Convergência para NZEB de um edifício classificado

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de Edificações

Avaliação do desempenho energético de uma pequena fracção de serviços existente tendo por base as metodologias regulamentares do RSECE e do RECS

A dependência energética das grandes economias mundiais, alertaram o mundo para a necessidade de mudar o comportamento relativo ao consumo de energia. O sector dos edifícios representa 40% dos consumos globais de energia na União Europeia, já no panorama nacional, o sector dos edifícios representa 28% dos consumos globais da energia, constituindo uma parte significativa no consumo global de energia, sendo portanto, essencial avaliar o desempenho energético dos edifícios, no sentido de promover a sua eficiência energética e beneficiar do grande potencial de economia de energia. Portugal à luz das linhas de orientação da União Europeia com o objectivo de instigar o aumento da eficiência energética nos edifícios, lançou o programa nacional para a eficiência energética nos Edifícios (P3E). Posteriormente, da transposição da Directiva 2002/91/CE para a ordem jurídica nacional surgiu o SCE, o RCCTE e o RSECE. Já em 2013, com a necessidade de transpor para a ordem da jurídica nacional a Directiva n.º 2010/31/EU, surge o Decreto-Lei n.º 118/2013, reunindo num só diploma o SCE, o REH e o RECS, promovendo uma revisão da legislação nacional, garantindo e promovendo a melhoria do desempenho energético dos edifícios. Através da presente dissertação, pretende-se avaliar o desempenho energético de uma pequena fracção de serviços existente tendo por base a metodologia regulamentar revogada do RSECE e a vigente metodologia regulamentar do RECS. Após apresentação dos dois regulamentos e da identificação das principais diferenças entre as duas metodologias regulamentares, procedeu-se ao enquadramento da fracção em estudo no âmbito de aplicação do RSECE e do RECS. Segundo os dois regulamentos a fracção não está sujeita a requisitos mínimos de qualidade térmica, nem a quaisquer requisitos energéticos e de eficiência dos sistemas técnicos, ao tratar-se de uma pequena fracção de serviços existente. Recorrendo ao software DesignBuilder, gerou-se o modelo da fracção em estudo, que através da simulação dinâmica multizona permitiu obter os consumos de energia anuais e a sua desagregação por utilização final. A partir dos consumos energia, determinaram-se os indicadores de eficiência energética de acordo com as duas metodologias, permitindo deste modo, proceder à classificação energética da fracção em estudo. De acordo com o RSECE a fracção em estudo obteve a classificação D, já segundo o RECS alcançou a classe C. Para aumentar a eficiência energética da fracção e consequentemente diminuir o consumo energético, foi proposto proceder à substituição das lâmpadas existentes por lâmpadas tubulares de tecnologia LED e à substituição do sistema de ventilação mecânico por um sistema de ventilação dimensionado para os novos valores de caudal de ar novo regulamentares. Com a implementação destas duas medidas a fracção em estudo melhoraria a sua classificação energética, exigindo um investimento baixo e apresentando um período de retorno de 1 ano e 5 meses. Segundo o RSECE passaria para a classe B, e aplicando a metodologia regulamentar do RECS alcançaria a classe B-.

Contributo da manutenção técnica de edifícios para a sustentabilidade

A manutenção, durante vários anos, traduziu-se num conceito paliativo de instalações e equipamentos, o que se veio a revelar como uma atitude negligente perante o Homem e o Ambiente. As preocupações ambientais estão na ordem do dia e têm sido muitas as vozes que se têm levantado para que o consumo de energia seja mais equilibrado e para que as emissões de CO2 diminuam de forma a preservar o Planeta. De acordo com a resolução do Conselho Europeu, em 2007 (1), foi apresentado um pacote de propostas que visam a sustentabilidade e estimulam a Eficiência Energética (EE), com o objectivo de reduzir os consumos energéticos dos edifícios, quer estes sejam novos ou reabilitados. Segundo a Direcção Geral de Energia e Geologia os edifícios são responsáveis por 60% dos consumos de energia eléctrica, consumo esse que pode ser reduzido em mais de 50%, através de medidas de EE, traduzindo-se numa redução de 400 milhões de toneladas de CO2 por ano. (2) Para além de medidas de EE, também as práticas de manutenção preventiva podem contribuir para a diminuição dos consumos energéticos e de emissões de CO2. Segundo o Institute for Building Efficiency práticas de manutenção preventiva em equipamentos de Aquecimento Ventilação e Ar Condicionado (AVAC) reduzem os consumos energéticos de 10 a 20% e, em contrapartida, a negligência na execução da manutenção pode aumentar os consumos energéticos de 30 a 60%. (3) Uma outra análise de valores a ter em conta, é a Intensidade Energética (IE). Leia-se IE como sendo o valor global da energia consumida num país a dividir pelo seu produto interno bruto. A contribuição do sector dos serviços para a IE nacional era de 17% no ano de 2005. (4) Se a estes dados acrescentarmos que 70% dessa energia é consumida por equipamentos AVAC (5) e que práticas de manutenção reduzem esses valores entre 10 a 20%, pode concluir-se que a redução de custos energéticos associada à manutenção preventiva é efectiva e significativa. Apresentando um cenário ideal e hipotético, se ao contributo do sector dos serviços, para a IE nacional, se isolar o valor referente a equipamentos de AVAC, obtem-se uma IE de aproximadamente 12%. Se adicionalmente se considerar uma taxa de redução, relativa à execução da manutenção, entre 10 e 20%, Portugal obteria uma IE, relativamente aos consumos energéticos em edificios de serviços, não de 17% mas sim entre 14,6% e 15,8%. Neste trabalho pretende-se comprovar que um plano de actividades de manutenção equilibrado, monitorizado, e gerido de forma eficaz e funcional, é uma ferramenta fundamental no cumprimento de objectivos e metas europeias traçadas, que se reúnem num objectivo comum de preservação do planeta. A adopção deste tipo de medidas contribuirá para a racionalização dos consumos energéticos e para o aumento da vida útil dos equipamentos, bem como para a melhoria do desempenho económico e financeiro das organizações, tal como se poderá ler mais à frente neste trabalho. Será também analisado um caso prático, verificando a eficácia das medidas tomadas durante as intervenções preventivas de manutenção, sendo que para isso será estudado o comportamento de um equipamento, antes e após a realização de tarefas de manutenção preventiva. Tentar-se-á, junto de gestores de edifícios, recolher a opinião que têm sobre a importância da manutenção. Ao longo de toda a pesquisa foi possível consolidar a hipótese formulada inicialmente no que concerne ao contributo da manutenção para a sustentabilidade, quer através da revisão da literatura, quer nos testes efectuados a equipamentos. Foi possível confirmar que um plano de manutenção ajustado, monitorizado e cumprido é uma ferramenta na diminuição dos consumos energéticos, aumento da vida útil de equipamentos e por sua vez na diminuição de emissões de CO2. Verificou-se também que o controlo de poluentes e ventilação adequada dos edifícios são uma ferramenta essencial para a qualidade do ar interior, parâmetros facilmente controlados nas actividades de manutenção. O contributo das opiniões recolhidas entre os gestores de edifícios, para este estudo, foi também bastante importante, uma vez que todos eles reconhecem o papel importante da manutenção, mas nem todos estão sensibilizados para o seu papel na sustentabilidade do planeta. Nesta dissertação é deixado um alerta: o crescimento da população mundial e a consequente utilização de recursos naturais que são finitos, não sendo controlado de uma forma sustentada, pode resultar na destruição de um planeta único. O papel negativo do Homem nas alterações climáticas é inequívoco e é necessário melhorar a sua relação com o Ambiente. Cada ser humano está inserido na sua comunidade e dentro dela tem a sua função, cabe a cada um exercer esta responsabilidade nas suas actividades do dia-a-dia.

Analysis and visualization of energy use for university campus

The reduction of greenhouse gas emissions is one of the big global challenges for the next decades due to its severe impact on the atmosphere that leads to a change in the climate and other environmental factors. One of the main sources of greenhouse gas is energy consumption, therefore a number of initiatives and calls for awareness and sustainability in energy use are issued among different types of institutional and organizations. The European Council adopted in 2007 energy and climate change objectives for 20% improvement until 2020. All European countries are required to use energy with more efficiency. Several steps could be conducted for energy reduction: understanding the buildings behavior through time, revealing the factors that influence the consumption, applying the right measurement for reduction and sustainability, visualizing the hidden connection between our daily habits impacts on the natural world and promoting to more sustainable life. Researchers have suggested that feedback visualization can effectively encourage conservation with energy reduction rate of 18%. Furthermore, researchers have contributed to the identification process of a set of factors which are very likely to influence consumption. Such as occupancy level, occupants behavior, environmental conditions, building thermal envelope, climate zones, etc. Nowadays, the amount of energy consumption at the university campuses are huge and it needs great effort to meet the reduction requested by European Council as well as the cost reduction. Thus, the present study was performed on the university buildings as a use case to: a. Investigate the most dynamic influence factors on energy consumption in campus; b. Implement prediction model for electricity consumption using different techniques, such as the traditional regression way and the alternative machine learning techniques; and c. Assist energy management by providing a real time energy feedback and visualization in campus for more awareness and better decision making. This methodology is implemented to the use case of University Jaume I (UJI), located in Castellon, Spain.

Kumppanuusyrityksen jakelurakenne rakentamisen toimitusketjussa - Case: Starkki Oy Ab

Tutkimuksen tavoitteena on selvittää tarvitseeko Starkki Oy Ab keskusvarastotoimintoja rakennustyömaan toimitusketjussa. Tutkimuksen teoriaosa esittelee reagoivan toimitusketjun hallinnan menetelmiä ja jakelun merkitystä toimitusketjussa. Lisäksi teoriaosassa esitellään kumppanuus-ajattelun perusteita. Empiriaosassa esitellään kohdeyritys, rakennustyömaan logistiikkaa tällä hetkellä ja pohditaan kolmea erilaista yrityksen jakelurakennetta. Tutkimus on kuvaileva. Rakennustyömaan logistiikan voidaantodeta jäävän helposti materiaalitoimittajien vastuulle. Vaikka materiaalitoimittajat pysyvätkin yleensä sovitussa aikataulussa, ei rakennustyömaa itsessään siinä välttämättä onnistu. Tämä johtaa rakentamisen logistiikan hallitsemattomuuteen ja rakentamisen tehokkuuden heikkenemiseen. Ongelma voidaan kuitenkin välttäätehokkaalla informaation jakamisella ja rakennustyömaan toimitusketjun läpi ulottuvalla yhteistyöllä.

The energy efficiency of chilled beam systems in an office building at different climates

Besides the sustaining of healthy and comfortable indoor climate, the air conditioning system should also achieve for energy efficiency. The target indoor climate can be ob-tained with different systems; this study focuses on comparing the energy efficiency of different air conditioning room unit systems in different climates. The calculations are made with dynamic energy simulation software IDA ICE by comparing the indoor cli-mate and energy consumption of an office building with different systems in different climates. The aim of the study is to compare the energy efficiency of chilled beam systems to other common systems: variable air volume, fan coil and radiant ceiling systems. Besides the annual energy consumption also the sustainability of target indoor climate is compared between the simulations. Another aim is to provide conclusions to be used in the product development of the chilled beam systems’ energy efficiency. The adaptable chilled beam system and the radiant ceiling system prove to be energy efficient independent of the climate. The challenge of reliable comparison is that other systems are not able to reach the target indoor climate as well as the others. The complex calculation environment of the simulation software, made assumptions and excluding of the financial aspects complicate comparing the big picture. The results show that the development of the chilled beam systems should concentrate on energy efficient night heating, flexible demand based ventilation and capacity control and possibilities on integrating the best practices with other systems. 

A multicriteria lifespan energy efficiency approach to intelligent building assessment

This paper presents a multicriteria decision-making model for lifespan energy efficiency assessment of intelligent buildings (IBs). The decision-making model called IBAssessor is developed using an analytic network process (ANP) method and a set of lifespan performance indicators for IBs selected by a new quantitative approach called energy-time consumption index (ETI). In order to improve the quality of decision-making, the authors of this paper make use of previous research achievements including a lifespan sustainable business model, the Asian IB Index, and a number of relevant publications. Practitioners can use the IBAssessor ANP model at different stages of an IB lifespan for either engineering or business oriented assessments. Finally, this paper presents an experimental case study to demonstrate how to use IBAssessor ANP model to solve real-world design tasks.

An investigation of the existing situation and trends in building energy efficiency management in China

According to the Chinese State Council's "Building Energy Efficiency Management Ordinance", a large-scale investigation of energy efficiency (EE) in buildings in contemporary China has been carried out in 22 provincial capitals and major cities in China. The aim of this project is to provide reliable information for drawing up the "Decision on reinforcing building energy efficiency" by the Ministry of Construction of China. The surveyed organizations include government departments, research institutions, property developers, design institutions, construction companies, construction consultancy services companies, facility management departments, financial institutions and those which relate to the business of building energy efficiency. In addition, representatives of the media and residents were also involved. A detailed analysis of the results of the investigation concerning aspects of the cur-rent situation and trends in building energy consumption, energy efficiency strategy and the implementation of energy efficiency measures has been conducted. The investigation supplies essential information to formulate the market entrance policy for new buildings and the refurbishment policy for existing buildings to encourage the development of energy efficient technology.

A method of weighting indicators in building energy efficiency assessment

This paper identifies the indicators of energy efficiency assessment in residential building in China through a wide literature review. Indicators are derived from three main sources: 1) The existing building assessment methods; 2)The existing Chinese standards and technology codes in building energy efficiency; 3)Academia research. As a result, we proposed an indicator list by refining the indicators in the above sources. Identified indicators are weighted by the group analytic hierarchy process (AHP) method. Group AHP method is implemented following key steps: Step 1: Experienced experts are selected to form a group; Step 2: A survey is implemented to collect the individual judgments on the importance of indicators in the group; Step 3: Members’ judgments are synthesized to the group judgments; Step 4: Indicators are weighted by AHP on the group judgments; Step 5: Investigation of consistency estimation shows that the consistency of the judgment matrix is accepted. We believe that the weighted indicators in this paper will provide important references to building energy efficiency assessment.

Urbanisation and its impact on building energy consumption and efficiency in China

The People's Republic of China and its 1.3 billion people have experienced a rapid economic growth in the past two decades. China's urbanisation ratio rose from around 20% in the early 1980s to 45% in 2007 [China Urban Research Committee. Green building. Beijing: Chinese Construction Industrial Publish House; 2008. ISBN 978-7-112-09925-2.]. The large volume and rapid speed of building construction rarely have been seen in global development and cause substantial pressure on resources and the environment. Government policy makers and building professionals, including architects, building engineers, project managers and property developers, should play an important role in enhancing the planning, design, construction, operation and maintenance of the building energy efficiency process in forming the sustainable urban development. This paper addresses the emerging issues relating to building energy consumption and building energy efficiency due to the fast urbanisation development in China.

A holistic method to assess building energy efficiency combining D-S theory and the evidential reasoning approach

The assessment of building energy efficiency is one of the most effective measures for reducing building energy consumption. This paper proposes a holistic method (HMEEB) for assessing and certifying building energy efficiency based on the D-S (Dempster-Shafer) theory of evidence and the Evidential Reasoning (ER) approach. HMEEB has three main features: (i) it provides both a method to assess and certify building energy efficiency, and exists as an analytical tool to identify improvement opportunities; (ii) it combines a wealth of information on building energy efficiency assessment, including identification of indicators and a weighting mechanism; and (iii) it provides a method to identify and deal with inherent uncertainties within the assessment procedure. This paper demonstrates the robustness, flexibility and effectiveness of the proposed method, using two examples to assess the energy efficiency of two residential buildings, both located in the ‘Hot Summer and Cold Winter’ zone in China. The proposed certification method provides detailed recommendations for policymakers in the context of carbon emission reduction targets and promoting energy efficiency in the built environment. The method is transferable to other countries and regions, using an indicator weighting system to modify local climatic, economic and social factors.

Building energy efficiency for sustainable development in China: challenges and opportunities

Rapid urbanisation in China has resulted in great demands for energy, resources and pressure on the environment. The progress in China's development is considered in the context of energy efficiency in the built environment, including policy, technology and implementation. The key research challenges and opportunities are identified for delivering a low carbon built environment. The barriers include the existing traditional sequential design process, the lack of integrated approaches, and insufficient socio-technical knowledge. A proposed conceptual systemic model of an integrated approach identifies research opportunities. The organisation of research activities should be initiated, operated, and managed in a collaborative way among policy makers, professionals, researchers and stakeholders. More emphasis is needed on integrating social, economic and environmental impacts in the short, medium and long terms. An ideal opportunity exists for China to develop its own expertise, not merely in a technical sense but in terms of vision and intellectual leadership in order to flourish in global collaborations.