Método Degress-day para desempenho energético da edificação

Autora: Aurea Vendramin

Análise e comparativos para melhoria em desempenho energético em edifícios assumem significativa importância na Arquitetura e Engenharia, orientando os profissionais durante o processo de projeto, em especial nos estudos preliminares.

É reconhecido por muitos que as condições de saúde humana, de energia e de conforto, são afetadas mais pelo clima do que por qualquer outro elemento do meio ambiente, condição mental que expresse satisfação com o ambiente térmico, do ponto de vista físico, confortável é o ambiente cujas condições permitam a manutenção da temperatura interna sem a necessidade de serem acionados os mecanismos termorreguladores.

Índices de Conforto se dividem em índices biofísicos: baseiam-se na troca entre o corpo e o ambiente; índices fisiológicos: baseiam-se nas reações fisiológicas originadas por condições conhecidas; índices subjetivos: baseiam-se nas sensações subjetivas de conforto experimentadas em condições variadas.

A escolha de um ou outro índice de conforto deve estar relacionada com as condições ambientais com a atividade desenvolvida pelo indivíduo, pela maior ou menor importância de um ou de outro aspecto do conforto.



Figura 1 – Índice de conforto   Fonte: Prof. Fernando O. Ruttkay Pereira, UFSC

Para melhor avaliação do desempenho e através dos dados adotar substituições ou adições de componentes e/ou alternativas para torna-lo Predio Eficiente pode-se avaliar de três formas: experimentais, cálculos matemáticos e métodos simplificados.

Em nossas consultorias adotamos o Método degress – day para desempenho energético da edificação, método este, desenvolvido por mim a vários anos e aplicado em edifícios e também em residências.O método graus – dias de cálculo da energia baseado no princípio que as perdas de energia da construção, perdas estas que são proporcionais às diferenças de temperatura interna e externa, a energia é adicionada ou retirada da construção quando há perda para manter as condições ideais de conforto no ambiente durante as estações frias e quentes, este método pode ser aplicado a outras localidades geográficas no mundo todo.A vantagem em se adotar um arquivo climático com dados horários de um ano inteiro ao invés de aplicar a prática usual de apenas o dia típico de verão e inverno, se encontra no fato de que os resultados obtidos nas simulações com dados horários anuais são mais representativos que das variações sazonais de um ciclo anual.

Segue demonstrativo de calculo para inicio da simulação para desempenho energético:

Graus – dia de aquecimento HDD, podem ser determinados usando a seguinte expressão:

                     n

         HDD = ∑(Tb + Tm) +

                      0

Graus - dia de resfriamento CDD, podem ser calculados de maneira análoga:

                    n

        CDD = ∑(Tm - Tb) +   

                     0

OBS :sinal positivo nas equações indicam que somente as diferenças positivas devem ser somadas, o n é igual ao número de dias. 

Normalmente em consultorias de retrofit para desempenho energético predial analisamos partições anuais, mensais e sazonais, sendo estes dados de inverno, outono, primavera e verão; para o cálculo de HDD e CDD.

Descrições e comparativos entre outros edifícios caracterizam melhor a análise, como exemplo as figuras abaixo, Figura 2 mostra o aquecimento anual de graus-dia com 14°C, 16°C, 18°C, 20°C e 22ºC de temperaturas base. Como pode ser verificado, diferenças significativas entre os valores de graus-dia de aquecimento para diferentes localizações são evidentes para a mesma temperatura base. Por exemplo, o graus-dia de aquecimento anual para Foz do Iguaçu é de 114,18, enquanto para Curitiba é de 748,91, numa temperatura base de 18ºC. Isto mostra que uma edificação em Curitiba precisa de 6,56 vezes mais energia de aquecimento que uma edificação localizada em Foz do Iguaçu, ambas tendo as mesmas características.

Figura 2 - Variação de aquecimento anual - Fonte: Vendramin, Aurea. Exame de caso sobre o método de graus-dia para avaliação do desempenho energético de uma edificação unifamiliar,Acta Scientiarum.Technology,vol.31,núm. 1, 2009, pp. 9-14.

Figura 3 - Variação de resfriamento anual  - Fonte:Vendramin, Aurea. Exame de caso sobre o método de graus-dia para avaliação do desempenho energético de uma edificação unifamiliar,Acta Scientiarum.Technology,vol.31,núm. 1, 2009, pp. 9-14.


Observou-se na Figura 3 que a necessidade de resfriamento é menor para Curitiba e Cascavel e maior para a cidade Foz do Iguaçu com um valor de graus-dia de resfriamento de 464,82 a uma temperatura base de 22ºC, para temperatura base de 24ºC, não há necessidade de resfriamento para cidades como Cascavel e Curitiba, olhar de cada consultor referenciando as temperaturas bases, agradáveis ao processo de estudo, são as mais propicias para intervenção de retrofit.

Segundo passo é calcular os matérias empregados no edifício e sua transmitância térmica pelo Coeficiente Total de Perda de Calor (L):

L = ∑UA + I (δCp)ar x V/3.6   (W/ºC) 

Onde:

U= coeficiente global de transferência de calor

A= área dos ambientes

I= índice de troca de calor (0.5 – 1.0 – 1.5 – 2.0)

(δCp)ar = densidade de energia x calor específico = 1.2 kJ/m³K

V= volume total da edificação. 

Quando maior a área de abertura de ar num edifício, maior será seu grau de infiltração, pode-se verificar o índice de troca de ar (ITA), em diversas proporções de porcentagem de aberturas, pois a infiltração de ar descontrolada depende do projeto das aberturas, sua amplitude e utilização de vidros simples e/ou vidros duplos.

Último passo é determinar o desempenho energético da edificação por: 

Consumo anual de energia para aquecimento (Qh): 

             Qh = L x HDD x   24     (kWh)                                                                                            

                                         1000

Consumo anual de energia para resfriamento (Qc): 

             Qc = L x CDD x   24       (kWh)                                                                                         

                                         1000

O estudo sobre essas estimativas baseado nas informações do edifício, resultam em consumo de energia para condicionamento de ar gastos em aquecimento e resfriamento em uma edificação predial, baseados em registros de temperaturas fornecidas pelas estações meteorológicas de cada região de estudo, os requerimentos de energia e seus cálculos de consumo são baseados parametricamente em envidraçados simples e duplos.

Figura 4 – Estratégias Bioclimáticas - Fonte: Livro - Eficiência Energética na Arquitetura



Estratégias para tornar-se um predio eficiente proporcionando melhoras nas condições de conforto térmico, lumínico e redução no consumo de energia são muitas, como adição de componentes construtivos, materiais e revestimentos, minimizando a transmitância térmica, gramados e forrações do solo, resfriamento evaporativo, persianas automatizadas, películas de vidros inteligentes, jardins verticais, brises automatizados, automação para condicionamento de ar.

Casa inteligente: o Z-Wave LR vai mudar o jogo?

Artigo originalmente publicado no site www2.engineering.com/


Com um mercado de casa inteligente em rápido crescimento, dois protocolos, Z-Wave e Zigbee, estão emergindo do pacote como padrões líderes da indústria. Cada um é apoiado por sua própria aliança. A Z-Wave Alliance e a Zigbee Alliance têm, cada uma, mais de 3.000 membros e um número semelhante de produtos certificados, cerca de 3.400.

Ambas as organizações podem apontar proponentes entre os pesos-pesados ​​do setor. Por exemplo, ADT, Alarm.com, Assa Abloy, Ring e Silicon Labs apóiam a Z-Wave Alliance e Amazon, Apple, Comcast, Google e SmartThings (Samsung) suportam Zigbee. Atualmente, o Zigbee é suportado por vários fornecedores de silício, enquanto o Z-Wave funciona apenas com silício da Silicon Labs.

Embora ambos os protocolos sejam baseados em redes mesh, o Zigbee tem uma vantagem de velocidade. Os 250 kbps da Zigbee (mais de 4 GHz) superam os 100 kbps oferecidos pela Z-Wave. No entanto, como os controles domésticos inteligentes só usam pouca comunicação  e de baixa velocidade, uma vantagem de velocidade provavelmente não é um fator, a menos que o protocolo precise gerenciar milhares de dispositivos. O Zigbee suporta uma linha de visão de 984 pés (300 metros), enquanto o Z-Wave cobre 100 metros por salto. Em termos práticos, qualquer uma das velocidades funcionará para aplicações domésticas inteligentes, como iluminação, termostatos e geladeiras.

A introdução do Z-Wave LR

No final do ano passado, a Z-Wave Alliance anunciou o Z-Wave Long Range (Z-Wave LR). Esta atualização das especificações atuais da Alliance tem um alcance de transmissão mais longo e suporta até 4000 nós de rede, um aumento em relação aos 232 anteriores.

Z-Wave LR opera em uma rede em estrela em vez da rede mesh anterior. Um gateway / hub central controla os 4000 nós usando um esquema de endereçamento de 12 bits. Os protocolos Z-Wave e Z-Wave LR podem coexistir na mesma rede, mas todos os dispositivos da rede devem suportar a nova especificação para que o LR seja funcional.

A especificação tem uma capacidade de potência de saída máxima de 30 dBm, que permite distâncias de transmissão de até vários quilômetros. Em sua fase um, usando a plataforma Silicon Labs 700 Series, a Z-Wave Alliance demonstrou uma faixa de transmissão bem-sucedida de 1 milha (1,6 km) de linha de visão direta com potência de saída de 14 dBm. Além disso, usando o controle dinâmico de energia, o Z-Wave LR estende a vida útil da bateria em até 10 anos com uma única célula tipo moeda.

Espera-se que o Z-Wave LR ofereça suporte a novos aplicativos fora da casa inteligente. “Por quase 20 anos, a Z-Wave transformou a tecnologia sem fio para casa inteligente e dispositivos de segurança. À medida que a tecnologia IoT se expandiu para além das paredes de casa e calçadas, para edifícios comerciais, cidades inteligentes e muito mais, decidimos apoiar essas necessidades da indústria em evolução ”, disse Mitch Klein, diretor executivo da Z-Wave Alliance. “Implementar Z-Wave e Z-Wave LR em redes IoT maximiza o valor e minimiza custos, ao mesmo tempo que oferece mais opções de escolha.”

Embora existam algumas diferenças básicas entre Zigbee e Z-Wave, fundamentalmente ambos funcionarão em aplicativos domésticos inteligentes. Um projetista provavelmente não se preocupará com a velocidade ou o número de nós suportados por qualquer um dos protocolos. Controlar 200 dispositivos em uma casa inteligente é mais do que suficiente. Os 65.000 nós do Zigbee nunca serão alcançados. Durante o uso diário do aplicativo, é improvável que um usuário seja capaz de detectar a diferença entre 250 kbps e 100 kbps.

A introdução do Z-Wave LR, no entanto, pode ser uma virada de jogo. A Z-Wave LR visa além de apenas aplicativos domésticos inteligentes se posicionar em edifícios industriais, comerciais inteligentes e aplicativos de cidades inteligentes. Esse é um jogo totalmente novo.

Tecnologias dos anos 20

Artigo publicado em 31/01/2021 no caderno Link do "Estado de São Paulo"   e escrito por Bruna Arimathea, Bruno Romani, Giovanna Wolf e Guilherme Guerra

Esqueça o smartphone: nova década abre possibilidade para outros tipos de conexões e formatos de aparelhos

Esta matéria especial aborda um total de oito tendencias da tecnologia para esta decada:

1) Assistentes digitais
2) Casa conectada
3) Proteção de dados
4) Redes sociais
5) Implantes tecnológicos
6) Inteligência artificial
7) Conectividade
8) Computação quântica

Destas tecnologias listadas, a maioria tem impacto direto na automação residencial. Assim, recomendamos a leitura do artigo completo, que reproduzimos em nosso site.

Clique nos links abaixo e boa leitura!

1a parte: http://www.aureside.org.br/_pdf/tec20_1.pdf 

2a parte: http://www.aureside.org.br/_pdf/tec20_2.pdf