2 oe josé cruz 11 11 2009 final
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José Cruz
O que é?
Estrutura do sistema (modelo do edifício):
Variáveis de input:
Resultados: resposta do modelo matemático aos parâmetros anteriores
Arquitectura,Materiais,Envidraçados, …
Controláveis – ocupação, iluminação, equipamentos, horários,
Incontroláveis – clima local
Modelo matemático que representa o comportamento de um edifício. É constituído por três blocos
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Programa Analisado: DesignBuilder Interface do Energy plus Desenvolvido no Reino Unido Primeira versão lançada em 2005 Brevemente terá em módulo IEE
Ferramenta poderosa, mas pouco user friendly
Factor de Forma e Factores de Correcção Climática de Inverno e de Verão
IEE limite e S ponderados (em caso de edifícios com várias tipologias)
Indicador de Eficiência Energética Classe Energética Consumos energéticos relevantes para preenchimento da DCR
/ CE Etc.
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Descrição Edifício
• Localização
• Arquitectura
• Materiais construção
• Zonas térmicas
• Ganhos internos (equipamentos, iluminação, elevadores, bombagens e acessórios , …)
• Perfis ocupação
• infiltrações
Dados Clima
• Temperatura Seca
• Humidade Relativa
• Pressão
• Radiação
• Vento (velocidade direcção)
• …
Análise Térmica
Climatização
•Tipo e potência
•Performance
•Ventilação insuflação e extracção
•Controlo e horários
•Ar novo
•…
Cargas térmicas horárias
arrefecimento e aquecimento
Potências Climatização
Análise Sistema
Consumos de energia
Funcionamento do programa
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Resultados Ganhos e perdas de energia térmica dentro de cada espaço definido,
discriminados por fontes e poços; Consumo energético discriminado por aplicação (aquecimento, arrefecimento,
ventilação, iluminação, etc.) e por fonte de energia (electricidade, gás, etc.); Temperaturas do ar interior, média radiante e operacional, humidade relativa; Índices de conforto térmico, com curvas de distribuição da temperatura; Transmissão de calor através da envolvente do edifício, incluindo paredes,
coberturas, infiltração, ventilação, etc.; Cargas de aquecimento e arrefecimento; Produção de CO2; Dimensionamento de sistemas AVAC, climatização e ventilação.
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Ambiente 3D Construção por blocos Grande variedade de geometrias
possíveis
Navegador com os elementos construtivos e respectivas áreas
Envolvente Exterior
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Visualização do Edifício
Tipos de construções no DB Paredes exteriores Cobertura Pavimento Pavimento entre pisos Paredes interiores Paredes/coberturas/pavimento
em contacto com espaços não ocupados
Pontes térmicas …
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Construções e materiais tipo na biblioteca do programa
Possibilidade de adicionar novos materiais e construções à biblioteca
Parede exterior
Material
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Existem dois modos de definir as infiltrações e a ventilação natural:
Schedule: define um valor fixo de renovações por hora
Calculated: o programa calcula as renovações com base em
- Janelas, grelhas, aberturas e fendas;- Tamanho, forma e orientação- Velocidade do vento e temperatura exterior- Temperatura interior em cada zona- Definições de controlo de conforto
Atenção! Verificar se os ficheiros de clima têm dados de vento
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Divisórias interiores, criação de zonasA criação de zonas é um processo que divide o edifícios em áreas físicas separadasSe alguma área do edifício tem diferentes sistemas de AVAC, iluminação, orientação ou
condições de operação é necessários criar uma zona que a represente
As zonas no DesignBuilder são desenhadas com partições:
Partições interiores definem as zonas num bloco
Cada zonas pode ter definições independentes ou comuns ao bloco
Simulação multi-zona os cálculos são feitos para cada zona e não com médias para o edifício
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Valores por defeito definidos pelo nível acima na hierarquia
Alterações num nível altera todos os parâmetros abaixo na hierarquia.
Funcionamento hierárquico do modelo
Local
Edifício
Bloco
Zona
Superfície
Abertura
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O edifício é dividido em zonas de acordo com as suas actividadesCada tipo de actividade tem associado os dados de:
i) Ocupação- densidade de ocupação (pessoas/m2);- perfis de ocupação (com detalhe horário e com possibilidade de incluir feriados)
ii) Actividade metabólica- actividade dos ocupantes e - ganhos térmicos sensíveis e latentes
iii) Consumo de AQS- Consumo em litros/m2/dia
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iv) Controlo ambiente- Setpoints de temperatura (aquecimento e arrefecimento)- Setpoints de temperatura de setback(aquecimento e arrefecimento)- Setpoints de humidade relativa (humidificação e desumidificação)- Temperatura mínima de ventilação natural (free cooling)- Ar novo:
- Iluminação: iluminância requerida (lux)
mínimo por pessoa nº de renovações horárias mínimas
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v) Ganhos internos- Ganhos internos de equipamentos (computadores, equipamento escritório, equip. cozinha, …)- Horários de funcionamento dos equipamentos
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Typical Workday
- Horário On/Off (100%, 0%)- Intensidade a 100
Schedule- Perfis horários, 0-100%- Podem-se definir perfis diferentes para os diferentes dias da semana e do mês- Possibilidade de adicionar feriados
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Base de dados com envidraçados (algumas falhas) Possibilidade de adicionar à biblioteca Definição de tipo de caixilhos e nº de divisórias
Sombreamentos: Window shadings (cortinas, estores, black-outs,
etc.)- Controlo em função de horários, temperatura,
radiação, … Local shadings (palas exteriores verticais ou
horizontais)
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Define-se a iluminação em função de: Potência (W/m2) Tipo de luminária Fracções visível e radiante
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Controlo de iluminação Funcionamento em função de horário
Controlo em função da luz natural: Linear
Escalões
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Tipos de sistemas de AVAC disponíveis no DesignBuilder Fan coil units Unitary single zone (expansão directa e splits) Unitary multizone (expansão directa multizona com
uma única UTA) CAV – Volume de Ar Constante VAV – Volume de Ar Variável
Sistemas monozona
Sistemas multizona
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Ventilação mecânica Valor máximo Perfil e horário funcionamento Ar Novo
Ventiladores
Free Cooling
Recuperador de Calor
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Aquecimento Combustível CoP Perdas de distribuição
Bateria aquecimento
Horário funcionamento
Arrefecimento (igual a aquecimento)
Controlo de humidade Humidificação – On/Off Desumidificação – On/Off 24
Cálculos Dimensionamento potência aquecimento
Cálculo estacionário Dimensionamento potência arrefecimento
Cálculo para dia projecto Simulação
Simulação dinâmica – 2-10 iterações por hora
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Cálculo sem ganhos solares
Potência AquecimentoPerdas Térmicas
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Potência Arrefecimento
Simulação Ficheiros climáticos com detalhe horário; Simulação dinâmica; 2-10 iterações por horas; Parâmetros analisados: Radiação solar, iluminância,
sombras, ganhos, massa, ventilação, trocas de calor inter-zona;
Simulação anual (possibilidade de estudar períodos de tempo mais curtos, por exemplo: semana de verão, semana de inverno);
Resultados podem ser disponibilizados em períodos anuais, mensais, diários, horários ou sub-horários ;
etc
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Resultados – trocas térmicas anuais
Aquecimento
Arrefecimento
Edifício escritórios
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Resultados – Consumos eléctricos anuais
Edifício escritórios30
Resultados: ganhos internos e aquecimento - dia Inverno
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Resultados: ganhos internos e arrefecimento - dia Verão
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CFD – análise interna e externa Computation Fluid Dynamics (CFD) é o termo utilizado para descrever métodos
numéricos usados para calcular a temperatura, velocidade e outras propriedades de fluidos num espaço.
CFD aplicado a edifícios fornece-nos os valores de velocidade, pressões e temperatura no interior do edifício e na sua envolvente.
Necessárias condições fronteira: clima, ganhos internos, AVAC, …
Funcionamento Cálculo estacionário a três dimensões
Utiliza o método do volume finito
O espaço é dividido numa grelha definida pelo utilizador
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Análise externa
Velocidade
Velocidade
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Análise interna - construção
Radiadores(fluxo calor) Insuflação
(Fluxo extracção)
Extracção(Fluxo insuflação,
ângulo descarga)
Definições Fronteiras CFD Fluxo insuflação Ângulo descarga Fluxo extracção Temperatura Fluxo Calor
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Análise interna resultados
Velocidade e temperatura
Velocidade e temperatura
Ferramentas para a Simulação Dinâmica EnergyPlus/DesignBuilder
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