Avaliação Experimental das Necessidades de Aquecimento – Método do

Para avaliar experimentalmente as necessidades de energia necessária para o aquecimento da habitação estudada, foi adoptado o método do aquecimento tendo por base o método “Net Energy Input Method” referido na secção 2.4.1, adaptado ao âmbito deste trabalho e às condições em que se encontra o edifício.

O método do aquecimento permite de uma forma simples, estimar a energia que é necessária disponibilizar à habitação para que se mantenha a determinada temperatura, através da medição dos gastos de energia dos equipamentos de aquecimento e ainda contabilizar os ganhos através dos envidraçados relativos à radiação solar incidente. A energia que é dispendida para o período de ensaio designado, constitui as necessidades nominais efectivas de energia eléctrica necessária para manter a habitação a uma temperatura constante ao longo do tempo.

4.3.1. Equipamentos

O método do aquecimento tem por base a medição dos consumos de energia consumida para o aquecimento da habitação e a medição dos ganhos solares associados aos envidraçados na fracção. Os principais equipamentos utilizados no âmbito deste ensaio serão apresentados nos pontos que se seguem.

a) Aquecedores e Sensor de Temperatura

Para aquecer a habitação foi utilizado um aquecedor eléctrico com uma potência de 2,3 kW (Figura 4.8 a) e um termo-ventilador com 2,0 kW (Figura 4.8 b), estes equipamentos possuem reguladores de potência possibilitando o ajustamento da temperatura e do consumo energético consoante a necessidade.

A monitorização das temperaturas foi realizada a partir de data loggers com sensores de temperatura e humidade da marca HOBO série U10 (Figura 4.8 c). Os equipamentos são de aquisição continua e têm autonomia de 1 ano de bateria e a sua memória interna é proporcional ao intervalo de tempo entre medições, a gama de temperaturas medidas pelos equipamentos varia entre de -20 a 70 ºC e a precisão é de +/- 3,5%. Os loggers foram testados no sentido de aferir o seu grau de precisão e os resultados obtidos estão disponíveis no anexo B.

a) b) c)

Figura 4.8 - Equipamentos de temperatura: a) Aquecedor; b) Termo-ventilador; c) Sensor de temperatura

b) Medidor de Energia e Termóstato

O registo da energia consumida pelos equipamentos de aquecimento foi realizado na fonte de alimentação, através de um equipamento de medição de energia (Energy Logger 4000) ao longo do período de ensaio (Figura 4.9 a). O logger possui uma memória interna e realiza leituras de minuto a minuto da energia consumida e a sua potência máxima de funcionamento é de 3,0 kW. Com o objectivo da manutenção da temperatura constante durante o período de ensaio, foi utilizado um termóstato (Figura 4.9 b). Este equipamento é ligado ao medidor de consumos e faz a ligação aos aquecedores, permitindo o corte de corrente assim que a temperatura ambiente ultrapasse o valor estabelecido no equipamento.

a) b)

c) Piranómetro

No método experimental adoptado, torna-se também necessário determinar os ganhos de calor associados à habitação. Uma vez que o edifício encontra-se desabitado, a única fonte de calor mensurável é a proveniente da radiação solar que incide nos vãos envidraçados e resultam em ganhos de calor para a habitação. Nesse sentido, impunha-se determinar a radiação incidente e para isso foi utilizado um piranómetro (Figura 4.10). O equipamento foi ligado ao datataker, descrito em secções anteriores (secção 4.2.1), onde a aquisição de dados é realizada de forma contínua.

Figura 4.10 – Equipamento de medição da radiação solar - Piranómetro

4.3.2. Condições para a Realização dos Ensaios

Os ensaios foram realizados entre os dias 20-05-2011 a 12-07-2011, em simultâneo com os ensaios para determinação das características térmicas da parede através do método do fluxímetro detalhado no subcapítulo 4.2. Como já foi anteriormente referido, os ensaios aconteceram entre os meses de Maio e Julho onde as temperaturas médias são superiores às estabelecidas no Inverno, foi então necessário aquecer a habitação a uma temperatura onde ocorressem perdas contínuas de calor para o exterior, os pisos adjacentes foram igualmente aquecidos devido às razões já evidenciadas (secção 4.2.2). Nesse sentido a habitação foi aquecida até aos 30 ºC, o termóstato foi configurado para limitar as temperaturas e quando se dava uma subida para além do definido, a corrente eléctrica é interrompida desligando os aquecedores, até estabilização da mesma.

Para promover o aquecimento uniforme, os aquecedores foram colocados no compartimento 6 e 2 da habitação (ver Figura 3.11), direccionados para as diferentes fachadas a Noroeste e Sudeste. O termóstato foi colocado entre o compartimento 3 e 4 com o objectivo de permanecer num ponto intermédio da habitação e ao mesmo tempo num compartimento distinto dos aquecedores, de modo a que a sua leitura não fosse afectada pela massa de ar quente na envolvente dos mesmos. O registo da energia eléctrica consumida foi realizado de minuto a minuto, no sentido de aferir todas as variações de consumo existentes ao longo do período de ensaio.

Na Figura 4.11 apresentam-se os equipamentos de aquecimento, o termóstato e o medidor de consumo durante o período de ensaio.

b)

a) c)

Figura 4.11 – Método do aquecimento: a) Disposição dos aquecedores; b) Medidor de consumo; c) Termóstato

As necessidades térmicas de aquecimento foram determinadas pelas trocas de calor da envolvente vertical da habitação estudada, dado o aquecimento das habitações do piso 1 e 3 anulando assim as trocas de calor entre pisos. A temperatura do ar foi medida com recurso a sensores de temperatura com intervalos de 10 minutos nos seguintes locais: no interior do piso 2, a Noroeste e Sudeste; na caixa de escadas; no interior do piso 1 e do piso 3, no edifício adjacente, e no exterior da habitação (saguão). A medição das temperaturas nos espaços adjacentes não climatizados como a caixa de escadas e o edifício adjacente, destinam-se a determinar os coeficientes de redução de perdas  que devido à alteração da temperatura ambiente interior da habitação face ao disposto no RCCTE [2], possuem no âmbito deste ensaio, um valor diferente dos convencionais especificados neste regulamento. Para a realização de leituras de temperatura a uma cota intermédia da habitação, os equipamentos foram colocados suspensos a meia altura entre o tecto e o pavimento (Figura 4.12 b).

Relativamente aos ganhos subjacentes à habitação, no decurso do ensaio foram medidos os ganhos solares através de uma janela a Sudeste, tendo sido colocado o piranómetro na face interior do envidraçado (Figura 4.12 a), contabilizando desta forma a radiação solar incidente, o efeito do factor solar e das obstruções associadas aos edifícios adjacentes. A partir desta medição, determinou-se a influência dos ganhos solares pelos envidraçados no processo de aquecimento da habitação e também das paredes da fachada a Sudeste, sendo esta última situação analisada posteriormente.

A disposição da totalidade dos equipamentos na habitação pode ser consultada em planta no anexo A, desenho D4.

a) b) Figura 4.12 – Método do aquecimento: a) Piranómetro; b) Sensor de temperatura