Ganhos solares brutos através do vão envidraçado na estação de aquecimento

Este parâmetro que representa os ganhos térmicos brutos, associados à radiação solar (Qsol,i),

do vão envidraçado durante a estação de aquecimento, pode ser calculado pela aplicação da Equação (4.16).

Q_sol,i=GSul× ∑ [Xj j× ∑ Fn s,i_nj×As,i_nj]×M [kWh] (4.16)

Onde:

GSul,i é o valor médio mensal de energia solar média incidente numa superfície vertical orientada a Sul, durante a estação de aquecimento, por unidade de superfície [kWh/m2_.mês];

Xj é o fator de orientação para as diferentes exposições solares (de acordo com a Tabela 01.01); Fs,i(nj) é o fator de obstrução do vão envidraçado n com orientação j na estação de aquecimento;

As,i(nj) é a área efetiva coletora de radiação solar do vão envidraçado na superfície “n” com a orientação “j” [m2_];

j é o Índice que corresponde a cada uma das orientações;

n é o Índice que corresponde a cada uma das superfícies com a orientação “j”, e M é a duração média da estação convencional de aquecimento [mês].

Porém, antes de se aplicar a referida equação é necessário proceder à determinação de alguns parâmetros relacionados quer com os aspetos construtivos, quer com as características do

próprio vidro, quer ainda com a orientação solar do vão envidraçado. Estes parâmetros serão então calculados nos parágrafos seguintes.

 Parâmetros climáticos (M) e (Gsul)

Relativamente aos parâmetros climáticos (M) e (Gsul), fatores da Equação (4.16), eles já foram

determinados respetivamente nas secções 4.2.3 e 4.2.5 deste trabalho, tendo-se chegado aos valores seguintes:

- A duração média da estação convencional de aquecimento (M), tem um valor de 6.3 meses, - Para valor médio mensal de energia solar média incidente numa superfície vertical orientada a Sul, durante a estação de aquecimento, por unidade de superfície (Gsul), optou-se pelo valor

de 130 [kWh/m2⸱mês].

 Fator de orientação para a exposição solar (Xj)

No que diz respeito ao fator de orientação para a exposição solar para o ponto cardeal Este, depois de consultada a tabela 01-01 referida no Despacho n.º 15793-I/2013, ele tem um valor de 0.56.

 Fator de obstrução do vão envidraçado orientação Este na estação de aquecimento (F_s,inj)

Este parâmetro permite corrigir a radiação solar incidente no vidro, traduzindo uma redução dessa mesma radiação, devida ao sombreamento permanente provocado por obstáculos exteriores ou do próprio edifício, tais como vegetação, varandas, ou similares. Ele pode ser calculado por meio da Equação (4.17).

Fs,i=Fh×Fo×Ff (4.17)

Onde:

Fh é o fator de sombreamento do horizonte por obstruções exteriores ao edifício ou por outros elementos do edifício

Fo é o fator de sombreamento por elementos horizontais sobrejacentes ao envidraçado, compreendendo palas e varandas

Ff é o fator de sombreamento por elementos verticais adjacentes ao envidraçado, compreendendo palas verticais, outros corpos ou partes de um edifício

O fator de sombreamento do horizonte (fh), traduz o efeito do sombreamento devido às

obstruções longínquas exteriores ao edifício. Este item depende de vários fatores, tais como o clima, a latitude, a duração da estação de aquecimento, e o ângulo do horizonte e da orientação [28].

Assim, atendendo a que não existe informação suficiente, e considerando um ambiente urbano, foi adotado por defeito um valor de 45º para o ângulo de horizonte. Com este valor e consultando a tabela 15 do Despacho acima mencionado chega-se a um valor de Fh = 0.58.

Por sua vez o fator de sombreamento por elementos horizontais (Fo), e o fator de

existirem elementos horizontais sobrejacentes aos vãos envidraçados, nem elementos verticais que produzam sombreamento sobre o vão envidraçado. Assim: Fo = Ff = 1.

Substituindo então estes valores encontrados na Equação (4.17), temos: Fs,i=0.58×1×1

Fs,i=0.58

Tal como é imposto confirma-se que o produto Xj.Fh.F0.Ff é maior ou igual a 0.27

(0.56x0.58≥0.27).

 Fração envidraçada do vão envidraçado (Fg)

- A Fração envidraçada do vão envidraçado tem um valor de 0.7, conforme consulta da tabela 20 ilustrada no despacho 15793_K_2013.

 Fator solar (gi)

Quanto ao fator solar de inverno, atendendo a que não existem dispositivos de sombreamento, pode ser calculado através do produto traduzido na Equação (4.18). Na qual o fator de correção (Fw,i) reduz os ganhos solares ao não considerar uma incidência da radiação normal mas antes

adapta o ângulo de incidência da radiação para a orientação real do vão envidraçado “W”.

g_i=Fw,i×g_⊥,vi (4.18)

Onde:

Fw,i é o fator de correção de seletividade angular, e

g┴,vi é o fator solar do vidro para uma incidência solar normal

O valor do fator solar do vidro considerando um incidência solar normal à superfície, é uma característica do vidro em concreto que deve ser fornecido pelo fabricante, no entanto na ausência deste dado, ele pode ser conhecido por consulta da tabela 12 do referido despacho. Assim, foi obtido para g┴,vi um valor de 0.88.

Por sua vez, e conforme o ponto 2 do capítulo 10 do despacho 15793_K_2013, o fator de correção de seletividade angular (Fw,i), assume, para o caso das necessidades nominais de

aquecimento, um valor de 0.9.

Substituindo então estes dois valores na Equação (4.18), temos para o fator solar de inverno o seguinte valor:

g_i=0.9×0.88 g_i=0.79

 Área efetiva coletora de radiação solar do vão envidraçado com a orientação Este

Relativamente à determinação do valor de (As,i), área efetiva coletora de radiação solar do vão

envidraçado, ela segue a Equação (4.19).

As,i_nj=Aw×Fg×g_i [m2] (4.19)

Onde:

Aw é a área total do vão envidraçado, incluindo o vidro e caixilho [m2];

Fg é a Fração envidraçada do vão envidraçado, obtida de acordo com o despacho que procede à publicação dos parâmetros térmicos, e

gi é o fator solar de Inverno

Quanto ao primeiro fator da referida equação, sabe-se que a área total do vão envidraçado (Aw) tem um valor de 9.2 m2, conforme referido em 4.1.4.

De modo idêntico aos procedimento anteriores, substituindo os valores respetivos já calculados na Equação (4.19), podemos calcular o valor da Área efetiva coletora de radiação solar do vão envidraçado com a orientação Este. Assim:

As,i_nj=9.2×0.7×0.79

As,i_nj=5.09 [m2]

Finalmente, uma vez calculados todos os fatores da Equação (4.16), é possível determinar os ganhos devidos à radiação solar através dos vãos envidraçados (Qsol,i). Para tal basta fazer a

substituição respetiva dos valores anteriormente encontrados.

Q_sol,i=130×0.56×0.58×5.09×6.3

Q_sol,i=1354 [kWh]