Eficiência energética em edifícios e instalações escolares

FACULDADE DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE DO PORTO EFICIÊNCIA ENERGÉTICA EM EDIFÍCIOS E INSTALAÇÕES ESCOLARES Ângelo António Fernandes Passos Mestrado Integrado em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores Orientador: Professor Doutor António Carlos Sepúlveda Machado e Moura Co-orientador: Engenheiro Fernando Ramos 27 de Julho de 2015 c Ângelo António Fernandes Passos, 2015 i ii Resumo A eficiência energética é um tema bastante atual, especialmente por questões ambientais e financeiras. Assim sendo a presente dissertação tem como objetivo verificar e se possível melhorar as condições de eficiência energética da iluminação e da climatização da escola Rodrigues de Freitas e do Conservatório da Música do Porto. Em caso de sucesso as faturas energéticas destas instalações diminuem e consegue-se ao mesmo tempo uma melhoria da eficiência energética. A metodologia consiste em analisar as condições atuais de iluminação dos espaços, através do software Dialux, e verificar se existem melhorias a serem implementadas. Quanto à climatização verificam-se as condições atuais de operação dos equipamentos, percebendo-se se o seu funcionamento se encontra ajustado em consonância com a dinâmica das instalações. Para ambas as análises, caso existam melhorias sugere-se a implementação das mesmas procurando-se garantir sempre os níveis desejados e recomendados de iluminação e de climatização apropriada. Conclui-se que existem algumas melhorias a serem implementadas ao nível da iluminação para as duas instalações analisadas. A implementação destas melhorias permite uma poupança anual assinalável no valor da fatura energética. Ao nível da climatização das instalações não se verificam melhorias assinaláveis, já que se encontram apropriadas para os parâmetros requeridos ao nível da eficiência energética atual. Palavras-chave: Eficiência energética, iluminação, climatização, edifícios escolares. iii iv Abstract Energy efficiency is a very current topic, especially because of environmental and financial issues. This thesis aims to verify and if possible improve the energy efficiency of lighting conditions and climate at Rodrigues de Freitas School and at the Music Conservatory of Porto. If the objetive is reached the energy bills of these facilities decrease and at the same time their energy efficiency impoves. The methodology is to examine the current conditions of illumination of spaces through Dialux software, and check if there are improvements to be implemented. As for the heating, ventilation and air conditioning (HVAC) it is performed a check up on the current conditions of the equipment’s operation, perceiving up if its operation is adjusted in line with the dynamics of the facilities. In case of improving the inicial conditions some solutions are suggested, always minding and ensuring the desired and recommended levels of lighting and proper HVAC. It is concluded that there are some improvements to be implemented at the illumination level for both analyzed plants. The implementation of these improvements enables a remarkable annual savings on the energy bill. In terms of the facilitie’s HVAC there are no noticeable improvements, since they are suitable for the parameters required in terms of current energy efficiency. Keywords: Energy efficiency, lighting, HVAC, school buildings. v vi Agradecimentos Em primeiro lugar gostaria de agradecer à Deus, pela força, fé e coragem que Ele me dá todos os dias, para que eu possa lutar pelos meus objetivos e por me fazer sentir sempre um homem abençoado. Aos meus pais, às minhas irmãs, aos meus irmãos e à minha família, que sempre me apoiaram e acreditaram em mim nos bons e maus momentos e principalmente pela relação de amizade e carinho que manifestamos uns pelos outros. Ao meu orientador, o professor Doutor António Machado e Moura pela confiança depositada em mim, pela sua disponibilidade na revisão deste documento e pela simpatia transmitida ao longo do meu percurso académico. Ao meu coorientador, Engenheiro Fernando Ramos pelo seu apoio, disponibilidade e informações fornecidas durante a realização desta dissertação. Ao Engenheiro Nuno Fernandes, pela sua disponibilidade e cooperação. Ao técnico Carlos Ribeiro, pela disponibilidade e paciência demonstrado durante a visita à escola. Aos meus amigos, porque simplesmente são os melhores. Por fim queria manifestar o meu profundo agradecimento ao meu cunhado Paulino Moreira e à minha irmã Vitalina Fernandes, por terem investido na minha educação, pelos incentivos e pelos valores e princípios transmitidos ao longo da minha vida. vii xiv LISTA DE FIGURAS 4.12 Casquilho para lâmpadas fluorescentes lineares[8]................. 39 4.13 Casquilho para lâmpadas fluorescentes compactas[8] ............... 39 4.14 Tipos de lâmpadas [5]................................ 40 4.15 Exemplo de lâmpada de filamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 4.16 Exemplo de lâmpada de halogéneo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 4.17LâmpadasdeIndução................................ 42 4.18 Lâmpada de Vapor de Mercúrio de Alta Pressão . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 4.19 Lâmpadas de Vapor de Sódio de Alta Pressão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 4.20 Lâmpada de Vapor de Mercúrio de Iodetos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 4.21LâmpadadeLuzMista ............................... 46 4.22 Lâmpada Fluorescente tubular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 4.23 Classificação e diâmetro das lâmpadas fluorescentes[9] .............. 47 4.24 Exemplos de lâmpadas fluorescentes compactas . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 4.25 Lâmpada de Vapor de Sódio de Baixa Pressão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 4.26ExemplodelâmpadasLED............................. 50 4.27 Interruptor horário analógico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 4.28 Interruptor horário digital . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 4.29Automáticodeescada................................ 52 4.30 Exemplos de detetores de movimento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 4.31 Faces do detetor infravermelhos passivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 4.32Balastroeletrónico ................................. 55 5.1 Escola secundária Rodrigues de Freitas e Conservatório de Música do Porto . . . 57 5.2 Lâmpadas instaladas no piso 2 da ERF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 5.3 Distribuição da iluminação na biblioteca . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 5.4 Iluminância média da distribuição 2.2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 5.5 Iluminância média do arquivo 2.3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 5.6 Distribuição na iluminação no arquivo 2.4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 5.7 Distribuição na iluminação no corredor gabinete 2.5 . . . . . . . . . . . . . . . . 69 5.8 Distribuição da iluminação no gabinete 2.6.A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 5.9 Distribuição da iluminação nos gabinetes 2.6.B; 2.6.C; 2.6.D e 2.6.E . . . . . . . 70 5.10 Distribuição da iluminação no gabinete 2.6.F . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 5.11 Distribuição da iluminação no gabinete 2.6.G . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 5.12 Distribuição da iluminação no gabinete 2.6.H . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 5.13 Distribuição da iluminação no gabinete 2.6.I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 5.14 Distribuição da iluminação no espaço distribuição sanitários 2.7 . . . . . . . . . 72 5.15 Distribuição da iluminação no Sanitário masculino 2.8 . . . . . . . . . . . . . . 73 5.16 Distribuição da iluminação no Sanitário feminino 2.9 . . . . . . . . . . . . . . . 73 5.17 Distribuição da iluminação nas Escadas 1 e 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 5.18 Distribuição da iluminação nas Escadas 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 5.19 Lâmpadas instaladas no piso 1 da ERF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 5.20 Lâmpadas instaladas no piso -1 da ERF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 5.21 Comparação entre os consumos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 5.22 Comparação entre os custos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 5.23Termoacumulador.................................. 97 5.24 GTC da climatização da ERF e CM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 A.1 Níveis de iluminação média . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 A.2 Níveis de iluminação média (continuação) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 LISTA DE FIGURAS xv A.3 Caraterísticas das lâmpadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 A.4 Caraterísticas das lâmpadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 A.5 Caraterísticas das lâmpadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 B.1 Distribuição da iluminação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 B.2 Distribuição da iluminação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 B.3 Distribuição da iluminação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 B.4 Distribuição da iluminação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 B.5 Distribuição da iluminação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 B.6 Distribuição da iluminação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 B.7 Distribuição da iluminação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 B.8 Distribuição da iluminação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 B.9 Distribuição da iluminação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 B.10 Distribuição da iluminação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 B.11 Distribuição da iluminação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 B.12 Distribuição da iluminação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 B.13 Distribuição da iluminação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 B.14 Distribuição da iluminação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 B.15 Distribuição da iluminação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 B.16 Distribuição da iluminação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 B.17 Distribuição da iluminação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 B.18 Distribuição da iluminação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 B.19 Distribuição da iluminação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 B.20 Distribuição da iluminação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 B.21 Distribuição da iluminação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 B.22 Distribuição da iluminação no corredor parte 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 B.23 Distribuição da iluminação no corredor parte 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 B.24 Distribuição da iluminação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 B.25 Distribuição da iluminação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 B.26 Distribuição da iluminação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 B.27 Distribuição da iluminação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 B.28 Distribuição da iluminação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 B.29 Distribuição da iluminação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 B.30 Distribuição da iluminação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 B.31 Distribuição da iluminação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 B.32 Distribuição da iluminação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 B.33 Distribuição da iluminação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 B.34 Distribuição da iluminação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 B.35 Distribuição da iluminação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 B.36 Distribuição da iluminação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 B.37 Distribuição da iluminação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 B.38 Distribuição da iluminação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 B.39 Distribuição da iluminação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 B.40 Distribuição da iluminação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 B.41 Distribuição da iluminação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 B.42 Distribuição da iluminação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 B.43 Distribuição da iluminação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 B.44 Distribuição da iluminação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 B.45 Distribuição da iluminação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 xvi LISTA DE FIGURAS B.46 Distribuição da iluminação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 B.47 Distribuição da iluminação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 B.48 Distribuição da iluminação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 B.49 Distribuição da iluminação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 B.50 Distribuição da iluminação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 B.51 Distribuição da iluminação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 B.52 Distribuição da iluminação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 B.53 Distribuição da iluminação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 B.54 Distribuição da iluminação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 C.1 Planta do piso 2 da Escola Rodrigues Freitas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 C.2 Planta do piso 1 da Escola Rodrigues Freitas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128 C.3 Planta do piso -1 da Escola Rodrigues Freitas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 Lista de Tabelas 4.1 Classificação de restituição de cores, em função do IRC . . . . . . . . . . . . . . 37 4.2 Classificação de Temperatura de Cor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 4.3 Principais caraterísticas das lâmpadas de filamento . . . . . . . . . . . . . . . . 41 4.4 Principais caraterísticas das lâmpadas de halogéneo . . . . . . . . . . . . . . . . 42 4.5 Principais caraterísticas das lâmpadas de indução . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 4.6 Principais caraterísticas das lâmpadas de vapor de mercúrio de alta pressão . . . 44 4.7 Caraterísticas das lâmpadas de vapor de sódio de alta pressão . . . . . . . . . . . 45 4.8 Caraterísticas das lâmpadas de vapor de mercúrio de iodetos . . . . . . . . . . . 46 4.9 Caraterísticas das lâmpadas de luz mista . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 4.10 Principais caraterísticas das lâmpadas fluorescentes lineares . . . . . . . . . . . . 48 4.11 Principais caraterísticas das lâmpadas fluorescentes compactas . . . . . . . . . . 49 4.12 Principais caraterísticas das lâmpadas de vapor de sódio de baixa pressão . . . . 49 4.13 Principais caraterísticas da lâmpadas LED . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 5.1 Descriçãodopiso2................................. 58 5.2 Descriçãodopiso1................................. 59 5.3 Descriçãodopiso-1 ................................ 61 5.4 EspaçosdoCM................................... 62 5.5 Consumoanualporáreas.............................. 66 5.6 Análise da viabilidade económica da solução proposta . . . . . . . . . . . . . . 66 5.7 Consumoanualporáreas.............................. 68 5.8 Análise da viabilidade económica da solução proposta . . . . . . . . . . . . . . 68 5.9 Consumoanualporáreas.............................. 69 5.10 Análise da viabilidade económica da solução proposta . . . . . . . . . . . . . . 69 5.11Consumoanualporáreas.............................. 73 5.12 Análise da viabilidade económica da solução proposta . . . . . . . . . . . . . . 73 5.13Consumoanualporáreas.............................. 74 5.14 Análise da viabilidade económica da solução proposta . . . . . . . . . . . . . . 74 5.15Consumoanualporáreas.............................. 76 5.16 Análise da viabilidade económica da solução proposta . . . . . . . . . . . . . . 76 5.17Consumoanualporáreas.............................. 76 5.18 Análise da viabilidade económica da solução proposta . . . . . . . . . . . . . . 77 5.19Consumoanualporáreas.............................. 78 5.20 Análise da viabilidade económica da solução proposta . . . . . . . . . . . . . . 78 5.21Consumoanualporárea .............................. 78 5.22 Análise da viabilidade económica da solução proposta . . . . . . . . . . . . . . 78 5.23Consumoanualporárea .............................. 79 5.24 Análise da viabilidade económica da solução proposta . . . . . . . . . . . . . . 79 xvii xviii LISTA DE TABELAS 5.25Consumoanualporáreas.............................. 81 5.26 Análise da viabilidade económica da solução proposta . . . . . . . . . . . . . . 81 5.27Consumoanualporáreas.............................. 81 5.28 Análise da viabilidade económica da solução proposta . . . . . . . . . . . . . . 81 5.29Consumoanualporáreas.............................. 82 5.30 Análise da viabilidade económica da solução proposta . . . . . . . . . . . . . . 83 5.31Consumoanualporáreas.............................. 83 5.32 Análise da viabilidade económica da solução proposta . . . . . . . . . . . . . . 83 5.33Consumoanualporáreas.............................. 83 5.34 Análise da viabilidade económica da solução proposta . . . . . . . . . . . . . . 84 5.35Consumoanualporáreas.............................. 84 5.36 Análise da viabilidade económica da solução proposta . . . . . . . . . . . . . . 84 5.37Consumoanualporáreas.............................. 85 5.38 Análise da viabilidade económica da solução proposta . . . . . . . . . . . . . . 85 5.39Consumoanualporáreas.............................. 85 5.40 Análise da viabilidade económica da solução proposta . . . . . . . . . . . . . . 85 5.41Consumoanualporáreas.............................. 86 5.42 Análise da viabilidade económica da solução proposta . . . . . . . . . . . . . . 86 5.43Consumoanualporáreas.............................. 87 5.44 Análise da viabilidade económica da solução proposta . . . . . . . . . . . . . . 87 5.45Consumoanualporáreas.............................. 88 5.46 Análise da viabilidade económica da solução proposta . . . . . . . . . . . . . . 88 5.47Consumoanualporáreas.............................. 88 5.48 Análise da viabilidade económica da solução proposta . . . . . . . . . . . . . . 88 5.49Consumoanualporáreas.............................. 90 5.50 Análise da viabilidade económica da solução proposta . . . . . . . . . . . . . . 90 5.51Consumoanualporáreas.............................. 91 5.52 Análise da viabilidade económica da solução proposta . . . . . . . . . . . . . . 91 5.53Consumoanualporáreas.............................. 91 5.54 Análise da viabilidade económica da solução proposta . . . . . . . . . . . . . . 92 5.55Consumoanualporáreas.............................. 92 5.56 Análise da viabilidade económica da solução proposta . . . . . . . . . . . . . . 93 5.57Consumoanualporáreas.............................. 93 5.58 Análise da viabilidade económica da solução proposta . . . . . . . . . . . . . . 93 5.59Consumoanualporáreas.............................. 94 5.60 Análise da viabilidade económica da solução proposta . . . . . . . . . . . . . . 94 5.61Consumoanualporáreas.............................. 95 5.62 Análise da viabilidade económica da solução proposta . . . . . . . . . . . . . . 95 A.1 Caraterísticas das armaduras instaladas na ERF e CM . . . . . . . . . . . . . . . 107 A.2 Número de horas de funcionamento das lâmpadas durante o dia . . . . . . . . . . 107 Abreviaturas e Símbolos AQS Águas Quentes Sanitárias AVAC Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado CM Conservatório da Música CO2 Dióxido de Carbono DALI Digital Addressable Lighting Interface DGEG Direção Geral de Energia e Geologia ECO.AP Programa de Eficiência Energética para a Administração Pública ERF Escola Rodrigues de Freitas EUA Estados Unidos da América GEE Gases de Efeito de Estufa GTC Gestão Técnica Centralizada IRC Índice de Restituição Cromática K Kelvin KNX-EIB Konnex-European Installation Bus l Lúmen LED Light Emitting Diode PE Parque Escolar PNAEE Plano Nacional de Ação para a Eficiência Energética PNAER Plano Nacional de Ação para as Energias Renováveis Tc Temperatura de Cor UE União Europeia UTA Unidade de Tratamento de Ar W Watt xix ABREVIATURAS E SÍMBOLOS 1 . 2ABREVIATURAS E SÍMBOLOS Capítulo 1 Introdução Ao longo dos últimos anos, o consumo da energia elétrica tem vindo a crescer a nível mundial, este consumo crescente reflete-se de uma forma negativa no meio ambiente, uma vez que as principais fontes utilizadas são os combustíveis fósseis, que são os maiores causadores de emissões de Gases de Efeito de Estufa (GEE) para a atmosfera, gases esses que contribuem para o aquecimento global do planeta. Esse aumento da temperatura poderá trazer consequências gravíssimas para a vida no planeta terra. Hoje em dia a energia elétrica é um elemento chave para o desenvolvimento social e crescimento económico de qualquer país. Sendo que os combustíveis fosseis (Carvão, petróleo e gás natural) para além de serem poluentes, são finitos. Uma das soluções para minimizar o impacto ambiental, preservar essas fontes e cumprir o protocolo de Quioto é recorrer-se às energias renováveis e à eficiência energética. A eficiência energética, ou simplesmente utilização racional de energia tem como propósito a redução nos consumos de energia, de forma a reduzir os custos, mantendo o mesmo nível de conforto e bem estar. A eficiência energética assume-se como uma ferramenta chave a nível mundial para preservação do meio ambiente e redução dos consumos energéticos em vários setores, tais como os edifícios. O setor dos edifícios é responsável por aproximadamente 40% do consumo da energia elétrica final na Europa e cerca de 30 % de Portugal. Porém, mais de 50% desde consumo pode ser reduzido recorrendo-se às medidas de eficiência energética, que podem representar uma redução anual de 400 milhões de toneladas de dióxido de carbono. [10] 1.1 Objetivos A eficiência energética revela-se como um fator de extrema importância na preservação do meio ambiente através da poupança de recursos naturais energéticos não renováveis, redução das emissões de gases com efeitos de estufa e poluentes locais, proporcionando dessa forma o bem estar às gerações futuras. 3 10 Enquadramento 2.2.5 Geotérmica Figura 2.9: Central Geotérmica A energia geotérmica é caraterizada como sendo, a energia que provém do interior da terra. As fumarolas, os vulcões e as fontes termais são as populares manifestações desta fonte de energia. A central geotérmica, aproveita a grande quantidade de energia existente, no interior do planeta terra para gerar eletricidade. A energia produzida a altas temperaturas é convertida em vapor, que por sua vez irá acionar a turbina localizada na superfície, que gera eletricidade. Criam-se canais, usando canos e tubos apropriados, e injeta-se-lhes água. Esta por sua vez transforma-se em vapor, o vapor é conduzido até a central geotérmica por meio desse canal. Atualmente estão sendo pesquisadas novas tecnologias de perfuração para captar o calor em zonas mais profundas.[13] [15] [16] A Figura 2.10 ilustra os benefícios e os inconvenientes desta fonte de energia. Figura 2.10: Benefícios e inconvenientes da energia geotérmica 2.2 Fontes de Energia 11 2.2.6 Biomassa Figura 2.11: Biomassa A Biomassa é uma matéria, de origem vegetal ou animal, que pode ser utilizada como fonte primária de energia. A energia pode ser obtida a partir da combustão direta dos materiais, ou de uma transformação biológica ou química, aumentando dessa forma o poder energético do biocombustível. Como exemplos de algumas matérias-primas utilizadas nesta tecnologia para a produção de eletricidade, de calor e de combustíveis para os transportes, temos os subprodutos da agricultura, pecuária e da floresta, assim como a parte biodegradável dos resíduos sólidos urbanos. Os biocombustíveis são produzidos através de plantas que absorvem CO2, permitindo dessa forma a produção de combustíveis que não emitem GEE, que são os principais responsáveis pelo aquecimento global. Para além da sua utilização como combustíveis para transportes, o biocombustível pode ser transformado noutras formas de energias úteis tais como o calor e o gás metano. A utilização da biomassa residual florestal, na produção da energia elétrica desempenha um papel importante reduzindo os riscos de incêndios florestais conjugando a limpeza das florestas com o ordenamento de território.[13] [15] [16] Os benefícios e os inconvenientes desta fonte de energia encontram-se representados na Figura 2.12. Figura 2.12: Benefícios e inconvenientes da biomassa 12 Enquadramento 2.2.7 Solar Figura 2.13: Energia Solar A energia solar é a energia proveniente da luz e do calor do sol, é a fonte de energia mais abundante que há. Somente cerca de 60% da energia total emitida pelo sol chega a superfície terrestre, que mesmo assim é uma vasta quantidade de energia. A energia solar pode ser aproveitada para gerar energia através de painéis solares fotovoltaicos ou painéis solares térmicos. No primeiro caso a energia solar pode ser convertida em energia elétrica por intermédio de células fotovoltaicas, que ao receberem a incidência solar produzem energia elétrica, que poderá ser injetada na rede diretamente recorrendo ao uso de um inversor, ou então armazenada numa bateria para uma utilização futura. No segundo caso a energia gerada é aproveitada para aquecimentos de fluídos por intermédios de coletores solares. O aquecimento de água ou de edifícios por esta via, é uma tecnologia economicamente e fiável em muitas circunstâncias, evitando dessa forma o uso de gás ou da eletricidade. Sendo que a geração desta forma de energia depende da incidência do sol, é de salientar que existe uma dificuldade em aproveitar está forma de energia de uma maneira eficaz, uma vez que quando o sol se encontra encoberto de nuvens ou à noite, os painéis solares não geram energia, sendo também que o potencial solar no inverno é menor do que no verão. Têm-se notado um crescimento da utilização da energia solar por todo mundo, em parte graças a diminuição do custo dos painéis e também devido ao facto dessa fonte energia ser limpa e praticamente inesgotável, ela revela-se como uma forte alternativa aos combustíveis e energias fósseis.[13] [15] [16] A Figura 2.14 representa as vantagens e desvantagens dessa fonte de energia. 2.2 Fontes de Energia 13 Figura 2.14: Vantagens e desvantagens de energia solar 2.2.8 Eólica Figura 2.15: Energia Eólica Há centenas de anos que o vento tem aplicações relacionada com a energia, já foi usado para deslocar barcos à vela, moagem de cereais, bombar água e, mais recentemente, acionar turbinas para gerar eletricidade. A energia eólica é a energia obtida pela ação do vento, ou seja, é o resultado do processo através do qual o vento é aproveitado para gerar energia mecânica ou elétrica. Este tipo de energia está fortemente dependente de quão forte o vento sopra. A instalações de parques eólicos só é 14 Enquadramento viável em locais onde a velocidade média anual do vento é superior a 6 m/s. Os locais mais apropriados para instalação de parques eólicos são nas zonas montanhosas ou na costa. Os aerogeradores que constituem o parque eólico, geram energia elétrica através da rotação das suas pás com a força do vento, as quais provocam a rotação do eixo do gerador. Para além das instalações em terra (onshore), as centrais eólicas também podem ser instaladas no mar (offshore), aproveitando dessa forma da grande área disponível e dos recursos que zona marítima oferece. Cerca de 25% da energia consumida em Portugal, tem origem eólica.[13] [15] [16] As vantagens e desvantagens desta fonte de energia encontra-se ilustrada na Figura 2.16 Figura 2.16: Vantagens e desvantagens de energia eólica 2.2.9 Hídrica Figura 2.17: Energia Hídrica 2.3 Panorama energético a nível mundial 15 A hidroelétrica encontra-se presente em mais 100 países, fornece uma quantidade considerável de energia em todo mundo, contribuindo com cerca de 15% da produção mundial de eletricidade. A energia hidroelétrica consiste em converter a energia mecânica presente num curso de água, como um rio, em energia elétrica. A produção hidroelétrica ocorre nas centrais hídricas que podem ter armazenamento em albufeira ou serem a fio de água. As centrais a fio de água aproveitam o fluxo natural do rio, não possuem albufeira. As centrais de albufeira com bombagem possuem a capacidade de reagir as variações do consumo ou da produção, aumentando dessa forma sustentabilidade energética do sistema. A geração da energia elétrica ocorre com o acionamento (rotação) das pás das turbinas quando acontece a queda livre de água entre o nível da montante (albufeira) e o nível do rio, a jusante. Esta fonte de energia para além de contribuir para a estabilidade do sistema elétrico, trata-se de uma das fontes com maior rendimento para a produção de eletricidade. Cerca de 30% da energia elétrica consumida atualmente em Portugal é de origem hídrica. [13] [15] [16] Figura 2.18: Vantagens e desvantagens de energia hídrica 2.3 Panorama energético a nível mundial Nos últimos, tem-se verificado um aumento significativo do consumo da energia elétrica a nível mundial, e grande parte deste consumo é ainda sustentado recorrendo-se aos recursos energéticos de origem fóssil, como o carvão, o gás natural e o petróleo, como se pode verificar na Figura 2.19. Essa grande dependência face aos combustíveis fósseis, provoca uma grande libertação de gases com efeito de estufa (GEE), que acaba por comprometer a sustentabilidade ambiental a nível mundial. 16 Enquadramento O consumo energético mundial em 2013, teve um crescimento de 2,3%. Apesar da matriz energética ser muito dependente dos combustíveis fósseis, registou-se um recorde no consumo das energias renováveis e hidroelétricas como energia primária (6,7% e 2,2% respetivamente).[1] Figura 2.19: Evolução do consumo mundial de energia[1] Figura 2.20: Evolução do consumo mundial de energia por região 2013[1] 2.3 Panorama energético a nível mundial 17 A região pacifico da Ásia é a região com maior consumo global da energia primária a nível mundial, cerca de 40,5%. Registou-se cerca de 70% de consumo do carvão a nível mundial nesta região, que é o combustível dominante desta região. No médio oriente o consumo foi dominado pelo gás natural, superando dessa forma o petróleo. Como consequência de uma matriz energética muito dependente de combustíveis fósseis, que para além de serem esgotáveis podem provocar alterações climáticas provocadas pelas emissões de GEE, 55 países assinaram um protocolo em dezembro de 1997, onde foram definidas metas para a redução de emissões de CO2, este acordo só entrou em vigor em fevereiro de 2005. Este protocolo, é designado de Protocolo de Quioto, trata-se de um acordo internacional vinculado à ConvençãoQuadro das Nações Unidas sobre as alterações climáticas. Neste acordo foi estabelecido a redução de pelo menos 5% de redução de das emissões de CO2 em relação aos níveis emitidos em 1990, no período entre 2008-2012. Até fevereiro de 2009, 173 países assinaram o tratado, os EUA que é responsável por mais de 20% das emissões equivalentes de de carbono, negaram-se em assinar o vínculo.[17] Figura 2.21: Membros do protocolo de Quioto em 2009[2] Após o termino da primeira fase do protocolo de Quioto, foi definido em Dezembro de 2012, em Doha, Qatar, a segunda a segunda fase do protocolo válida para o período 2013-2014, ao final do qual um novo acordo deverá entrar em vigor. Durante o primeiro período 37 países industrializados e membros da União Europeia (UE), comprometeram-se a reduzir as emissões de GEE, para uma média de 5% em relação aos níveis de emissões registados em 1990. Na segunda fase os membros comprometerem-se em reduzir os níveis de emissões em pelo menos de 18 % em relação 1990 e 8% e no período 2013-2020. Entretanto, é de salientar que países como o Canada, o Japão, a Nova Zelândia e a Rússia, não assinaram a segunda fase deste compromisso, apenas a UE e sete países desenvolvidos (Austrália, Bielorrússia„ Cazaquistão, Mónaco, Noruega, Suíça e Ucrânia) assinaram a segunda fase de compromissos do protocolo. Esse conjunto de países são responsáveis por menos de 15% das emissões mundiais de gases-estufa.[17][18] Em Março de 2007, um conjunto de 27 países membros da UE, lançaram o pacote de medidas 18 Enquadramento "Energia-Clima 20-20-20", que veria a ser aprovado no dia 17 de Dezembro de 2008. Esse pacote de medidas foca essencialmente na redução das emissões de GEE, na maior implementação de medidas de eficiência energética e no incremento das energias renováveis no sistema eletroprodutor. A UE, estabeleceu as seguintes metas para este plano de racionalização energética:[19] •Redução de pelo menos 20% na emissão de GEE, face à 1990 ; •Alcançar mais de 20% de energias renováveis no consumo global; •Aumentar a eficiência energética, diminuindo o consumo energético em 20%. 2.4 Panorama energético a nível nacional Assim como a maioria dos países industrializados, uma boa parte das necessidades energéticas de Portugal é suprida recorrendo aos combustíveis de origem fósseis, como o petróleo, o carvão e o gás natural. A escassez de recursos energéticos de origem fóssil em Portugal, não lhe permite garantir a autossuficiência, obrigando-o assim a recorrer a importação desses combustíveis de forma a satisfazer as suas necessidades energéticas. Essa dependência energética tem vindo decrescer desde 2005, face ao contributo das energias renováveis (eólica, solar, hídrica, geotérmica e biomassa). O valor mais elevado face a essa dependência foi registado em 2005 (88,8%), devido à fraca produtibilidade das centrais hídricas resultado de um ano hidrológico muito seco, em 2011 verificou-se uma nova subida, registou-se um aumento do consumo de carvão na produção de energia elétrica, para compensar a redução na produção hídrica. [3] Os dados publicados pela Direção Geral de Energia e Geologia (DGEG), permite-nos observar essa taxa de dependência energética entre 2005 e 2012, como pode observar na Figura 2.22. Figura 2.22: Evolução da taxa de dependência energética, entre 2005 e 2012[3] 2.4 Panorama energético a nível nacional 19 Verifica-se que houve um decréscimo nítido da dependência energética face ao exterior, entre 2005 e 2010, com uma queda de 12,7 %. Entre 2010 e 2012, registou-se um acréscimo de 3,3 % da dependência energética, devido a fraca produção hidroelétrica, que teve consequência direta no aumento de importação de combustíveis fosseis como fonte primária, com o maior destaque para o carvão. Apesar da grande dependência energética em relação ao exterior, em 2012 as energias renováveis contribuíram com cerca de 20,8% no consumo total de energia primária. A evolução do consumo de energia primária em Portugal, desde de 2000 a 2012 encontra-se representado na Figura 2.23. Figura 2.23: Consumo de energia primária em Portugal entre os anos 2000 e 2012[3] A primeira década de 2000 da política energética portuguesa ficou assinalada por investimentos significativos em fontes de energia renovável. Com o estalar da crise económica e novas orientações políticas, os principais documentos da estratégia para a energia - o Plano Nacional de Ação para a Eficiência Energética (PNAEE) e o Plano Nacional de Ação para as Energias Renováveis (PNAER) foram revistos "numa lógica de racionalidade económica e sustentabilidade. A racionalidade económica está na base do novo modelo energético que resulta, por um lado, da conjugação entre a adoção de medidas de eficiência energética e a utilização de energia proveniente de fontes endógenas renováveis e, por outro, da redução dos sobre-custos que oneram os preços da energia". Após a revisão destes dois planos, foram definidos novos objetivos pelo estado português. No que diz a eficiência energética, estes objetivos traduzem-se em valores muito distintos para Portugal, reduzir em pelo menos 25% o consumo da energia primária e reduzir em pelo menos 30% o consumo na Administração Pública. Em relação a utilização de energia proveniente de fontes endógenas renováveis, o estado português está comprometido com uma meta de 31% do consumo final bruto de energia de 10% no setor dos transportes, até 2020. Estes objetivos estipulados de acordo com as metas europeias "20-20-20", pretender reduzir a dependência energética do país, 26 Eficiência Energética 3.1.2 Auditorias Energéticas A auditoria energética consiste num processo de diagnóstico detalhado da situação energética de uma entidade consumidora. Este termo normalmente é utilizado para descrever um conjunto de estudos energéticos, que variam desde uma simples vistoria das instalações com a intenção de identificar possíveis problemas, até uma análise detalhada de medidas alternativas de eficiência energética suficientes com o intuito de satisfazer os critérios financeiros dos investidores mais exigentes. As metas das auditorias energéticas têm como propósito dar respostas às seguintes questões: "Onde se consome a energia? Como se consome a energia?"e "Porque se consome energia?". Para se atingir esses propósitos é essencial a elaboração de um plano de intervenção estratégico que permita definir as decisões a serem tomadas, tal como as metas a serem alcançadas relativas à redução dos consumos energéticos proporcionando desta forma a redução da mesma. Uma auditoria energética normalmente encontra-se dividida em 4 fases seguintes: Preparação da auditoria, intervenção no local, tratamento da informação recolhida e elaboração do relatório final. O relatório final deve retratar o estado das instalações, processos ou equipamentos, assim como recomendações de medidas de intervenção e a sua viabilidade.[22] A seguir são apresentadas os três tipos de auditoria, que variam consoante o grau de detalhe, e que por esse motivo têm também, associados diferentes custos. 3.1.2.1 Auditoria Preliminar A auditoria preliminar também designada de diagnóstico energético, é a mais rápida e elementar forma de auditoria. Este tipo de auditoria baseia-se na análise das faturas energéticas e outros dados considerados importantes. Também recorre a vistorias à instalação consumidora de forma a identificar possíveis áreas de desperdício ou de ineficiência energética. Este tipo de auditoria deteta apenas os problemas com maior visibilidade. As medidas corretivas e os custos estimados são descritas sucintamente, os potencias de poupança, o cálculo dos períodos de retorno do investimento e potenciais de poupança são feitos de forma simplificada. Este tipo de auditoria assume um papel pertinente, na fase inicial de gestão energética permite, estabelecer prioridades de atuação e determina a necessidade de auditoria mais detalhada.[22] 3.1.2.2 Auditoria Geral A auditoria geral é o engrandecimento da auditoria preliminar, recolhe a informação de uma forma detalhada sobre as operações e realiza uma avaliação sobre as medidas de eficiência energética identificadas. A análise das faturas energéticas, relativos a um período de faturação, poderá chegar até 36 meses, possibilitando dessa forma ao auditor identificar os perfis de utilização e as necessidades da instalação. Pode-se realizar medições adicionais dos sistemas consumidores de energia específicos, afim de se obter informação adicionais. Este tipo de auditoria permite identificar todas a medidas de conservação de energia adequadas para os parâmetros de operação da 3.2 Métodos para a Otimização da Eficiência Energética 27 instalação em análise. Realiza-se uma análise detalhada de investimento, para cada medida baseada em custos de implementação exatos, no potencial de poupança a atingir e no critério de investimento do cliente. Faculta-se toda informação que poderá ser útil para a justificação do projeto.[22] 3.1.2.3 Auditoria Detalhada A auditoria detalhada, também designada por auditoria técnica, estende-se da auditoria geral através da criação de um modelo dinâmico da utilização de energia nas condições atuais de exploração e também para todas as medidas de eficiência energética identificadas. O modelo é calibrado de encontro aos dados de serviço reais, proporcionando dessa forma uma base realista para o cálculo das reduções de custos associados às medidas propostas. É realizada uma análise e monitorização completa de todos os sistemas consumidores de energia, que podem causar variações nos perfis de cargas em bases diárias e anuais.[22] 3.1.3 Gestor de Energia O gestor de energia, tem vindo a assumir um papel cada vez mais relevante, devido a complexidade que as instalações consumidoras de energia tem vindo a apresentar, relacionados com a gestão de energia, mais concretamente com a utilização racional de energia, em que várias vezes a presença do gestor de energia é imprescindível. O gestor de energia é a pessoa responsável, pela implementação, monitorização e avaliação do plano de gestão de energia. O gestor de energia deve reunir os seguintes requisitos: formação superior especializada na área de energia; conhecimento dos regulamentos, legislação e recomendações da área de gestão de energia; experiência em gestão de projetos; conhecimento das tecnologias energeticamente eficientes; conhecimento profundo dos serviços e processos da instalação, competência para dialogo e negociação. Cabe ao gestor de energia analisar a fatura energética, de forma a verificar se satisfazem as necessidades e interesses da instalação consumidora, realizar auditorias ao consumo energético e ao estados dos equipamentos com acompanhamento das ações de manutenção, bem como promover uma cultura de poupança de energia. A finalidade do gestor de energia passa pela elaboração e implementação de um sistema de gestão de energia, afim de identificar como e onde a energia é consumida assim como os seus respetivos custos. Depois de reunir as informações necessárias, este irá elaborar um plano com a definição de metas, objetivos e os recursos necessários.[22][23][24] 3.2 Métodos para a Otimização da Eficiência Energética Atualmente o setor dos edifícios é responsável por cerca de 40% do consumo da energia final na Europa e cerca 30% para Portugal. Estima-se que mais de 50% desde consumo pode ser reduzido através das medidas de eficiência energética. Este medida poderá levar a uma redução de cerca de 400 milhões de toneladas de CO2 por ano.[10] 28 Eficiência Energética Como as necessidades energéticas e as caraterísticas variam consoante a instalação consumidora, as medidas de otimização da eficiência energética a ser aplicado na maioria dos casos não será homogéneo. Cabe a equipa de gestão de energia da instalação consumidora em análise decidir as áreas onde a eficiência energética pode ser otimizada. A redução da fatura energética da instalação consumidora poderá alcançar valores significativos atuando nas seguintes setores: iluminação; Sistemas de aquecimento, ventilação e ar condicionado, isolamento térmico, equipamentos, implementação da gestão técnica centralizada, controlo da potência de ponta e controlo do trânsito da potência reativa. 3.2.1 Iluminação O consumo da energia elétrica em iluminação tem um peso bastante significativo a nível mundial, representando cerca de 12% do consumo no setor residencial e cerca de 20% no setor dos serviços na União Europeia. A iluminação é um dos setores onde o investimento em soluções energeticamente eficiente é mais premiada tanto nível económico como a nível do conforto e bem estar.[10] As tecnologias e equipamentos são instaladas atualmente tendo em conta a norma EN 12464-1 sobre a iluminação, de forma a garantir os níveis de iluminância recomendáveis para os locais de trabalho. Essas tecnologias permitem reduzir os custos associados a manutenção dos sistemas de iluminação, e também permitem alcançar uma redução bastante significativa da fatura energética. Para que as condições de iluminação da instalações sejam otimizadas , é necessário ter em conta os seguintes aspetos[25]: •Aproveitar ao máximo à iluminação natural; •Dimensionar o sistema de iluminação de acordo com os valores recomendados pela norma; •Utilizar luminárias com o maior rendimento; •Utilizar sistemas de controlo de iluminação automático; •Implementar e cumprir um programa de manutenção das instalações para a limpeza e para substituição de equipamentos avariados. O tempo do retorno do investimento para este tipo de soluções, por norma são geralmente curtos. A iluminação será retrata com mais pormenor no capítulo quatro. 3.2.2 Sistemas de Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado Os sistemas de Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado (AVAC), tem um peso bastante significativo na fatura energética nos edifícios de serviços. Por isso os sistemas de AVAC devem ser devidamente dimensionados para o controlo das condições ambientais no interior dos edifícios e deverão apresentar as condições necessárias para um desempenho eficiente. 3.2 Métodos para a Otimização da Eficiência Energética 29 O desempenho do sistema de AVAC de uma escola pode ser otimizado, recorrendo-se as seguintes medidas [26][23][22]: •Temperatura ambiente: regular a temperatura ambiente entre os seguintes valores: –Locais com ar condicionado: Aquecimento: 18oC - 20oC | Arrefecimento: 25o28oC –Locais sem ar condicionado Aquecimento: 18oC -20oC Realizar limpeza regular dos filtros de ar; desligar os equipamentos no fim do dia do trabalho. •Painéis solares térmicos: recorrer aos painéis solares térmicos para o aquecimento das Águas Quentes Sanitárias (AQS), com os termoacumuladores. •Termoacumuladores: regular a temperatura das AQS nos 60oC; centralizar o sistema de aquecimento de AQS; melhorar o isolamento térmico nos acumuladores e redes de distribuição de AQS. •Geradores de calor/ Caldeiras: substituir equipamentos em prol da eficiência energética; assegurar a manutenção e configuração adequada dos parâmetros de combustão das caldeiras; afinar os parâmetros de queima dos geradores de calor, para otimizar as condições de funcionamento; eliminar as fugas de fluídos quentes; dimensionamento otimizado dos meios de aquecimento, transporte e distribuição de calor. 3.2.3 Envolvente do Edifício A renovação e reabilitação da envolvente do edifício, podem trazer economias significativas de energia em consequência da diminuição dos consumos da energia térmica e elétrica. Dependendo da performance do envolvente, esta economia pode chegar até aos 30%. Para que eficiência energética de um edifício seja otimizada, é vital que este possua um isolamento térmico. Essa otimização pode ser alcançada, implementando as seguintes medidas[23]: •Escolha adequada de caixilharias e envidraçados, para controlar as perdas e ganhos de calor dos envidraçados; •Instalação adequada de sombreamentos, para controlar os ganhos de calor nos vãos envidraçados; •Melhoria do isolamento térmico de paredes, coberturas e pavimentos, para um melhor controlo dos ganhos das superfícies opacas; •Aperfeiçoamento das caixilharias das portas, janelas, fissuras nas paredes, juntas entre os diferentes elementos da envolvente, reduzir a infiltração de ar através da envolvente; 30 Eficiência Energética •Controlar a ventilação para recuperar o calor do ar da saída; •Utilização de vegetação para sombreamento das superfícies no verão e para redução da temperatura do ar em volta do edifício. As pontes térmicas são evitadas com isolamento térmico uniforme da superfície envolvente, que é garantido através da performance dos componentes individuais. Para que o isolamento térmico seja otimizado é necessário que haja uma boa combinação entre a ventilação natural e os sistemas de sombreamento. Muitas das soluções de isolamento térmico da envolvente do edifício deverão ser equacionadas, quando esta for alvo de uma remodelação, justificando em termos económicos e funcionais algumas das soluções propostas. Estas questões merecem muita atenção na sua análise de forma que os benefícios da poupança de energia , não coloca o conforto térmico e a qualidade de ar em causa. Estas medidas devem estar incorporadas com as principais características construtivas, arquitetónicas e as respetivas funções que cada edifício desempenha. 3.2.4 Gestão Técnica Centralizada A Gestão Técnica Centraliza (GTC) é um elemento primordial na estratégia de eficiência energética de um edifício, a implementação deste sistema permite acrescentar uma poupança até 24% no consumo [27]. Para que essa poupança seja alcançada, é necessário fazer um investimento inicial, de forma a introduzir sistemas de inteligência artificial no controlo dos edifícios. Os sistemas de GTC são constituídos por sensores e atuadores que permitem monitorizar, controlar, comandar e gerir, de forma integrada, as várias instalações existentes no edifício, tais como o sistema de iluminação, os sistemas de AVAC, contadores de energia, segurança, entre outros. As informações são enviadas para um ou mais computadores, dependendo dos casos. A comunicação é feita a partir de protocolos aos quais os fabricantes dos sistemas gestão aderem, implementando-os no seus equipamentos. Alguns exemplos protocolos são KNX-EIB (Konnex-European Installation Bus) e a DALI (Digital Addressable Lighting Interface). A principal motivação, que leva a instalação do sistema de GTC, num edifício, deve-se a uma maior otimização da eficiência energética do edifício e um esforço mínimo de manutenção que é alcançada com este sistema, proporcionando dessa forma um ambiente seguro e confortável aos utilizadores. Pois este sistema permite otimizar e automatizar o funcionamento dos diversos equipamentos que fazem parte do edifício.[27][28] Capítulo 4 Iluminação A iluminação assume-se atualmente como um fator crucial perante a sociedade, tem uma forte influência no desempenho, na qualidade de vida dos utilizadores, tanto a nível profissional, como a nível de lazer. O desenvolvimento de tecnologias a nível de iluminação tem vindo a crescer ao longo desses anos, otimizando dessa forma o conforto e o bem estar dos utilizadores. Neste capítulo serão abordadas questões relacionadas com os diversos equipamentos que constituem o sistema luminotécnico, como as lâmpadas, as luminárias e os seus respetivos acessórios. Também serão abordadas questões relacionadas com o sistema de gestão de iluminação, mais concretamente os métodos utilizados na gestão da iluminação. 4.1 Grandezas Luminotécnicas 4.1.1 Fluxo Luminoso Figura 4.1: Fluxo Luminoso[4] O fluxo luminoso (φ) é a quantidade de luz emitida a cada segundo por uma fonte luminosa, cuja a unidade de medida SI é o lúmen (lm).[4] 31 32 Iluminação 4.1.2 Intensidade Luminosa Figura 4.2: Intensidade Luminosa[5] A intensidade luminosa (I) é o fluxo luminoso compreendido na unidade do ângulo sólido (ω) no qual é emitido, pressupondo-se que a fonte luminosa é pontual. A unidade de medida SI é a candela (cd)[5] I=φ ω(4.1) 4.1.3 Iluminância Figura 4.3: Iluminância[4] A iluminância é a quantidade de luz (fluxo luminoso) que atinge uma unidade de área de uma superfície por segundo. A unidade de medida é o lux, que é equivalente ao lúmen por metro quadrado. A medição da luminância pode ser feita por intermédio do luxímetro. E=φ A(4.2) Em que E é a iluminância (lux), A é a área (m2) e φé o fluxo luminoso (lúmens). Como a distribuição do fluxo luminoso não é uniforme, o valor da iluminância varia em função do ponto onde se efetua a medição, por isso o nível de iluminância considerado será o valor médio entre as várias medições realizadas. Os valores da iluminância média (Em) para os locais de locais de trabalho interiores, estão definidos na norma europeia EN-12464.[4] 4.2 Luminárias 33 4.1.4 Luminância A luminância é definida como sendo a intensidade luminosa emitida por unidade de área projetada por uma superfície numa determinada direção. Por outras palavras é a sensação de claridade que é transmitida ao olho humano, provocada pela intensidade de luz refletida numa determinada direção.[4] Figura 4.4: Luminância[4] A equação que permite a sua determinação é a seguinte: L=I A×cosα(4.3) Em que L é a luminância ( cd m2), I é a intensidade luminosa (cd), A é área projetada (m2) e αé o ângulo de incidência (graus). 4.2 Luminárias As luminárias são conhecidos como aparelhos que servem para fixar e proteger as lâmpadas. Desempenham um papel muito importante num sistema de iluminação, uma luminária eficiente garante um melhor aproveitamento do fluxo luminoso, na direção desejada, garantindo dessa forma o conforto e o bem estar dos utilizadores. Por isso é necessário ter especial atenção para a escolha da armadura, mesmo que a lâmpada apresenta boas caraterísticas, se a armadura escolhida for ineficiente o performance da lâmpada e o conforto dos utilizadores estarão em causa. As luminárias devem proporcionar a segurança necessária para a instalação, bem como a correta emissão do fluxo luminoso da lâmpada no ambiente sem causar encandeamento. 4.2.1 Tipos de Luminárias Os diferentes tipos de luminárias existentes são distinguidos umas das outras, conforme a distribuição da luz que elas apresentam. A escolha é feita tendo em conta as necessidades da instalação consumidora e o gosto da pessoa ou equipa responsável pela instalação. 34 Iluminação 4.2.1.1 Luminária de Luz Direta Figura 4.5: Luminária de Luz Direta O fluxo luminoso emitido por esta luminária é dirigido diretamente para o plano de trabalho, pelo menos 90% do fluxo luminoso é dirigido para baixo. Este tipo de luminária evita que haja grandes perdas por absorção no teto das paredes. Produz grandes sombras e encandeamento.[6] 4.2.1.2 Luminária de Luz Semidireta Figura 4.6: Luminária de Luz Semidireta[6] A distribuição do fluxo luminoso neste tipo de luminária é feita de uma forma mais uniforme em comparação com as luminárias de luz direta. 60% a 90% do fluxo luminoso é dirigido para a superfície a iluminar, sendo que o restante dirige-se noutras direções.[6] 4.2 Luminárias 35 4.2.1.3 Luminária de Fluxo Luminoso Misto Figura 4.7: Luminária de Fluxo Luminoso Misto[6] O fluxo luminoso distribui-se em todas as direções. Esta distribui-se de forma simétrica de forma a ser dirigido diretamente para baixo e para cima. Não existem zonas de sombreamento praticamente, uma boa parte do fluxo luminoso chega ao plano de trabalho por reflexão no teto e paredes.[6] 4.2.1.4 Luminária de Luz Semi-Indireta Figura 4.8: Luminária de Luz Semi-Indireta[6] 42 Iluminação tensão reduzida é feita por intermédio de transformadores magnéticos ou eletrónicos. As caraterísticas gerais da lâmpadas de halogéneo encontram-se representadas na tabela 4.4. Tabela 4.4: Principais caraterísticas das lâmpadas de halogéneo Lâmpadas de halogéneo Duração Média de Vida (h) 2000 a 4000 IRC 100 Temperatura de Cor (K) 3000 Rendimento Luminoso (lm/W) 25 Tempo de Arranque Instantâneo Custo Baixo Tipo Casquilho Edison ou Baioneta Equipamentos Auxiliares Transformador (6V, 12V e 24V) Classe Energética BeC Em comparação com as lâmpadas de filamento, as lâmpadas de halogéneo apresentam uma maior eficiência energética, têm uma duração média de vida maior e a possuem uma temperatura de cor mais elevada, o que permite uma luz mais branca. Devido ao seu tamanho compacto, este tipo de lâmpada é muito utilizado em faróis de automóveis. 4.3.2.3 Lâmpadas de Indução Figura 4.17: Lâmpadas de Indução O princípio de funcionamento das lâmpadas de indução para gerar luz baseia-se na indução eletromagnética . A luz pode ser criada através de uma descarga no gás através de um campo magnético. O campo magnético da lâmpada é induzido através de uma bobina de indução que atua a alta frequência, isto é a ionização do gás não carece dos elétrodos. A descarga induzida pelas bobinas forma um ciclo fechado, provocando a aceleração dos eletrões , que colidem com os átomos de mercúrio provocando dessa forma a excitação dos eletrões. Quando os eletrões passam de um estado de energia mais elevado para um estado de energia mais baixo origina a libertação de energia, emitida sob a forma de radiação ultravioleta. A tabela 4.5 apresenta as principais caraterísticas deste tipo de lâmpada.[5][29] 4.3 Lâmpadas 43 Tabela 4.5: Principais caraterísticas das lâmpadas de indução Lâmpadas de indução Duração Média de Vida (h) 60 000 IRC 80 Temperatura de Cor (K) 2700 a 4000 Rendimento Luminoso (lm/W) 60 a 80 Tempo de Arranque Instantâneo Equipamentos Auxiliares Gerador de alta frequência O facto deste tipo de lâmpada funcionar a alta frequência, permite obter uma luz confortável e sem oscilações. As lâmpadas de indução são usadas essencialmente em iluminação de túneis e iluminação de naves industriais. 4.3.2.4 Lâmpadas de Descarga Esta família de lâmpadas é normalmente constituído por um tubo, no qual se ocorre a descarga entre os elétrodos num meio gasoso. O fluxo luminoso é gerado através da passagem da corrente elétrica num meio gasoso quando, dá-se a elevação da tensão entre os seus elétrodos provocando a rotura dielétrica do meio, a qual origina a excitação dos eletrões. Dependendo da gama pressão de pressão a que o gás é submetido, as lâmpadas de pressão dividem-se em dois grupos: •Lâmpadas de descarga de alta pressão: –Lâmpadas de vapor de mercúrio de alta pressão; –Lâmpadas de vapor de sódio de alta pressão; –Lâmpadas de vapor de mercúrio de iodetos; –Lâmpadas de luz mista. •Lâmpadas de descarga de baixa pressão: –Lâmpadas fluorescentes (lineares ou tubulares); –Lâmpadas fluorescentes compactas; –Lâmpadas de vapor de sódio de baixa pressão. Lâmpada de Vapor de Mercúrio de Alta Pressão Neste tipo de lâmpada a luz é gerada, quando se dá a excitação do mercúrio. A descarga elétrica acontece num pequeno tubo de quartzo que se encontra instalado no interior da lâmpada de vidro borossilicato. Este vidro permite o isolamento térmico e proteção contra os raios ultravioletas emitidos pela reação da lâmpada. O vidro pode ou não ser revestido com um material fosforescente de forma a otimizar o IRC da lâmpada. 44 Iluminação Figura 4.18: Lâmpada de Vapor de Mercúrio de Alta Pressão Apesar deste tipo de lâmpada apresentar uma duração média de vida longa, a partir do ano 2015 a comercialização desta lâmpada será proibida na União Europeia. A sua retirada do mercado deve-se ao uso intensivo de mercúrio, que é considerado um metal altamente tóxico. Este tipo de lâmpada é muito utilizado na iluminação pública e industrial. A tabela 4.6 revela as principais caraterísticas deste tipo de lâmpadas.[5][29] Tabela 4.6: Principais caraterísticas das lâmpadas de vapor de mercúrio de alta pressão Lâmpadas de vapor de mercúrio de alta pressão Duração Média de Vida (h) 10 000 a 12 000 IRC 40 a 57 Temperatura de Cor (K) 3200 a 3900 Rendimento Luminoso (lm/W) 36 a 60 Tempo de Arranque 4 a 6 minutos Tipo Casquilho Edison Equipamentos Auxiliares Balastros e condensadores Classe Energética B Lâmpada de Vapor de Sódio de Alta Pressão Figura 4.19: Lâmpadas de Vapor de Sódio de Alta Pressão A lâmpada de vapor de sódio de alta pressão gera luz através da mistura do sódio e de uma pequena quantidade mercúrio. O sódio e o alumínio estão inseridos dentro de um pequeno tubo de descarga que constitui a lâmpada. Ainda dentro desse mesmo tubo de descarga também encontrase presente o gás xénon, que encontra-se a uma pressão relativamente baixa. A baixa pressão que 4.3 Lâmpadas 45 este gás se encontra facilita o arranque da lâmpada e limita a condução do arco de descarga para a parede do tubo. O tubo de descarga da lâmpada é fabricado em óxido de alumínio de forma a resistir a elevada temperatura de funcionamento do vapor sódio, 700oC. Devido à sua elevada eficiência luminosa, esta lâmpada é muito utilizada em iluminação pública e industrial. Em comparação com as lâmpadas de vapor de mercúrio de alta pressão, estas emitem uma luz de aparência amarelo-alaranjada proporcionando uma sensação mais agradável à nossa vista. Apesar do seu preço ser mais elevado que as lâmpadas de vapor de mercúrio de alta, a sua utilização é requisitada em diversas aplicações devido ao seu elevado rendimento. As principais caraterísticas deste tipo de lâmpada estão reveladas na tabela 4.7.[5][29] Tabela 4.7: Caraterísticas das lâmpadas de vapor de sódio de alta pressão Lâmpadas de vapor de sódio de alta pressão Duração Média de Vida (h) 12 000 IRC 25 a 60 Temperatura de Cor (K) 1900 a 2500 Rendimento Luminoso (lm/W) 120 Tempo de Arranque 5 minutos Tipo Casquilho Edison Equipamentos Auxiliares Balastro, condensador e ignitor Classe Energética A Lâmpada de Vapor de Mercúrio de Iodetos Figura 4.20: Lâmpada de Vapor de Mercúrio de Iodetos A constituição deste tipo de lâmpadas é simular a das lâmpadas de vapor de mercúrio de alta pressão. A diferença encontra-se na mistura de substâncias inseridas no tubo de descarga. O mercúrio é misturado com emissores iónicos ou com emissores moleculares. Um exemplo de mistura de emissores iónicos é composta por iodetos de sódio, tálio e índio. E no caso de emissores moleculares é composta pela mistura de iodeto com cloreto de estanho. As lâmpadas de mercúrio de iodetos foram desenvolvidas para melhorar o performance das lâmpadas de vapor de mercúrio de alta e vapor de sódio de alta pressão, nos locais onde o IRC exigido é elevado. Devido ao seu elevado preço a sua utilização limita-se a iluminação de exteriores através de projetores. São apropriadas para iluminação de grandes espaços como, estádios 46 Iluminação e campos de futebol, aeroportos, fábricas ou salas de reunião onde o IRC tem um papel vital. A tabela 4.8 indica as caraterísticas deste tipo de lâmpadas.[5][29] Tabela 4.8: Caraterísticas das lâmpadas de vapor de mercúrio de iodetos Lâmpadas de vapor de mercúrio de iodetos Duração Média de Vida (h) 3 000 a 9 000 IRC 85 a 95 Temperatura de Cor (K) 3000 a 7000 Rendimento Luminoso (lm/W) 80 Tempo de Arranque 4 minutos Tipo Casquilho Edison Equipamentos Auxiliares balastro, ignitor e condensador Classe Energética A e A+ Lâmpada de Luz Mista Figura 4.21: Lâmpada de Luz Mista A lâmpada de luz mista resulta da combinação entre a lâmpada incandescente e a lâmpada de vapor de mercúrio de alta pressão. O filamento de tungsténio encontra-se ligado em série com o tubo de descarga. A lâmpada utiliza o filamento incandescente para o arranque de funcionamento e o tubo de descarga das lâmpadas de mercúrio para a emissão do fluxo luminoso. O filamento de tungsténio funciona como resistência para limitação de corrente na lâmpada, substituindo assim o balastro. [5][29] As principais caraterísticas deste tipo de lâmpada encontram-se na tabela 4.9. Tabela 4.9: Caraterísticas das lâmpadas de luz mista Lâmpadas de luz mista Duração Média de Vida (h) 2000 IRC 60 Temperatura de Cor (K) 3400 e 3700 Rendimento Luminoso (lm/W) 26 Tempo de Arranque 3 a 5 minutos Tipo Casquilho Edison Equipamentos Auxiliares Não Classe Energética BeC 4.3 Lâmpadas 47 Lâmpada Fluorescente (Lineares ou Tubulares) Figura 4.22: Lâmpada Fluorescente tubular A lâmpada fluorescente é uma lâmpada de vapor de mercúrio de baixa pressão. Este tipo de lâmpada é constituído por um tubo de descarga, com um elétrodo em cada extremidade. A superfície interior do tubo de descarga encontra-se revestida com uma substância fluorescente, que transforma a radiação ultravioleta produzida pela lâmpada em radiação visível. O tubo encontra-se preenchido com uma mistura de gás nobre e vapor mercúrio, sendo que o gás nobre permite obter um arranque fácil e controlar a descarga, enquanto que o vapor de mercúrio provoca a emissão da radiação ultravioleta, através da passagem da corrente elétrica pelo vapor de mercúrio. Alterando a composição da substância fluorescente é possível obter diferentes temperaturas de cor, adequadas a cada tipo de ambiente. Essa alteração irá influenciar o fluxo luminoso da lâmpada e o índice de restituição cromática. As lâmpadas fluorescentes necessitam de balastros, como equipamentos auxiliares para o seu funcionamento. Os balastros são dispositivos que limitam a corrente elétrica, que podem ser do tipo eletrónico ou tipo ferromagnéticos. Devido ao seu elevado tempo de vida e rendimento luminoso as lâmpadas fluorescentes são muito utilizadas na iluminação de edifícios públicos (como escolas), nas instalações comerciais e industrias e até mesmo nas cozinhas dos edifícios domésticos. As primeiras lâmpadas fluorescentes a serem desenvolvidas foram do tipo T12 e tinham um tubo de descarga com 38 mm diâmetro. Com o passar dos anos o seu diâmetro viria a ser diminuído para 26 mm e 16 mm, conhecidos por tubos T8 e T5, que atualmente correspondem às lâmpadas fluorescentes mais usadas. As lâmpadas T8 funcionam com balastros eletrónicos ou ferromagnéticos, enquanto que as lâmpadas T5 funcionam exclusivamente com balastros eletrónicos. Os balastros eletrónicos são bastantes mais eficientes que os ferromagnéticos, como é referido mais adiante. Na figura 4.23 é possível observar que com decréscimo do tamanho do diâmetro do tubo da lâmpada o rendimento da luminária foi maximizada.[5][9][8][29] Figura 4.23: Classificação e diâmetro das lâmpadas fluorescentes[9] 48 Iluminação As lâmpadas T5 representam cerca de 20% de economia em relação ao T8 e 40% em relação às lâmpadas T10/T12. De todas as lâmpadas fluorescentes lineares, as T5 possuem um melhor rendimento luminoso. As principais caraterísticas das lâmpadas fluorescentes lineares encontramse reveladas na tabela 4.10.[5] Tabela 4.10: Principais caraterísticas das lâmpadas fluorescentes lineares Lâmpadas fluorescentes lineares Duração Média de Vida (h) 7 500 a 10 000 IRC 85 a 95 Temperatura de Cor (K) 2700 a 5000 Rendimento Luminoso (lm/W) 100 Tempo de Arranque Instantâneo Tipo Casquilho G5 e G13 Equipamentos Auxiliares Arrancador e Balastro Classe Energética B, A, A+, A++ Lâmpadas Fluorescentes Compactas Figura 4.24: Exemplos de lâmpadas fluorescentes compactas As lâmpadas fluorescentes compactas que são também conhecidas como lâmpadas de baixo consumo, tem o princípio de funcionamento similar a das lâmpadas fluorescentes lineares, apesar de serem constituídas por um ou mais tubos de descarga curvo de menor dimensão, dobrado sobre si mesmo, para dar a forma compacta à lâmpada. As lâmpadas fluorescentes compactas dividem-se em dois tipos: as fluorescentes compactas integradas e as fluorescentes compactas não integradas . As fluorescentes compactas integradas tem o casquilho Edison do tipo E14 ou E27 e possuem o arrancador incorporado. Enquanto que as fluorescentes compactas não integradas possuem o casquilho com pinos e necessitam de balastro externo para o seu funcionamento. As lâmpadas fluorescentes compactas integradas podem substituir as lâmpadas convencionais, pois duram oito vezes que as lâmpadas convencionais e produzem a mesma luz, garantindo dessa forma uma poupança de cerca de 80%. As lâmpadas fluorescentes compactas não integradas possuem um peso mais reduzido e o custo de manutenção mais baixo uma vez que possuem o sistema de arranque separado, comparando com as fluorescentes integradas estas são as vantagens. Os modelos de 4 pinos deste tipo de 4.3 Lâmpadas 49 lâmpadas permitem a regulação do fluxo luminoso, proporcionando dessa forma a redução no consumo de energia. A tabela 4.11 ilustra as principais caraterísticas desta lâmpada.[5][9][8][29] Tabela 4.11: Principais caraterísticas das lâmpadas fluorescentes compactas Lâmpadas fluorescentes compactas Duração Média de Vida (h) 7 500 a 10 000 IRC 85 a 95 Temperatura de Cor (K) 2700 a 5400 Rendimento Luminoso (lm/W) 40 a 60 Tempo de Arranque Instantâneo Tipo Casquilho Edison ou Tipo G Equipamentos Auxiliares Pode precisar ou não de balastro Classe Energética B, A, A+ Lâmpada de Vapor de Sódio de Baixa Pressão Figura 4.25: Lâmpada de Vapor de Sódio de Baixa Pressão As lâmpadas de vapor sódio de baixa pressão apresentam o maior rendimento luminoso de todas as lâmpadas e têm uma longa duração média de vida, o que a torna numa fonte de iluminação mais eficiente e económica. A construção e o princípio de funcionamento das lâmpadas de vapor de sódio de baixa pressão é semelhante à das lâmpadas fluorescentes, sendo que a grande diferença reside na utilização do vapor de sódio para a descarga em vez do vapor de mercúrio. Como o sódio se encontra no estado sólido o arranque das lâmpadas de vapor sódio de baixa pressão é mais difícil. Estas lâmpadas exigem uma elevada tensão de arranque e são necessários cerca de 10 minutos até atingirem o seu rendimento máximo.[29][5] Tabela 4.12: Principais caraterísticas das lâmpadas de vapor de sódio de baixa pressão Lâmpadas de vapor de sódio de baixa pressão Duração Média de Vida (h) 12 000 IRC 0 Temperatura de Cor (K) 1800 Rendimento Luminoso (lm/W) 200 Tempo de Arranque 10 minutos Tipo Casquilho Baioneta Equipamentos Auxiliares Balastro, ignitor e condensador Classe Energética A+, A++ 50 Iluminação Face ao seu elevado rendimento e longa duração de vida este tipo de lâmpadas tem uma vasta utilização na iluminação pública, mas ultimamente têm vindo serem substituídas pelas lâmpadas de vapor de sódio de alta pressão, devido ao facto de possuírem o IRC nulo. 4.3.2.5 Lâmpadas LED Figura 4.26: Exemplo de lâmpadas LED O LED (Light Emitting Diode) é um diodo semicondutor que emite luz quando é atravessado pela corrente elétrica. A cor da luz emitida pelo LED é monocromática e depende da composição química do material semicondutor utilizado. A luz branca pode ser obtida de duas formas: combinando os LEDs azuis, vermelhos e verdes ou então combinando um chip azul ou ultravioleta e o fósforo. No segundo caso pode-se obter uma luz branca fria ou quente dependendo dos fósforos utilizados. A luz emitida será branco frio se for utilizado LED azul com fósforos amarelos. E será branco quente se for utilizado o fósforo vermelho e verde junto ao chip azul. As lâmpadas LED trabalham com tensões contínuas muito baixas e a sua alimentação tem de ser em corrente contínua, necessitando de um interface (driver ou transformador) para o seu funcionamento, convertendo as caraterísticas da rede nas necessárias para o seu funcionamento. A solução pode não precisar de equipamento adicional, por este já se encontrar inserido no invólucro da lâmpada ou da luminária. As principais caraterísticas deste tipo de lâmpadas encontram-se reveladas na tabela 4.13.[8][5] Tabela 4.13: Principais caraterísticas da lâmpadas LED Lâmpadas LED Duração Média de Vida (h) 15 000 a 50 000 IRC 80 a 85 Temperatura de Cor (K) 2700 a 6500 Rendimento Luminoso (lm/W) 46 a 110 Tempo de Arranque Instantâneo Tipo Casquilho GU ou Edison ou G Equipamentos Auxiliares Driver ou transformador Classe Energética A, A+ e A++ 4.4 Gestão de Iluminação 51 A iluminação com esta fonte de luz tem tido um elevado crescimento nos últimos anos pelo mundo todo. Para além das lâmpadas LED apresentarem um consumo de energia muito baixo, esta fonte de iluminação apresenta uma duração vida superior às restantes fontes de luz tradicionais. As lâmpadas LED podem ser uma solução eficiente substituindo diretamente as lâmpadas incandescentes, halogéneo, fluorescentes compactas e fluorescentes tubulares T8 em diversos tamanhos e suportes (casquilho). 4.4 Gestão de Iluminação A eficiência energética pode ser maximizada através da gestão de iluminação, que permite eliminar o desperdício da energia elétrica e obter diminuição significativa dos custos de exploração da iluminação. A gestão pode ser feita recorrendo ao comando manual ou automático, sendo que o manual irá depender da sensibilidade dos utilizadores enquanto que o automático despensa isso. De seguida são apresentadas os seguintes modos da gestão de iluminação: •Gestão horária; •Deteção de presença e movimento; •Gestão em função da luz natural; 4.4.1 Gestão Horária Na gestão horária é utilizado os interruptores horários e os automáticos de escada. Os interruptores horários podem ser analógicos ou digitais. Apesar de o custo de os interruptores digitais ser mais elevado que os analógicos, estes são os únicos que permitem realizar funções com programação anual. Também permitem guardar o programa na memória, e coordenador de forma independente mais do que um circuito. Os comandos transmitidos aos circuitos de iluminação podem ser provenientes de sistemas de gestão centralizada. Quando os interruptores são utilizados num circuito de iluminação é necessário ter em conta os seguintes aspetos[5]: •É preferível comandar apenas a extinção da iluminação, e deixar aos utilizadores a liberdade de acendimento; •É essencial incluir comandos locais para se poder restabelecer a iluminação caso for necessário; •A extinção automática não deve colocar os utilizadores na obscuridade total. É crucial garantir uma iluminação mínima para lhes permitir encontrar o acesso ao botão de acendimento; •Caso exista uma paragem significativa, os horários de extinção podem incluir o período de almoço. 58 Caso de Estudo Como as escolas ERF e CM são constituídas por vários espaços, em a que a maioria dos espaços possui a sua caraterística própria, optou-se por fazer a caraterização das escolas por intermédio de tabelas, de forma a perceber-se melhor a área, o nome e o piso onde cada um desses espaços encontra-se alocado. De seguida é feita a caraterização dos vários pisos onde foram realizados os estudos do sistema de iluminação. 5.1.1 Escola Rodrigues de Freitas O ERF é constituído por 5 pisos. Neste estudo são, contudo, abortados três pisos, ficando assim de fora os pisos zero e três. As instalações que fazem parte do piso 3 encontram-se fora de funcionamento, entre elas inclui uma biblioteca antiga que já não é mais utilizada. O piso zero não é abordado por faltas de informação que permitem realizar o estudo da iluminação. 5.1.1.1 Piso 2 A tabela 5.1 representa os locais que incorporam este piso, assim como as suas respetivas áreas. Tabela 5.1: Descrição do piso 2 NoLocal Local Área (m2) 2.1 Biblioteca 229,84 2.2 Distribuição 4,16 2.3 Arquivo 22,47 2.4 Arquivo 36,33 2.5 Corredor gabinete 37,97 2.6.A Gabinete 22,13 2.6.B Gabinete 14,25 2.6.C Gabinete 13,34 2.6.D Gabinete 13,21 2.6.E Gabinete 13,21 2.6.F Gabinete 18,39 2.6.G Gabinete 20,07 2.6.H Gabinete 8,79 2.6.I Gabinete 16,99 2.7 Distribuição sanitários 2,63 2.8 Sanitário masculino 8,80 2.9 Sanitário feminino 10,62 Escada 1 30,03 Escada 5 30,03 Escada 6 8,96 Analisando a tabela 5.1, percebe-se que este piso é composto maioritariamente por gabinetes e salas de reuniões. 5.1 Identificação e caraterização das áreas dos edifícios 59 5.1.1.2 Piso 1 Este piso é constituído maioritariamente por salas de aulas normais. Na tabela 5.2 pode-se verificar as outras secções que fazem parte deste piso, que também serão analisados. Tabela 5.2: Descrição do piso 1 NoLocal Local Área (m2) 1.1.A Corredor museu 59,02 1.1.B Corredor Centro de formação 93,83 1.1.C Corredor sanitários 78,87 1.1.D Corredor salas de aula 228,07 1.2 Museu 165,75 1.3 Gabinete de Psicologia 14,79 1.4 Apoio a alunos 21,68 1.5.A Sala de trabalho 14,97 1.5.B Sala de trabalho 22,18 1.6 Sala de apoio ao museu 24,14 1.7 Centro de formação 48,80 1.8 Distribuição Sanitários 8,49 1.9 Sanitário deficientes 4,44 1.10 Sanitário feminino 8,99 1.11 Sanitário masculino 11,28 1.12.A Sala de aulas 63,56 1.12.B Sala de aulas 41,11 1.12.C Sala de aulas 44,49 1.12.D Sala de aulas 50,22 1.12.E Sala de aulas 50,22 1.12.F Sala de aulas 50,22 1.12.G Sala de aulas 50,22 1.12.H Sala de aulas 50,22 1.12.I Sala de aulas 50,22 1.12.J Sala de aulas 51,34 1.13 Sala de desenho 134,19 Escada 1 30,03 Escada 2 30,03 Escada 5 30,03 60 Caso de Estudo 5.1.1.3 Piso -1 Composta por várias secções , onde as salas de aulas e áreas de aprendizagem informal ocupam uma área maior, a tabela 5.3 ilustra todas as secções que fazem parte desde piso. NoLocal Local Área (m2) -1.1.A Corredor sanitários 48,84 -1.1.B Corredor sala de aulas 211,64 -1.1.C Corredor refeitório 31,07 -1.1.D Corredor salas de EVT 58,16 66,96 -1.1.E Corredor passagem pátio 72,60 -1.1.F Corredor áreas de aprendizagem informal 124,83 -1.1.G Corredor áreas técnicas 54,01 -1.1.H Corredor salas SFE 68,63 -1.2 Sala de funcionários 35,06 -1.3 Vestiário feminino 5,98 -1.4 Balneário/sanitário feminino 7,03 -1.5 Vestiário masculino 6,28 -1.6 Balneário/sanitário masculino 6,32 -1.7 Sanitário feminino 16,25 -1.8 Sanitário masculino 14,54 -1.9 Sala de EVT/serigrafia 36,99 -1.10 Arrecadação 10,95 -1.11.A Sala de aulas 48,55 -1.11.B Sala de aulas 50,10 -1.11.C Sala de aulas 50,34 -1.11.D Sala de aulas 50,22 -1.11.E Sala de aulas 50,22 -1.11.F Sala de aulas 50,22 -1.11.G Sala de aulas 50,10 -1.12 Arrecadação 3,73 -1.13 Sala de EVT 104,47 -1.14 Apoio a EVT 18,47 -1.15.A Sala de EVT 53,58 -1.15.B Sala de EVT 87,22 -1.16.A Arquivo 34,55 -1.16.B Arquivo 34,75 -1.17 Apoio a EVT 15,68 -1.18 Associação dos estudantes 34,16 -1.19.A Áreas de aprendizagem informal 105,21 5.1 Identificação e caraterização das áreas dos edifícios 61 -1.19.B Áreas de aprendizagem informal 58,21 -1.19.C Áreas de aprendizagem informal 92,99 -1.19.D Áreas de aprendizagem informal 85,59 -1.20 Dispensa do bar 7,91 -1.21 Arrecadação da loja 22,38 -1.22 Loja 56,23 -1.23 Distribuição sanitários 10,18 -1.24 Sanitário deficientes 4,57 -1.25 Sanitário masculino 13,99 -1.26 Sanitário feminino 12,64 -1.27 Grupo eletrobomba 14,50 -1.28 Central elétrica 33,70 -1.29.A Arquivo 57,36 -1.29.B Arquivo 32,83 -1.29.C Arquivo 57,36 -1.29.D Arquivo 32,83 -1.30 Arrecadação 13,26 Escada 1 30,21 Escada 2 30,21 Escada 3 30,21 Escada 4 30,21 Tabela 5.3: Descrição do piso -1 62 Caso de Estudo 5.1.2 Conservatório da Música Devido ao facto de o conservatório da música (CM) e a escola Rodrigues de Freitas (ERF) apresentarem alguns espaços similares, os valores de referência para os níveis médios de iluminação definem que a análise realizada para a ERF pode ser aplicada ao CM. Na presente secção apenas são apresentadas as caraterísticas dos espaços que diferem do CM para ERF. Tendo em conta os pressupostos anteriormente citados, são apresentados os resultados individuais para cada tipo de espaço, que difere da ERF. É de realçar que existem espaços com mais de que uma representação e nestes casos optou-se por realizar apenas um estudo. Os espaços do CM que serão analisado encontram-se representados na tabela 5.4. Tabela 5.4: Espaços do CM NoLocal Local Área (m2) -1.25 Ginásio 129,03 -1.27 Sala Polivalente 257,27 -1.29 Refeitório 125,99 -1.30 Cozinha 55,6852 -2.14B Sala de primeiros socorros 6.96 -2.26 Sala de percussão 124,34 5.2 Sistemas de Iluminação Para a realização do estudo do sistema de iluminação da ERF e do CM, foi necessário fazer uma profunda análise das plantas da ERF e CM em ficheiro Autocad. Foi realizado um levantamento das áreas de cada espaço que são analisados, assim como as armaduras e lâmpadas que fazem parte destes espaços. Através do Dialux, que é um software de cálculo luminotécnico, foi realizado o cálculo da iluminância média para cada espaço. Os valores dos níveis de iluminância média obtidos foram comparados com os valores de referência definidos para cada espaço. De forma a tornar os sistemas de iluminação da ERF e CM mais eficientes energeticamente e a proporcionar aos utilizadores uma melhor qualidade de iluminação, em função dos resultados obtidos no Dialux, o estudo foi realizado considerando como fator mais importante a relação custo/benefício do investimento. Os balastros instalados, quer na ERF ou na CM, são todos do tipo eletrónico. 5.2.1 Estudo do Nível Médio de Iluminação da ECR e Análise dos Resultados Obtidos Dado que a Norma Europeia EN 12646-1:2002 ("Light and lighting – Lighting of work places – Part 1: Indoor work places") foi aceite por Portugal como uma norma nacional, a Parque Escolar (PE) adota este documento como referência para o nível de iluminação interior para os vários espaços funcionais.[26] 5.2 Sistemas de Iluminação 63 O quadro representado no anexo A.1, faz o paralelo entre a designação dos espaços funcionais mencionados no documento da Parque Escolar e a designação dos mesmos espaços de acordo com a norma (tabela 5.6, secção 6.2). Para alguns dos espaços funcionais, por não haver correspondência direta com a norma, foram identificados utilizando outras tabelas da norma.[26] Existem ainda outros espaços funcionais para os quais não existe correspondência com a norma, sendo para estes justificado o valor do nível de iluminação adotado. Os valores de desconforto visual (UGR – Unified Glare Rating) mencionados no quadro são valores máximos.[26] Os valores obtidos para a iluminância média após o estudo realizado no dialux, serão comparados com os valores de referência da tabela representada no anexo A.1. O primeiro passo para determinar a iluminância média é identificar a área a ser analisada, assim como a marca, o modelo das armaduras e a potência das lâmpadas instaladas. Depois de inserir esses dados procede-se o cálculo do valor da iluminância média no dialux, para os diferentes espaços que foram analisados ao longo deste estudo. Os valores de iluminância média determinados foram comparados com os valores de referência. Para os casos em que o valores da iluminância média registados são inferiores aos definidos pela norma, realizou-se novos estudos até serem encontradas soluções mais eficientes, com os valores ideais para combater este défice. Para os espaços em que os valores da iluminância média registados são elevados em comparação com os valores de referência, foram realizadas vários estudos com o objetivo de reduzir o consumo sem prejudicar o conforto e o bem-estar dos utilizadores. Para os casos em que foi possível baixar o consumo sem que o nível de iluminação média definido para o um determinado espaço fosse “desrespeitado” foi realizado um estudo económico que permitisse verificar se a solução sugerida é viável ou não. Para a realização do estudo económico é necessário saber a potência das lâmpadas instaladas atualmente e a potência das lâmpadas sugeridas para a sua substituição. Para cada caso serão mencionados o número de horas e o número de dias por ano que as lâmpadas estarão ligadas. A potência total (P.total) consumida pelas lâmpadas num determinado espaço é dada pela seguinte expressão: P.total(W) = NumeroLampadas ×PotenciaLampadada (5.1) A PotenciaLampada é a soma do consumo da lâmpada mais o balastro. Sabendo a potência das lâmpadas para um determinado espaço, o número de horas que encontramse acesas por dias e o número de dias que se encontram acesas por ano, é possível determinar o consumo anual para cada situação através da seguinte expressão: ConsumoAnual(kWh) = P.total ×NumeroHorasDia ×NumeroDiasAno (5.2) Para calcular o custo anual para cada situação, foi considerado que o preço kWh para a instalação é de 0,1047 euros. A expressão utilizada foi a seguinte: 64 Caso de Estudo CustoAnual(euros) = 0,1047×ConsumoAnual (5.3) O investimento foi calculado multiplicando o preço unitário de cada lâmpada pelo número de lâmpadas necessárias para iluminar o espaço. Investimento(euros) = NumeroLampadas ×PrecoCadaLampada (5.4) Para calcular a poupança alcançada durante um ano, o custo anual atual é subtraído pelo custo anual da solução sugerida. PoupancaAnual(euros) = CustoAnualAtual −CustoAnualSolucao (5.5) O período de liquidação do investimento, designado por tempo de retorno é calculado depois de saber o valor da poupança anual que uma determinada solução nos oferece. Retorno(Anos) = Investimento PoupancaAnual (5.6) As caraterísticas do tipo de armaduras instaladas na ERF e CM encontram-se representadas no anexo A.2. O número de horas que as lâmpadas estão ligadas durante os dias úteis da semana (segunda a sexta) para cada tipo de espaço, pode ser consultada no anexo A.3. 5.2 Sistemas de Iluminação 65 5.2.1.1 Piso 2 da ERF Antes do estudo dos níveis de iluminação ser realizado, fez-se um levantamento das lâmpadas instaladas nos diferentes espaços deste piso. As lâmpadas instaladas neste piso são do tipo florescente tubulares e florescentes compactas não integradas. No lote dessas lâmpadas nota-se uma maior presença das lâmpadas florescente tubulares T5 de 49 W, cerca 62 como se pode observar na figura 5.2. Existem ainda 16 lâmpadas compactas não integradas de 4 pino de 26 W, 8 compactas de 42 W também de 4 pinos, 4 florescentes lineares T8 de 58 W e 3 florescentes T5 de 35W. Figura 5.2: Lâmpadas instaladas no piso 2 da ERF Biblioteca 2.1 Esta biblioteca encontra-se iluminada por intermédio de 35 armaduras do tipo E7, cada uma delas com uma lâmpada florescente T5 de 49 W. A iluminância média registada após a realização do estudo no software Dialux foi de 555 lux (a iluminância máxima registada foi de 672 lux e a mínima foi de 218 lux). Como valor de referência para o nível de iluminação para zona de leitura de uma biblioteca são 500 lux e para zona de estantes são 200 lux, depreende-se que o resultado obtido satisfaz as condições exigidas para este tipo de espaço, pelo que não será efetuada nenhuma alteração neste espaço. A figura 5.3 permite-nos observar como é que a iluminação se distribui pela biblioteca. Figura 5.3: Distribuição da iluminação na biblioteca Distribuição 2.2 66 Caso de Estudo Este espaço encontra-se iluminado por intermédio de uma luminária, integrado por uma lâmpada florescente linear T8 de 58 W. Após a realização do estudo no software Dialux, foi obtido uma iluminância média de 275 lux. O objetivo deste estudo passa por reduzir o consumo da iluminação, caso seja possível, sem ter que alterar as armaduras, ou seja, substituir as lâmpadas diretamente respeitando sempre o valor de iluminância média definido pela norma. Como o valor de referência de iluminância média para este tipo de espaço é de apenas 100 lux, foi realizado um novo estudo onde a lâmpada atual foi substituída pela lâmpada GreenTubes de 32 W que é uma lâmpada fluorescente economizadora com o mesmo tamanho que T8 de 58 W, 150 cm. A iluminância média obtida foi de 140 lux. A figura 5.4 obtida através do estudo realizado no software Dialux, permite-nos observar a distribuição da iluminação neste espaço, a figura a) representa a situação atual, enquanto que a b) ilustra a solução proposta. Figura 5.4: Iluminância média da distribuição 2.2 Os resultados obtidos para o estudo económico encontram-se ilustrados nas tabelas 5.5 e5.6. Foi considerado que esta lâmpada encontra-se ligada durante 6 horas por dia. A troca da lâmpada atual paraGreenTubes de 32 W, garante uma redução de 36,36% em relação a potência da lâmpada. Tabela 5.5: Consumo anual por áreas Tipo Lâmpada P. Total (W) Reduçaõ (w) Consumo Anual (kWh) Solução Atual T8 58W 55 - 87,45 Solução Proposta greentubes (32W) 35 20 55,65 Tabela 5.6: Análise da viabilidade económica da solução proposta Preço por Unid. Investimento Custo Anual Poupança Retorno Solução Atual - - 9,16e- - Solução Proposta 36,29e36,29e5,83e3,33e10,90 anos 5.2 Sistemas de Iluminação 67 Arquivo 2.3 A sala é composta por duas luminárias, sendo as luminárias constituídas por lâmpadas T8 de 58 W, e a iluminância média atual é de 219 lux. Como a iluminância média para o arquivo é de 200 lux foi realizada um novo estudo utilizando lâmpadas LEDs tubulares e GreenTubes, mas os valores obtidos para o nível de iluminação foram inferiores a 200 lux, para ambos os casos. Como a lâmpada instalada atualmente garante o valor de iluminância média requerida, não será efetuada nenhuma alteração. A figura 5.5 representa distribuição do fluxo luminoso da lâmpada instalada atualmente. Figura 5.5: Iluminância média do arquivo 2.3 Arquivo 2.4 Em relação ao arquivo 2.4, a sala é composta por quatro armaduras do tipo E1, contendo cada uma duas lâmpadas de 49 W. Através da simulação realizada em ambiente Dialux regista-se uma iluminância média de 614 lux. Este valor de iluminância média é muito superior ao estipulado para o arquivo, 200 lux. Após nova simulação, onde a potência das lâmpadas é reduzida de 49 W para 35 W, mantendo-se o mesmo número de lâmpadas regista-se uma iluminância média de 472 lux. Após nova simulação, desta vez com apenas uma lâmpada de 35 W ligada em cada armadura, o valor da iluminância média baixa para 251 lux. Com esta nova solução a potência das lâmpadas foi reduzida para 35 W e o número de lâmpadas foi reduzido de 8 para 4. A figura representa a distribuição da iluminação no arquivo 2.4, a figura representada a esquerda representa a solução atual e a da direita representa a solução sugerida. 74 Caso de Estudo Escada 1 e Escada 5 A iluminância média definida para as escadas é 150 lux. Como as áreas destas duas escadas variam ligeiramente uma das outras, as posições das luminárias é a mesma, o modelo e as lâmpadas também são as mesmas, o estudo realizado para a escada 1 aplica-se à escada 2. A escada 1 está equipada com 4 armaduras, cada uma delas com uma lâmpada compacta não integrada de 42 W. O valor obtido para iluminância média após a realização do estudo foi de 288 lux. Como este valor é muito elevado, foi possível reduzir o consumo das lâmpadas para 32 W e obter uma iluminância média de 152 lux. A figura a) representa a solução atual e a b) a solução proposta. Figura 5.17: Distribuição da iluminação nas Escadas 1 e 5 Para o estudo económico foi considerada que estas lâmpadas encontram-se ligada durante 7 horas por dia. Como o estudo feito foi para as as duas escadas o resultado obtido será igual para ambas. As tabelas 5.13 e5.14 ilustram os resultados obtidos para a escada 1, o resultado para a escada 5 será exatamente igual. Tabela 5.13: Consumo anual por áreas Tipo Lâmpada P. Total (W) Redução (W) Consumo Anual (kWh) Solução Atual PL-T 4 Pin(42W) 184 - 341,32 Solução Proposta PL-C 4 Pin(32W) 140 44 259,7 Tabela 5.14: Análise da viabilidade económica da solução proposta Preço por Unid. Investimento Custo Anual Poupança Retorno Solução Atual - - 35,74e- - Solução Proposta 13,56e54,24e27,19e8,55e6,35 anos 5.2 Sistemas de Iluminação 75 Escada 6 A iluminância média definida para Escadas é de 150 lux. Esta zona está iluminado por uma lâmpada T8 de 58 W, o nível médio de iluminação apurado foi de 195 lux, como não foi possível manter o valor da iluminância média nos outros estudos realizados utilizando a LedTube de 25 W (127 lux) e GreenTubes de 32 W (94 lux), a solução atual não será alterada. A distribuição da iluminação neste espaço encontra-se ilustrada na figura 5.18 Figura 5.18: Distribuição da iluminação nas Escadas 6 5.2.1.2 Piso 1 da ERF A semelhança do que foi feito no piso 2, o primeiro procedimento feito antes de realizar o estudo do sistema de iluminação neste piso , foi fazer o levantamento do número e do tipo de lâmpadas instaladas. Atualmente este piso conta com 219 lâmpadas instaladas sendo que 138 são T5 de 49 W, 3 são T5 de 35 W, 62 são compactas não integradas de 26 W,16 são compactas não integradas de 42W. As figuras que ilustram distribuição da iluminação nos diferentes espaços, quer para a solução atual ou sugerida estão apresentadas no anexo B.1 Figura 5.19: Lâmpadas instaladas no piso 1 da ERF 76 Caso de Estudo Corredor museu 1.1.A Este espaço é constituído por 4 armaduras, em que cada uma incorpora uma lâmpada compacta não integrada de 42 W, com o casquilho do tipo GX24Q. A iluminância média obtida após a realização do estudo foi de 153 lux. Fez-se um novo estudo onde a potência das lâmpadas de duas armaduras foi alterada para 32 W e a das outras foi mantida nos 42W. O nível médio de iluminação registado foi de 117 lux. A imagem que ilustra a distribuição da iluminação neste espaço encontrase ilustrada no anexo B.1, as lâmpadas que foram alteradas encontram-se assinaladas. As tabelas 5.15 e5.16 representam a poupança gerada por esta esta substituição. Tabela 5.15: Consumo anual por áreas Tipo Lâmpada P. Total (W) Redução (w) Consumo Anual (kWh) Solução Atual PL-T 4 pin (42W) 184 0 341,32 Solução Proposta PL-T 4 pin (32W) 162 22 300,51 Tabela 5.16: Análise da viabilidade económica da solução proposta Preço por Unid. Investimento Custo Anual Poupança Retorno Solução Atual 0 0 35,74e0 0 Solução Proposta 13,56e27,12e31,46e4,27e6,35 anos Corredor Centro de formação 1.1.B A iluminação deste corredor é feita por lâmpadas compactas não integradas de 4 pinos de 26 W, com casquilho do tipo G24Q. Cada armadura tem duas lâmpadas. A iluminância média estipulada pela norma para este tipo de espaço é de 100 lux. O valor obtido após a realização do estudo no Dialux foi de 155 lux. Após vários estudos foi possível baixar o valor de iluminação média para 102 lux. Das 7 luminárias que compõem este espaço apenas manteve-se as mesmas lâmpadas para a quarta luminária que se encontra no centro das outras, a potência das lâmpadas das outras 6 luminárias foram baixadas para 18 W. Com um investimento de 38,94econsegue-se uma poupança de 18,64 epor ano, com um tempo de retorno de investimento de 2,09 anos, o que é bastante ótimo. Tabela 5.17: Consumo anual por áreas Tipo Lâmpada P. Total (W) Redução (W) Consumo Anual (kWh) Solução Atual 2xPL-C 4 Pin(26W) 378 0 701,19 Solução Proposta 2xPL-C 4 Pin(18W) 282 96 523,11 5.2 Sistemas de Iluminação 77 Tabela 5.18: Análise da viabilidade económica da solução proposta Preço por Unid. Investimento Custo Anual Poupança Retorno Solução Atual - - 73,41e- - Solução Proposta 6,49e38,94e54,77e18,64e2,09 anos Corredor sanitários 1.1.C A iluminação deste espaço é feita por intermédio de 6 armaduras, cada uma delas com lâmpada duas lâmpadas compactas não integradas de 26 W. O nível médio de iluminação registado foi de 105 lux. Como a iluminância média definida pela norma é 100 lux, conclui-se que não é necessário alterar a potência das lâmpadas. Corredor salas de aula 1.1.D Dotado de 15 armaduras em que cada uma delas detêm duas lâmpadas florescentes de 26 W, o nível médio de iluminação para este espaço encontra-se em conformidade com o estabelecido pela norma. O valor atual é 101 lux. Museu 1.2 O nível médio de iluminação para espaços museológicos é de 500 lux. A iluminação deste espaço é feita por intermédio de 20 luminárias, cada uma com uma lâmpada T5 de 49 W. Os 388 lux obtido para o nível médio de iluminação encontra-se abaixo do valor recomendado pela norma. Após a realização de novos estudos no software Dialux foi possível aumentar o nível de iluminação alterando 8 das 20 lâmpadas de 49 W para 80 W. O resultado registado foi de 509 lux. Gabinete de Psicologia 1.3 A iluminação deste espaço é atualmente suportada por duas armadas do tipo E7, onde cada uma incorpora uma lâmpada florescente linear de 49 W. O valor médio do nível de iluminação para a atual situação deste espaço foi de 389 lux. Este valor encontra-se muito aquém dos valores estipulados, 500 lux. Aumentou-se a potência de uma das lâmpadas para 80W e manteve-se o outro nos 49W, e o resultado obtido foi de 473 lux. Só é possível suprir o valor médio do nível de iluminância substituindo as duas de 49 W por lâmpadas florescentes lineares de 80 W. O valor da iluminância obtido com as duas lâmpadas de 80W foi de 556 lux. Sala de Apoio a alunos 1.4 e Sala de trabalho 1.5B A sala 1.4 está equipada com 2 armaduras, cada uma com duas lâmpadas T5 de 49W, o que faz com que o valor da iluminância média da sala seja de 507 lux. Sendo este valor muito elevado, procede-se a redução do consumo alterando as 4 lâmpadas de 49 W para lâmpadas T5 de 35 W. Desde modo a sala passa a dispor de um nível médio de iluminação de 388 lux. As tabelas 5.19 e 5.20 refletem os benefícios alcançados com esta alteração. 78 Caso de Estudo Segundo o documento de Referência para o nível de iluminação, estes dois espaços partilham o mesmo nível de iluminância média. Isto é devido pelo facto das suas áreas serem aproximadamente iguais, bem como a distribuição das luminárias e o modelo . Como resultado disso, o estudo dos níveis de iluminação realizado é igual para ambas as salas. Assim o valor obtido de 388 Lux é aplicado também á sala 1.5B. Tabela 5.19: Consumo anual por áreas Tipo Lâmpada P. Total (W) Redução (W) Consumo Anual (kWh) Solução Atual T5 49 W 212 - 280,9 Solução Proposta T5 35W 156 56 206,7 Tabela 5.20: Análise da viabilidade económica da solução proposta Preço por Unid. Investimento Custo Anual Poupança Retorno Solução Atual - - 29,41e- - Solução Proposta 8,01e32,04e21,64e7,77e4,12 anos Sala de trabalho 1.5.A O sistema de iluminação desta sala encontra-se dotado de armaduras do tipo E7, onde cada uma das armaduras engloba uma lâmpada T5 de 49 W. Após a realização do primeiro estudo Dialux, foi possível constatar que o nível de iluminância média encontra-se acima do valor de referência. O nível de iluminação registado foi de 385 lux, e o recomendado para este tipo de espaço é de 300 lux. Realizou-se um novo estudo, onde as atuais lâmpadas foram substituídas por T5 de 35 W e o resultado obtido foi de 303 lux. Tabela 5.21: Consumo anual por área Tipo Lâmpada P. Total (W) Redução (W) Consumo Anual (kWh) Solução Atual T5 49 W 108 0 143,1 Solução Proposta T5 35W 76 32 100,7 Tabela 5.22: Análise da viabilidade económica da solução proposta Preço por Unid. Investimento Custo Anual Poupança Retorno Solução Atual - - 14,98e- - Solução Proposta 8,01e16,02e10,54e4,44e3,61 anos Sala de apoio ao museu 1.6 O nível médio de iluminação para as salas de apoio é de 300 lux. A iluminância média da sala é de 274 lux, Como existem duas luminárias na sala, cada uma com uma lâmpada T5 de 49W, uma das lâmpadas foi alterada para 80 W. Com esta alteração o valor da iluminância média aumentou 5.2 Sistemas de Iluminação 79 para 332 lux. Centro de Formação 1.7 Constituído por 8 armaduras do tipo E1, cada uma com duas lâmpadas T5 de 49 W, o nível de iluminação para esta sala encontra-se perfeitamente enquadrada com o valor de referência. O valor registado foi de 507 lux e o valor de referência é de 500 lux. Conclui-se que para este caso não é necessário alterar as lâmpadas instaladas. Distribuição sanitários 1.8 O nível médio de iluminação considerado para este espaço é de 100 lux. A iluminação da sala é feita por intermédio de três armaduras, em que cada uma delas tem duas lâmpadas florescentes compactas de 26 W, o nível médio de iluminação registado foi de 249 lux. Realizou-se um novo estudo onde todas lâmpadas foram alteradas para 18 W e obteve-se um nível médio de iluminação de 156 lux. Com esta alteração é possível reduzir o consumo de energia eletrica sem prejudicar a qualidade de iluminação necessária este espaço. As tabelas 5.23 e5.24 ilustram as poupanças obtidas com esta alteração. Tabela 5.23: Consumo anual por área Tipo Lâmpada P. Total (W) Redução (W) Consumo Anual (kWh) Solução Atual 2xPL-C 4 Pin(26W) 162 0 257,58 Solução Proposta 2xPL-C 4 Pin(18W) 114 48 181,26 Tabela 5.24: Análise da viabilidade económica da solução proposta Preço por Unid. Investimento Custo Anual Poupança Retorno Solução Atual - - 26,97e- - Solução Proposta 6,49e38,94e18,98e7,99e4,87 anos Sanitários deficientes 1.9 A iluminância média estabelecida pela norma para este tipo de espaço é de 200 lux. A iluminação deste espaço é suportada por armadura do tipo E3, com uma lâmpada T5 de 35W. Como iluminância média obtido após a realização do estudo foi de 241 lux, não será efetuada nenhuma alteração neste espaço. Sanitário feminino 1.10 A iluminação deste espaço é feita por intermédio de uma luminária, com uma lâmpada T5 de 35 W e o nível médio de iluminação é de 158 lux. Como o valor de referência é de 200 lux, a potência da lâmpada foi aumentada para 49 W e a iluminância média aumentou para 205 lux, permitindo assim corrigir do nível médio de iluminação. 80 Caso de Estudo Sanitário masculino 1.11 Este espaço tem uma iluminância média de 138 lux, a iluminação é feita por intermédio de uma armadura do tipo E3, com uma lâmpada T5 de 35 W. Realizou-se um novo estudo em que a potência da lâmpada foi aumentada para 49 W, mas o valor obtido para nível médio de iluminação revelou-se insuficiente, 179 lux. De seguida a potência da lâmpada foi aumentada para 80 W e obteve-se uma iluminância média de 256 lux. Sala de Aula 1.12.A O nível médio de iluminação desta sala é de 387 lux, e o definido pela norma é de 300 lux. A iluminação é garantido por quatro armaduras (E1), com 2 lâmpadas T5 49 W cada uma. Fez-se um novo estudo com objetivo de reduzir o consumo, trocando metade das lâmpadas para 49 W, do resultado obtido foi possível observar que a distribuição do fluxo luminoso deixaria de ser uniforme, haveria zonas da sala que o conforto dos alunos estariam em causa. Perante este facto a iluminação da sala será mantida. Sala de Aula 1.12B e Sala de Aula 1.12C As áreas duas salas de aulas são aproximadamente iguais, tem o mesmo número de luminárias, a distribuição das luminárias é feita da mesma forma e o modelo também é o mesmo. Perante este facto apenas realizou-se o estudo para sala 1.12B, mas resultado obtido também aplica-se a sala 1.12C. A iluminação da sala 1.12B é realizada por intermédio de duas armaduras do tipo E1, com duas lâmpadas T5 de 49 W cada. O nível de iluminação média obtido foi de 291 lux, e o valor de referência é de pelo menos 300 lux. Sugere-se que cada armadura passa a ter uma lâmpada T5 de 49 W e 80 W. Sala de Aula 1.12D; 1.12E; 1.12F; 1.12G; 1.12H; 1.12I e 1.12J A área destas sete salas de variam ligeiramente uma das outras, o número de lâmpadas e armaduras é a mesma e encontram-se distribuídas da mesma forma pela sala. Desde modo, o estudo vai ser feito apenas para a sala 1.12J e o resultado obtido será aplicado às restantes seis salas. A sala 1.12J dispõe de 4 armaduras (E1), com duas lâmpadas T5 de 49 W cada. Após realizar o estudo no Dialux registou-se uma iluminância média de 467 lux. Tendo em conta que o nível médio de iluminação encontra-se muito acima do valor de referência, 300 lux, foi realizado um novo estudo em que todas as lâmpadas foram alteradas para 35 W e o resultado obtido foi de 358 lux. Sugere-se que todas estas lâmpadas sejam alteradas para lâmpadas T5 de 35 W, em todas estas sete salas, permitindo assim uma redução nos consumos. As tabelas 5.25 e5.26 ilustram os benefícios que serão alcançadas, alterando as lâmpadas de 49 W para 35 W. O resultado obtido também aplica-se as restantes seis salas. Com esta alteração será possível poupar 18,64epor ano em cada, ou seja, cerca 130,48eno total das sete salas. 5.2 Sistemas de Iluminação 81 Tabela 5.25: Consumo anual por áreas Tipo Lâmpada P. Total (W) Redução (W) Consumo Anual (kWh) Solução Atual T5 49 W 424 - 674,16 Solução Proposta T5 35W 312 112 496,08 Tabela 5.26: Análise da viabilidade económica da solução proposta Preço por Unid. Investimento Custo Anual Poupança Retorno Solução Atual - - 70,58e- - Solução Proposta 8,01e64,08e51,94e18,64e3,44 anos Sala de desenho 1.13 Equipada com 8 armaduras do tipo E1, cada uma com duas lâmpadas T5 de 49 W, o nível médio de iluminação da sala é de 380 lux, como o valor de referência para o nível médio de iluminação para uma sala de desenho é de 500 lux, as lâmpadas foram alteradas para 80 W e obteve-se uma iluminância média de 556 lux. Escada 1, escada 2 e escada 5 Visto que estas escadas tem as mesmas caraterísticas do que as escadas 1 e 5, analisadas no piso 2 a análise e o resultado obtido será mesma. Os resultados ilustrados nas tabelas 5.27 e5.28 representam os benefícios obtidos para a escada 1, que também se aplica as escadas 2 e 5. Tabela 5.27: Consumo anual por áreas Tipo Lâmpada P. Total (W) Redução (W) Consumo Anual (kWh) Solução Atual PL-T 4 Pin(42W) 184 - 341,32 Solução Proposta PL-C 4 Pin(32W) 140 44 259,7 Tabela 5.28: Análise da viabilidade económica da solução proposta Preço por Unid. Investimento Custo Anual Poupança Retorno Solução Atual - - 35,74e- - Solução Proposta 13,56e54,24e27,19e8,55e6,35 anos 82 Caso de Estudo 5.2.1.3 Piso -1 da ERF A partir do levantamento luminotécnico efetuado para este piso, antes de efetuar o estudo do sistema de iluminação foi possível constatar que a iluminação é feita maioritariamente por lâmpadas T5 de 49 W. Este piso encontra-se equipado com 195 lâmpadas T5 de 49 W, 30 lâmpadas T8 de 58 W, 13 lâmpadas T5 de 35 W, 9 lâmpadas compactas de 42 W e 3 lâmpadas incandescentes de 60 W. As figuras retiradas após a realização do estudo no Dialux, que representam a distribuição da iluminação nos espaços, podem ser consultadas no anexo B.2. Figura 5.20: Lâmpadas instaladas no piso -1 da ERF Corredor sanitários -1.1A O valor de referência para o nível médio de iluminação para este espaço é de 100 lux. Após a realização do estudo para o atual sistema de iluminação da sala, quatro armaduras do tipo E1, cada uma com uma lâmpada T5 de 49 W foi obtido uma iluminância média de 233 lux. Para baixar este valor foi realizado um novo estudo em que todas as lâmpadas foram alteradas para T5 de 35 W. Com este novo estudo foi possível baixar o valor de iluminância para 179 lux. Realizou-se um outro estudo, neste caso desligando algumas lâmpadas, com intenção de reduzir a ainda mais o consumo. Como a distribuição de iluminação deixou de ser uniforme, conclui-se que a melhor solução para este caso seria a alteração das lâmpadas T5 de 49 W por T5 de 35 W. As vantagens proporcionadas por esta solução encontram-se ilustradas nas tabelas 5.29 e5.30. Durante o cálculo foi considerada que as lâmpadas estão ligadas 7 horas por dia. Tabela 5.29: Consumo anual por áreas Tipo Lâmpada P. Total (W) Redução (W) Consumo Anual (kWh) Solução Atual T5 49 W 216 - 400,68 Solução Proposta T5 35W 152 64 281,96 5.2 Sistemas de Iluminação 83 Tabela 5.30: Análise da viabilidade económica da solução proposta Preço por Unid. Investimento Custo Anual Poupança Retorno Solução Atual - - 41,95e- - Solução Proposta 8,01e32,04e29,52e12,43e2,58 anos Corredor Salas de aula -1.1B O nível médio de iluminação presente neste espaço é de 207 lux. Dado que o valor de referência é 100 lux , fez-se um novo estudo onde as 14 lâmpadas de 49 W instaladas nas 14 armaduras deste espaço foram alteradas para lâmpadas T5 de 35 W e obteve-se uma iluminância média de 159 lux. As tabelas 5.31 e5.32 apresentam as poupanças alcançadas durante um ano. Com esta alteração, consegue-se uma redução de 30% no consumo o que corresponde a uma poupança de 43,50epor ano, foi considerada que as lâmpadas funcionam durante 7 horas por dia. Tabela 5.31: Consumo anual por áreas Tipo Lâmpada P. Total (W) Redução (W) Consumo Anual (kWh) Solução Atual T5 49 W 756 - 1402,38 Solução Proposta T5 35W 532 224 986,86 Tabela 5.32: Análise da viabilidade económica da solução proposta Preço por Unid. Investimento Custo Anual Poupança Retorno Solução Atual - - 146,83e- - Solução Proposta 8,01e112,14e103,32e43,50e2,58 anos Corredor refeitório -1.1C A iluminação deste espaço é feita por meio de duas luminárias, cada uma com uma lâmpada florescente T5 de 49 W. Da realização do estudo feito no Dialux, obteve-se uma iluminância média de 194 lux, quase o dobro do referenciado pela norma. Fez-se um novo estudo onde as duas lâmpadas foram alteradas para lâmpadas T5 de 35 W e o resultado obtido foi de 149 lux. As poupanças alcançadas com esta alteração encontram-se ilustradas nas tabelas 5.33 e5.34. Tabela 5.33: Consumo anual por áreas Tipo Lâmpada P. Total (W) Redução (W) Consumo Anual (kWh) Solução Atual T5 49 W 108 - 200,34 Solução Proposta T5 35W 76 32 140,98 90 Caso de Estudo Associação dos estudantes -1.18 O nível médio de iluminação definido para as áreas sociais de convívio é de 200 lux. Este espaço é composto por duas armaduras, cada uma com duas lâmpadas T5 de 49 W. O resultado obtido para iluminância média no Dialux foi de 346 lux. Como o valor registado é muito elevado, as lâmpadas foram alteradas para T5 de 35 W e obteve-se um de 266 lux de nível médio de iluminação. Comparando os dois resultados depreende-se que a melhor solução é alterar as lâmpadas para 35 W. As tabelas 5.49 e5.50 revelam a redução nos consumos e a poupança originada por essa solução. Tabela 5.49: Consumo anual por áreas Tipo Lâmpada P. Total (W) Redução (W) Consumo Anual (kWh) Solução Atual T5 49 W 212 - 280,9 Solução Proposta T5 35W 156 56 206,7 Tabela 5.50: Análise da viabilidade económica da solução proposta Preço por Unid. Investimento Custo Anual Poupança Retorno Solução Atual - - 29,41e- - Solução Proposta 8,01e32,04e21,64e7,77e4,12 anos Áreas de aprendizagem informal -1.19.A O valor de referência do nível médio de iluminação para as áreas destinadas ao ensino de aprendizagem informal é de 300 lux. O espaço em análise é composto por 5 armaduras do tipo E1, cada uma com duas lâmpadas T5 de 49 W. O valor obtido após a análise no Dialux foi de 304 lux. Conclui-se que os níveis de iluminação média deste espaço satisfazem o valor de referência. Áreas de aprendizagem informal -1.19B A iluminação deste espaço é garantida por 6 armaduras do tipo E1, cada uma com duas lâmpadas T5 de 49 W. Face aos 317 lux obtidos para a iluminância média, após a realização do estudo, conclui-se que o nível médio de iluminação deste espaço encontra-se de acordo com o valor de referência norma. Áreas de aprendizagem informal -1.19C Este espaço encontra-se equipado com quatro armaduras do tipo E1 e duas do tipo E7. As do tipo E1 estão equipadas com duas lâmpadas T5 de 49 W e as tipo E7 estão equipadas com uma lâmpada T5 de 49 W cada uma. O valor da iluminância média obtida foi de 364 lux. Depois de algumas tentativas foi possível reduzir o consumo neste espaço, alterando 6 lâmpadas para 35 W, o valor da iluminação média obtida foi de 316 lux. As tabelas 5.51 e5.52 ilustram as vantagens alcanças com esta nova solução, durante o cálculo foi considerado que as lâmpadas funcionam durante quatro horas por dia. 5.2 Sistemas de Iluminação 91 Tabela 5.51: Consumo anual por áreas Tipo Lâmpada P. Total (W) Redução (W) Consumo Anual (kWh) Solução Atual T5 49 W 532 - 563,92 Solução Proposta T5 35W 444 88 470,64 Tabela 5.52: Análise da viabilidade económica da solução proposta Preço por Unid. Investimento Custo Anual Poupança Retorno Solução Atual - - 59,04e- - Solução Proposta 8,01e48,06e49,28e9,77e4,92 anos Áreas de aprendizagem informal -1.19D Constituída por seis armaduras do tipo E1, em que cada uma delas é composta por 2 lâmpadas de 49 W, está sala tem uma iluminância média de 336 lux, como o valor de referência é de 300 lux, presume-se que não é necessário atuar nas luminárias. Arrecadação da loja -1.21 e Grupo eletrobomba -1.27 O valor de referência para o nível médio de iluminação para as arrecadações é de 100 lux. A iluminação do presente espaço é garantida por meio de uma lâmpada T8 de 58 W e o valor obtido para o nível médio de iluminação foi de 114 lux. Caso a potência da lâmpada fosse baixada, o nível médio de iluminação baixaria para valores inferiores à 100 lux. Perante este facto conclui-se a lâmpada não deve ser alterada. O estudo realizado também se aplica ao espaço do grupo eletrobomba visto que partilha da mesma caraterística. Loja -1.22 O nível médio de iluminação definido para este tipo de espaço é de 300 lux. A loja é composta por quatro armaduras, com duas lâmpadas de 49 W cada uma. Depois de efetuar uma análise por intermédio do Dialux, foi possível verificar que o valor da iluminância média é muito superior ao que é necessário para este espaço, o valor obtido foi de 427 lux, após a alteração da potência de todas as lâmpadas para 35 W, o valor foi reduzido para 328 lux, permitindo assim uma redução de 26,42% na potência das lâmpadas e uma poupança anual de 15,54e, foi considerado que as lâmpadas estão ligadas durante cinco horas por dia. Os resultados alcançados podem ser consultados nas tabelas 5.53 e5.54. Tabela 5.53: Consumo anual por áreas Tipo Lâmpada P. Total (W) Redução (W) Consumo Anual (kWh) Solução Atual T5 49 W 424 - 561,8 Solução Proposta T5 35W 312 112 413,4 92 Caso de Estudo Tabela 5.54: Análise da viabilidade económica da solução proposta Preço por Unid. Investimento Custo Anual Poupança Retorno Solução Atual - - 58,82e- - Solução Proposta 8,01e64,08e43,28e15,54e4,12 anos Distribuição sanitários -1.23 Constituído por uma armadura do tipo E3, com uma lâmpada T5 de 35 W, a iluminância média obtida para este espaço foi de 137 lux. Como o valor de referência é 100 lux, depreende-se que o valor obtido é satisfatório. Sanitário de deficientes -1.24; Sanitário masculino -1.25 e Sanitário feminino -1.26 O valor de referência da iluminância média para este tipo de espaço é de 200 lux. A iluminação do sanitário de deficientes é feita por intermédio de uma lâmpada T5 de 35 W. Com a realização do estudo no Dialux foi possível confirmar que o nível médio de iluminação 236 lux obtido enquadrase com o valor de referência. O estudo do nível médio de iluminação realizado para o sanitário masculino -1.25 também aplica-se ao sanitário feminino -1.26, visto que a área dos dois espaços variam ligeiramente uma das outras, o número, o modelo e a disposição das luminárias é mesma. A iluminação do sanitário masculino é feita por intermédio de duas lâmpadas T5 de 35 W, o valor obtido para o nível médio de iluminação foi de 238 lux, perante este resultado assumiu-se que não era necessário atuar neste espaço. Arquivo 1.29A e Arquivo 1.29C O estudo realizado para o arquivo 1.29A, também aplica-se ao arquivo -1.29C, dado que são os mesmos, o valor de referência, o número, a potência e a distribuição das lâmpadas ao longo dos espaços também. O arquivo 1.29A encontra-se equipada com 4 armaduras, com uma T8 de 58 W cada uma, a iluminância média obtido foi de 203 lux, tendo em conta que o valor de referência é 200 lux, presume-se que não é necessário alterar as lâmpadas instaladas. Escada 1, escada 2, escada 3 e escada 4 Visto que estas escadas tem as mesmas caraterísticas do que às escadas 1 e 5, analisadas no piso 2, a análise e o resultado seria o mesmo. Os resultados ilustrados nas tabelas 5.55 e5.56 representam os benefícios obtidos para a escada 1, que também se aplica as escadas 2, 3 e 4. Tabela 5.55: Consumo anual por áreas Tipo Lâmpada P. Total (W) Redução (W) Consumo Anual (kWh) Solução Atual PL-T 4 Pin(42W) 184 - 341,32 Solução Proposta PL-C 4 Pin(32W) 140 44 259,7 5.2 Sistemas de Iluminação 93 Tabela 5.56: Análise da viabilidade económica da solução proposta Preço por Unid. Investimento Custo Anual Poupança Retorno Solução Atual - - 35,74e- - Solução Proposta 13,56e54,24e27,19e8,55e6,35 anos 5.2.2 Estudo do Nível Médio de Iluminação do CM e Análise dos Resultados Obtidos Pelos motivos mencionados anteriormente,nesta secção foram analisados apenas seis espaços das instalações do Conservatório da Música. A distribuição da iluminação pelos espaços analisados encontram-se representados no anexo B.3. Pavilhão -1.25 Localizada no piso -1 da escola conservatório da música (CM), a iluminação do presente ginásio é feita por intermédia de 8 armaduras, com duas lâmpadas T5 de 49 W cada uma. O nível médio de iluminação obtido após o estudo realizado no Dialux foi de 394 lux, apesar de a substituição das lâmpadas 49 W por 35 W baixar os níveis de iluminação, isso não será um problema visto que o valor do nível médio iluminação obtido foi de 303 lux e o de referência são 300 lux. Com um investimento de 128,16 eobtém-se uma poupança de 37,29 epor ano com o tempo de retorno de 3,44 anos, os resultados podem ser consultadas nas tabelas 5.57 e5.58. Tabela 5.57: Consumo anual por áreas Tipo Lâmpada P. Total (W) Redução (W) Consumo Anual (kWh) Solução Atual T5 49 W 848 - 1348,32 Solução Proposta T5 35W 624 224 992,16 Tabela 5.58: Análise da viabilidade económica da solução proposta Preço por Unid. Investimento Custo Anual Poupança Retorno Solução Atual - - 141,17e- - Solução Proposta 8,01e128,16e103,88e37,29e3,44 anos Sala polivalente -1.27 O valor de referência do nível médio de iluminação para espaço polivalente é de 500 lux. A sala está dotada de 35 armaduras, cada uma delas com uma lâmpada T5 de 49 W, o nível médio de iluminação obtido foi de 502 lux, presumiu-se não ser necessário nenhum tipo de intervenção para esta sala. 94 Caso de Estudo Refeitório -1.29 Este espaço é composto por 12 armaduras, em que cada uma delas é constituída por duas lâmpadas T5 de 49 W. Após a realização do estudo no Dialux foi possível constatar que o nível médio da iluminação do presente refeitório é muitíssimo elevado 600 lux, enquanto que o valor de referência é de 200 lux. Fez-se um novo estudo onde a potência de todas as lâmpadas foram reduzidas par 35 W, mas o nível médio de iluminação manteve-se elevado, 460 lux. No último estudo efetuado considerou-se uma lâmpada de T5 de 35 W por cada armadura em vez de duas e o valor médio de iluminação obtido foi de 240 lux. Com um investimento de 96,12e, consegue-se uma poupança anual de 69,92ecom um período de retorno de investimento de 1,37 anos, o que é magnífico. Estes resultados estão ilustrados nas tabelas 5.59 e5.60. Tabela 5.59: Consumo anual por áreas Tipo Lâmpada P. Total (W) Redução (W) Consumo Anual (kWh) Solução Atual T5 49 W 1296 - 1030,32 Solução Proposta T5 35W 456 840 362,52 Tabela 5.60: Análise da viabilidade económica da solução proposta Preço por Unid. Investimento Custo Anual Poupança Retorno Solução Atual - - 107,87e- - Solução Proposta 8,01e96,12e37,96e69,92e1,37 anos Cozinha -1.30 O nível médio de iluminação para uma cozinha é 500 lux. Este espaço encontra-se equipado com 6 armaduras, em que cada uma delas contem uma lâmpada florescente T8 de 58 W, a iluminância média registada foi de 301 lux. A possibilidade de corrigir este valor consiste em trocar a potência das 6 lâmpadas instaladas por lâmpadas de 80 W, utilizar um Eco-balastro adaptador/suporte e também incrementar mais três armaduras, tendo cada uma delas uma lâmpada de 49W. Com a esta alteração, o nível de iluminação aumentaria para 530 lux, corrigindo assim o valor da iluminação média. A solução sugerida encontra-se ilustrada no anexo B.3. Sala de primeiros socorros -2.14B O nível médio de iluminação para este tipo de espaço é 500 lux.Este espaço encontra-se equipado com uma armadura, que por sua vez encontra-se equipada com duas lâmpadas T8 de 58 W. A iluminância média apurada após o estudo realizado no Dialux foi de 503 lux. Comparando o valor obtido com o de referência conclui-se que não necessário alterar as lâmpadas instaladas. Sala de percussão -2.26 Segundo a norma EN12464-1 o valor de iluminância média para uma sala de prática musical é de 300 lux. Esta sala encontra-se equipada com 8 armaduras, cada uma delas com duas lâmpadas 5.2 Sistemas de Iluminação 95 T5 de 49 W, o resultado registado para o nível médio de iluminação após o estudo realizado foi de 408 lux. De modo a reduzir o consumo as lâmpadas foram alteradas para 35 W e obteve-se uma iluminância média de 313 lux. Os benefícios alcançados com esta alteração encontram-se registados nas tabelas5.61 e5.62. Foi considerado que as lâmpadas são utilizadas durante 4 horas por dia durante todo o ano. O tempo de retorno de 5,15 anos é um valor um pouco elevado, mas tendo em conta que há vários espaços com a mesma caraterística, aplicando a mesma solução nos outros espaços, permitiria economias importantes à instituição. Tabela 5.61: Consumo anual por áreas Tipo Lâmpada P. Total (W) Redução (W) Consumo Anual (kWh) Solução Atual T5 49 W 848 - 898,88 Solução Proposta T5 35W 624 224 661,44 Tabela 5.62: Análise da viabilidade económica da solução proposta Preço por Unid. Investimento Custo Anual Poupança Retorno Solução Atual - - 94,11e- - Solução Proposta 8,01e128,16e69,25e24,86e5,16 anos 5.2.3 Considerações gerais sobre a Iluminação Do estudo realizado para os 108 espaços, constatou-se que existem 34 espaços cujo o nível médio de iluminação é menor do que o valor referência. Do total dos espaços não foram necessários realizar alteração no sistema de iluminação em 26 espaços. Através do estudo efetuado no software Dialux, foi possível diminuir o consumo em 48 espaços sem que o nível médio de iluminação ficasse abaixo do valor de referência. Nestes casos em que o consumo foi reduzido, obteve-se uma redução de custo anual de 778,06e. Nas figuras 5.21 e5.22 encontram-se representados os benefícios alcançados com esta alteração (ao nível de consumo e custo), sendo que na figura 5.21 faz-se uma comparação entre o valor do consumo atual e o consumo novo obtido com a nova solução, enquanto que na figura 5.22 representa-se o custo atual e o custo novo obtido. 96 Caso de Estudo Figura 5.21: Comparação entre os consumos Figura 5.22: Comparação entre os custos Para além da melhoria obtida após o estudo realizado, constatou-se alguns aspetos, referentes ao sistema de iluminação dos espaços, que necessitam de uma alguma atenção, entre as quais destacam-se as seguintes: Sugere-se a instalação de detetores de presença e movimento 360oou 180onos corredores, escadas e casas de banho, espaços caraterizados pela passagem frequente de pessoas, que permite eliminar o consumo desnecessário de energia. Nas salas de aulas, gabinetes de professores e salas de reuniões sugere-se a instalação de detetores de presença e movimento com aquisição do valor de iluminância para variação do fluxo luminoso das lâmpadas. Neste caso a iluminação passaria a ser controlado de duas formas. No caso de existir iluminação natural o controlo é efetuado por detetores de presença e movimento 360oque fazem a aquisição do valor da iluminância associados com o sensor que faz a variação independente do fluxo luminoso de cada luminária ou de conjuntos de luminárias. No caso de não existir iluminação natural, o controlo é efetuado apenas com detetores de presença e de movimento 5.3 Sistemas de aquecimento, ventilação e ar condicionado 97 360o, que possibilita fazer a variação do fluxo luminoso manualmente através de botões de pressão (o nível de iluminância será sempre ajustado pelo valor médio recomendado). 5.3 Sistemas de aquecimento, ventilação e ar condicionado A instalação em análise é constituída por duas centrais: central térmica frio, responsável pelo arrefecimento que se encontra equipa com um chiller e central térmica quente, responsável pelo aquecimento que se encontra equipada com duas caldeiras. As caldeiras funcionam a gás, são ligadas 45 minutos antes da escola iniciar as suas atividades e são desligadas 30 minutos antes da escolar se encerrar. 5.3.1 Águas Quentes Sanitárias (AQS) As AQS destinam-se a servir os balneários e o seu aquecimento é feito normalmente por intermédio de caldeiras e painéis solares térmicos. Durante a primavera/verão, é possível efetuar o aquecimento das AQS recorrendo somente aos painéis solares, abdicando da necessidade de aquecer as caldeiras o que leva a uma redução no consumo de gás. Em relação ao armazenamento das AQS, realizam-se em dois reservatórios com capacidade individual de 1000 litros. Figura 5.23: Termoacumulador 5.3.2 Climatização O controlo da climatização da instalação em análise é assegurado pela Gestão Técnica Centraliza (GTC). A climatização funciona em dois circuitos de água fechada (ida e volta) em que as duas caldeiras, que fazem parte da central térmica quente, são responsáveis pelo aquecimento dos espaços e o chiller, que faz parte da central térmica fria, é o responsável pelo arrefecimento. É de realçar que todas as bombas instaladas têm variadores de frequência. 98 Caso de Estudo Figura 5.24: GTC da climatização da ERF e CM Em relação às salas de aulas, estas só possuem o sistema de aquecimentos (radiadores) que são ligados apenas no inverno. O período de aquecimento (ligar/desligar) para cada sala de aula é definida e comandada exclusivamente pela GTC. É na GTC que se define a temperatura indicada para o aquecimento das salas de aulas para o dias ou semanas desejadas. O número de radiadores instalados nas salas de aulas variam entre dois a três, dependendo da área de cada sala. No que diz respeito à entrada de ar nas salas de aulas, esta ocorre pelas grelhas que se encontram instaladas atrás dos radiadores e são expelidos para fora por intermédio de ventiladores. Os espaços como conselho executivo, secretaria e salas de professores possuem o sistema de aquecimento e arrefecimento (termoventilador). Apesar de que o controlo da climatização também ser realizado pela GTC, os utilizadores podem alterar a temperatura no interior dos espaços atuando diretamente dos termoventiladores. Em relação a climatização, a instalação em análise pode ser caraterizada como eficiente. Pois, utiliza a GTC que é um elemento crucial na estratégia de eficiência energética de um edifício, reduzindo expressivamente os consumos desnecessários sem afetar o conforto dos utilizadores. Capítulo 6 Conclusões e Trabalho Futuro 6.1 Conclusão Com a realização da presente dissertação, pretendeu-se minimizar os custos associados ao consumo da energia elétrica da ERF e CM, sem prejudicar o nível do conforto e bem-estar dos utilizadores e, respeitando sempre as normas definidas pela União Europeia. Nos primeiros dois capítulos fez-se o enquadramento da temática abordada, nomeadamente as origens de energia, as diversas fontes existentes e o impacto ambiental causado pela mesma, e ainda, foi descrito o conceito do desenvolvimento sustentável assim como a sua relevância no âmbito da eficiência energética. No terceiro capítulo fez-se uma aprofunda narração sobre a eficiência energética e a gestão de energia. Também foram especificadas as principais áreas de atuação para a melhoria da eficiência energética, em geral e especificamente para os edifícios escolares. No quarto capítulo fez-se um estudo profundo do sistema da iluminação, de modo a perceber quais as tecnologias mais eficientes existentes atualmente no mercado. Os estudos realizados para os capítulos mencionados anteriormente serviram de base para a realização do caso de estudo apresentado no capítulo cinco. Mais de 70 % dos espaços analisados necessitam de intervenção ao nível de iluminação. Apesar de as lâmpadas instaladas nos edifícios CM e ERF serem maioritariamente T5 de 49 W, verificou-se que em muitos casos essas lâmpadas podiam ser alteradas para 35 W, sem que o nível de iluminância média fosse posto em causa. Em média foi possível baixar o consumo da iluminação em 40 % dos espaços analisados. Verificou-se um número significativo de espaços cujo o nível médio de iluminação é inferior ao valor recomendo pela norma, em alguns casos é possível corrigir esse défice recorrendo a lâmpadas mais eficientes, mas existem casos que só é possível suprir o valor em falta incrementando mais armaduras. Em relação ao AVAC verificou-se que o controlo é efetuado pela GTC, que é uma das medidas chaves para o aumento da eficiência energética. A utilização dos painéis solares térmicos para o aquecimento das AQS, prescindindo da utilização das caldeiras durante a primavera/verão foi uma das outras medidas eficientes encontradas nestas instituições. 99 106 Figura A.2: Níveis de iluminação média (continuação) As tabelas representadas nas figuras A.1 eA.2 foram retiradas da página 69 e 70 do Manual de Projeto de Instalações Técnicas. A.2 Discrição Marca Modelo E1 TRILUX 3911 RPX-L E2 ATOMIS TETRIS 220 2X26W TC-T/E E2.1 TRILUX 3911RSV E2.2 TRILUX 5001RMV E3 ZUNTOBEL FT1 35W T16 EVG E4 ERCO TRION UPLIGHT 1X42W E5 ODEL LUX OD-8554 1X58W E6 ODEL LUX OD-8554 1X58W E7 TRILUX 3911RPX E8 BOLUCE BO 0902 E10 ODEL LUX OD-8554 2X58W E11 ZUNTOBEL CHIARO FT 1X35W E12 MULTILINE VIVACE 7.2 HIT-DE-CRI E13 ODEL LUX OD-8554 2X58W E14 ZUNTOBEL CHIARO FT 1X28W E15 TRILUX T16 EVG 8X3911 RPX-L E16 TRILUX T16 EVG 10X3911 RPX-L E17 TRILUX T16 EVG 3X3911 RPX-L E18 MULTILINE VIVACE 1.2 2XTC D 26/G24D3 A.3 107 Tabela A.1: Caraterísticas das armaduras instaladas na ERF e CM A.3 Tabela A.2: Número de horas de funcionamento das lâmpadas durante o dia Funcionamento das lâmpadas Local Horas Sala de aula 6 Gabinete 5 Corredor 7 Espaços Sanitários 6 Pavilhão 6 Refeitório 4 Biblioteca 6 Arrecadação 3 Arquivo 3 Gabinete psicologia 4 Sala trabalho 4 Sala apoio 5 Sala Formação 3 Sala funcionários 4 Associação dos estudantes 5 Área aprendizagem informal 4 Loja 5 Escada 7 Sala de desenho 6 Sala EVT 6 Refeitório 3 Sala Percussão 4 Sala apoio 4 108 A.4 Caraterísticas das lâmpadas Figura A.3: Caraterísticas das lâmpadas Figura A.4: Caraterísticas das lâmpadas Figura A.5: Caraterísticas das lâmpadas Anexo B As imagens que ilustradas nesta secção representam a distribuição das iluminâncias para os diferentes espaços. A imagem a) representa a solução atual e a b) representa a solução sugerida. B.1 Iluminância média dos espaços analisados no piso 1 da ERF Corredor museu 1.1.A Figura B.1: Distribuição da iluminação Corredor Centro de formação 1.1.B A lâmpada assinalada na figura b) foi a única cuja a potência das lâmpadas não foram alteradas de 26 W para 18 W. Figura B.2: Distribuição da iluminação Corredor sanitários 1.1.C Figura B.3: Distribuição da iluminação 109 110 Corredor salas de aula 1.1.D Figura B.4: Distribuição da iluminação Museu 1.2 As lâmpadas que foram alteras de 49 W para 80 W, encontram-se assinaladas na figura b) Figura B.5: Distribuição da iluminação Gabinete de Psicologia 1.3 Figura B.6: Distribuição da iluminação B.1 Iluminância média dos espaços analisados no piso 1 da ERF 111 Sala de Apoio a alunos 1.4 e Sala de trabalho 1.5B Figura B.7: Distribuição da iluminação Sala de trabalho 1.5.A Figura B.8: Distribuição da iluminação Sala de apoio ao museu 1.6 Figura B.9: Distribuição da iluminação 112 Centro de Formação 1.7 Figura B.10: Distribuição da iluminação Distribuição sanitários 1.8 Figura B.11: Distribuição da iluminação Sanitários deficientes 1.9 Figura B.12: Distribuição da iluminação B.1 Iluminância média dos espaços analisados no piso 1 da ERF 113 Sanitário feminino 1.10 Figura B.13: Distribuição da iluminação Sanitário masculino 1.11 Figura B.14: Distribuição da iluminação Sala de Aula 1.12.A Figura B.15: Distribuição da iluminação 114 Sala de Aula 1.12B e Sala de Aula 1.12C Figura B.16: Distribuição da iluminação Sala de Aula 1.12D; 1.12E; 1.12F; 1.12G; 1.12H; 1.12I e 1.12J Figura B.17: Distribuição da iluminação Sala de desenho 1.13 Figura B.18: Distribuição da iluminação B.2 Iluminância média dos espaços analisados no piso 2 da ERF 115 B.2 Iluminância média dos espaços analisados no piso 2 da ERF Corredor sanitários -1.1A Figura B.19: Distribuição da iluminação Corredor Salas de aula -1.1B Figura B.20: Distribuição da iluminação Corredor refeitório -1.1C Figura B.21: Distribuição da iluminação 122 Áreas de aprendizagem informal -1.19.A Figura B.40: Distribuição da iluminação Áreas de aprendizagem informal -1.19B Figura B.41: Distribuição da iluminação Áreas de aprendizagem informal -1.19C As lâmpadas que foram alteradas para de 49 W para 35 W encontram-se assinaladas na figura b). Figura B.42: Distribuição da iluminação B.2 Iluminância média dos espaços analisados no piso 2 da ERF 123 Áreas de aprendizagem informal -1.19D Figura B.43: Distribuição da iluminação Arrecadação da loja -1.21 e Grupo eletrobomba -1.27 Figura B.44: Distribuição da iluminação Loja -1.22 Figura B.45: Distribuição da iluminação 124 Distribuição sanitários -1.23 Figura B.46: Distribuição da iluminação Sanitário de deficientes -1.24; Sanitário masculino -1.25 e Sanitário feminino -1.26 A figura 1 ilustra a distribuição da iluminação no Sanitário de deficientes -1.24 e figura 2 ilustra nos Sanitário masculino -1.25 e Sanitário feminino -1.26 Figura B.47: Distribuição da iluminação Arquivo 1.29A e Arquivo 1.29C Figura B.48: Distribuição da iluminação B.3 Iluminância média dos espaços analisados no CM 125 B.3 Iluminância média dos espaços analisados no CM Pavilhão -1.25 Figura B.49: Distribuição da iluminação Sala polivalente -1.27 Figura B.50: Distribuição da iluminação Refeitório -1.29 Figura B.51: Distribuição da iluminação 126 Cozinha -1.30 As lâmpadas assinaladas representam às T5 de 49 W e às restantes T5 80 W. Figura B.52: Distribuição da iluminação Sala de primeiros socorros -2.14B Figura B.53: Distribuição da iluminação Sala de percussão -2.26 Figura B.54: Distribuição da iluminação Anexo C C.1 Planta do Piso 2 Figura C.1: Planta do piso 2 da Escola Rodrigues Freitas 127 128 C.2 Planta do Piso 1 Figura C.2: Planta do piso 1 da Escola Rodrigues Freitas C.3 Planta do Piso -1 129 C.3 Planta do Piso -1 Figura C.3: Planta do piso -1 da Escola Rodrigues Freitas