“NET ZERO BUILDINGS” – APLICAÇÃO DO CONCEITO A UM EDIFÍCIO EXISTENTE

Os edifícios de balanço energético nulo (NZEB - Net-Zero Energy Building) e/ou quase nulo (nZEB), têm vindo a ganhar crescente atenção desde a publicação da diretiva europeia 2010/31/EU [15]. Em Portugal, com a introdução do Decreto-Lei n.º118/2013, dá o primeiro passo para os edifícios com necessidades quase nulas de energia. Os novos edifícios licenciados após 31 dezembro de 2020, ou após 31 de dezembro de 2018 no caso de edifícios públicos, serão edifícios com necessidades quase nulas de energia. O objetivo do trabalho descrito neste artigo consiste na aplicação do conceito ”Net Zero Energy Building”, ao edifício existente do Instituto Superior Politécnico Gaya (ISPGaya), em Vila Nova de Gaia, com o intuito de analisar a viabilidade de otimização de energia e a metodologia deste conceito ao edifício, com recurso a ferramentas de simulação. Neste trabalho efetuámos uma simulação energética do edifício, através do DesignBuilder®, que servirá como termo de comparação para outras simulações. Serão delineadas as especificações a implementar no edifício por forma a ser considerado Net Zero Energy Building, com alterações na simulação do mesmo de acordo com as novas especificações. Por último, será feita a comparação técnica, financeira e ambiental da solução NZEB encontrada. Através das várias simulações energéticas ao edifício, conclui-se que é possível baixar as necessidades energéticas do edifício através de medidas de eficiência energética, em especial na iluminação e que os resultados obtidos, apesar de ser viável a implementação do conceito Net Zero Energy Building, traduzem um esforço financeiro e algumas condicionantes para a sua concretização.

Exergoeconomic analysis of solar organic rankine cycle for geothermal air conditioned net zero energy buildings

This study is an attempt at achieving Net Zero Energy Building (NZEB) using a solar Organic Rankine Cycle (ORC) based on exergetic and economic measures. The working fluid, working conditions of the cycle, cycle configuration, and solar collector type are considered the optimization parameters for the solar ORC system. In the first section, a procedure is developed to compare ORC working fluids based on their molecular components, temperature-entropy diagram and fluid effects on the thermal efficiency, net power generated, vapor expansion ratio, and exergy efficiency of the Rankine cycle. Fluids with the best cycle performance are recognized in two different temperature levels within two different categories of fluids: refrigerants and non-refrigerants. Important factors that could lead to irreversibility reduction of the solar ORC are also investigated in this study. In the next section, the system requirements needed to maintain the electricity demand of a geothermal air-conditioned commercial building located in Pensacola of Florida is considered as the criteria to select the optimal components and optimal working condition of the system. The solar collector loop, building, and geothermal air conditioning system are modeled using TRNSYS. Available electricity bills of the building and the 3-week monitoring data on the performance of the geothermal system are employed to calibrate the simulation. The simulation is repeated for Miami and Houston in order to evaluate the effect of the different solar radiations on the system requirements. The final section discusses the exergoeconomic analysis of the ORC system with the optimum performance. Exergoeconomics rests on the philosophy that exergy is the only rational basis for assigning monetary costs to a system’s interactions with its surroundings and to the sources of thermodynamic inefficiencies within it. Exergoeconomic analysis of the optimal ORC system shows that the ratio Rex of the annual exergy loss to the capital cost can be considered a key parameter in optimizing a solar ORC system from the thermodynamic and economic point of view. It also shows that there is a systematic correlation between the exergy loss and capital cost for the investigated solar ORC system.

Labour and Low Energy Buildings: the energy performance gap as Social Practice

Buildings are responsible for approximately 30% of EU end-use emissions (Bettgenhäuser , et al, 2009) and are at the forefront of efforts to meet emissions targets arising from their design, construction and operation. For the first time in its history, construction industry outputs must meet specific energy targets if planned reductions in greenhouse gas emissions are to be achieved through nearly zero energy buildings (nZEB) (EC, 2010) supported by on-site renewable heat and power. Where individual UK dwellings have been tested before occupation to assess whether they meet energy design criteria, the results indicate what is described as an ‘energy performance gap’, that is, energy use is almost always more than that specified. This leads to the conclusion that the performance gap is, inter alia, a function of the labour process and thus a function of social practice. Social practice theory, based on Schatzki’s model (2002), is utilised to explore the performance gap as a result of the changes demanded in the social practice of building initiated by new energy efficiency rules. The paper aims to open a discussion where failure in technical performance is addressed as a social phenomenon.

Ottimizzazione impiantistica di servizi di climatizzazione e acqua calda con produzione di energia da fotovoltaico: il caso studio del progetto "e-SAFE"

In questa tesi si è approfondito dal punto di vista impiantistico ed energetico il primo progetto pilota “e-SAFE”, relativo ad un condominio di edilizia popolare sito a Catania. Il progetto europeo “e-SAFE” mira alla riqualificazione “globale” del patrimonio edilizio UE, con obiettivi quali la decarbonizzazione, tramite raggiungimento di edifici nZEB, e la sicurezza sismica, includendo finalità sociali. È stata svolta la progettazione degli impianti tecnici relativi ai servizi di climatizzazione (riscaldamento e raffrescamento) e produzione acqua calda sanitaria (ACS), tramite adozione di sistema a pompa di calore abbinato ad impianto fotovoltaico provvisto di batterie di accumulo, al fine di massimizzare l’utilizzo di fonti energetiche rinnovabili. Una soluzione innovativa è stata prevista per il sistema ACS tramite bollitori decentralizzati che permettono l’eliminazione della rete di ricircolo e dotano il servizio centralizzato di una certa “individualità”, con adozione di logiche di controllo che consentono di sfruttare al massimo l’energia da fotovoltaico. Sono state quindi svolte analisi energetiche, relative a tre casi impiantistici (senza PV, con PV e con batterie d’accumulo), con modellazione del sistema edificio-impianto adottando una procedura di calcolo orario, per poi confrontare i consumi elettrici, le emissioni e i principali indicatori energetici al fine di dimostrare la bontà delle scelte progettuali effettuate. Si è dimostrato come l’impiego dell’impianto fotovoltaico, abbinato ad un corretto dimensionamento delle batterie di accumulo, consente di ottimizzare la contemporaneità di produzione e consumo di energia. Nonché permette di minimizzare il prelievo di energia elettrica dalla rete nazionale, consumando e stoccando in loco l’elettricità autoprodotta da fonti energetiche totalmente rinnovabili.