Simulação energética: estudo de um edifício escolar

Abstract

Nesta dissertação são analisadas e definidas estratégias para optimizar os consumos de energia de um edifício escolar, mantendo ou melhorando sempre que possível as condições do ambiente interior. Como caso de estudo foi utilizado um edifício recentemente alvo de restruturação (ao abrigo do programa Parque Escolar), em cuja solução construtiva há uma área de envidraçados significativa. O nível de conforto térmico e de qualidade do ar interior (QAI) no interior das salas de aula não é sempre o desejado, apresentando consumos de energia eléctrica elevados, associados à iluminação, aos equipamentos e ao sistema de climatização. O estudo foi efectuado com base num programa de simulação dinâmica de edifícios, o EnergyPlus. Através da interface gráfica DesignBuilder foi possível definir o modelo geométrico do edifício e o respectivo zonamento, assim como os parâmetros relativos aos vários tipos de construção das envolventes, envidraçados, densidades e perfis de ocupação, iluminação e equipamentos. Foram analisadas várias medidas de eficiência energética, tais como, a implementação de novos caudais de ar novo segundo a Portaria n.º 353-A/2013 do novo Regulamento de Sistemas de Certificação Energética (SCE), a aplicação de sensores de regulação de luminosidade para controlo do sistema de iluminação dos espaços e a aplicação de dispositivos de sombreamento nos envidraçados do quadrante sul. Das várias medidas de eficiência energética aplicadas, conclui-se que a alteração dos caudais de ar de acordo com o novo regulamento e a aplicação de sensores de regulação da iluminação nas salas de aula são as medidas que têm um maior impacto na redução dos consumos. Com a alteração dos caudais obtém-se uma redução no consumo até 12%, com a aplicação de sensores de regulação consegue-se uma redução de 5% no consumo total anual de energia do edifício.

In this work strategies are analysed and defined to optimize the energy consumption of a school, keeping or improving as much as possible the indoor environment conditions. A recently refurbished school building (in the framework of Parque Escolar program), has been used as case study. It is, constituted by a significant glazed area, and the thermal comfort and the indoor air quality (IAQ) in the classrooms are not always the best, presenting high electric energy consumption, associated with lighting, equipment and air-conditioning system. The study was based on a building dynamic simulation program, EnergyPlus. Through the graphical interface DesignBuilder it was possible to define the geometric building model and its respective zoning, as well as the introduction of parameters about types of the envelope, glazed areas, density and occupation profiles, lighting and equipment. Some energy efficiency measures were analysed, such as, the implementation of new fresh air flow rate according to the Decree n.º 353-A/2013 of the new Regulation Sistemas de Certificação Energética (SCE), the application of iluminance sensors for lighting control (dimming system) and the application of shading devices on the south façade glazed areas. Of the several energy efficiency measures simulated, we can conclude that change of fresh air flow rate according to the new Regulation and the application of iluminance sensors for lighting control of the classrooms are the measures which have a higher impact on the consumption reduction. With the application of regulation sensors we can save up to 5% reduction of the total annual energy consumption of the building and with the change of flows we get a consumption reduction until 12%.