Os sistemas energéticos para habitação autossustentável em clima português: simulação e análise energética

Tese de mestrado integrado, Engenharia da Energia e do Ambiente, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2015In 2010, the European Union launched the Directive 2010/31/EU on the Energy Performance of Buildings, with the objective of improving the energy performance of buildings taking into account local bioclimatic conditions. This policy also aims to inforce the requirent of all new buildings to be infrastructure with nearly zero- energy NZEB (Nearly Zero Energy Building), as from December 2020 . This study portraits a typical single-family housing in the context NZEB (Net Zero Energy Building) through a photovoltaic system in Portuguese climate. Taking into consideration the great climatic diversity throughout the Portuguese territory, four geographical areas were selected with different characteristics to target this study - the areas selected were: Bragança, Coimbra, Lisbon and Faro. Using the EnergyPlus program, dynamic simulations were made of the parameters that influence energy efficiency in a building, being its geometry and orientation; the type of cooling system; and finally, its lighting efficiency and appliance efficiency. There were analyzed all of the variations of these parameters in order to identify the best configuration possible of constituents in the building systems, taking simultaneously an energy and environmental perspective. With the purpose to study the influence of geometry on the thermal behavior of a building, two models with distinct geometries were analyzed: a model called "Passive House" - which represents a housing provided with "passive solar construction", with low needs of heating and cooling; and a second model, called "House Glazed" - that represents a house with large glass areas, which tend to have higher energy requirements in the cooling season. Through the Solterm program, photovoltaic and solar thermal solar systems were sized so as to meet the annual energy needs for each model. It was also analyzed the economic impacts of solar photovoltaic system to verify its viability in each building.Em 2010, a União Europeia lançou a Diretiva 2010/31/EU para o Desempenho Energético de Edifícios, tendo como objetivo a melhoria do desempenho energético dos edifícios atendendo às condições bioclimáticas locais. Esta diretiva também visa obrigar todos os edifícios novos a serem edifícios com necessidades quase nulas de energia, nZEB (Nearly Zero Energy Building), a partir de Dezembro de 2020. Este trabalho enquadra uma típica habitação unifamiliar, no contexto NZEB (Net Zero Energy Building), através de um sistema fotovoltaico, em clima português. Tendo em conta a grande diversidade climática ao longo de todo o território português, foram selecionadas quatro áreas geográficas com características distintas para alvo deste estudo – as regiões escolhidas foram: Bragança, Coimbra, Lisboa e Faro. Com recurso ao programa EnergyPlus, foram realizadas simulações dinâmicas dos parâmetros que influenciam a eficiência energética num edifício, nomeadamente a sua geometria e orientação; tipo de sistema de climatização; eficiência da iluminação e eficiência dos eletrodomésticos. Foram analisadas as variações destes parâmetros, para identificar a melhor configuração dos sistemas constituintes do edifício, numa perspetiva energética e ambiental. Com objetivo de analisar a influência da geometria no comportamento térmico de um edifício, foram analisados dois modelos com geometrias distintas: um modelo denominado “Casa Passiva” – que representa uma habitação provida com “construção solar passiva”, com baixas necessidades de aquecimento e arrefecimento; e um segundo modelo, denominado de “Casa Envidraçada” – na qual representa uma habitação com grandes áreas envidraçadas, que tende a ter maiores necessidades energéticas na estação de arrefecimento. Através do programa Solterm, foram dimensionados os sistemas solar térmico e solar fotovoltaico, de modo a atender a necessidade energética anual para cada modelo. Foram também analisados os impactos económicos do sistema solar fotovoltaico para verificar a sua viabilidade em cada edifício