 6 | RESULTADOS E DISCUSSÃO 96 CAPÍTULO 7 | CONSIDERAÇÕES FINAIS 97 7. CONSIDERAÇÕES FINAIS A pobreza energética afeta uma parte significativa da população portuguesa, resultando, no essencial, de uma incapacidade de pessoas e famílias suportarem os custos associados ao consumo energético necessário para suprir as necessidades de aquecimento/arrefecimento das suas habitações. Tendo em conta o elevado preço das diversas formas de energia, em Portugal, uma estratégia para ajudar a mitigar o problema estará na promoção da eficiência energética, especialmente no setor residencial. Atendendo a que grande parte do parque habitacional existente não foi edificado levando em conta critérios hoje tidos como essenciais para a minimização do consumo energético associado ao seu uso, o campo de intervenção existente é vasto, com ganhos potenciais elevadíssimos. Considerando a diversidade de situações existentes, as conclusões de um trabalho deste tipo estarão sempre condicionadas pelas circunstâncias particulares do mesmo. No entanto, quer a abordagem, quer essas mesmas conclusões acabam por ser transversais a um grande número de situações potenciais. Assim, mesmo não podendo generalizar, podemos dizer que grande parte das conclusões que se seguem poderão ser comuns a muitas outras situações semelhantes. Primeiramente serão apresentadas as conclusões acerca da implementação isolada de cada medida proposta, sendo que posteriormente se irá aferir qual a melhor e a pior medida em termos de envolventes e de sistemas. Depois disto, serão apresentadas as considerações sobre o cenário final, comparando sempre que possível com a implementação isolada. Far-se-á o balanço sobre a evolução das emissões de CO2, que pela sua relevância em termos ambientais, se tornaram num ponto essencial a tratar em qualquer intervenção deste tipo. A nível económico, também serão retiradas as principais ideias sobre as questões avaliadas em cada um dos quatro gráficos analisados. Será, também, feita a discussão da aplicabilidade do conceito nZEB ao caso estudado. Terminando com uma discussão sobre a implementação isolada versus implementação conjunta destas medidas e, ainda, uma proposta de trabalhos futuros, tendo em conta a melhor classe energética obtida (B) numa das habitações. Analisando de forma isolada a implementação das medidas, a presença de coberturas tem grande influência sobre as Nic , as Nvc e o Eren de qualquer habitação, já que existem habitações que registam valores mais baixos de Nic e de Nvc após implementar a lã de rocha. De outra forma, a implementação isolada de vãos com melhores soluções e grelhas fixas em fachadas, na generalidade, não surtiu grande efeito nos valores de Nic e de Nvc destas frações. Quanto à implementação de equipamentos multisplit , apesar de existirem modelos diferentes para as três tipologias consideradas, CAPÍTULO 7 | CONSIDERAÇÕES FINAIS 98 observou-se que o mesmo modelo em pisos diferentes resulta em impactos também diferentes, sendo maior no piso 1. Isto pode ser justificado pelo facto da área total da habitação 416 C, ser menor, comparativamente à fração 416 A sendo, portanto, o Eren maior, para uma área menor. O mesmo se verifica, comparando as restantes frações, em que as habitações de tipologia T2, por terem menor área a climatizar, registam melhores valores de Eren em comparação com as habitações de tipologia T3. Em termos de poupanças de energia, após implementar sistemas multisplit , as mesmas são tanto maiores quanto maiores forem os valores de Eren,p registados num piso, considerando valores mais elevados no piso 1. No que respeita aos valores de Rph , regista-se uma oscilação nos valores entre os dois cenários, isto é, nas habitações do piso 0, estes valores aumentaram e nas habitações do piso 1 diminuíram consideravelmente. Todavia, conseguiu-se assegurar que, com esta medida, todas as habitações ficariam a cumprir o requisito mínimo de Rph – 0,40 renovações por hora. Por sua vez, a implementação isolada de sistemas dedicados à preparação de AQS, não tem um impacto tão significativo nos valores de Eren como os multisplit , mas as bombas de calor conseguem registar maiores valores, comparativamente aos coletores solares. Recorde-se que os valores de Qa se mantêm nos dois cenários porque as tipologias de habitação são as mesmas. Assim sendo, das medidas propostas para a envolvente deste edifício, a melhor é a implementação da lã de rocha, e a que apresenta menor impacto é a implementação de vidro duplo e caixilharia em alumínio com corte térmico, juntamente com as grelhas fixas. No que respeita às medidas propostas para os sistemas, o multisplit destaca-se sobre os sistemas dedicados à preparação de AQS. Relativamente aos indicadores de desempenho estudados, observou-se que diferentes medidas de melhoria, podem ter impactos muito distintos no mesmo indicador. Desta forma, tendo em conta os factos acima apresentados, conclui-se que há medidas com maior impacto (positivo) do que outras. Quanto à implementação conjunta das medidas propostas neste trabalho, ou seja, o cenário final, nota-se uma redução evidente nos valores de Nic e de Nvc na globalidade destas frações, sendo esta diferença ainda mais evidente no piso 1, que dispõe de maior área com coberturas, já que a lã de rocha tem maior impacto nestes indicadores de desempenho. Todavia, a evolução dos valores de Rph é a mesma já observada na medida de melhoria proposta para os vãos e grelhas fixas, ou seja, não se observa qualquer impacto nos valores de Rph entre a medida isolada e o cenário final. Por sua vez, os valores de Eren no cenário final, são moldados pelos valores de Eren verificados na medida isolada dos sistemas dedicados à preparação de AQS, uma vez que, analisando a evolução do comportamento das barras do gráfico, as dimensões das barras do cenário final são muito semelhantes, apesar de os equipamentos CAPÍTULO 7 | CONSIDERAÇÕES FINAIS 99 multisplit terem maior impacto no piso 1 do que no piso 0. Quanto ao RNt verifica-se um impacto maior destas medidas conjuntas, no piso 1, em que as suas classes energéticas passam de F para B. A análise das emissões de CO2 mostrou que, face à área de cada espécie considerada no estudo, no território nacional, se registou uma redução das emissões entre os dois cenários de 24,90 t CO2 /ano. Isto representa 77% de redução de emissões entre os dois cenários. Quanto à análise económica, pôde-se constatar que para o mesmo piso, os PRS são muito diferentes, dependendo da área das envolventes a intervencionar e das características de cada equipamento. Após avaliar quatro situações muito distintas, concluiu-se que: a. Habitações com igual tipologia, mas considerando pisos diferentes, e diferenças consideráveis no PRS, tinham valores de investimento inicial semelhantes. Isto deveu-se às características de cada habitação, que levou à seleção de diferentes medidas, não sendo utilizados materiais para uma cobertura; b. Habitações com tipologias diferentes e em diferentes pisos, tinham valores de PRS ainda mais distintos, mas investimentos iniciais semelhantes, tendo em conta a mesma justificação apresentada anteriormente. O gráfico respetivo permite validar, também, que os tipos de materiais e equipamentos selecionados para as medidas têm influência nos valores do PRS; c. Habitações com igual tipologia e piso, tinham PRS muito semelhantes, mas os valores de investimento eram bastante diferentes. Esta situação permitiu constatar que, para duas habitações muito semelhantes, o valor de investimento pode ser muito diferente; d. Habitações com três tipologias diferentes entre si, tinham PRS muito diferentes entre si, e investimentos iniciais também muito diferentes, já que as mesmas têm particularidades que as distinguem entre si, pelos modelos de sistemas adotados para cada tipologia e pelas áreas da envolvente a intervencionar. Outra conclusão bastante evidente neste trabalho, é que apesar da implementação das medidas consideradas, as habitações não atingem o conceito nZEB, apresentado na introdução. Todavia, estão bastante mais próximas de o atingir do que antes da intervenção. Pelo PNEC 21-30, para atingir este conceito em edifícios existentes, deverão ser envolvidos os agentes da construção, sendo estudado e divulgado um portfólio de soluções técnicas, que devem também ser base de reabilitação. A implementação das medidas deve ser vista como um todo, e não apenas a implementação de uma só medida isolada. A título de exemplo, não adianta instalar um sistema multisplit para climatizar uma habitação, se a mesma não tiver um bom isolamento nas coberturas, fachadas e vãos. O ar quente e frio climatizado será desperdiçado se a casa não tiver um isolamento que permita reter o ar climatizado 4 Anexo 1.3 - Valores do produto Fs.Fg para o cálculo das necessidades de arrefecimento em edifícios existentes, pelo despacho n.°15793-E/2013. Parâmetro Regra de Simplificação Regras de Aplicação Produto Fs·Fg Sem Sombreamento Fs·Fg = 0,63 -Envidraçados orientados a Norte; -Envidraçados nas restantes orientações, sem palas horizontais. Sombreamento Normal/Standard Fs·Fg = 0,56 -Envidraçados não orientados a Norte, com palas que conduzam a um ângulo de obstrução inferior ou igual a 45°. Fortemente Sombreado Fs·Fg = 0,50 -Envidraçados não orientados a Norte, com palas que conduzam a um ângulo de obstrução claramente superior a 45°. Anexo 1.4 - Soluções de referência de sistemas a considerar na determinação do Nt , pela portaria n.°349B/2013. Tipo de Sistema Soluções de Referência Sistemas para Aquecimento Ambiente Considerar: • O valor de eficiência da(s) unidade(s) de produção como igual ao limite inferior, logo menos eficiente, da classe aplicável indicada na Tabela I.16 a caldeiras, no caso de o edifício prever ou dispor de sistema(s) que recorram a equipamentos de queima de combustível. • O valor de eficiência da(s) correspondente(s) unidade(s) de produção como igual ao limite inferior, logo menos eficiente, da classe aplicável indicada na Tabela I.10, no caso de o edifício prever ou dispor de sistema(s) de ar condicionado. • Um valor de eficiência igual a 1, no caso de o edifício prever ou dispor de “outros sistemas” com recurso a eletricidade, bem como nas situações em que os sistemas não se encontrem especificados em projeto ou instalados (sistemas por defeito). Sistemas para Arrefecimento Ambiente Considerar: • O valor de eficiência da(s) correspondente(s) unidade(s) de produção como igual ao limite inferior, logo menos eficiente, da classe aplicável indicada na Tabela I.10, no caso de o edifício prever ou dispor de sistema(s) de ar condicionado. • Um sistema de ar condicionado do tipo split ou multisplit , com permuta ar-ar e com um valor de eficiência igual ao limite inferior, logo menos eficiente, da classe aplicável indicada na Tabela I.10 e no caso de “outros sistemas” que não se enquadrem na situação anterior, bem como nas situações em que os sistemas não se encontrem especificados em projeto ou instalados (sistemas por defeito). 5 Tipo de Sistema Soluções de Referência Preparação de AQS Considerar: • O valor de eficiência da(s) unidade(s) de produção como igual ao limite inferior, logo menos eficiente, da classe aplicável indicada na Tabela I.16, referente a caldeiras, no caso de o edifício prever ou dispor de sistema(s) que recorram a equipamentos de queima de combustível, bem como nas situações em que os sistemas não se encontrem especificados em projeto ou instalados (sistemas por defeito) e o edifício disponha de rede de abastecimento de combustível gasoso. • Um valor de coeficiente de desempenho (COP) igual a 2,8, no caso de o edifício prever ou dispor de sistemas com produção térmica por bomba(s) de calor. • Um valor de eficiência igual a 0,95, no caso de o edifício prever ou dispor de outros sistemas com recurso a eletricidade, bem como nas situações em que os sistemas não se encontrem especificados em projeto ou instalados (sistemas por defeito) e o edifício não disponha de rede de abastecimento de combustível gasoso. • Existência de isolamento aplicado na tubagem de distribuição de AQS. 6 Anexo 1.5 - Áreas dos compartimentos úteis e não-úteis de cada habitação. Áreas dos compartimentos (m2) Espaços Úteis ENU Piso Tipologia Sala Quartos I.S. Corredor Cozinha Despensa Arrumo Coretes Lavandaria 1 2 3 I.S. Cozinha 0 T1 16,35 11,81 - - 4,17 3,79 7,99 1,27 0,96 0,09 0,11 3,28 T3 20,02 10,60 9,75 12,20 4,18 7,64/6,82 7,99 1,27 1,76 0,08 0,11 3,28 1 T1 16,35 11,81 - - 4,15 3,80 7,99 - 0,96 0,08 0,11 3,28 T2 20,02 10,60 9,75 - 4,17 6,82 7,99 - 1,76 0,09 0,11 3,28 7 Anexo 1.6 - Perdas de carga para os intervalos de diâmetro das condutas de ventilação natural, pelo despacho n.°15793-K/2013. Anexo 1.7 - Requisitos mínimos de eficiência das unidades de produção térmica, pela portaria n.°349B/2013. Anexo 1.8 - Classificação de desempenho de unidades split , multisplit , VRF e compactas, com permuta ar-ar, pela portaria n.°349-B/2013. 8 Anexo 1.12 - Custos-Padrão estabelecidos no anexo II do Portugal 2020. Anexo 1.9 - Valores limite de perdas estáticas de termoacumuladores Qpr , [kWh/24h], pela portaria n.°349-B/2013. Anexo 1.10 - Valores de eficiência de termoacumuladores em função de Qpr , pela portaria n.°349-B/2013. Anexo 1.11 - Consumo diário ( Qref ) para cada Perfil de Carga declarado na ficha técnica de um aparelho. Anexo 1.13 - Custos por habitação de cada medida de melhoria. Piso 0 1 0 1 0 1 Tipologia T1 T3 T1 T2 T3 T2 T3 T2 Porta 416 A 416 B 416 C 416 D 398 A 398 B 398 C 398 D 380 A 380 B Coberturas 0,00 € 74,13 € 353,73 € 470,72 € 74,13 € 74,13 € 470,72 € 470,72 € 74,13 € 470,72 € Fachadas 4920,98 € 3901,27 € 4920,98 € 4715,28 € 3901,27 € 3901,27 € 4715,28 € 4715,28 € 5146,02 € 5961,78 € Vãos 2483,04 € 3563,31 € 2483,04 € 3023,17 € 3563,31 € 3563,31 € 3023,17 € 3023,17 € 3563,31 € 3023,17 € Grelhas fixas 37,50 v 48,00 € 69,00 € 69,00 € 48,00 € 48,00 € 69,00 € 69,00 € 48,00 € 69,00 € Climatização 1170,00 € 2005,00 € 1170,00 € 1345,00 € 2005,00 € 2005,00 € 1345,00 € 1345,00 € 2005,00 € 1345,00 € AQS (TermoAC) - - 194,00 € 225,00 € - - 225,00 € 225,00 € - 225,00 € AQS (Bomba de calor) 1685,00 € 1859,76 € - - 1859,76 € 1859,76 € - - 1859,76 € - AQS (Coletores) - - 1859,76 € 489,00 € - - 489,00 € 489,00 € - 489,00 € Custo total 10296,52 € 11451,46 € 11050,51 € 10337,18 € 11451,46 € 11451,46€ 10337,18 € 10337,18 € 12696,21 € 11583,68 € 10 Anexo 1.14 - Poupanças anuais e acumuladas de todas as habitações para os doze anos de estudo. Fração Piso Tipologia Poupanças Ano 0 Ano 1 Ano 2 Ano 3 Ano 4 Ano 5 Ano 6 Ano 7 Ano 8 Ano 9 Ano 10 Ano 11 Ano 12 416 A 0 T1 Anual (€) - 416A -10 296 € 894 € 894 € 894 € 894 € 894 € 894 € 894 € 894 € 894 € 894 € 894 € 894 € Acumulada (€) - 416A -10 296 € -9 402 € -8 508 € -7 614 € -6 720 € -5826 € -4932€ -4 038 € -3144 € -2250 € -1356€ -462 € 431 € 416 B 0 T3 Anual (€) - 416B -11 451 € 1 281 € 1 281 € 1 281 € 1 281 € 1 281 € 1 281€ 1 281 € 1 281 € 1 281 € 1 281 € 1 281 € 1 281 € Acumulada (€) - 416B -11 451 € -10 170 € -8 889 € -7 608 € -6 327 € -5 046 € -3 765 € -2 484€ -1 203 € 77 € 1 358 € 2 639 € 3 920 € 416 C 1 T1 Anual (€) - 416C -11 050 € 1 437 € 1 437 € 1 437 € 1 437 € 1 437 € 1 437 € 1 437 € 1 437 € 1 437 € 1 437 € 1 437 € 1 437 € Acumulada (€) - 416C -11 050 € -9 613 € -8 176 € -6 739 € -5 302 € -3 865 € -2 428 € -991 € 445 € 1 882 € 3 319 € 4 756 € 6 193 € 416 D 1 T2 Anual (€) - 416D -10 337 € 1 747 € 1 747 € 1 747 € 1 747 € 1 747 € 1 747 € 1 747 € 1 747 € 1 747 € 1 747 € 1 747 € 1 747 € Acumulada (€) - 416D -10 337 € -8 590 € -6 843 € -5 096 € -3 349 € -1 602 € 144 € 1 891 € 3 638 € 5 385 € 7 132 € 8 879 € 10 626 € 398 A 0 T3 Anual (€) - 398A -11 451 € 1 283 € 1 283 € 1 283 € 1 283 € 1 283 € 1 283 € 1 283 € 1 283 € 1 283 € 1 283 € 1 283 € 1 283 € Acumulada (€) - 398A -11 451 € -10 168 € -8 885 € -7 602 € -6 319 € -5 036 € -3 753 € -2 470 € -1 187 € 95 € 1 378 € 2 661 € 3 944 € 398 B 0 T3 Anual (€) - 398B -11 451 € 1 283 € 1 283 € 1 283 € 1 283 € 1 283 € 1 283 € 1 283 € 1 283 € 1 283 € 1 283 € 1 283 € 1 283 € Acumulada (€) - 398B -11 451 € -10 168 € -8 885 € -7 602 € -6 319 € -5 036 € -3 753 € -2 470 € -1 187 € 95 € 1 378 € 2 661 € 3 944 € 398 C 1 T2 Anual (€) - 398C -10 337 € 1 758 € 1 758 € 1 758 € 1 758 € 1 758 € 1 758 € 1 758 € 1 758 € 1 758 € 1 758 € 1 758 € 1 758 € Acumulada (€) - 398C -10 337 € -8 579 € -6 821 € -5 063 € -3 305 € -1 547 € 210 € 1 968 € 3 726 € 5 484 € 7 242 € 9 000 € 10 758 € 398 D 1 T2 Anual (€) - 398D -10 337 € 1 690 € 1 690 € 1 690 € 1 690 € 1 690 € 1 690 € 1 690 € 1 690 € 1 690 € 1 690 € 1 690 € 1 690 € Acumulada (€) - 398D -10 337 € -8 647 € -6 957 € -5 267 € -3 577 € -1 887 € -197 € 1 492 € 3 182 € 4 872 € 6 562 € 8 252 € 9 942 € 380 A 0 T3 Anual (€) - 380A -12 696 € 1 385 € 1 385 € 1 385 € 1 385 € 1 385 € 1 385 € 1 385 € 1 385 € 1 385 € 1 385 € 1 385 € 1 385 € Acumulada (€) - 380A -12 696 € -11 311 € -9 926 € -8 541 € -7 156 € -5 771 € -4 386 € -3 001 € -1 616 € -231 € 1 153 € 2 538 € 3 923 € 380 B 1 T2 Anual (€) - 380B -11 583 € 1 568 € 1 568 € 1 568 € 1 568 € 1 568 € 1 568 € 1 568 € 1 568 € 1 568 € 1 568 € 1 568 € 1 568 € Acumulada (€) - 380B -11 583 € -10 015 € -8 447 € -6 879 € -5 311 € -3 743 € -7 487 € -5 919 € -4 351 € -2 783 € -1 215 € 352 € 1 920 € 11 Anexo 1.15 - Valores de Nvc , Nv , Nic e Ni para a implementação isolada em fachadas. Anexo 1.16 - Valores de Nvc , Nv , Nic e Ni para a implementação isolada em coberturas interiores ou exteriores. Cobertura Ni [kWh/ (m2·ano)] Nic [kWh/ (m2·ano)] Nv [kWh/ (m2·ano)] Nvc [kWh/ (m2·ano)] Piso Fração Soma de Cenário inicial Soma de Valores Medidas Soma de Cenário inicial Soma de Valores Medidas Soma de Cenário inicial Soma de Valores Medidas Soma de Cenário inicial Soma de Valores Medidas 0 416 B 35,85 35,85 89,57 76,71 9,13 9,13 3,53 2,61 398 A 36,47 36,47 90,58 77,57 9,13 9,13 3,73 2,78 398 B 36,47 36,47 90,58 77,57 9,13 9,13 3,55 2,62 380 A 41,86 41,86 98,39 85,36 9,13 9,13 4,11 3,15 1 416 C 57,96 57,96 174,6 105,65 9,13 9,13 28,07 7,13 416 D 43,32 43,32 143,25 74,57 9,13 9,13 31,59 8,7 398 C 42,75 41,4 142,27 72,57 9,13 9,13 32 9,21 398 D 42,72 42,72 142,39 73,73 9,13 9,13 16,81 7,25 380 B 45,37 45,37 128,47 79,72 9,13 9,13 24,4 8,87 Fachada Ni [kWh/ (m2·ano)] Nic [kWh/ (m2·ano)] Nv [kWh/ (m2·ano)] Nvc [kWh/ (m2·ano)] Piso Fração Soma de Cenário inicial Soma de Valores Medidas Soma de Cenário inicial Soma de Valores Medidas Soma de Cenário inicial Soma de Valores Medidas Soma de Cenário inicial Soma de Valores Medidas 0 416 A 54,01 54,01 123,77 85,4 9,13 9,13 1,64 1,11 416 B 35,85 35,85 89,57 72,82 9,13 9,13 3,53 3,04 398 A 36,47 36,47 90,58 73,64 9,13 9,13 3,73 3,09 398 B 36,47 36,47 90,58 80,54 9,13 9,13 3,55 3,64 380 A 41,86 41,86 98,39 73,77 9,13 9,13 4,11 3,25 1 416 C 57,96 57,96 174,6 128,94 9,13 9,13 28,07 30,16 416 D 43,32 43,32 143,25 111,73 9,13 9,13 31,59 32,95 398 C 42,75 41,4 142,27 109,68 9,13 9,13 32 33,61 398 D 42,72 42,72 142,39 110,91 9,13 9,13 16,81 16,99 380 B 45,37 45,37 128,47 93,36 9,13 9,13 24,4 25,32 12 Anexo 1.17 - Valores de Nvc , Nv , Nic , Ni e da Rph para a implementação isolada de vãos e grelhas fixas. Vãos Ni [kWh/ (m2·ano)] Nic [kWh/ (m2·ano)] Nv [kWh/ (m2·ano)] Nvc [kWh/ (m2·ano)] Rph (h-1 ) Piso Fração Soma de Cenário inicial Soma de Valores Medidas Soma de Cenário inicial Soma de Valores Medidas Soma de Cenário inicial Soma de Valores Medidas Soma de Cenário inicial Soma de Valores Medidas Soma de Cenário inicial Soma de Valores Medidas 0 416 A 54,01 55,9 123,77 120,31 9,13 9,13 1,64 1,28 0,39 0,47 416 B 35,85 38,55 89,57 88,25 9,13 9,13 3,53 2,72 0,43 0,53 398 A 36,47 38,98 90,58 88,94 9,13 9,13 3,73 2,9 0,44 0,53 398 B 36,47 38,89 90,58 88,94 9,13 9,13 3,55 2,74 0,44 0,53 380 A 41,86 44,28 98,39 96,78 9,13 9,13 4,11 3,26 0,44 0,53 1 416 C 57,96 55,27 174,6 165,02 9,13 9,13 28,07 26,89 0,63 0,5 416 D 43,32 39,28 143,25 134,3 9,13 9,13 31,59 30,25 0,58 0,43 398 C 42,75 38,7 142,27 133,52 9,13 9,13 32 30,66 0,58 0,43 398 D 42,72 38,67 142,39 133,44 9,13 9,13 16,81 15,45 0,58 0,43 380 B 45,37 41,32 128,47 140,91 9,13 9,13 24,4 29,98 0,58 0,43 13 Anexo 1.18 - Valores de Nvc , Nv , Nic , Ni e do Eren,p para a implementação isolada de sistema multisplit . Multisplit Nvc [kWh/ (m2·ano)] Nv [kWh/ (m2·ano)] Nic [kWh/ (m2·ano)] Ni [kWh/ (m2·ano)] Eren ,p (kWh/ano) Piso Fração Soma de Cenário inicial Soma de Valores Medidas Soma de Cenário inicial Soma de Valores Medidas Soma de Cenário inicial Soma de Valores Medidas Soma de Cenário inicial Soma de Valores Medidas Soma de Cenário inicial Soma de Valores Medidas 0 416 A 1,64 1,64 9,13 9,13 123,77 123,77 54,01 54,01 0 2989,89 416 B 3,53 3,53 9,13 9,13 89,57 89,57 35,85 35,85 0 4003,6 398 A 3,73 3,73 9,13 9,13 90,58 90,58 36,47 36,47 0 4004,59 398 B 3,55 3,55 9,13 9,13 90,58 90,58 36,47 36,47 0 4004,59 380 A 4,11 4,11 9,13 9,13 98,39 98,39 41,86 41,86 0 4350,26 1 416 C 28,07 28,07 9,13 9,13 174,6 174,6 57,96 57,96 0 4978,53 416 D 31,59 31,59 9,13 9,13 143,25 143,25 43,32 43,32 0 6360,72 398 C 32 32,37 9,13 9,13 142,27 141,22 42,75 41,4 0 6319,7 398 D 16,81 16,81 9,13 9,13 142,39 142,39 42,72 42,72 0 5734,89 380 B 24,4 24,4 9,13 9,13 128,47 128,47 45,37 45,37 0 5545,94 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29