Análise comparativa de estudos dos níveis ótimos de rentabilidade de medidas de eficiência energética em edifícios de escritórios em vários países da União Europeia

Tese de mestrado integrado em Engenharia da Energia e do Ambiente , apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2016Para promover a redução do consumo energético dos edifícios, a União Europeia elaborou a Diretiva 2010/31/UE relativa ao Desempenho Energético dos Edifícios, EPBD, que guia os Estados-membros a definirem requisitos mínimos, a nível nacional, do desempenho energético dos edifícios e suas componentes, com o objetivo de obterem níveis ótimos de rentabilidade. Nível ótimo de rentabilidade de uma medida de eficiência energética é o desempenho energético que leva ao custo mais baixo durante o ciclo de vida económico estimado. O presente estudo teve como principal objetivo a análise comparativa de estudos dos níveis ótimos de rentabilidade de medidas de Eficiência Energética em Edifícios de Escritórios em vários países da União Europeia. Numa primeira fase, foram identificadas as diferentes metodologias adotadas, os diversos parâmetros/pacotes estudados e as diferentes soluções ótimas de eficiência energética. Posteriormente, foi elaborada uma análise de sensibilidade desses parâmetros nos consumos energéticos, de modo a ser possível comparar com os níveis ótimos calculados e definidos pelos vários países analisados. Para tal, utilizando os parâmetros definidos por cada país para os seus edifícios de referência, foram definidos três edifícios-tipo de referência, em termos de arquitetura, dimensões, qualidade térmica, perfis de utilização e sistemas: um com parâmetros médios, outro com parâmetros inferiores, e ainda outro com valores superiores. Após esta fase, recorrendo aos referidos edifícios-tipo, foram realizados vários estudos, executando uma ferramenta de simulação do LNEC, nos quais foram utilizados vários tipos de clima para os três edifícios-tipo. Assim, verificou-se que, para climas amenos, não há necessidade de existirem tantas variantes e tantos edifícios analisados, porque todos acabam por ter um consumo relativamente semelhante, quando se adota a arquitetura, geometria e padrões de utilização médios. Salvo algumas exceções, é suficiente utilizar o edifício de referência médio para os países da União Europeia que não tenham condições climáticas extremas, tornando todo o processo de análise, legislação e implementação mais rápido e eficaz. Relativamente aos países com climas mais quentes, podem perfeitamente adotar o edifício de referência mínimo, que apresenta custos muito inferiores aos edifícios de referência médio e máximo e, no entanto, não tem um IEE (expresso em kWh/m2/ano) muito afastado do edifício de referência médio. Para os países com climas mais frios, a escolha do edifício de referência tem de ser mais criteriosa, devendo ter-se em conta o custo/benefício dos parâmetros e adotar aquele que mais se adequar às especificidades dos utilizadores. O edifício com os valores de referência mínimos só deve ser tido em conta caso se recorra à utilização de energias renováveis para suprir uma parcela considerável das necessidades de aquecimento. Assim, é recomendável a adoção do edifício de referência médio, tendo em conta que este apresenta custos e, consequentemente, investimentos mais baixos do que o que recorre aos valores de referência mais elevados.In order to decrease energy consumption of buildings, the European Union prepared the Directive 2010/31/EU on the energy performance of buildings, EPBD, which guides member-states to set minimum requirements of energy performance of buildings and its elements, at a national level, with the main goal of achieving cost-optimal levels. Cost-optimal level of an energy efficiency measure is the energy performance that leads to the lowest cost during its estimated life cycle. The main goal of this thesis was to analyse and compare studies of cost-optimal levels of energy efficiency measures in office buildings performed by several European Union countries. Initially, there were identified the adopted methodologies, studied parameters/packages and optimal energy efficiency solutions. Afterwards, a sensitivity analysis regarding those parameters on energy consumption was elaborated, in order to be possible the comparison of calculated optimal levels and the ones set by each country. Hence, using the parameters set by each country, there were three reference buildings established, regarding architecture, dimensions, thermal quality, users’ schedule and systems: one building with average parameters, other with inferior ones and another one with superior ones. After this, using these three buildings, several studies were done by executing a simulation tool from LNEG and varying climate data. Thus, it was possible to note that, for an average type of climate conditions, there is no need to have such big variety of measures and analysed buildings, because all of them wind up having similar energy consumptions when assuming average architecture, dimensions and user’s shedules. With a few exceptions, it is perfectly acceptable to assume an average reference building for all the EU countries that don’t have extreme climate conditions, making all the analysis, legislation and implementation faster and effective. Regarding the countries with hotter weather, it is adequate to adopt the reference building with the minimum parameters, due to the fact that it has much lower costs than the average or the maximum-type buildings, and doesn’t have much different energy needs per area (kWh/m2) from the average reference building. For the countries with colder weather, the process of choosing the reference building must be judicious by taking into account the parameters’ cost-benefit and adopt the building that best suits to the specific users. The minimum reference building should only be used if there are renewable energy sources being used, in order to supply the greater percentage of heating demand. Hence, it is advised to adopt the average reference building for colder weather, because it has lower costs than the maximum reference building