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Análise energética

Foram analisadas as seguintes alternativas de soluções de desempenho na avaliação térmica da envolvente opaca (tabela 4.1):

 Alternativa 1: os valores de referência dos coeficientes de transferência térmica - U [w/m2ºC] - RCCTE Anexo IX, Quadro IX.1;

 Alternativa 2: melhoramento em 25% dos valores de referência dos coeficientes de transferência térmica - U [w/m2ºC]– RCCTE Anexo IX, Quadro IX.1;

 Alternativa 3: melhoramento em 50% dos valores de referência dos coeficientes de transferência térmica - U [w/m2ºC] - RCCTE Anexo IX, Quadro IX.1;

 Alternativa 4: melhoramento em 75% dos valores de referência dos coeficientes de transferência térmica - U [w/m2ºC]– RCCTE Anexo IX, Quadro IX.1.

Tabela 4.1 - Valores dos coeficientes de transferência térmica para as diferentes alternativas

Zona Corrente Zona Climática - I1

Base Alternativa 1 Alternativa 2 Alternativa 3 Alternativa 4 U (W/m2.ºC) Exterior Paredes 1.80 0.7 (61%) 0.525 (25%) 0.35 (33%) 0.175 (50%) Cobertura e pavimentos 1.25 0.5 (60%) 0.375 (25%) 0.25 (33%) 0.125 (50%) Interior Paredes 2.00 1.4 (30%) 1.05 (25%) 0.7 (33%) 0.35 (50%) Cobertura e pavimentos 1.65 1 (39%) 0.75 (25%) 0.5 (33%) 0.25 (50%)

Uma análise interessante de se efectuar aos valores dos coeficientes de transferência térmica apresentados na tabela 4.2, tem a ver com os valores evidenciados entre parêntesis, ou seja, estes correspondem à diminuição dos coeficientes de transferência térmica entre as alternativas. Dessa análise destaca-se que a maior redução dá-se dos valores apresentados entre a alternativa base e a alternativa 1.

Para se cumprir os valores dos coeficientes de transferência térmica das diferentes alternativas, para a zona de localização do edifício (I1,V1), pode verificar-se na tabela 4.2 uma

estimativa da espessura de isolamento necessária para cumprir tais requisitos, partindo-se do pressuposto que a envolvente opaca subjacente a este cálculo, seja uma de típica utilização na prática, onde para o cumprimento dos coeficientes de transferência térmica máximos não seja necessário o uso de material isolante.

Tabela 4.2 – Espessura necessária de isolamento - XPS [mm]

Alternativa 1 Alternativa 2 Alternativa 3 Alternativa 4

Exterior Paredes 30 50 80 220 Cobertura e pavimentos 40 70 120 310 Interior Paredes 10 20 40 100 Cobertura e pavimentos 10 30 50 140

Da análise da tabela 4.2, verifica-se que o nível de isolamento necessário para o cumprimento dos limites definidos nas alternativas, tem uma espessura muito grande quando se pretende obter valores de coeficiente de transferência térmica inferiores ao da alternativa 2.

Para a realidade construtiva portuguesa, a implementação de espessuras de isolamento tão elevadas é de difícil aceitação/implementação, comparativamente com a realidade dos países Nórdicos.

De notar que para esta primeira análise, para a envolvente envidraçada, foram assumidos os valores máximos admissíveis de factor solar e de transmissão térmica, estabelecidos no RCCTE (Quadro IX.2 e IX.3 do Anexo IX).

O processo de optimização da envolvente opaca, passará pela análise do peso que esta apresenta nos consumos energéticos do edifício.

A análise efectuada foca-se somente nos parâmetros em que esta influência da envolvente opaca actua, como pode ser observado na tabela 4.3.

Tabela 4.3 – Consumos globais do edifício (Envolvente Opaca)

Alternativa

Base Alternativa 1 Alternativa 2 Alternativa 3 Alternativa 4

Aquecimento Eléctrico 0.27 0.25 0.24 0.22 0.22 kgep/m2_.ano Gás 1.00 0.36 0.27 0.20 0.15 Arrefecimento 5.19 4.59 4.53 4.48 4.45 Ventilação 5.56 4.99 4.97 4.87 4.91 Bombas 2.67 1.41 1.38 1.37 1.37 IEEnominal 48.10 44.99 44.77 44.53 44.49 Consumo 1100.4 1029.5 1026.0 1021.6 1022.0 tep/ano

Energia total 228.0 211.0 210.0 209.0 208.0 kWh/m2_.ano

Emissões de GEE 1320.5 1235.4 1231.2 1225.9 1226.4 ton.Co2

equi./ano

Classe Energética B- B- B- B- B-

Para uma melhor percepção para a interpretação dos resultados obtidos, apresenta-se a figura 4.1 contendo a informação da tabela 4.3, de forma a servir de suporte para uma análise crítica dos resultados.

Figura 4.1 - Influência da envolvente opaca nos consumos globais do edifício

O ponto de comparação para esta análise, é a envolvente opaca correspondente à alternativa base, de onde se conclui que não é relevante, para este caso, melhorar o coeficiente de transferência térmica da envolvente opaca para além dos valores de referência estipulados no quadro IX.3 do anexo IX do RCCTE, uma vez que, a diminuição dos valores de coeficiente de transferência térmica da envolvente opaca, para além dos valores de referência, não se traduzem numa melhoria significativa do valor final do consumo de energia primária.

Como se pode observar na figura 4.1, verifica-se que a transição da envolvente referente aos coeficientes de transferência térmica máximos para a de referência, apresenta uma melhoria

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 Aquecimento

Electrico Aquecimento Gás Arrefecimento Ventilação Bombas

kg

ep

/m

2.an

o

bastante significativa no aspecto em que existe uma notória diminuição dos consumos, tanto a nível de aquecimento como de arrefecimento e consequente diminuição dos consumos dos sistemas de ventilação e de bombagem.

A diminuição dos consumos de aquecimento prende-se com o facto de ao se melhorar (diminuir) os coeficientes de transferência térmica, as perdas por condução na estação de Inverno diminuírem, o que leva a uma menor necessidade de aquecimento para a reposição das condições de conforto necessárias. Na estação de Verão, o processo é idêntico, pois com melhoramento (diminuição) dos coeficientes de transferência térmica, os ganhos por condução nesta estação diminuem, consequentemente leva a um menor necessidade de arrefecimento do espaço a climatizar.

Analisando o figura 4.1, as diferenças de consumo associados à envolvente de referência e as restantes envolventes analisadas após esta, verifica-se que o melhoramento a nível de consumos energéticos é pouco significativo, existindo mesmo na envolvente com 25% do valor dos coeficientes de transferência térmica de referência, um ligeiro aumento do consumo de ventilação. Este aumento de consumo de ventilação, deve-se ao facto de haver uma maior necessidade de ventilação (consumo dos ventiladores) para se manter as condições requeridas nos locais a climatizar.

Em suma, tendo em consideração os aspectos referenciados anteriormente, a envolvente definida para o edifício em estudo é a que contêm os valores de referências para os coeficientes de transferência térmica.

Análise económica

Seguindo-se os mesmos passos apresentados na análise económica efectuada anteriormente (ver subcapítulo 3.1.12.3), na tabela 4.4 será apresentada o custo energético anual:

Tabela 4.4 - Custo energético anual (Envolvente Opaca)

Consumo Energético Anual Custo energético anual Total [€/ano] Poupança de custos [€/ano] MWh/ano €/ano Alternativa Base Electricidade 3354.43 275890.14 322038.05 - Gás Natural 1483.81 46147.91 Alternativa 1 Electricidade 3156.56 261814.90 303369.59 18668.46 Gás Natural 1326.98 41554.69 Alternativa 2 Electricidade 3151.35 261444.85 302313.58 19724.47 Gás Natural 1303.56 40868.73 Electricidade 3141.37 260734.64

Como se pode constatar, as melhorias da envolvente opaca traduzem-se numa redução da factura energética anual na ordem dos 6%. Tal como demonstrado na análise energética, os melhoramentos da envolvente opaca, para além da alternativa 1 (coeficientes térmicos de referência), não se traduzem numa melhoria económica significativa face à alternativa 1. Conhecidas as poupanças de facturação anual das diferentes alternativas, apresenta-se agora o período de retorno de investimento de cada uma das soluções.

Tabela 4.5 - Período de Retorno do Investimento (Envolvente Opaca)

Espessura do Isolamento Custo do isolamento– EPS (ρ>20kg/m3₎ Área a

isolar Total PRI

mm €/m2 m2 € Anos

Alt. 1

Paredes (ext.) 30 4.39 9377.9

104539.54 5.6

Cobrt. e pav. (ext.) 40 5.86 8730.5

Paredes (int.) 10 1.63 1037.5

Cobrt. e pav. (int.) 10 1.63 6443.0

Alt. 2

Paredes (ext.) 50 7.32 9377.9

189465.29 9.6 (4.0)

Cobrt. e pav. (ext.) 70 10.25 8730.5

Paredes (int.) 20 2.93 1037.5

Cobrt. e pav. (int.) 30 4.39 6443.0

Alt. 3

Paredes (ext.) 80 11.71 9377.9

316472.18 15.1 (5.5)

Cobrt. e pav. (ext.) 120 17.57 8730.5

Paredes (int.) 40 5.86 1037.5

Cobrt. e pav. (int.) 50 7.32 6443.0

Alt. 4

Paredes (ext.) 220 32.21 9377.9

845573.06 40.4 (25.3)

Cobrt. e pav. (ext.) 310 45.39 8730.5

Paredes (int.) 100 14.64 1037.5

Cobrt. e pav. (int.) 140 20.50 6443.0

Na tabela 4.5, estão apresentados os períodos de retorno de investimentos das diferentes alternativas relativamente a solução base inicial, onde convém salientar que os valores evidenciados entre parêntesis, correspondem ao período de tempo de retorno de investimento entre as alternativas.

Os preços do poliestireno expandido são os tabelados apresentados pela Empresa Sotecnisol Materiais.