Sistemas

A escolha acertada do sistema de climatização e AQS pode permitir um maior conforto térmico e uma grande poupança anual. O tipo de instalação depende de vários fatores: tipo de habitação a aquecer; localização e orientação do edifício a aquecer; qualidade do isolamento; espaço disponível para armazenar o combustível; a disponibilidade do combustível considerado; a possibilidade de combinar com outras fontes de energias renováveis e a capacidade de investimento inicial.

A seleção dos equipamentos a considerar não foi fácil já que existem no mercado centenas de soluções quer para aquecimento, quer arrefecimento quer para aquecimento de águas quentes sanitárias. O método de seleção dos equipamentos para cada uma das variantes teve em consideração os equipamentos correntes, típicos e economicamente competitivos existentes no mercado; equipamentos não muito onerosos e de fácil implementação.

Note-se que, segundo os CENSOS 2011, 53,4% dos edifícios habitacionais em Portugal usa a eletricidade para aquecimento e apenas 10% utiliza gás natural. Este fato também foi tido em consideração na seleção dos equipamentos e sua fonte de energia.

Para aquecimento ambiente foram considerados o aquecedor elétrico, o ar condicionado, a bomba de calor, a caldeira mural e o termoacumulador. No que diz ao arrefecimento ambiente foi considerado o ar condicionado (AC) e relativamente ao aquecimento de águas sanitárias os equipamentos selecionados foram a caldeira mural, o esquentador, o termoacumulador e a bomba de calor.

As fontes de energia consideradas foram a energia elétrica e o gás natural.

As soluções estudadas para aquecimento, arrefecimento e AQS tiveram em consideração sistemas eficientes com um tempo de vida útil de 20 anos e que se apresentam de seguida.

Bomba de Calor (Aquecimento, Arrefecimento e AQS)

O princípio de funcionamento de uma bomba de calor resume-se a retirar calor de um local a uma temperatura mais baixa e libertá-lo noutro a uma temperatura mais elevada, para isso são necessárias unidades interiores e exteriores e tubagem para a ligação entre elas. O arrefecimento e aquecimento são feitos por um sistema de tubos de água que terminam em diferentes ventiloconvetores (fan-coil‘s) instalados nos compartimentos a climatizar. Estes equipamentos podem incorporar filtros de ar, termóstatos, grelhas orientáveis, regulação de velocidade e comando remoto, sendo possível adequar a temperatura os diferentes compartimento e sua utilização. (CERDEIRA, 2011).

Foi considerada uma bomba de calor (ar-ar) tipo Rooftop e utlizados termoventiladores (fan coil’s) que permitem distribuir, por ar, a energia de aquecimento e arrefecimento pelas divisões das frações. Os termoventiladores, no que diz respeito ao aquecimento, têm como principais vantagens em relação aos radiadores o facto de não necessitarem de temperaturas tão elevadas e de terem dimensões mais reduzidas. Foram cumpridos os requisitos mínimos apresentados na Portaria Técnica da Proposta de revisão do RCCTE de 2012, Tabela II.08 (ANEXO 3).

Ar condicionado (Aquecimento e/ou arrefecimento)

O sistema de ar condicionado funciona segundo o mesmo princípio da bomba de calor e pode ser utilizado tanto para aquecimento como para arrefecimento. Tem como desvantagem efetuar a recirculação do ar e não garantir a homogeneidade da temperatura, ocorrendo uma grande diferença de temperatura entre o teto e o chão (pois geralmente os equipamentos interiores estão colocados ou no teto ou junto ao pavimento). No entanto, proporciona bem-estar com um custo de aquisição baixo, permitindo controlar a temperatura e humidade.

Foi selecionado um sistema de AC centralizado, já que se pretende climatizar as frações em quase todos os compartimentos. As unidades primárias devem ser localizadas no exterior da fração (CERDEIRA, 2011).

Para além das unidades exteriores necessárias foram consideradas unidades interiores. O tipo e número de equipamentos foram selecionados de acordo com as características do edifício (número de compartimentos a climatizar, área dos mesmos e possíveis localizações da unidade exterior). Os equipamentos de Ar condicionado MultiSplit cumprem os requisitos mínimos exigidos pela Portaria Técnica da Proposta de revisão do RCCTE de 2012, (Tabela II.05) (ANEXO 3).

Caldeira Mural (Aquecimento e/ou AQS)

No que diz respeito ao AQS as caldeiras têm um funcionamento muito idêntico ao dos esquentadores mas conseguem rendimentos superiores, podendo chegar a 109%, quando é utilizada tecnologia de condensação (CERDEIRA, 2011).

Foi selecionada uma caldeira corrente no mercado e utlizados radiadores que permitem distribuir, por água, a energia de aquecimento pelas divisões da fração. De acordo com a Portaria Técnica da Proposta de revisão do RCCTE de 2012, Tabela II.10 (ANEXO 3) a caldeira tem que cumprir requisitos mínimos de eficiência energética, o que se verifica.

Aquecedor Elétrico (Aquecimento)

Os aquecedores elétricos considerados são móveis. Esquentador (AQS)

Esquentador a gás natural. De acordo com a Portaria Técnica da Proposta de revisão do RCCTE de 2012, o esquentador tem que cumprir requisitos mínimos de eficiência energética de acordo com a Tabela II.10 (ANEXO 3).

Termoacumulador (AQS)

Neste tipo de sistemas a água é aquecida por uma caldeira através de um circuito fechado que, por transferência térmica através de uma serpentina, aquece a água sanitária existente dentro de um acumulador. Um sistema por acumulação, bem dimensionado, permite níveis de conforto mais elevados e simultaneidade de banhos, mas esgotada a sua capacidade demora várias horas até ter novamente o depósito cheio de água quente para consumo. Além do mais o custo é mais elevado e necessita de mais espaço (CERDEIRA, 2011).

Todas as características técnicas dos equipamentos em estudo se encontram no ANEXO 4. Ventilação

Não foi considerada a necessidade de ventilação mecânica. Energias renováveis

Atualmente em Portugal os equipamentos mais utilizados passam pela captação de energia solar pelo que neste caso de estudo foram considerados os sistemas fotovoltaicos e os sistemas solar térmicos. Estes equipamentos são auxiliares na supressão das necessidades de aquecimento e águas quentes sanitárias. Contudo tem havido uma tendência do mercado na introdução de algumas outras

tecnologias nomeadamente caldeiras de biocombustível. Por este facto foram também consideradas neste estudo as caldeiras a biomassa em peletes.

Outras fontes de energia renovável poderiam ser estudadas, nomeadamente a eólica e mini-hídrica, contudo não são apropriadas a este caso de estudo. No caso da energia eólica é necessário o sistema ter alguma dimensão para ter rentabilidade económica, o que raramente se verifica em meio urbano e muito menos para um edifício unifamiliar (RODRIGUES, 2011). Para conseguir um bom rendimento seria necessário que a localização dos aerogeradores se verificasse numa região ventosa, ou seja, com vento na maioria dos dias do ano e com uma velocidade média anual superior aos 13 km/h. (ISOLANI, 2008) Na zona do Porto a aproximadamente 80m de altitude as velocidades médias anuais rondam os 17km/h (COSTA, 2004) pelo que seria expectável a utilização deste tipo de energia. Contudo, devido à ainda escassa utilização desta energia no sector dos edifícios em Portugal, pouco conhecimento no mercado e elevado custo de investimento optou-se pelo seu não estudo. Relativamente à fonte de energia hídrica ela está associada ao escoamento por gravidade o que em meio urbano não se verifica com frequência. Por estes factos não foram consideradas estas fontes de energia.

As caldeiras a biocombustível estão já introduzidas no mercado e são de fácil acesso e implementação. Foram selecionadas as caldeiras abastecidas a peletes (partículas de pequenas dimensões) porque permitem controlar a emissão de gases poluentes tornando-se mais interessantes do ponto de vista ecológico (SANTOS, 2009). Por outro lado o processo de abastecimento contínuo e automático que este biocombustível permite garante um elevado conforto aos utilizadores.

Sistema solar térmico

Quanto aos sistemas solar térmicos optou-se pela utilização de uma marca nacional com certificação CERTIF e recorreu-se ao software de cálculo SOLTERM. O SOLTERM - Análise de desempenho de sistemas solares “…um programa de análise de desempenho de sistemas solares, através de simulação numérica de balanços energéticos ao longo de um ano de referência, e especialmente concebido para as condições climáticas e técnicas de Portugal.” desenvolvido pelo LNEG (LNEG, 2012).

Por simplificação de cálculo as obstruções do horizonte e a irradiação solar foram consideradas as por defeito do SOLTERM.

Sistemas fotovoltaicos

Foram considerados os painéis fotovoltaicos organizados em vários 'strings' com vários módulos em cada e ligados à rede de baixa tensão.

Todos os relatórios energéticos retirados do SOLTERM encontram-se no ANEXO 5. Caldeira biomassa

A caldeira considerada tem sistema de alimentação automático.

3.3. Cálculo das Necessidades de Energia Primária decorrentes da aplicação das