Impacto das op����es de conce����o em edif��cios zero energy o caso dos grandes edif��cios de servi��os

Atualmente, o parque edificado �� respons��vel pelo consumo de 40% da energia total consumida em toda a Uni��o Europeia. As previs��es apontam para o crescimento do sector da constru����o civil, nomeadamente a constru����o de edif��cios, o que permite perspetivar um aumento do consumo de energia nesta ��rea. Medidas importantes, como o lan��amento da Diretiva 2010/31/EU do Parlamento Europeu e do Conselho de 19 de Maio de 2010 relativa ao desempenho energ��tico dos edif��cios, abrem caminho para a diminui����o das necessidades energ��ticas e emiss��es de gases de efeito de estufa. Nela s��o apontados objetivos para aumentar a efici��ncia energ��tica do parque edificado, tendo como objetivo que a partir de 2020 todos os novos edif��cios sejam energeticamente eficientes e de balan��o energ��tico quase zero, com principal destaque para a compensa����o usando produ����o energ��tica pr��pria proveniente de fontes renov��veis. Este novo requisito, denominado nearly zero energy building, apresenta-se como um novo incentivo no caminho para a sustentabilidade energ��tica. As t��cnicas e tecnologias usadas na conce����o dos edif��cios ter��o um impacto positivo na an��lise de ciclo de vida, nomeadamente na minimiza����o do impacto ambiental e na racionaliza����o do consumo energ��tico. Desta forma, pretendeu-se analisar a aplicabilidade do conceito nearly zero energy building a um grande edif��cio de servi��os e o seu impacto em termos de ciclo de vida a 50 anos. Partindo da an��lise de alguns estudos sobre o consumo energ��tico e sobre edif��cios de balan��o energ��tico quase nulo j�� constru��dos em Portugal, desenvolveu-se uma an��lise de ciclo de vida para o caso de um edif��cio de servi��os, da qual resultou um conjunto de propostas de otimiza����o da sua efici��ncia energ��tica e de capta����o de energias renov��veis. As medidas apresentadas foram avaliadas com o aux��lio de diferentes aplica����es como DIALux, IES VE e o PVsyst, com o objetivo de verificar o seu impacto atrav��s da compara����o com estado inicial de consumo energ��tico do edif��cio. Nas condi����es iniciais, o resultado da an��lise de ciclo de vida do edif��cio a 50 anos no que respeita ao consumo energ��tico e respetivas emiss��es de CO2 na fase de opera����o foi de 6 MWh/m2 e 1,62 t/m2, respetivamente. Com aplica����o de medidas propostas de otimiza����o, o consumo e as respetivas emiss��es de CO2 foram reduzidas para 5,2 MWh/m2 e 1,37 t/m2 respetivamente. Embora se tenha conseguido reduzir ao consumo com as medidas propostas de otimiza����o de energia, chegou-se �� conclus��o que o sistema fotovoltaico dimensionado para fornecer energia ao edif��cio n��o consegue satisfazer as necessidades energ��ticas do edif��cio no final dos 50 anos.

Impact of design options in zero energy building conception: the case of large buildings in Portugal

The new recast of Directive 2010/31/EU in order to implement the new concept NZEB in new buildings, is to be fully respected by all Member States, and is revealed as important measure to promote the reduction of energy consumption of buildings and encouraging the use of renewable energy. In this study, it was tested the applicability of the nearly zero energy building concept to a big size office building and its impact after a 50-years life cycle span.

A sustentabilidade e o ciclo de vida dos edif��cios

A crescente preocupa����o que envolve as quest��es ambientais a n��vel mundial, cada vez mais agravadas pelo comportamento irrespons��vel do Homem, conduziu �� cria����o de m��todos de avalia����o dos impactes ambientais provocados por produtos e sistemas. Sendo o sector da constru����o respons��vel por grande parte desses impactes, �� evidente a necessidade de aplica����o de medidas que visem mitigar ou, no m��nimo, reduzir at�� valores aceit��veis, essas agress��es ao meio ambiente. Nesse ��mbito, �� natural que tenha surgido a ideia de aplicar uma metodologia t��o precisa e rigorosa como a LCA ao sector da constru����o. No entanto, nos dias de hoje, as preocupa����es alargaram-se ��s vertentes social e econ��mica que, juntamente com a vertente ambiental, formam o tri��ngulo de equil��brio do desenvolvimento sustent��vel. �� precisamente essa avalia����o tripartida que esta Disserta����o pretende abordar, tentando aprofundar conhecimentos e fornecer alternativas, atrav��s da an��lise cr��tica, que possam contribuir para a melhoria cont��nua desta metodologia.

Application of the nZEB methodology in the retrofitting of a typical Portuguese dwelling from the 60's.

Buildings and the whole built environment are in a key role when societies are mitigating climate change and adapting to its consequences. More than 50% of the existing residential buildings in EU-25 were built before 1970. Thus, these buildings are of significant importance in reducing energy consumption and CO2 emissions. The existence of more nearly zero energy buildings (nZEB) is a possible solution for this problem. This study aims to analyze the application of the nZEB methodology in the retrofitting of a typical Portuguese dwelling build in 1950. It was shown that the primary energy used can be reduced to a very low value (11,95 kWhep/m2.y) in comparison with the reference consumption (69,15 kWhep/m2.y), with the application of the best construction techniques together with the use of energy from on-site renewable sources.

Reabilita����o energ��tica de edif��cios

A reabilita����o �� uma interven����o que confere ao edif��cio uma qualidade superior �� que possu��a aquando da sua constru����o. Desta forma, e com a entrada em vigor em final de 2013 da nova legisla����o referente �� certifica����o energ��tica dos edif��cios, surge novamente o interesse na tem��tica de reabilitar energeticamente o parque habitacional. Esta nova legisla����o aparece na sequencia das novas exig��ncias da Comiss��o Europeia e do Parlamento Europeu face ��s altera����es clim��ticas e consequentemente, em rela����o �� efici��ncia energ��tica. A reabilita����o energ��tica de edif��cios, visa principalmente a melhoria das condi����es de conforto t��rmico, a redu����o dos consumos energ��ticos com aquecimento, arrefecimento e as ��guas quentes sanit��rias. Tais melhorias s��o alcan����veis com interven����es que se foquem na envolvente dos edif��cios, com a aplica����o de sistemas de alta efici��ncia para o aquecimento, arrefecimento, ilumina����o e ��guas quentes sanit��rias e com a integra����o de fontes de energias renov��veis. Assim �� poss��vel alcan��ar edif��cios com necessidades nulas ou quase nulas de energia, tal como exigem as metas impostas a n��vel europeu.

Rela����o entre o regulamento de desempenho energ��tico de edif��cios de habita����o com o conceito de edif��cio com necessidades quase nulas de energia

Este trabalho teve como objetivo principal relacionar a aplica����o do Regulamento de desempenho energ��tico dos edif��cios de habita����o com o conceito de habita����o com necessidades quase nulas de energia. O trabalho come��a por fazer uma compara����o entre a metodologia geral do regulamento que vigora de momento e o seu predecessor de modo a perceber as altera����es te��ricas que est��o subjacentes durante o processo de adapta����o. �� feito um estudo sobre os edif��cios com necessidades quase nulas de energia e de v��rias estrat��gias passivas de serem utilizadas em edif��cios capazes de conduzir �� obten����o deste t��tulo. Por fim, realizou-se a aplica����o do regulamento em vigor a um caso real e um estudo sobre efeito do aumento da ��rea dos envidra��ados tendo em conta a sua orienta����o, com o objetivo de aumentar a efici��ncia energ��tica.

Impacto da influ��ncia do ar novo na climatiza����o de edif��cios

Este trabalho surgiu do ��mbito da Tese de Disserta����o do Mestrado em Energias Sustent��veis do Instituto Superior de Engenharia do Porto, tendo o acompanhamento dos orientadores da empresa Laborat��rio Ecotermolab do Instituto de Soldadura e Qualidade e do Instituto Superior de Engenharia do Porto, de forma a garantir a linha tra��ada indo de acordo aos objectivos propostos. A presente tese abordou o estudo do impacto da influ��ncia do ar novo na climatiza����o de edif��cios, tendo como base de apoio �� an��lise a simula����o din��mica do edif��cio em condi����es reais num programa adequado, acreditado pela norma ASHRAE 140-2004. Este trabalho pretendeu evidenciar qual o impacto da influ��ncia do ar novo na climatiza����o de um edif��cio com a conjuga����o de v��rios factores, tais como, ocupa����o, actividades e padr��es de utiliza����o (hor��rios), ilumina����o e equipamentos, estudando ainda a possibilidade do sistema funcionar em regime de ���Free-Cooling���. O princ��pio partiu fundamentalmente por determinar at�� que ponto se pode climatizar recorrendo ��nico e exclusivamente �� introdu����o de ar novo em regime de ���Free-Cooling���, atrav��s de um sistema tudo-ar de Volume de Ar Vari��vel - VAV, sem o apoio de qualquer outro sistema de climatiza����o auxiliar localizado no espa��o, respeitando os caudais m��nimos impostos pelo RSECE (Decreto-Lei 79/2006). Numa primeira fase foram identificados todos os dados relativos �� determina����o das cargas t��rmicas do edif��cio, tendo em conta todos os factores e contributos alusivos ao valor da carga t��rmica, tais como a transmiss��o de calor e seus constituintes, a ilumina����o, a ventila����o, o uso de equipamentos e os n��veis de ocupa����o. Consequentemente foram elaboradas diversas simula����es din��micas com o recurso ao programa EnergyPlus integrado no DesignBuilder, conjugando vari��veis desde as envolventes �� pr��pria arquitectura, perfis de utiliza����o ocupacional, equipamentos e taxas de renova����o de ar nos diferentes espa��os do edif��cio em estudo. Obtiveram-se v��rios modelos de forma a promover um estudo comparativo e aprofundado que permitisse determinar o impacto do ar novo na climatiza����o do edif��cio, perspectivando a capacidade funcional do sistema funcionar em regime de ���Free-Cooling���. Deste modo, a an��lise e compara����o dos dados obtidos permitiram chegar ��s seguintes conclus��es: Tendo em considera����o que para necessidades de arrefecimento bastante elevadas, o ���Free-Cooling��� diurno revelou-se pouco eficaz ou quase nulo, para o tipo de clima verificado em Portugal, pois o diferencial de temperatura existente entre o exterior e o interior n��o �� suficiente de modo a tornar poss��vel a remo����o das cargas de forma a baixar a temperatura interior para o intervalo de conforto. Em rela����o ao ���Free-Cooling��� em hor��rio nocturno ou p��s-laboral, este revelou-se bem mais eficiente. Obtiveram-se presta����es muito interessantes sobretudo durante as esta����es de aquecimento e meia-esta����o, tendo em considera����o o facto de existir necessidades de arrefecimento mesmo durante a esta����o de aquecimento. Referente �� ventila����o nocturna, isto ��, em per��odos de madrugada e fecho do edif��cio, concluiu-se que tal contribui para um abaixamento do calor acumulado durante o dia nos materiais construtivos do edif��cio e que �� libertado ou restitu��do posteriormente para os espa��os em per��odos mais tardios. De entre as seguintes vari��veis, aumento de caudal de ar novo insuflado e o diferencial de temperatura existente entre o ar exterior e interior, ficou demonstrado que este ��ltimo teria maior peso contributivo na remo����o do calor. Por fim, �� ponto assente que de um modo geral, um sistema de climatiza����o ser�� sempre indispens��vel devido a cargas internas elevadas, requisitos interiores de temperatura e humidade, sendo no entanto aconselhado o ���Free- Cooling��� como um op����o vi��vel a incorporar na solu����o de climatiza����o, de forma a promover o arrefecimento natural, a redu����o do consumo energ��tico e a introdu����o activa de ar novo.

The study of the impact of demand controlled ventilation in energy consumption of offices in Portuguese commercial buildings

Indoor Air 2016 - The 14th International Conference of Indoor Air Quality and Climate

An��lise t��cnica e econ��mico-financeira de um sistema de abastecimento de ve��culos zero emiss��es integrando um sistema fotovoltaico

Com o aumento da popula����o mundial registado nos ��ltimos anos surgiu tamb��m uma maior procura energ��tica. Esse aumento foi inicialmente colmatado recorrendo essencialmente a fontes de origem f��ssil, pelo facto destas serem mais baratas. No entanto, essa tend��ncia de pre��os baixos sofreu o primeiro abalo nos anos 70 do s��culo passado, altura em que o pre��o do petr��leo disparou, devido a quest��es pol��ticas. Nessa altura ficou vis��vel para os pa��ses ocidentais o quanto estes eram dependentes dos pa��ses produtores de petr��leo que, em geral, s��o inst��veis politicamente. Come��ou ent��o a procura de fontes energ��ticas alternativas. Al��m da quest��o econ��mica do aumento do pre��o dos combust��veis, existe tamb��m o problema ambiental. Os maiores respons��veis pela emiss��o de gases efeito estufa (GEE) s��o os combust��veis f��sseis. Os GEE contribuem para o aquecimento global, o que origina fen��menos ambientais severos que poder��o levar a mudan��as clim��ticas significativas. As energias renov��veis apresentam-se como a solu����o mais vi��vel ao problema energ��tico e ambiental que se verifica actualmente, porque permitem colmatar o aumento da procura energ��tica de uma forma limpa e sustent��vel. Na sequ��ncia destes problemas surgiram nos ��ltimos anos ve��culos que permitem reduzir ou mesmo eliminar o consumo de combust��veis f��sseis, como os ve��culos h��bridos el��ctricos, el��ctricos e a hidrog��nio. Nesta disserta����o analisa-se um sistema que foi pensado para ser implementado em ��reas de servi��o, que permite efectuar o carregamento de electric vehicles (EV) utilizando energia el��ctrica de origem fotovoltaica e a produ����o de hidrog��nio para os fuels cell electric vehicles (FCEV). �� efectuada uma an��lise econ��mica do sistema, uma an��lise ambiental e analisou-se tamb��m o impacto na redu����o da depend��ncia do pa��s em rela����o ao exterior, sendo ainda efectuada uma pequena an��lise ao sistema MOBIE. No caso dos ve��culos a hidrog��nio, foi determinada qual seria a melhor op����o em termos econ��micos, para a produ����o de hidrog��nio considerando tr��s regimes de produ����o: recorrendo apenas �� energia el��ctrica proveniente do sistema fotovoltaico, apenas �� energia el��ctrica da rede, ou uma combina����o dos dois regimes. O sistema estudado nesta disserta����o apresenta um enorme potencial a n��vel energ��tico e ambiental, surgindo como alternativa para abastecer os ve��culos que ir��o permitir, no futuro, eliminar a depend��ncia energ��tica em rela����o ��s fontes f��sseis e ao mesmo tempo diminuir a quantidade de gases efeito estufa emitidos para a atmosfera.

Resource Scheduling in Residential Microgrids Considering Energy Selling to External Players

The operation of distribution networks has been facing changes with the implementation of smart grids and microgrids, and the increasing use of distributed generation. The specific case of distribution networks that accommodate residential buildings, small commerce, and distributed generation as the case of storage and PV generation lead to the concept of microgrids, in the cases that the network is able to operate in islanding mode. The microgrid operator in this context is able to manage the consumption and generation resources, also including demand response programs, obtaining profits from selling electricity to the main network. The present paper proposes a methodology for the energy resource scheduling considering power flow issues and the energy buying and selling from/to the main network in each bus of the microgrid. The case study uses a real distribution network with 25 bus, residential and commercial consumers, PV generation, and storage.

Buildings Sustainability: The HVAC Contribution

A very important part of the globally produced energy is consumed in buildings, being an important share frequently used in the HVAC systems. These ones are increasing both in performance and in complexity, taking advantage from the use of the recent advances in mechanical and power electronic devices, particularly in the speed variation field. However the improved efficiency only occurs while the HVAC unit is working in the conditions specified by the manufacturer, otherwise the energy consumption raises to values considerably higher than the nominal ones. The adequate maintenance enforces the system to run on its nominal performance and the contrary has undesirable impact both in the performance and in the system expected life time. Therefore, HVAC field maintenance assumes a very important role in the global building sustainability concept. This work presents some results of an incorrect use of HVAC and the associated electric energy overconsumption that can assume values 50% higher than those that occur when the installation is operated according to the adequate maintenance plan.

Impact of using solar heat pumps for domestic hot water in Portuguese residential buildings

In recent years, we have seen an improvement of existing facilities in dwellings in Portugal. Within the heat pumps systems, there is a special type known as direct expansion heat pump assisted by Solar Collector (DX-SAHP). It was calculate the SPF indicator for 30 regions of Portugal. It was analyses the potential of reductions of CO2 and primary energy use for the retrofitting of DHW preparation systems. It was found that the performances of this type of equipment are benefiting from the Portuguese climate conditions, especially in the South and in the Autonomous Regions. Best SPF was obtained for Beja. It was found in all regions of the high potential for reducing CO2 emissions and verifying a potential significant reduction of primary energy consumption.

Short-term wind forecasting for energy resources scheduling

This paper proposes a wind power forecasting methodology based on two methods: direct wind power forecasting and wind speed forecasting in the first phase followed by wind power forecasting using turbines characteristics and the aforementioned wind speed forecast. The proposed forecasting methodology aims to support the operation in the scope of the intraday resources scheduling model, namely with a time horizon of 5 minutes. This intraday model supports distribution network operators in the short-term scheduling problem, in the smart grid context. A case study using a real database of 12 months recorded from a Portuguese wind power farm was used. The results show that the straightforward methodology can be applied in the intraday model with high wind speed and wind power accuracy. The wind power forecast direct method shows better performance than wind power forecast using turbine characteristics and wind speed forecast obtained in first phase.

Real-time energy resources scheduling considering intensive wind penetration

The use of distributed energy resources, based on natural intermittent power sources, like wind generation, in power systems imposes the development of new adequate operation management and control methodologies. A short-term Energy Resource Management (ERM) methodology performed in two phases is proposed in this paper. The first one addresses the day-ahead ERM scheduling and the second one deals with the five-minute ahead ERM scheduling. The ERM scheduling is a complex optimization problem due to the high quantity of variables and constraints. In this paper the main goal is to minimize the operation costs from the point of view of a virtual power player that manages the network and the existing resources. The optimization problem is solved by a deterministic mixedinteger non-linear programming approach. A case study considering a distribution network with 33 bus, 66 distributed generation, 32 loads with demand response contracts and 7 storage units and 1000 electric vehicles has been implemented in a simulator developed in the field of the presented work, in order to validate the proposed short-term ERM methodology considering the dynamic power system behavior.

Energy resource scheduling in a real distribution network managed by several virtual power players

Smart Grids (SGs) appeared as the new paradigm for power system management and operation, being designed to integrate large amounts of distributed energy resources. This new paradigm requires a more efficient Energy Resource Management (ERM) and, simultaneously, makes this a more complex problem, due to the intensive use of distributed energy resources (DER), such as distributed generation, active consumers with demand response contracts, and storage units. This paper presents a methodology to address the energy resource scheduling, considering an intensive use of distributed generation and demand response contracts. A case study of a 30 kV real distribution network, including a substation with 6 feeders and 937 buses, is used to demonstrate the effectiveness of the proposed methodology. This network is managed by six virtual power players (VPP) with capability to manage the DER and the distribution network.