QAI e eficiência energética: o dilema da concentração de CO2 em edifícios

Mestrado em Sistemas Energéticos SustentáveisA Directiva Europeia sobre o desempenho energético dos edifícios especifica diversos requisitos para a poupança de energia em edifícios, sem a negligência do conforto dos ocupantes. A regulamentação Portuguesa na área da térmica de edifícios e qualidade do ar interior (RSECE, Decreto-Lei 79/2006 de 4 de Abril), decorrente da transposição da Directiva, veio incrementar os níveis de exigência relativamente ao comportamento higrotérmico da envolvente dos edifícios e as condições de ventilação do ar interior. A ventilação nos edifícios, através da troca do ar ambiente interior pelo ar exterior, é uma das alternativas para resolver os problemas relacionados com qualidade do ar interior. Entretanto, os requerimentos de ventilação, pela recomendação de caudais mínimos de ar novo, podem estar em conflito com os requerimentos energéticos, devido ao facto da renovação do ar exigir energia para o seu condicionamento e para a manutenção das condições de conforto interiores. Neste trabalho foi desenvolvida uma ferramenta de simulação que permitiu analisar a evolução temporal da concentração de CO2 metabólico diária, pelo balanço mássico de CO2 no interior de edifícios de serviços, tendo como variável o caudal de insuflação de ar novo e o perfil de ocupação humana. Os caudais de ar novo, utilizados nas simulações, foram calculados conforme as quatro estratégias de ventilação propostas, as quais seguem critérios normativos ou não. Para melhores resultados e efeitos comparativos, simularam-se dois casos de estudo teóricos com actividades metabólicas distintas, que representam um ginásio e um escritório, em três climas Portugueses. Concluiu-se que no caso do sistema de ventilação ser projectado pelos caudais mínimos normativos prescritivos estes tanto podem ser exagerados, resultando na hiperventilação e no consequentemente consumo excessivo de energia como podem ser insuficientes para eliminar o CO2 metabólico a níveis de referência aceitáveis, particularmente em edifícios com actividade metabólica média e alta. As simulações realizadas indicaram a relevância do aquecimento, como principal necessidade energética para o condicionamento do ar interior, para as condições de conforto desejadas, devido somente à renovação do ar interior, em climas Portugueses, sem levar em consideração outros factores e suas influências no balanço higrotérmico do edifício.The European Energy Performance of Buildings Directive specifies various requirements for energy saving in buildings, without the negligence of occupant comfort. The Portuguese legislation (RSECE) in the buildings thermal area and indoor air quality resulting from the transposition of the Directive has increased the demand levels for the hygrothermal behavior of the building envelope and the conditions of air indoor ventilation. Ventilation in buildings, changing the indoor air by outdoor air is an alternative to solve the problems associated with indoor air quality. However, the requirements for ventilation, by recommendation of minimum outdoor rate, may conflict with energy requirements, because air changes require energy for its conditioning and the comfort interior conditions maintenance. In this work was developed a simulation tool that allowed the analysis of temporal evolution of daily metabolic CO2 concentration, by CO2 mass balance, in services buildings, with the variable outdoor airflow and the profile of human occupation. The outdoor airflow used in the simulations was calculated according to the four ventilation strategies proposals, which followed or not the normative criteria. For better results and comparative purposes, it was theoretically simulated two study cases with different metabolic activities, which represent a gymnasium and an office building in three different Portuguese climates. It was concluded that ventilation systems designed for minimum outdoor airflow normative prescriptive may be exaggerated, resulting in hyperventilation and the consequent excessive energy consumption, but also may not be sufficient to eliminate the metabolic CO2 to acceptable reference levels, particularly in buildings with medium and high metabolic activity. The simulations indicated the importance of heating as the primary energy requirement for conditioning the indoor air to the desired comfort conditions due only to the renewal of the indoor air, in Portuguese climate, without taking into account other factors and their influence on the building hygrothermal balance