Análise detalhada do comportamento térmico de um edifício de serviços com vista a otimização energética

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Mecânica
A forma insustentável como a humanidade utiliza os recursos energéticos existentes e as consequências desta exploração do planeta têm-se tornado uma preocupação global, conduzindo à adoção de medidas e políticas de racionalização e eficiência energética. O setor dos edifícios é responsável por uma parcela considerável do consumo de energia mundial. Na Europa, o setor construtivo tem atravessado uma transformação energética e ambiental visando cumprir as metas propostas pela União Europeia. Mais concretamente, em Portugal, a transposição das políticas europeias tem a vindo decorrer desde 2006, aquando da aprovação do Sistema Nacional de Certificação Energética (SCE). As crescentes exigências de conforto térmico aliadas às normas de sensibilização económica e energética exaltam a importância das ferramentas de simulação dinâmica no processo de conceção de edifícios. A presente dissertação pretende, numa primeira instância, selecionar um programa de simulação dinâmica detalhada e posteriormente, através do mesmo, avaliar o desempenho energético de um edifício com vista à perceção dos alvos de melhoria do mesmo e cálculo da respetiva classe energética. As soluções construtivas do edifício, os equipamentos técnicos e o enquadramento regulamentar foram analisados e introduzidos no software DesignBuilder. Os resultados relativos aos ganhos internos do edifício indicaram a predominância dos ganhos solares (60%). Esta preponderância, aliada a outros fatores, resulta numa discrepância acentuada entre as necessidades de arrefecimento e de aquecimento do modelo. Os consumos energéticos obtidos, revelaram um elevado consumo relativo a equipamentos interiores e iluminação. O cálculo do rácio de classe energética resultou numa classificação B-. Por fim, procedeu-se ao estudo de três medidas de melhoria, projetadas para colmatar as falhas do modelo evidenciadas pela simulação. Selecionaram-se duas destas medidas, que em conjunto, resultaram numa redução do consumo energético de 27 MWh (44.9%), obtenção da classe energética A e um período de retorno simples de 6 anos e 7 meses. Para além da poupança energética, esta solução alcançou a classificação NZEB.
The unsustainable way in which mankind uses existing energy resources and the consequences of this insatiable exploitation of the planet has become a global concern, leading to the adoption of measures and policies of rationalisation and energy efficiency. The building sector is responsible for a considerable portion of the world's energy consumption. In Europe, the construction sector has undergone an energy and environmental transformation aimed at meeting the targets proposed by the European Union. More specifically, in Portugal, the transposition of European policies has been taking place since 2006, when the Sistema de Certificação Energética (SCE) was approved. The growing demands of thermal comfort combined with the economic and energy awareness standards exalt the importance of dynamic simulation tools in the process of building design. The present dissertation intends, in a first instance, to select a dynamic simulation program and then, through it, to evaluate the energy performance of a building in order to perceive its improvement targets and calculate its energy class. The constructive solutions of the building, the technical equipment and the regulatory framework were analysed and introduced in the DesignBuilder software. The results concerning the internal gains of the building indicated the predominance of solar gains (60%). This preponderance, combined with other factors, results in a marked discrepancy between the cooling and heating needs of the model. The energy consumption obtained, revealed a high consumption related to indoor equipment and lighting. The calculation of the energy class ratio resulted in a B- classification. Finally, three improvement measures were studied, designed to fill the gaps in the model highlighted by the simulation. Two measures were selected, resulting in an energy consumption reduction of 27 MWh (44.9%), a class improvement to A and a payback period of 6 years and 7 months. In addition to the energy savings, this solution achieved NZEB rating.