Serviços de Eficiência Energética em Edifícios Públicos

Serviços de Eficiência
Energética em Edifícios Públicos
Tiago Manuel Pereira Soares Brandão
Orientador: Prof. Dr. Cláudio Domingos Martins Monteiro
Dissertação realizada no âmbito do Mestrado Integrado em
Engenharia Electrotécnica e de Computadores, Major Energia
Julho 2011
Enquadramento e Motivação
 Crescente necessidade de reduzir o consumo através de uma
maior eficiência energética.
 Aposta do Estado na eficiência energética na administração
pública através do programa Eco.AP.
 Necessidade das empresas de eficiência energética em ter uma
ferramenta que permita facilmente estimar consumos e
identificar potenciais de poupança.
 Escassez de dados relativos a benchmarking energético no nosso
país.
Objetivos
 Definir um benchmarking de características de consumo usando
os dados fornecidos pela empresa.
 Definir características de consumos para as três principais
tecnologias consumidoras num edifício:
 Iluminação;
 Equipamentos;
 Climatização.
 Criar uma ferramenta para ser aplicada no âmbito do programa
Eco.AP, mais concretamente na 1ª fase de apresentação de
propostas.
Eficiência Energética na
Administração Pública (Eco.AP)
 O programa Eco.AP prevê a execução de contratos de gestão de eficiência energética
a realizar entre empresas do setor público e empresas de serviços energéticos (ESCO)
através de concurso público.
 O processo de contratação passa primeiro por uma vistoria preliminar (auditoria
genérica/deambulatória) às instalações e equipamentos por parte das ESCO.
 Desta visita preliminar deverá resultar uma primeira proposta de economias de
energia.
 Em seguida, a entidade pública irá escolher a melhor ou as duas melhores propostas
para, após a realização por estas de uma auditoria energética, apresentarem uma
proposta final .
 O critério de seleção da melhor proposta é o da proposta economicamente mais
vantajosa para a entidade contratante.
Benchmarking Energético
 Benchmarking é usado para comparar a performance individual de um edifício com
outro edifício mais eficiente e que tenha o mesmo fim de utilização baseado numa
análise por setor.
 Pode ser definida como uma ferramenta de gestão de energia que constitui uma base
de dados rica para comparação.
 Benchmarking e análise de indicadores energéticos podem fornecer dados valiosos
sobre potenciais de eficiência energética.
 Nos edifícios em particular, o benchmarking de energia deve ser normalizado para
características que não são geridas :
 Área do edifício;
 Finalidade do edifício (Tipologia);
 Nível de utilização (horas de utilização, conforto, volume de ar exterior, etc.).
Metodologia
Iluminação
Serviços Administrativos
• Tipologia da divisão
• Área
• Sistema de iluminação •
• Potência total
• Perfil de consumo
•
Estabelecimentos
Climatização
Análise
deEquipamentos
dados fornecidos
pela Residências
Hospitais
Cantinas
de Ensino
empresa:
• Tipologia da divisão
• Tipologia do edifício
• Área dos edifícios de
• Áreas climatizadas
Identificação
• Potência
total da
• Tipos de consumo
interesse
no âmbito
• Perfil de consumo
• Sistema climatização
dissertação.
Recolha de dados relativos às três
principais tecnologias
consumidoras.
Indicadores:
Incerteza
Incerteza
Indicadores:
Incerteza
Indicadores:
• Potência por área
• Consumo anual por área
• Perfil de consumo
• Valores
Perfil dedo
consumo
1º Quartil
Valores do 1º Quartil
Valores
(para cada
do 1º
tipo
Quartil
de
• Consumo anual por área
• e
Consumo
3º Quartilanual por área
e 3º Quartil
e
consumo)
3º Quartil
Metodologia: Iluminação
𝑃𝑖𝑙𝑢𝑚𝑖𝑛𝑎çã𝑜

𝑃𝑜𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑝𝑜𝑟 á𝑟𝑒𝑎 =

𝑃𝑒𝑟𝑓𝑖𝑙 𝑑𝑒 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑀é𝑑𝑖𝑜 =
Á𝑟𝑒𝑎
(
𝑊
𝑚2
)
𝑃𝑒𝑟𝑓𝑖𝑙 𝑆𝑒𝑚𝑎𝑛𝑎𝑙×𝑛º 𝑑𝑖𝑎𝑠 𝑃𝑒𝑟𝑓𝑖𝑙 𝑆𝑒𝑚.+𝑃𝑒𝑟𝑓𝑖𝑙 𝑓𝑖𝑚−𝑑𝑒−𝑠𝑒𝑚𝑎𝑛𝑎×𝑛º 𝑑𝑖𝑎𝑠 𝑃𝑒𝑟𝑓𝑖𝑙 𝐹𝑖𝑚−𝑑𝑒−𝑆𝑒𝑚.
365


365
(ℎ)
𝑘𝑊ℎ
𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝐴𝑛𝑢𝑎𝑙 𝐸𝑠𝑡𝑖𝑚𝑎𝑑𝑜 = 𝑃𝑜𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑝𝑜𝑟 á𝑟𝑒𝑎 × 𝑃𝑒𝑟𝑓𝑖𝑙 𝑑𝑒 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 Médio × 1000 (𝑎𝑛𝑜×𝑚2 )
𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝐴𝑛𝑢𝑎𝑙 𝐴𝑗𝑢𝑠𝑡𝑎𝑑𝑜 = 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝐴𝑛𝑢𝑎𝑙 𝐸𝑠𝑡𝑖𝑚𝑎𝑑𝑜 ×
𝑃𝑒𝑟𝑓𝑖𝑙 𝐶𝑜𝑛𝑠.𝑀é𝑑𝑖𝑜𝑟𝑒𝑎𝑙
𝑃𝑒𝑟𝑓𝑖𝑙 𝐶𝑜𝑛𝑠.𝑀é𝑑𝑖𝑜𝑒𝑠𝑡𝑎𝑡í𝑠𝑡𝑖𝑐𝑜
(
𝑘𝑊ℎ
𝑎𝑛𝑜×𝑚2
)
𝑊
𝑚2 𝑟𝑒𝑎𝑙
𝑊
𝑚2 𝑒𝑠𝑡𝑎𝑡í𝑠𝑡𝑖𝑐𝑜
×
Metodologia: Iluminação
Comparativo entre os valores obtidos e os valores ASHRAE
Metodologia: Iluminação
 A poupança é conseguida principalmente pela troca
de equipamentos.
Perfil de
Consumo
(h)
Tipologia
Balastro
Lâmpada
𝑾
𝒎𝟐
Aulas (Salas
+ Auditório)
Eletrónico
Fluorescente
Tubular
13,19
5,38
Consumo Anual A =
W/𝑚2 𝑥 𝑃𝑒𝑟𝑓𝑖𝑙 𝑑𝑒 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑥
Aulas (Salas
+ Auditório)
Ferromagnético
Fluorescente
Tubular
16,09
5,38
Consumo Anual B =
365
W/𝑚2 𝑥 𝑃𝑒𝑟𝑓𝑖𝑙 𝑑𝑒 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑥 1000
365
1000
Consumo A < Consumo B
Resultados: Iluminação
Resultados obtidos com os indicadores calculados
41%
10%
21%
Metodologia: Equipamentos
 O perfil de consumo médio é calculado da mesma forma que o
anterior.
 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝐴𝑛𝑢𝑎𝑙 𝑝𝑜𝑟 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑒 á𝑟𝑒𝑎 =
𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎𝑒𝑞𝑢𝑖𝑝𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜𝑠 ×𝑃𝑒𝑟𝑓𝑖𝑙 𝑑𝑒 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜𝑀é𝑑𝑖𝑜
Á𝑟𝑒𝑎
×
365
1000
(
𝑘𝑊ℎ
)
𝑎𝑛𝑜×𝑚2
 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝐴𝑛𝑢𝑎𝑙 𝐸𝑠𝑡𝑖𝑚𝑎𝑑𝑜 = Á𝑟𝑒𝑎 ×
𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑎𝑛𝑢𝑎𝑙 𝑝𝑜𝑟 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑒 á𝑟𝑒𝑎 (
𝑘𝑊ℎ
)
𝑎𝑛𝑜×𝑚2

𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝐴𝑛𝑢𝑎𝑙 𝐴𝑗𝑢𝑠𝑡𝑎𝑑𝑜 = 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝐴𝑛𝑢𝑎𝑙 𝐸𝑠𝑡𝑖𝑚𝑎𝑑𝑜 ×
𝑃𝑒𝑟𝑓𝑖𝑙 𝐶𝑜𝑛𝑠.𝑀é𝑑𝑖𝑜𝑟𝑒𝑎𝑙
𝑘𝑊ℎ
(
2)
𝑃𝑒𝑟𝑓𝑖𝑙 𝐶𝑜𝑛𝑠.𝑀é𝑑𝑖𝑜𝑒𝑠𝑡𝑎𝑡𝑖𝑠𝑡𝑖𝑐𝑜 𝑎𝑛𝑜×𝑚
Resultados: Equipamentos
Resultados obtidos com os indicadores calculados:
67%
20%
73%
Grande variabilidade!
Área não chega para estimar corretamente o consumo.
Metodologia: Equipamentos
Específicos
 Tipologias em que a área não influência claramente o
consumo anual.
Tipologias consideradas:
 Elevador;
 Sala de Informática;
 Lavandaria;
 Cozinha.
Metodologia: Equipamentos
Indicadores Obtidos:
 Elevador
o
𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝐴𝑛𝑢𝑎𝑙
𝑘𝑊ℎ
𝐹𝑎𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑢𝑡𝑖𝑙𝑖𝑧𝑎çã𝑜
𝑎𝑛𝑜×𝑓.𝑢.
 𝐹𝑎𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑢𝑡𝑖𝑙𝑖𝑧𝑎çã𝑜 = 𝑁º 𝑣𝑖𝑎𝑔𝑒𝑛𝑠 𝑎𝑛𝑢𝑎𝑖𝑠 ×
𝑁º 𝑝𝑖𝑠𝑜𝑠−1
𝑁º 𝑑𝑒 𝑒𝑙𝑒𝑣𝑎𝑑𝑜𝑟𝑒𝑠
 Sala de Informática
o
o
𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝐴𝑛𝑢𝑎𝑙
𝑘𝑊ℎ
𝑁º 𝐶𝑜𝑚𝑝𝑢𝑡𝑎𝑑𝑜𝑟𝑒𝑠 𝐶𝑜𝑚𝑝𝑢𝑡𝑎𝑑𝑜𝑟
𝑁º 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑢𝑡𝑎𝑑𝑜𝑟𝑒𝑠 𝑝𝑜𝑟 á𝑟𝑒𝑎 =
 Lavandaria
o
o
𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝐴𝑛𝑢𝑎𝑙
(
𝑘𝑊ℎ
𝑁º 𝐶𝑎𝑚𝑎𝑠
𝑎𝑛𝑜×𝑐𝑎𝑚𝑎
𝑁º 𝑙𝑎𝑣𝑎𝑔𝑒𝑛𝑠 𝑎𝑛𝑢𝑎𝑖𝑠
)
𝑁º 𝐶𝑎𝑚𝑎𝑠
 Cozinha
o
𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝐴𝑛𝑢𝑎𝑙
𝑁º 𝑟𝑒𝑓𝑒𝑖çõ𝑒𝑠
(
𝑘𝑊ℎ
𝑎𝑛𝑜×𝑟𝑒𝑓𝑒𝑖çã𝑜
)
𝑁º 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑢𝑡𝑎𝑑𝑜𝑟𝑒𝑠 𝑁º 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑢𝑡𝑎𝑑𝑜𝑟𝑒𝑠
Á𝑟𝑒𝑎
(
𝑚2
)
Metodologia: Climatização
Indicador obtido:

𝑇𝑖𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑘𝑊ℎ
𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝐴𝑛𝑢𝑎𝑙 𝑝𝑜𝑟 á𝑟𝑒𝑎 = Á𝑟𝑒𝑎 𝐶𝑙𝑖𝑚𝑎𝑡𝑖𝑧𝑎𝑑𝑎 ( 𝑎𝑛𝑜 )
Tipos de consumo:
𝑘𝑊ℎ
𝑎𝑛𝑜
𝑘𝑊ℎ
𝑎𝑛𝑜

Consumo Arrefecimento

Consumo Aquecimento

Consumo Aquecimento a Gás Natural

Consumo AQS
Restaurante-

Consumo bombas de aquecimento



𝑘𝑊ℎ
𝑎𝑛𝑜
𝑘𝑊ℎ
𝑎𝑛𝑜
(kWh de gás natural). Nota: Expresso em kWh/(ano*nr refeições anuais) no caso da tipologia
𝑘𝑊ℎ
𝑎𝑛𝑜
𝑘𝑊ℎ
Consumo bombas de arrefecimento
𝑎𝑛𝑜
𝑘𝑊ℎ
Consumo ventiladores aquecimento 𝑎𝑛𝑜
𝑘𝑊ℎ
Consumo ventiladores arrefecimento
𝑎𝑛𝑜
Resultados: Climatização
Resultados obtidos com os indicadores calculados:
7%
64%
31%
22%
11%
60%
Resultados Globais





Agrupar todos os consumos elétricos.
Agrupar todos os consumos de gás natural.
Converter em energia primária:
kWh elétrico: 0,215 kgep.
kWh gás natural: 0,086 kgep.
29%
15%
56%
Notas finais

Ainda não foi dada a devida importância ao benchmarking energético em edifícios públicos a nível nacional. Não há
dados nacionais publicados.

Este trabalho consistiu na realização de um benchamrking energético para as três principais tecnologias consumidoras
num edifício público.

O modelo de consumo de iluminação foi o mais bem conseguido.

O modelo de consumo de equipamentos necessita de mais dados de entrada.

No modelo de consumos de climatização pode haver dificuldade em obter as áreas climatizadas para cada tipo de
consumo. Não houve dados suficientes para fazer uma análise por tipo de equipamentos utilizados.

Não foi possível comparar os valores obtidos nestes dois modelos com outros estudos realizados uma vez que
durante a realização da dissertação não foram encontrados quaisquer estudos referentes a estas duas tecnologias.

Foi conseguida uma ferramenta em ambiente Excel que permite estimar os consumos e identificar potenciais de
poupança.
Serviços de Eficiência Energética em
Edifícios Públicos
FIM