Os valores dos parâmetros climáticos representam uma informação de grande importância para o conhecimento e caracterização dos climas e até das condições meteorológicas das diferentes zonas territoriais. Eles são obtidos a partir dos valores de referência relativos a cada região conforme a Nomenclatura das Unidades Territoriais para Fins Estatísticos (NUTS) de nível III, sendo seguidamente ajustados em função da altura de cada localidade.
A correção dos parâmetros climáticos acima referida deve ser feita conforme a Equação (4.1).
X=XREF+a z-zREF (4.1)
Onde
X é o parâmetro climático em causa;
XREF é o parâmetro climático de referência para a localidade em causa conforme NUTS III; a é o declive para a correção linear da altitude da localidade em causa conforme NUTS III; z é a altitude da localidade em causa conforme NUTS III, e
zREF é a altitude de referência para a localidade em causa conforme NUTS III
Em termos de estação de aquecimento, os parâmetros climáticos mais relevantes e que se devem conhecer, são os seguintes:
- O número de graus-dias, na base de 18 °C, correspondente à estação convencional de aquecimento (GD) [°C],
- A duração da estação de aquecimento (M) [meses],
- A temperatura exterior média do mês mais frio da estação de aquecimento (θext,i) [°C],
- A energia solar média mensal durante a estação, recebida numa superfície vertical orientada a Sul (GSul), [kWh/m2⸱mês].
Por sua vez para a estação de arrefecimento, importa considerar os seguintes parâmetros climáticos:
- Duração da estação (Lv) [meses],
- Temperatura exterior média (θext,v), [°C],
- Energia solar acumulada durante a estação, recebida na horizontal (inclinação 0°) e em superfícies verticais (inclinação 90°) para os quatro pontos cardeais e os quatro colaterais (Isol), [kWh/m2].
No que respeita às zonas climáticas de um território, pode dizer-se que a sua definição é baseada nos parâmetros meteorológicos e climáticos das respetivas localidades e que se revela muito importante para a aplicação dos requisitos de qualidade térmica da envolvente dos edifícios. Neste contexto, e dada a relevância destas matérias para o estudo em questão, convém referir que a divisão climática do nosso país contempla três zonas de Verão, normalmente designadas por V1, V2 e V3, e três zonas de Inverno com idêntica designação I1, I2 e I3.
Estas zonas climáticas têm, por um lado, os seus limites adaptados à divisão geográfica e concelhia do país, por outro, estão relacionados com o número de graus-dias (GD) no caso da estação de aquecimento, e com as temperaturas médias exteriores (θext,v) no caso da estação
convencional de arrefecimento [24]. Assim, mais concretamente:
- No que concerne à divisão climática de Portugal, ela fundamenta-se na Nomenclatura das Unidades Territoriais para Fins Estatísticos (NUTS) de nível III, composta pelos municípios do país [24],
- No que diz respeito à zona climática de Inverno, estação de aquecimento, ela reporta-se ao número de graus-dias com base em 18 [°C], sendo classificada como I1, I2 ou I3 consoante o número de graus-dias que lhe corresponde [24].
- No que toca à zona climática de Verão, estação de arrefecimento, ela é definida a partir da temperatura média exterior que lhe é correspondente (θext,v) [24].
A Figura 4.15 apresenta a identificação das localidades com as respetivas zonas climáticas de Verão e de Inverno.
Figura 4.15 - Zonas climáticas de inverno (esq.) e de verão (dir.) no continente Importado de [24]
4.2.1 Identificação da freguesia de Grijó - V. N. de Gaia com NUTS III
Centrando a análise no caso concreto da freguesia de Grijó em Vila Nova de Gaia, local onde está sediado o edifício EcoTermLab, constata-se que, conforme a Nomenclatura das Unidades Territoriais para Fins Estatísticos (NUTS) de nível III, referida na Tabela 01 do Despacho n.º 15793-F/2013, este município pertence à zona do Grande Porto.
4.2.2 Número de Graus Dia
O número de graus-dias (GD) correspondentes à estação de aquecimento relativos à freguesia de Grijó - V. N. Gaia, é calculado na base de 18 [°C], considerando os parâmetros de referência para o Grande Porto, e o declive para a correção linear da altitude de Grijó - V. N. Gaia, conforme a Equação (4.2).
GD=GDREF+a(z-zREF) (4.2)
Onde
GD é o número de graus-dia para Grijó - V. N. de Gaia [ºC];
GDREF é o número de graus-dias de referência para o Grande Porto [ºC]; a é o declive para a correção linear da altitude de Grijó - V. N. Gaia [ºC/km]; z é a altitude de Grijó - V. N. de Gaia [km], e
zREF é a altitude de referência para o Grande Porto [km].
Os valores de referência relativos ao número de graus-dias (GDREF), e da altitude (ZREF), para
o Grande Porto, assim como o declive (a), necessários para o ajuste em altitude do número de graus-dia para V. N. de Gaia (GD), são valores que constam no Despacho normativo acima referido, e são os seguintes:
- GDREF = 1250 [ºC],
- ZREF = 94 [m],
- a = 1600 [ºC/Km]
Por sua vez, o valor da altitude (z) da freguesia de grijó, V. N. de Gaia foi obtido por consulta digital de um mapa topográfico interativo. O valor encontrado para a altitude deste local foi de 134 m, conforme se pode constatar a partir da Figura 4.16.
Figura 4.16 - Obtenção do valor da altitude (a) referente a Grijó V. N. de Gaia Importado de [25]
Fazendo a introdução dos valores das varáveis acima encontradas na Equação (4.2) obtém-se o valor de GD para a localidade da freguesia de Grijó V. N. de Gaia.
GD=1250+1600×(134×10-3-94×10-3)
GD=1314 [°C]
4.2.3 Duração da estação de aquecimento
Quanto à duração da estação de aquecimento (M), ela é calculada de modo idêntico, através da Equação (4.3).
M=MREF+a(z − zREF) (4.3)
Onde
M é a duração da estação de aquecimento de Grijó - V. N. Gaia [meses];
MREF é a duração da estação de aquecimento de referência para o Grande Porto [meses]; a é o declive para a correção linear da altitude de Grijó - V. N. Gaia [mês/km];
z é a altitude de grijó - V. N. de Gaia [km];
zREF é a altitude de referência para o Grande Porto [km]
Os valores de referência relativos à duração da estação de aquecimento (MREF), e da altitude
(ZREF), para o Grande Porto, assim como o declive (a), necessários para o ajuste em altitude
da duração da estação de aquecimento para V. N. de Gaia (M), são valores que constam no Despacho normativo acima referido, e são os seguintes:
- MREF = 6.2 [meses],
- ZREF = 94 [m],
- a = 2 [mês/Km]
Fazendo a introdução dos valores das varáveis na Equação (4.3), obtém-se o valor da duração da estação de aquecimento desta localidade.
M=6.2+2×(134×10 − 94 × 10 )
M=6.3 [meses]
4.2.4 Temperatura exterior média do mês mais frio da estação de aquecimento
A determinação da temperatura exterior média do mês mais frio da estação de aquecimento (θext,i), para a freguesia de grijó V. N. Gaia, deve seguir uma metodologia idêntica à que foi
θext,i= θext,i REF+ a(z − zREF) [°C] (4.4)
Onde
Θext,i é a temperatura média do mês mais frio da estação de aquecimento de Grijó - V. N. Gaia [°C], (Θext,i)REF é a temperatura média do mês mais frio da estação de aquecimento de referência para o Grande Porto [°C]
a é o declive para a correção linear da altitude de Grijó - V. N. Gaia [°C/km]; z é a altitude de Grijó - V. N. de Gaia [km], e
zREF é a altitude de referência para o Grande Porto [km]
Os valores de referência relativos à temperatura média do mês mais frio da estação de aquecimento (θext,i)REF , e da altitude (zREF), para o Grande Porto, assim como o declive (a),
necessários para o ajuste em altitude da temperatura média do mês mais frio da estação de aquecimento (θext,i), são valores que constam no Despacho normativo acima referido, e são os
seguintes:
- (θext,i)REF = 9.9 [ºC],
- zREF = 94 [m],
- a = -7 [°C/Km]
Fazendo a introdução dos valores das varáveis na Equação (4.4) obtém-se o valor da duração da estação de aquecimento desta localidade.
θext,i=9.9 − 7×(134×10-3− 94×10-3)
θext,i=9.6 [ºC]
4.2.5 Energia solar média mensal durante a estação de aquecimento, recebida numa superfície vertical orientada a Sul
Para o Grande Porto, segundo NUTS III, a energia solar média mensal durante a estação de aquecimento, recebida numa superfície vertical orientada a Sul (GSul), tem um valor de
referência de 130 [kWh/m2.mês], conforme consta na Tabela 04 ilustrada no Despacho n.º 15793-F/2013.
Refira-se a título complementar que para o caso específico do concelho de V.N. Gaia o valor deste parâmetro climático pode ser encontrado recorrendo ao programa SolTerm, donde resulta um valor para Gsul igual a 121 [kWh/m2.mês], conforme se pode constatar a partir da
Figura 4.17 - Energia solar média mensal recebida numa superfície vertical orientada a Sul em V.N. Gaia
4.2.6 Duração da estação de arrefecimento
A estação de arrefecimento tem uma duração (Lv) de 4 meses ou 2928 horas, consoante
indicação referida no ponto 1 do capítulo 2.2 do Despacho n.º 15793-F/2013.
4.2.7 Temperatura exterior média na estação de arrefecimento
A determinação da temperatura média exterior correspondente à estação convencional de arrefecimento (θext,v), para a freguesia de grijó – V. N, Gaia, deve seguir uma metodologia
idêntica à que foi seguida nos casos anteriores. Assim, a partir da Equação (4.5).
θext,v=(θext,v)REF+a z-zREF [°C] (4.5)
Onde
Θext,v é a temperatura exterior média correspondente à estação de arrefecimento relativa a Grijó - V. N. Gaia [°C],
(Θext,v)REF, a temperatura exterior média de referência correspondente à estação de arrefecimento para o Grande Porto [°C]
a é o declive para a correção linear da altitude de Grijó - V. N. Gaia [°C/km]; z é a altitude de Grijó - V. N. de Gaia [km], e
zREF é a altitude de referência para o Grande Porto [km]
Os valores de referência relativos à temperatura média exterior da estação de arrefecimento (θext,v)REF, e da altitude (zREF), para o Grande Porto, assim como o declive (a), necessários para
o ajuste em altitude da temperatura média do mês mais frio da estação de aquecimento (θext,v),
são valores que constam no Despacho normativo acima referido, e são os seguintes: - (θext,v)REF = 20.9 [ºC],
- zREF = 94 [m],
Introduzindo os valores respetivos na Equação (4.5), obtém-se o valor deste parâmetro.
θext,v=20.9+0×(134×10-3-94×10-3)
θext,v=20.9 [ºC]
4.2.8 Energia solar acumulada durante a estação de arrefecimento
A energia solar recebida e acumulada nos meses compreendidos entre junho e setembro por uma superfície dependem da sua inclinação e orientação solar. Estes valores encontram-se registados na Tabela 05 do Despacho n.º 15793-F/2013.
Para superfícies horizontais, cuja inclinação é 0º, a energia recebida pela superfície tem um valor de 800 [kWh/m2].
Em superfícies verticais, cuja inclinação é 90º, a energia recebida pela superfície depende da sua orientação solar, sendo registados os valores seguintes:
- Orientação Norte, 220 [kWh/m2]. - Orientação Este, 490 [kWh/m2]. - Orientação Sul, 425 [kWh/m2]. - Orientação Oeste, 490 [kWh/m2].
4.2.9 Identificação da freguesia de Grijó - V. N. de Gaia com a Zona Climática de Inverno
Para associar a freguesia de Grijó com a respetiva zona climática de Inverno, deve levar-se em linha de conta o número de graus-dias (GD) na base de 18 [°C], entretanto já calculado na secção 4.2.2, tendo-se chegado ao valor de 1314 [°C].
Analisando este resultado, constata-se que o número de graus-dias está compreendido entre 1300 [°C] < 1314 [°C] ≤ 1800 [°C]. Assim, segundo o critério referido na Tabela 02 do Despacho n.º 15793-F/2013 para a determinação das zonas climáticas de inverno, pode-se concluir que a freguesia de Grijó em V. N. de Gaia pertence à zona climática de Inverno, I2.
4.2.10 Identificação da freguesia de Grijó - V. N. de Gaia com a Zona Climática de Verão
De modo idêntico ao ponto anterior para associar a freguesia de Grijó com a respetiva zona climática de verão, deve considerar-se a temperatura média exterior (θext,v), que conforme
calculado em 4.2.7 tem um valor de 20.9 [°C].
Pela análise deste resultado, e conforme a metodologia indicada em [24], conclui-se que a freguesia de Grijó em V. N. de Gaia se enquadra na zona climática de verão V2, pois (θext,v)
está compreendido entre 20 [°C] < 20.9 [°C] ≤ 22 [°C].
A Tabela 4.4 e a Tabela 4.5 apresentam respetivamente os parâmetros climáticos para a estação de arrefecimento e de aquecimento, calculados anteriormente e referentes à freguesia de Grijó, V. N. de Gaia.
Tabela 4.4 – Zona e parâmetros climáticos para a estação arrefecimento
Zona climática de verão V2
Duração da estação de arrefecimento (Lv) 4 Meses
Temperatura média exterior da estação convencional de
arrefecimento θext,v 20.9 [°C]
Energia solar acumulada na estação de arrefecimento (Isol)
Superfície posicionada na Horizontal 800 [kWh/m2] Superfície Vertical orientada a Norte 220 [kWh/m2]
Superfície Vertical orientada a Este 490 [kWh/m2]
Superfície Vertical orientada a Sul 425 [kWh/m2]
Superfície Vertical orientada a Oeste 490 [kWh/m2]
Tabela 4.5 - Zona e Parâmetros climáticos para a estação de aquecimento
Zona climática de Inverno I2
Número de graus-dias (GD) 1314 [°C]
Duração da estação de aquecimento (M) 6.3 Meses
Temperatura exterior média do mês mais frio da estação de
aquecimento (θext,i) 9.6 [°C]
Energia solar média mensal durante a estação de aquecimento,
recebida numa superfície vertical orientada a Sul (GSul) 130 [kWh/m2⸱mês]
4.3 Metodologia e Cálculo das necessidades nominais anuais de energia útil