Análise dos Dados Climáticos

Os dados climáticos podem assumir formatos distintos e fontes diversas, desde medições efectuadas no local, ou zonas próximas, até dados gerados utilizando softwares apropriados com base em cálculos estatísticos [39]. A situação ideal será sempre a primeira, na qual as informações climáticas são medidas, no entanto, trata-se de uma opção complexa e dispendiosa, uma vez que, seria necessário no local de implantação do edifício a existência uma estação meteorológica, que medisse todas as variáveis necessárias à simulação, durante um período representativo do clima local, ou seja, vários anos.

Face à dificuldade de se obter dados reais representativos, foi necessário recorrer às bases de dados de programas de geração de dados.

Uma das bases de dados climáticos que poderá ser utilizada é proveniente do EnergyPlus [40], que fornece informação no formato TMY2, sendo que no caso português, os dados provém de duas fontes:

• IWEC24

- possui informação climática resultante de um projecto desenvolvido pela ASHRAE e que se baseou em informações climáticas existentes no Centro Nacional de dados Climáticos dos Estados Unidos25. Estes ficheiros são apropriados para simulação energética de edifícios, e baseiam-se em informações horárias armazenadas durante dezoito anos da maior parte das variáveis climáticas, excepto radiação solar, que é estimada em função da geometria solar de cada local.

• INETI26

- ficheiros que compilam informação proveniente de medições efectuadas pelo Instituto de Metrologia, num período de trinta anos.

O METEONORM v5.1 [41] é um software que incorpora uma base de dados climáticos, provenientes de cerca de 7400 estações climáticas espalhadas pelo mundo. É um gerador de dados sintéticos que permite a interpolação espacial, possibilitando deste modo, o conhecimento de informação climática em qualquer localização [42].

Existem ainda outras fontes de informação climática, como o caso do Weather Underground, que possui medições provenientes de estações climáticas privadas, mas por períodos curtos (poucos

24

International Weather for Energy Calculations

25

US National Materiological Year

26

anos), logo não podem ser assumidos como dados significativos. Em casos de extrema necessidade, poderão ser usados como o mais próximo da realidade.

Os dados climáticos de diferentes bases de dados para a mesma localização, devido à sua proveniência, são diferentes e os valores horários para cada parâmetro climático podem estar mais ou menos próximos da realidade. Para avaliar esta proximidade com a informação disponível no RCCTE [8], onde é feita uma caracterização de cada localização, com base na duração da estação de aquecimento e amplitude térmica diária de cada mês, foi feito recentemente um estudo [39] que compara os dados provenientes do EnergyPlus e do METEONORM. Esta análise baseia-se na duração da estação de aquecimento, Graus-Dia de aquecimento (GD), e amplitudes térmicas diárias do mês mais quente (Tabela 5-1). A conclusão que se retira deste estudo é que os dados dos ficheiros climáticos provenientes do METEONORM dão origem a valores mais próximos da realidade, apesar de apresentar alguns desvios mais ou menos acentuados, como o caso dos GD em Castelo Branco onde existe um acréscimo de 23% relativamente aos dados regulamentados.

Tabela 5-1 – Comparação entre os dados climáticos fornecidos pelo EnergyPlus e os fornecidos pelo METEONORM

Duração da estação de

aquecimento Número de Graus-Dias [ºC.dia]

Amplitude térmica diária do mês mais

quente [ºC] Localizações _Climática Zona

RCCTE E+ MET RCCTE E+ MET RCCTE E+ MET

Bragança I3V2 8 7.6 7.6 2850 2679 2766 15 14.00 14.00 Castelo Branco I2V3 6.7 - 7 1650 - 2037 15 - 13.35 Évora I1V3 7 6.6 6.3 1390 1684 1665 17 12.71 16.03 Lisboa I1V2 5.3 6.3 6 1190 1448 1276 11 13.61 9.55 Penhas Douradas I3V1 8 - 8 3000 - 3491 12 - 14.18 Porto I2V1 6.7 7.6 7 1610 1870 1830 9 8.40 9.25

Um dos factores mais importantes em termos climáticos, quando se trata de ventilação natural, é sem dúvida o vento, dado o seu carácter aleatório. Desta forma, foi feita uma caracterização da velocidade do regime de ventos para uma dada localização com o propósito de comparar os resultados das diferentes bases de dados. As Figura 5-3, 5-4 e 5-5 permitem a observação da frequência com que cada regime de velocidades ocorre para o Porto.

0 5 10 15 20 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Velocidade do vento [Mês] Frequência [%]

Figura 5-3 – Regime de ventos do Weather Underground

para o Porto para 2007

0 2 4 6 8 10 12 14 0 2 4 6 8 10 12 Velocidade do vento [m/s] Frequencia [%]

Figura 5-4 – Regime de ventos do EnergyPlus para o Porto

0 5 10 15 20 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Velocidade do vento [m/s] Frequencia [%]

Figura 5-5 – Regime de Ventos do METEONORM para o Porto

A conclusão retirada desta análise é que os dados provenientes do Weather Underground revelam-se bastante incertos e apresentam 7 m/s como valor de velocidade predominante, um valor bastante elevado quando se trata de uma zona urbana. Os dados fornecidos pelo EnergyPlus, mostram uma distribuição de ocorrência mais próxima da forma típica (atlas europeu de ventos) [43], em que o valor do regime de velocidades dominante é 2 m/s. No caso dos dados do METEONORM, a forma da distribuição da frequência de ocorrência de velocidade é próxima da forma típica e o valor da velocidade dominante é de 3,5 m/s. Desta forma, os dados que

revelam mais credibilidade são os provenientes do METEONORM, porque assumem valores intermédios entre o Weather Underground e o EnergyPlus.

Para esta dissertação, são usados os dados climáticos que incorporam o software Solterm5.0, uma base de dados do INETI, obtida na mesa base da informação climática do RCCTE para todos os Conselhos de Portugal. A informações de vento será fornecida pelo METEONORM, uma vez que, o RCCTE não exibe qualquer referência à intensidade do vento nem direcção predominante para cada zona climática, o que em casos de ventilação natural esta informação é imprescindível. A título exemplificativo é apresentada de seguida uma análise para a localização específica do Porto, uma vez que, para as outras localizações climáticas, a caracterização é feita no ANEXO II. O vento, como elemento de estudo necessário em edifícios cujo principal mecanismo de renovação do ar é a ventilação natural, leva a que haja máxima importância no conhecimento não só da sua intensidade mas também da direcção predominante. As Figuras 5-6 e 5-7 fornecem informação no que respeita à intensidade e direcção do vento, para a zona do Porto.

0 5 10 15 20 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Velocidade do vento [m/s] Frequencia [%]

Figura 5-6 – Ocorrência da velocidade do vento

1.3 2.3 3.4 4.6 30 210 60 240 90 270 120 300 150 330 180 0

Figura 5-7 – Ocorrência da direcção do vento

0 – Norte; 90 – Este; 180 – Sul; 270 - Oeste

A temperatura também é um factor climático importante, mesmo quando o objectivo de análise se prende, principalmente, com a ventilação natural. Um dos efeitos da ventilação ocorre, unicamente, devido ao diferencial de temperaturas existente entre o interior e o exterior do edifício (efeito chaminé). As Figuras 5-8 e 5-9 mostram a frequência de ocorrência da temperatura bem como a distribuição da temperatura média diária ao longo do ano para a zona climática do Porto.

−50 0 5 10 15 20 25 30 35 1 2 3 4 5 6 7 8 Temperatura [ºC] Frequência [%]

Figura 5-8 – Ocorrência da temperatura

0 50 100 150 200 250 300 350 0 5 10 15 20 25 30 Tempo [Dias] Temperatura [ºC]