medidas de eficiência energética na ilumina ç ão integrando luz natural
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Medidas de Eficiência Energética na Ilumina ç ão Integrando Luz Natural. Realizado por Filipe Lopes de Pinho Latourrette Alves. Medidas de Eficiência Energética na Iluminação Integrando Luz Natural. Enquadramento e Motivação. A sociedade atravessa uma crise energética que - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Medidas de Eficiência Energética na Iluminação Integrando Luz Natural
Realizado porFilipe Lopes de Pinho Latourrette Alves
MIEEC - 2008
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Enquadramento e Motivação
• A sociedade atravessa uma crise energética que obriga uma utilização racional de energia
• Relevância da Iluminação num dos principaissectores de consumo de energia eléctrica, o de serviços
• Grande parte destes 50% podem ser preenchidoscom a iluminação natural
• Existem várias tecnologias para a integração da luz natural e a sua eficácia depende de vários aspectos
• É necessário desenvolver uma metodologia de análise
Medidas de Eficiência Energética na Iluminação Integrando Luz Natural
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Consumos Energéticos Sector Serviços
I luminação50%
Outros 16% Motores
34% Motores
I luminação
Outros
www.adene.pt , acedido em março de 2007
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Objectivos
• Identificação e Caracterização das Tecnologias de Integração da Iluminação Natural (TIIN)
• Desenvolvimento de uma metodologia genérica capaz de quantificar o impacto da luz natural no interior de um compartimento, para a integração das TIIN
• Desenvolvimento de uma ferramenta de cálculo matemático para a simulação e estimativa dos benefícios energéticos e económicos da utilização das TIIN
• Aplicação da ferramenta a casos de estudo
Medidas de Eficiência Energética na Iluminação Integrando Luz Natural
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TIIN
Medidas de Eficiência Energética na Iluminação Integrando Luz Natural
Sistemas Automáticos de Controlo Condução de Luz
Regulação Automática do Fluxo Luminoso com Sensor Fotoeléctrico
• As condições exteriores de iluminação natural podem variar, mas o nível de iluminância pretendido no interior permanece constante, visto que a iluminação artificial se modifica simultaneamente em função das alterações exteriores
• Reduções até 75% no consumo de energia
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Sistema Automático ON/OFF com Sensor de Presença
• Sensor avalia a disponibilidade da iluminação natural e procede à activação e desactivação automática do sistema de iluminação
• Reduções até 50% no consumo de energia
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TIIN
Medidas de Eficiência Energética na Iluminação Integrando Luz Natural
Sistemas Automáticos de Controlo Condução de Luz
Poço ou Prisma de Iluminação
• Medida do encargo arquitectónico
• Pequenos prismas de luz e ventilação
Átrio
• Tipo de envidraçado utilizado influencia a transmissão da luz natural
• Manutenção regular
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TIIN
Medidas de Eficiência Energética na Iluminação Integrando Luz Natural
Sistemas Automáticos de Controlo Condução de Luz
Tubo Reflector
• Permite transportar a iluminação natural para o interior de uma instalação através de um tubo reflector
• Constituído na parte superior por um espelho parabólico que concentra e redirecciona a luz do sol
• Fácil de instalar e não necessita de manutenção
• Aplicável a pequenos e grandes espaços
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www.solatube.com, acedido em dezembro de 2007
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TIIN
Medidas de Eficiência Energética na Iluminação Integrando Luz Natural
Sistemas Automáticos de Controlo Condução de Luz
Prateleiras de Luz
• Protege os ocupantes contra o acesso da luz solar directa, redireccionando os raios solares para o tecto
• Permite obter no interior uma maior uniformidade luminosa e pode ser utilizada para ventilação
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• Constituído por um colector de iluminação natural colocado estrategicamente no topo de um edifício que irá armazenar e conduzir através de fibras ópticas a luz solar para o interior
• Interacção com a iluminação artificial, actuando em simultâneo com as lâmpadas fluorescentes
Fibras Ópticas
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Quantificação da Iluminação Natural
Medidas de Eficiência Energética na Iluminação Integrando Luz Natural
Factor de Luz do Dia (FLD)
• Eint é a iluminância interior num ponto de um plano (lux)
• Eext é a iluminância exterior simultânea num plano horizontal (lux)
• As TIIN permitem uma melhor utilização do FLD
• Quanto mais elevado for o FLD maior será a poupança
100(%).
.int extEE
FLD
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
1 2 3 4 5
Poup
ança
ene
rgét
ica
(%)
FLD (%)
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www.fe.up.pt/~arminío, acedido em Novembro de 2007
FLDPo
upan
ça
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Quantificação da Iluminação Natural
Medidas de Eficiência Energética na Iluminação Integrando Luz Natural
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Factor de Luz do Dia Médio (FLDM)
)1( 2
t
céujj
SS
FLDM
área da superfície envidraçada
factor de transmissão luminosa do envidraçado
ângulo de céu visível
área total de todas as superfícies no local
factor de reflexão médio de todas as
superfícies
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Abordagem Metodológica
Medidas de Eficiência Energética na Iluminação Integrando Luz Natural
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Medidas de Eficiência Energética na Iluminação Integrando Luz Natural
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Abordagem Metodológica
Poupança Energética
Energia Consumida SEM o Sistema
Energia Consumida COM o Sistema
Número de horas
anual
Potência total
100 0
Potência (w)
055…
202220
% Fluxo Iluminação Interior
Número de horas
0 184310 46… …90 69
Cálculo Luminotécnico (exemplo)
Regulação automática do fluxo
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Medidas de Eficiência Energética na Iluminação Integrando Luz Natural
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Regulação Automática do Fluxo – Cálculo Luminotécnico (exemplo)horário de funcionamento das 9h ás 17h
• Relação entre a latitude e iluminância exterior
• Curvas de probabilidade
• Valor médio anual do número de horas das quais a iluminância exterior é suficiente para garantir um valor desejado de iluminação interior
Abordagem Metodológica
[2] Comité Español de Iluminación
450…500
90 69
Iluminação devida à luz natural (lux)
500 0 184310 46… …
100 0
Potência (w)
055…
202220
% Fluxo Iluminação Interior
Número de horas
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Medidas de Eficiência Energética na Iluminação Integrando Luz Natural
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horário de funcionamento das 9h ás 17h
Considerando • Latitude de 40º e FLD = 4%
• Nível de iluminação interna de 500 lux
luxFLDE
Eext 1250004,0500.int
.
Abordagem Metodológica
[2] Comité Español de Iluminación
• Para garantir um nível de 500 lux no interior, necessitamos pelo menos de uma iluminância externa aproximadamente de 12500 lux
• Para uma latitude de 40º a percentagem associada é de aproximadamente 80%
Regulação Automática do Fluxo – Cálculo Luminotécnico (exemplo)
450…500
90 69
Iluminação devida à luz natural (lux)
500 0 184310 46… …
100 0
Potência (w)
055…
202220
% Fluxo Iluminação Interior
Número de horas
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Medidas de Eficiência Energética na Iluminação Integrando Luz Natural
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• Número total de horas 2304h/ano
• Repetido para os diferentes patamares de fluxo
184380,02304 ntofuncionamedehoras
Abordagem Metodológica
Regulação Automática do Fluxo – Cálculo Luminotécnico (exemplo)
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Casos de Estudo
Medidas de Eficiência Energética na Iluminação Integrando Luz Natural
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Local de estudo
Sala de laboratório do edifício J da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto
• Latitude 41º
• Iluminância média recomendada 500 lux
• Horário de trabalho das 9h às 17h
• 6 dias/semana 2304 horas/ano
• 16 Armaduras Lâmpadas de T8 /58W
• Potência lâmpada + balastro 72W
• Energia consumida num ano 2654 kW/h
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Casos de Estudo
Medidas de Eficiência Energética na Iluminação Integrando Luz Natural
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Estimativa do FLDM
Características da sala
(%)3)1( 2
t
céujj
SS
FLDM
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Casos de Estudo
Medidas de Eficiência Energética na Iluminação Integrando Luz Natural
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Sensor Fotoeléctrico com Regulação – Cálculo Luminotécnico
horário de funcionamento das 9h ás 17h
Poupança Energética anual ≈ 78% = (1-588/2654)
16670
100008333666750003333
Iluminação exterior necessária (lux)
16667150001333311667
783,36864
956,161059,84
115292
10092,1646,08
97,6753,08
79,6366,09
46,0892,1669,12
7583
Iluminação devida à luz natural (lux)
>=500450400
100500
350300250200150
Horas em que a luz diurna é insuficiente
945 0 0 1359,36 0
Fluxo % da lâmpadaPotência % da
lâmpada
Horas de funcionamento a essa potência (h)
Energia consumida (kWh)
Potência total das lâmpadas (W)
0
138,2446,0869,12
138460
760599461415346
90100
1020304050
207607080
36,1068300
288380,16483,84
576691,2
2533425060
53,0861,3166,8926,5447,78
184,32161,28
Total : 588,17
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Casos de Estudo
Medidas de Eficiência Energética na Iluminação Integrando Luz Natural
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Sensor Fotoeléctrico com Regulação – Estudo Económico
Investimento Total: 795 €
Retorno Económico ≈ 3 anos
Poupança Anual ≈ 251 €
Preço (€/kWh) : 0,1216
Potência consumida num ano (kWh): 2654,2Custo (€) : 323
Nova Potência consumida num ano (kWh): 588,17Custo (€) : 72
Daylight SENSOR 1291
InvestimentoCusto total (€)
825,619,619,6
Descrição material Custo unitário (€)Quantidade
ModularDIM DM
Balastro dimerizável T8 (58W)ModularDIM BASIC
19,6
51,619,61
1
16
129
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Casos de Estudo
Medidas de Eficiência Energética na Iluminação Integrando Luz Natural
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Controlo Automático ON/OFF Sensor de Presença
100 1152Total :
0 0 0 100 944,64 1088,21088
Iluminação devida à luz natural (lux)
Iluminação exterior necessária (lux)
Horas em que a luz diurna é insuficiente
Fluxo % da lâmpadaPotência % da
lâmpadaPotência total das
lâmpadas (W)Horas de
funcionamento a essa potência (h)
Energia consumida (kWh)
>=500 16666,7 01359,36000944,64
Poupança Energética anual ≈ 59% = (1-1088/2654)
Poupança Económica Anual de = 323-132 = 191 €
Preço (€/kWh) : 0,1216
Potência consumida num ano (kWh): 2654Custo (€) : 323
Nova Potência consumida num ano (kWh): 1088Custo (€) : 132
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Casos de Estudo
Medidas de Eficiência Energética na Iluminação Integrando Luz Natural
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Condutores de Luz e Regulação Automática
6,6123
4
0,3
0,91800,5
Caracteristicas Largura Sala (m) :
Comprimento Sala (m) :Altura Sala (m) :
Raio (m) :
Número
τj :αcéu :
ρ :
(%)9,0)1( 2
t
céujj
SS
FLDM
(%)439,0 FLDMtotalEnergia consumida (kWh) 61,64
Poupança Energética anual (%) 88
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Conclusões
Medidas de Eficiência Energética na Iluminação Integrando Luz Natural
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• Foi desenvolvida uma metodologia de análise genérica para a integração das TIIN
• Foi desenvolvida uma ferramenta capaz de estimar e quantificar o impacto do aproveitamento da luz natural assim como a poupança energética e económica proveniente
• A ferramenta permite isolar o efeito daylighting nos consumos de energia eléctrica revelando-se simples e eficaz
• Os sistemas automáticos de controlo apresentados e os condutores de luz natural apresentam-se como opções com enorme potencial de poupança energética
-50%-75%
-90%
On-Off RegulaçãoRegulação e
Condução de Luz
Até Até Até
Poupança energética
Medidas de Eficiência Energética na Iluminação Integrando Luz Natural
Realizado porFilipe Lopes de Pinho Latourrette Alves
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