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O consumo energético total da União Europeia nos setores comercial e residencial representa 40% (15% + 25%, respetivamente) do consumo energético total. Sendo que 64% do consumo residencial é dedicado à climatização dos espaços interiores. Um estudo conduzido nos Estados Unidos da América estima que as áreas envidraçadas sejam em grande parte responsáveis por perdas de energia na climatização. O presente trabalho visa desenvolver um sistema de controlo remoto de um protótipo de janela energeticamente eficiente. Este protótipo consiste numa persiana de lamelas horizontais motorizada que está incorporada numa caixilharia isolada (utilização de vidros duplos) que tem três grelhas de circulação de ar. As lamelas incorporam no seu interior dois materiais, um material isolante, e um material de mudança de fase. Um protótipo já existente permite o controlo de altura da persiana, inclinação das lamelas, abertura/fecho das grelhas de ar, no entanto de forma limitada e apenas a nível local. A monitorização de temperaturas é permitida através de sondas de resistência variável, no entanto não permite o seu registo. O trabalho desenvolvido irá permitir o controlo e instrumentação remota do protótipo. Este trabalho através do controlo e registo das diferentes ordens e medições executadas, garante flexibilidade no seu controlo e também um histórico que pode ser consultado posteriormente. The total energy consumption in commercial and residential buildings reaches 40% (15%+25%, respectively) of the total energy consumption in the European Union. A study conducted in the United States estimates that glazed areas are one of the biggest contributors to energy losses in climatization. The present work aims the development of a remote-control system for a prototype energy-efficient window. This prototype consists of a motorized horizontal slat shutter embedded in an insulated frame (use of double glazing) with three air circulation grilles. The slats incorporate two materials, an insulating material, on the other, a material with high heat storage capacity (Phase Changing Material). This prototype already allows the control of the shutter height, slat inclination, air grilles opening/closing and temperature monitoring, however it’s limited to only on-site control. Temperature monitorization is possible by using variable resistance sensors, however it doesn’t allow to keep a record. This work will allow to remotely control the prototype. This work allows to record the commands and measures in order to have more flexibility controlling and monitoring said prototype. Mestrado em Engenharia Mecânica

The main goal of this work was to develop and evaluate a hybrid system for water heating and environmental thermal conditions. The project was divided in three subsystems: the first one consists of a set of brises plates with solar capture and named herein as SCS; the second one was a geothermal subsystem with buried pipelines and defined as SCG; the third was an association of the second one subsystem with a radiant floor, named as thermal module subsystem (SCM), which result in autonomous and adaptable system for environment climatization for both situations, heat or cold. Besides of supplying heat water. It was chosen the common typology of brises used in buildings, according to the solar orientation. The hybrid system was analysed following the Case 600 of the ASHRAE Standard 140 for the climatic conditions of Santa Maria/RS/Brazil. Data of the thermal comfort as: the energy efficiency; the water and environmental temperatures were obtained through computer simulations using the software EnergyPlus. The first model simulated was characterized as a standard one using the traditional building materials from region and called isolated base case. With the results it was possible to conclude that the SCS subsystem reached the purpose of heating water for morning and night baths, which values varied from 20°C to 28°C and 23°C to 37°C, respectively. Furthermore, this subsystem promoted the reduction of heat discomfort in environment temperature for about 16% to 25%. Nonetheless, the system had little capacity to minimize the discomfort for cold temperature, showing dependence from solar orientation; from the aid promoted by the pump heat and the collected area from SCS. The SCG system promoted a reduction of the heat discomfort between 5% to 11%. In this context, the study of the standard system proved to be important to characterize the wrapping for effectiveness of the subsystems about the thermal behaviour, mainly due to the reduction of thermal exchanges. In the isolated case, the hybrid system reached a reduction of cold discomfort between 15% to 76%. The heat pump coupled increased the discomfort reduction potential for cold, reaching values between 32% to 86%. The use of the SCG generated a reduction in heat discomfort, ranging values from 69% to 79%, and with the participation of the SCS there is a reduction of 89% to 93% of the discomfort in the hot periods. For electricity consumption, if you compare the hybrid system and the heat pump with a split condition and electric shower, there is a saving of 62% to 80%. It was found that the proposed integrate system was viable solution for this region or in similar climatic conditions, contributing positively to thermoenergy issues and becoming a more applicable alternative to the better of thermal performance of buildings. O objetivo deste trabalho foi desenvolver e avaliar um sistema híbrido para o aquecimento da água de consumo e o condicionamento térmico de ambientes. Esse sistema é composto de três subsistemas: o subsistema de captação solar (SCS), na forma de brises-placas solares, o subsistema geotérmico (SCG), com dutos enterrados, ambos associados a um piso radiante denominado subsistema módulo térmico (SCM), resultando em um sistema autônomo e adaptável para climatização em situações adversas de calor ou frio, além do aquecimento da água de consumo. Foram definidas tipologias de brise comumente utilizadas nos edifícios e que estivessem em conformidade com as diferentes orientações solares. O sistema híbrido foi elaborado e analisado a partir de sua inserção no Case 600 da norma ASHRAE Standard 140, para as condições climáticas da cidade de Santa Maria-RS. Foram obtidos dados de conforto térmico, eficiência energética, temperaturas de água e do ambiente, por meio de simulações computacionais com o software EnergyPlus. Primeiramente foi analisado o caso base com materiais construtivos caracterizados como padrão normal na região considerada, sendo, após, substituídos por fechamentos mais termicamente isolados, denominado caso base isolado. Os resultados para o caso base revelaram que o SCS atingiu o seu propósito de aquecimento de água, pois nos banhos matutinos obteve-se uma temperatura entre 20°C a 28°C e nos noturnos entre 23°C a 37°C. Além disso, esse subsistema promoveu a redução de 16% a 25% do desconforto por calor no ambiente. O sistema, porém, teve pouca capacidade de minimizar o desconforto por frio, mostrando-se dependente da orientação solar, do auxílio promovido pela bomba de calor e da área coletora de SCS. O SCG promoveu de 5% a 11% de redução do desconforto por calor. Nesse contexto, estudos dos fluxos térmicos no caso base comprovaram a importância das características da envoltória para a eficácia dos subsistemas quanto ao conforto térmico, devido à redução das trocas térmicas. No caso base isolado o sistema híbrido alcançou 15% a 76% de redução do desconforto por frio. A bomba de calor acoplada elevou o potencial de redução do desconforto por frio, alcançando 32% a 86%. O emprego do SCG gerou uma redução do desconforto por calor variando de 69% a 79% e, com a participação do SCS, tem-se a diminuição de 89% a 93% do desconforto nos períodos quentes. Quanto ao consumo de energia elétrica, se comparar o sistema híbrido e a bomba de calor com uma condição de Split e chuveiro elétrico, obtém-se uma economia de 62% a 80%. Verificou-se que o sistema híbrido proposto é uma solução viável para a região estudada ou em climas similares, contribuindo positivamente nas questões termoenergéticas, tornando-se uma alternativa mais aplicável quanto melhor for o desempenho térmico das edificações.

Made available in DSpace on 2020-08-31T11:09:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 7308_15578.pdf: 2815487 bytes, checksum: 95cc12a497b1882504dec1f2eee223bd (MD5) Previous issue date: 2019-12-20

Todos os anos a população mundial aumenta. No entanto, os recursos naturais do planeta Terra mantêm-se os mesmos. O constante crescimento populacional acaba por aumentar a pressão sobre os já escassos recursos existentes. O mundo nos dias que hoje correm enfrenta então um grande desafio, combater o aquecimento global e encontrar substituto para algumas matérias-primas que estão perto de se esgotar. Torna-se então necessário apostar em matérias-primas não poluentes, em fontes de energia renováveis e explorar de modo racional os recursos existentes, evitando ao máximo desperdícios. Nos dias de hoje mais de metade da população mundial vive em áreas urbanas. É nestas que se registam os maiores consumos de recursos energéticos. Espera-se que estes valores venham a aumentar. Cabe então ao planeamento urbano a tarefa de desenhar cidades que sejam capazes de acomodar tanto o aumento populacional, como de diminuir ao máximo as necessidades energéticas de todos os elementos integrantes da cidade, promovendo-se deste modo uma melhor gestão energética de todos os recursos existentes. No entanto, o modo como o planeamento vem contribuindo para a definição da malha urbana nem sempre contribui para a manutenção das condições de conforto térmico no interior dos edifícios, principalmente com base na orientação solar. Esta situação acaba por originar consumos de energia desnecessários. A seguinte dissertação insere-se então na temática da eficiência energética. Neste contexto, procurou-se estudar que influência teriam diferentes soluções urbanísticas nas necessidades energéticas apresentadas pelos elementos constituintes de uma cidade. Deste modo em primeiro lugar, para diferentes tipos de soluções construtivas, procurou-se determinar qual a melhor geometria a dar a um elemento de modo a minimizar suas necessidades energéticas. Em segundo lugar, estudaram-se as necessidades energéticas apresentadas pelo dito elemento, quando inserido em diferentes tipos de malhas urbanas. Neste contexto, procurou-se perceber de que modo a largura das ruas e a altura dos edifícios que a constituem, iria influenciar as necessidades energéticas apresentadas por este. Em último lugar, para um edifício real, procurou-se determinar que efeitos produziriam diferentes tipos de ocupação do seu espaço exterior, nas necessidades energéticas para climatização do seu espaço interior. No presente estudo, todas as necessidades energéticas apresentadas foram determinadas com recurso ao software informático EnergyPlus.

Made available in DSpace on 2020-03-09T17:29:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5754_12313.pdf: 4380439 bytes, checksum: 33a0e2f892e92acd8f1ec13c28adf97b (MD5) Previous issue date: 2017-11-17

A melhoria de eficiência energética num contexto mundial é, na atualidade, uma área de grande relevância, devido ao constante aumento dos consumos energéticos, por motivo das necessidades de desenvolvimento dos países. A procura de estratégias de melhoria neste âmbito em ambiente industrial tem o potencial de trazer benefícios comerciais e ambientais significativos. Existem uma infinidade de medidas de eficiência energética e racionalização de consumos, que quando devidamente aplicadas aumentam o desempenho das empresas, com a consequente criação de riqueza e um menor impacte ambiental. O presente projeto teve como principal objetivo o estudo de oportunidades de melhoria de eficiência energética na empresa Rectimold. Esta é uma empresa inserida no ramo da indústria de moldes para injeção de plástico. Uma das etapas do trabalho consistiu na análise global dos consumos energéticos através das faturas, referentes aos anos de 2014 e 2015, onde se verificou que a empresa não está abrangida no âmbito do Sistema de Gestão dos Consumos Intensivos de Energia (SGCIE). Seguidamente, foram instalados analisadores de energia para a recolha de informação detalhada sobre os consumos de energia elétrica. A realização da análise energética incidiu sobre as áreas onde o potencial de economia e redução de consumos será maior, nomeadamente na iluminação, na climatização, na instalação de energias renováveis, no tipo de contratualização de energia elétrica e na introdução de um Sistema de Gestão de Energia (SGE). Nesse âmbito, foram apresentadas diversas propostas para elevar o desempenho energético da empresa, cuja implementação representa uma poupança de consumo energético em cerca de 20%.

Mestrado em Engenharia Mecânica O objetivo principal deste trabalho é realizar uma avaliação energética à Escola Superior Aveiro Norte (ESAN), que é um polo da Universidade de Aveiro, situado em Oliveira de Azeméis. A motivação na escolha do objeto de estudo deste trabalho prende-se com o facto de ser um edifício único, recente, com pouco estudadas em Portugal, como bombas de calor geotérmicas associadas a piso radiante e ventilação, com pré-aquecimento de ar com recurso a painéis solares e recuperação de calor. Estas tecnologias foram usadas com vista a obter conforto, com um baixo consumo energético, apesar de não estarem a conseguir garantir essas condições. Por outro lado, o interesse no edifício está no facto de não ter sido, até à data, objeto de estudos relativos ao desempenho energético, desde a sua construção. Para realizar o estudo, utilizou-se o programa de simulação dinâmica DesignBuilder para modelar o edifício, introduzindo-se os dados relativos à envolvente, iluminação, ocupação, equipamentos e sistemas de climatização. A partir da análise dos resultados e do conhecimento do edifício proveniente do estudo da documentação fornecida e das visitas ao local, foi possível verificar que a heterogeneidade da área de envidraçados e das cargas térmicas entre as diferentes salas conjugada com a climatização pelos mesmos sistemas, causa grandes desequilíbrios térmicos e dificuldades no controlo das condições de conforto dentro do edifício. Consequentemente, propõem-se medidas corretivas com vista a melhorar o conforto térmico e a eficiência energética, sendo algumas delas de baixo custo de implementação e poupanças energéticas significativas. Essas medidas têm vista a corrigir problemas de âmbito da implementação e controlo dos sistemas de climatização, ao nível do controlo da iluminação, da localização dos painéis solares para produção de Água Quente Sanitária, do aumento do isolamento da laje de betão que contém o piso radiante e da proteção solar pelo exterior da área envidraçada. The main goal of this project is to carry out an energy assessment to the School of Design, Management and Production Technologies Northern Aveiro (Escola Superior Aveiro Norte - ESAN), which is a the most recent organic unit of the University of Aveiro, located in the town of Oliveira de Azeméis. The motivation in choosing this subject relates to the fact that it is a unique, new building, modern with not very studied technologies, such Ground Source Heat Pumps associantd with radiant floors and ventilation with air preheating, aided by solar air panels and sensible heat recuperation. These technologies were used to achieve comfort, with a low energy consumption, even though they were not able to guarantee these conditions. Furthermore, the interest in the building is the fact that it is has not been, to date, the object of any study concerning energy performance, since its construction. For this study, it was used DesignBuilder a dynamic simulation program for modeling the building, entering data on the environment, lighting, occupancy, equipment and HVAC systems. From the analysis of the results and knowledge of the building from the study of the documentation provided and the site visits, it was possible to verify that the heterogeneity of the area of glazing and of the thermal loads between the different rooms combined with the HVAC through the same systems causes great thermal imbalances and difficulties in controlling the comfort conditions inside the building. Consequently, corrective measures are proposed to improve thermal comfort and energy efficiency, some of them with low implementation costs and significant energy savings. These measures are aimed at correcting problems related to the implementation and control of HVAC systems, in terms of lighting control, the location of solar panels for the production of Sanitary Hot Water, increasing the insulation of the concrete slab containing radiant floor and solar protection by the exterior of the glazed area.

Dissertação de Mestrado em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores Pretendeu-se saber o que, no edifício do Engenharias I, localizado no campus da Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro (UTAD), poderia ser realizado de modo a aumentarem-se os seus índices de Eficiência Energética (EE). Foram identificados, para este estudo, três vetores que poderão descrever os principais alvos a estudar, de modo a encontrarem-se as tão esperadas melhorias e o consequente aumento dos índices de eficiência energética no edifício. Numa fase inicial do estudo, foram apresentados os estados de arte dos vetores identificados: climatização, iluminação e energia (solar térmica e fotovoltaica). Numa segunda fase foi necessário aprofundar o conhecimento sobre o modo como o edifício é climatizado, iluminado e alimentado eletricamente. Para este efeito foram realizadas várias visitas técnicas que permitiram, numa terceira fase, a apresentação de soluções que visam melhorar os índices de eficiência do edifício em estudo. Para a climatização, identificou-se a necessidade de, na central térmica, melhorar o controlo dos circuladores do secundário do coletor, visto ter-se constatado que funcionariam muito dependentes de ação humana. No edifício, a urgente operacionalização do quadro de controlo das UTA´s assim como a introdução de equipamentos do tipo cronotermostatos nos espaços climatizados. Na produção de frio sugeriu-se a substituição, no chiller, de momento inoperacional, do gás R22 pelo R-438A, dando assim resposta ao Protocolo de Montreal. Apresentaram-se alternativas mais eficientes para a iluminação artificial e natural existente no edifício. A introdução das tecnologias LED assim como os tubos solares, foram aqui também sugeridas. Para o vetor energia, a instalação de um sistema solar térmico para a produção de AQS no bar foi, neste documento e para os consumos realizados diariamente, demonstrado vantajosa. A tecnologia da bomba de calor, para o mesmo fim, tendo como apoio o sistema solar térmico, foi também neste documento sugerida. Todos nós temos, invariavelmente, responsabilidades em temas como o da Eficiência Energética e o do Aquecimento Global. Se cada um de nós fizer as escolhas mais adequadas de equipamentos e alterarmos o modo como consumimos a energia, como conduzimos, entre outras ações, podemos baixar as nossas emissões pessoais de carbono para valores que permitam contribuir para um desenvolvimento sustentável. The purpose was to find out what could be done to increase the Energetic Efficiency (EE) levels of the Engenharias I building, located at the campus of the University of Tr´as-os-Montes e Alto Douro (UTAD). Three vectors were identified for this study, which we believe can lead to improvements, thus increasing the efficiency levels: climatization, lighting and energy (thermal and photovoltaic solar energy). At first, each vector’s state of the art was identified. The second step consisted in deepening the knowledge on how the building is climatized, lightened and electronically fed and for that several technical visits were carried out which allowed, on a third step, the presentation of solutions to improve the efficiency levels related with these issues. For the c1imatization, we felt the need to improve the control of the circulators of the secondary collector at the thermal central for it was clear that they were too dependent on human control In the building, it was urgent to put to use the UTA´s control board, as well as the introduction of chronothermostat type equipments in the climatized spaces. In the production of cold, it was suggested the replacement of the R22 gas for the R-438A, in the chiller (inoperable at the moment), thus meeting the requirements of the Montreal Protocol. More efficient alternatives for the artificial and natural lighting of the building were also presented. The introduction of LED technologies as well as solar tubes was also suggested. For the energy vector, the installation of a thermal solar system for the production of AQS at the bar, in this document and for the current daily consumptions, was shown to be advantageous. The heat pump technology, for the same purpose, having the support of the thermal solar system, was also suggested. Taking into consideration the important role that we all invariably have in such themes as Energetic Efficiency and Global Warming, if each and every one of us makes the right choices and change the way we purchase equipments, consume energy, drive our vehicles and so on, we could lower our individual carbon emissions to a sustainable development.

O Coeficiente Global de Perdas de Calor (U) permite o equacionamento das necessidades térmicas de uma casa de vegetação climatizada. No presente trabalho, determinou-se esse coeficiente cujo referencial foi uma casa de vegetação localizada em Madri (Espanha), em que foram utilizadas medidas noturnas de temperatura do ar no interior, no exterior, bem como o consumo de energia para aquecimento. As comparações entre as técnicas de aquecimento utilizadas foram: solo radiante e aerotermos combinados com duas técnicas que visavam a promover melhor aproveitamento térmico, ou seja, a utilização de cobertura plástica formando dupla capa ou a utilização de túnel plástico. Os menores coeficientes foram conseguidos para a utilização de solo radiante com túnel e aerotermos com dupla capa com 7,19 W m-2 ºC-1 e 9,11 W m-2 ºC-1, respectivamente; o maior valor dentre os coeficientes nas condições estudadas foi 15,13 W m-2 ºC-1 ao considerar o uso de aerotermos sem utilização de plásticos. Conclui-se, portanto, que os resultados comprovam o melhor rendimento térmico para as técnicas ensaiadas. The Global Heat Loss Coefficient (U) allows some answers about thermal requirements of climatic greenhouse. This trial determined this coefficient for a greenhouse in Madrid (Spain) where night measurements of inside and outside air temperature as well as energy consumption to heat were used. Comparisons were accomplished among the used heating techniques as: radiant floor and heat fan combined with two techniques aiming to promote a better thermal which means the use of a plastic covering forming a double couple or the use of a plastic tunnel. The lowest coefficients for the use of radiant soil with tunnel and heat fan with double couple were respectively 7.19 W m-2 ºC-1 and 9.11 W m-2 ºC-1 and the largest value was 15.13 W m-2 ºC-1 for the heat fan use without plastics. Therefore, the results registered best thermal efficiency for the tested techniques.

Mestrado em Sistemas Energéticos Sustentáveis O presente relatório de projeto explicita as etapas da elaboração e os resultados obtidos através da realização de um projeto de reabilitação energética de um complexo de piscinas interiores. Esta reabilitação energética tem por objetivo a redução dos custos energéticos através da subtração de consumos supérfluos de energia ou da melhoria da eficiência energética dos equipamentos. Para alcançar estes objetivos recorreu-se à simulação dinâmica do edifício de modo a estimar múltiplas variáveis energéticas e identificar quais os setores e equipamentos que maior influência têm no consumo energético do complexo em estudo. Para a realização da simulação, recorreu-se a um software desenvolvido pelo DOE dos Estados Unidos da América, o Energy Plus, com o auxílio do Design Builder, que permite a criação e edição do modelo de forma mais fácil e acessível. Os valores retirados da simulação foram posteriormente comparados com valores reais. Com o complexo caraterizado e os principais consumidores identificados foi possível iniciar o estudo das medidas de melhoria da eficiência energética. As principais medidas estudadas incidiram na instalação de coberturas isotérmicas nas piscinas para reduzir a perda de energia através da evaporação e da radiação, a introdução de fontes de energia renovável como alternativa energética, substituição de elementos do sistema de iluminação e o aproveitamento de energia dissipada em equipamentos. Com este estudo, a entidade gestora do complexo encontra-se mais informada e pronta a tomar decisões que influenciem de forma significativa o consumo de energia no complexo, podendo optar pela instalação de alguma das medidas propostas. The present project report clearly states all milestones and results obtained throughout the duration of a project developed to rehabilitate an indoor swimming pool complex. This rehabilitation has the main objective of reducing costs and enhancing the energetic efficiency as well as reducing all non-necessary energy expenses. In order to achieve this objectives, dynamic simulation of buildings was used. The simulation allow the evaluation of multiple energetic variables such as energetic needs, solar gains, heat losses by ventilation, among others. The software that was used to simulate was the USA’s DOE Energy Plus. To make its use much easier I used Design Builder. This software allows its user to create, in a simple and very intuitive way, a digital model of the building and set its main constructive specifications. The values obtained from the multiple simulations were then compared to the really consumed energy values. With the main energy consuming devices and equipment identified it was possible to start prioritizing energy efficiency measure that could be applied to reduce the energy bill. The main strategies identified were the introduction of a pool cover to reduce the losses in convection and evaporation, the introduction of renewable energy systems has an energetic alternative, replacement of parts of the illumination system and the energetic used of dissipated energy from the biggest energy consumers. With this study, the managing entity is now more informed and ready to make important energetic changes that may reduce, in a significant way, the cost of energy.

Submitted by Ana Rebelo (amsr@isep.ipp.pt) on 2015-03-12T16:22:25Z No. of bitstreams: 1 DM_DiogoCruz_2014_MES.pdf: 1573764 bytes, checksum: 3a2e2b678870708ac6884d879b8c9a37 (MD5) Approved for entry into archive by Ana Rebelo (amsr@isep.ipp.pt) on 2015-03-13T15:45:53Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DM_DiogoCruz_2014_MES.pdf: 1573764 bytes, checksum: 3a2e2b678870708ac6884d879b8c9a37 (MD5) Made available in DSpace on 2015-03-13T15:45:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DM_DiogoCruz_2014_MES.pdf: 1573764 bytes, checksum: 3a2e2b678870708ac6884d879b8c9a37 (MD5) Previous issue date: 2014

Dissertação Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil no Ramo de Edificações Nos últimos anos, os domínios da eficiência energética e da sustentabilidade têm adquirido uma enorme relevância para o sector da engenharia civil. Esta importância deve-se , por um lado, a uma percepção que a procura de energia não pode continuar em crescendo indefinidamente, e por outro lado que o nosso planeta está num processo de aquecimento global antropogénico, devido em grande medida à importância dos combustíveis fósseis no mix energético global. Estes fatores obrigam a uma maior preocupação em termos de consumos energéticos, maior aproveitamento de energias endógenas, reabilitações e adaptações sustentáveis com a consequente reconfiguração dos sistemas de climatização. A presente dissertação destinada à obtenção de grau de Mestre enquadra-se nesta temática e tem por objetivo avaliar e melhorar o desempenho energético de um edifício de serviços, com um enfoque especial nos sistemas de climatização. Inicialmente procedeu-se a uma caracterização das estratégias de climatização passiva conhecidas que eventualmente poderiam ser implementadas num edifício atual de modo a melhorar o seu desempenho energético. Numa segunda fase avaliou-se o potencial de climatização passiva de um edifício de serviçosreal, localizado na cidade de Setúbal, recorrendo-se ao acoplamento do software DesignBuildercom o modelo EnergyPlus, com o objectivo de estudar e determinar os pontos fortes e fracos do sistema de climatização existente e consequentemente a simulação de quatro estratégias de climatização passiva. Os resultados obtidos foram comparados com a situação atual sendo assim possível a determinação da consequente melhoria do potencial energético no edifício. Abstract: In recent years, the fields of energy efficiency and sustainability have acquired unprecedented relevance for the principles of civil engineering. This importance is due, firstly, to a perception that energy demand can not continue to grow indefinitely, and secondly that our planet is in the process of anthropogenic global warming, due largely to the importance of fossil fuels in the global energy mix. These factors prompt a deeper concern in terms of energy consumption, increased use of endogenous energies, sustainable rehabilitation and adaptation with the consequent resetting of acclimatization systems. The present work aimed at obtaining a Master degree fits this theme and aims at assessing and improving the energy performance of a building services, with a particular focus on HVAC system. Initially it was proceeded a characterization of passive cooling strategies known that eventually could be implemented in a current building to improve its energy performance. On a second stage was evaluated the potential for passive cooling of a real services building, located in Setúbal, by reference to the coupling of software DesignBuilder with EnergyPlus model, with the aim to study and determine the strengths and weaknesses of existing HVAC system and consequently the simulation of four strategies for passive cooling. The results were compared with the current situation being this way possible to determine the consequent improvement of the energy potential in the building.

As instalações de condicionamento de ar são cada vez mais utilizadas em espaços públicos, nomeadamente em Hotéis, por razões de conforto e qualidade do ar ambiente. Este trabalho tem como objetivo a elaboração dum projeto de climatização de um hotel, respeitando os regulamentos em vigor e procurando obter uma instalação de elevada eficiência energética, com custos de exploração e manutenção reduzidos. Assim, pretende-se fornecer nas páginas seguintes os elementos reguladores do projeto, tanto ao nível da conceção da instalação e da qualidade dos equipamentos bem como da sua montagem. O cálculo das cargas térmicas de aquecimento e de arrefecimento do edifício foi efetuado recorrendo ao programa informático HAP da Carrier. O dimensionamento da UTAN foi efetuado recorrendo ao programa informático da Sandometal. As peças desenhadas do projeto foram executadas recorrendo ao programa informático AUTO-CAD 2007. A solução adotada, no essencial, é composta por uma unidade produtora de água fria (Chiller), uma unidade produtora de água quente (Caldeira), uma unidade de tratamento de ar novo (UTAN) e 36 unidades terminais do tipo ventiloconvector. A gestão técnica centralizada (GTC) permite otimizar a instalação, visualizar os dados de funcionamento e atuar sobre cada uma das suas unidades.

Com o presente projecto pretende-se definir as características do sistema de climatização recorrendo ao sistema de piso radiante e ventiloconvectores tendo como fonte de energia primária uma bomba de calor. Será definido também a preparação das águas quentes sanitárias (AQS) com recurso a um sistema de colectores solares térmicos e ainda um sistema de colectores solares fotovoltaicos a implementar num edifício de grandes dimensões para utilização como Lar de 3ª Idade em Cernache, Coimbra. Este relatório é composto por vários capítulos, sendo que, os de maior relevância, fazem referência ao sistema de climatização adoptado para o edifício em causa, a preparação de AQS, o sistema solar térmico e o sistema solar fotovoltaico. É ainda definido um aproveitamento da energia solar, quando esta estiver em excesso, com a piscina do edifício. Após a apresentação das soluções dimensionadas para o edifício serão justificadas todas as opções tomadas e o porquê dessas opções. Contempla-se também neste relatório as marcas e modelos referentes aos equipamentos seleccionados e que foram tidos em conta como sendo as boas opções para estes tipos de instalações.

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Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Mecânica Actualmente vivem-se dias em que a preocupação ambiental está presente em tudo aquilo que nos rodeia. A tendência crescente do consumo de energia a nível global conduz a um maior consumo de recursos e a todos os problemas ambientais e económicos que são inerentes à produção de energia. Com a implementação duma forma de pensar mais verde, e uma vez que o parque habitacional representa uma grande fatia da energia consumida é importante procurar uma forma de reduzir este consumo. A aplicação de Regulamentos que visam o controlo e a limitação dos consumos energéticos a um edifício serviu como base a este estudo e foi efectuado por intermédio de um software, o RCCTE-STE. Este software analisou um edifício puramente teórico, o Edifício Base, e posteriormente analisou uma série de alterações realizadas. De maneira a comprovar a utilidade do software na determinação das potências das máquinas utilizadas no sistema de climatização, foi efectuado um estudo psicrométrico e comparados os resultados com os dados obtidos através do RCCTE-STE. Neste documento foi também efectuada a escolha do sistema de climatização para o Edifício Base, tendo como base as potências determinadas pelo software de análise utilizado, assim como as análises psicrométricas.

Este trabalho apresenta o estado da arte das tecnologias de construção associadas aos sistemas sustentáveis de produção de água quente e de climatização em edifícios e pretende-se com o mesmo contribuir para a sustentabilidade na construção e para a eficiência energética nos edifícios. Efectuou-se um estudo aprofundado dos conceitos relacionados com a construção sustentável e a eficiência energética em edifícios, sendo apresentadas algumas das ferramentas mais utilizadas para avaliação da sustentabilidade, bem como métodos expeditos para obtenção da classe de eficiência energética. É feita a análise dos conceitos fundamentais da Arquitectura Bioclimática de edifícios, apresentando-se as estratégias passivas de aquecimento e de arrefecimento, as possibilidades de integração das energias renováveis nos edifícios e as tecnologias de construção associadas nos diversos contextos. Na energia solar térmica é dado especial destaque aos colectores para aquecimento de águas, aquecimento ambiente e arrefecimento solar. São ainda apresentados alguns exemplos de boas práticas em edifícios sustentáveis e energeticamente eficientes, com aplicação destas tecnologias

Dissertação de Mestrado em Engenharia Mecânica A eficiência energética é, actualmente, uma preocupação essencial devido ao crescimento do consumo de energia e à necessidade de redução dos gases de efeito de estufa de modo a contribuir para o alcance das metas impostas pelo Tratado de Quioto. Segundo as estatísticas, os edifícios consomem cerca de 40% da energia total consumida pela União Europeia. Para travar este aumento, a Comissão Europeia criou a Directiva 2002/91/CE sobre o Desempenho Energético dos Edifícios que obrigou à certificação energética e implementação desde a fase de projecto de dois regulamentos: o RCCTE – Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios e o RSECE – Regulamento dos Sistemas Energéticos de Climatização de Edifícios. Hoje em dia, conseguir condições de conforto no interior de um edifício já não deverá ser sinónimo de acarretar custos associados ao consumo de uma grande percentagem de energia. Através da aplicação dos Regulamentos ao longo dos últimos anos, as empresas fornecedoras de sistemas AVAC - Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado, viram-se obrigadas e rever os seus produtos e torná-los energeticamente mais eficientes. Apesar de ainda haver muito por desenvolver na área da climatização e construção de edifícios, a realidade é que já é possível obter níveis de conforto incomparáveis aos edifícios construídos nos anos anteriores ao da criação dos dois Regulamentos acima mencionados. A presente dissertação de mestrado consiste em estudar a sustentabilidade do edifício 3 do Centro Tecnológico de Investigação, Desenvolvimento e Inovação – Régia Douro Park através da aplicação da legislação em vigor. Será aplicado um sistema de climatização tradicional constituído por uma caldeira para a produção de água quente e um chiller para a produção de água refrigerada. As UTAs farão o tratamento do ar novo e os ventiloconvectores - unidades terminais de climatização, farão o ajuste fino da temperatura interior. Para a produção de águas quentes sanitárias serão utilizados colectores solares ligados a uma bomba de calor. Importa, então, calcular as necessidades energéticas de Verão e Inverno, bem como as necessidades de energia para AQS - Águas Quentes Sanitárias, através de um estudo detalhado das características do edifício em causa. A envolvente será analisada através da aplicação do RCCTE - Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios. A qualidade do ar interior e os consumos eléctricos serão analisados através da aplicação do RSECE - Regulamento dos Sistemas Energéticos de Climatização de Edifícios. Energy efficiency is, now a day, a major concern due to the growth of energy consumption and the need to reduce the emission of greenhouse gases to contribute to the achievement of targets set by the Kyoto Treaty. According to statistics, buildings consume about 40% of the total energy consumed by the European Union. To curb this increase, the European Commission created the Directive 2002/91/CE on the Energy Performance of Buildings which forced the energy certification and implementation, from the design phase, of two regulations: the RCCTE - Regulations on Characteristics of the Thermal Behavior of Buildings and the RSECE - Regulations on HVAC Systems in Buildings. Today, achieving comfort conditions inside a building should no longer be synonymous with incur costs associated with consuming a large percentage of energy. Through the application of regulations over the past few years, suppliers of HVAC systems – Heating, Ventilating, and Air Conditioning were forced to review their products and make them more energy efficient. Although there is still much to develop in the area of climate and building construction, the reality is that it is already possible to achieve unparalleled levels of comfort for buildings constructed in the years before the creation of the two above-mentioned Regulations. The main goal of the present master dissertation is to study the sustainability of the 3rd building of the Technological Center for Research, Development and Innovation - Régia Douro Park applying the present legislation. It will be applied a traditional air conditioning system comprising a boiler too produce hot water and a chiller to produce chilled water. The AHU will make the new air handling and the fan coil units - air conditioning terminal units, will fine-tune the temperature inside. For the production of domestic hot water solar collectors will be used connected to a heat pump. So, it is important to calculate the energy needs in the summer and winter, and the energy needs for DHW - Domestic hot water through a detailed study of the characteristics of the building concerned. The surroundings will be analyzed by applying the RCCTE - Regulations on Characteristics of the Thermal Behavior of Buildings. The indoor air quality and electrical consumption will be analyzed by applying the RSECE - Regulations on HVAC Systems in Buildings.

Mestrado em Engenharia Mecânica As tendências construtivas e o factor “moda” apontam para o hábito de vãos envidraçados de maiores dimensões. Assim sendo, até que ponto a tecnologia e o material a usar nos vãos envidraçados de um edifício causam impacto no seu desempenho energético? Como se enquadram as diferentes opções com as características do nosso clima e qual a relação custo/benefício? Para responder a todas estas questões, e à luz dos recentes regulamentos na área do consumo energético de edifícios, será necessária uma caracterização do desempenho dos vãos envidraçados em relação aos requisitos energéticos da legislação vigente e um conhecimento das funções e características da envolvente envidraçada, dando natural importância ao desempenho energético e económico, parâmetros muito importantes em qualquer tipo de edifício. O principal objectivo do presente estudo é analisar exclusivamente o sistema construtivo de vãos envidraçados em diferentes regiões climáticas de Portugal. Para tal, recorreu-se a uma análise paramétrica e sustentada no RCCTE (Decreto-Lei nº80/2006 de 4 de Abril) para avaliar energética e economicamente os diferentes tipos de opções a considerar na especificação de vãos envidraçados. Assim, tendo por base um conjunto de pressupostos devidamente fundamentados foi estabelecida, a escolha óptima da caixilharia e tipo de vidro a usar em função de cada zona climática. Na realidade, tornou-se muito difícil generalizar o desempenho de um vão envidraçado, pois existem muitas variáveis envolvidas e de naturezas diferentes. Ainda assim, é possível melhorar o desempenho e o conforto e por sua vez reduzir a factura energética de um edifício. Do estudo conclui-se que as melhores soluções energéticas são janelas de elevado desempenho com caixilho em PVC isolado e vidro baixo emissivo pois alcançam, de um modo geral, os melhores resultados em todas as regiões e para todos os tipos de construção (inércia térmica). Outro factor vantajoso das opções em PVC diz respeito aos valores razoáveis do indicador económico VAL (Valor Actualizado Liquido) quando comparado com uma solução base consistindo num vidro simples com caixilharia em alumínio sem corte térmico, principalmente em zonas com Invernos rigorosos. Conclui-se ainda que é a caixilharia em madeira, que apresenta a melhor relação custo/beneficio para todas as zonas de Portugal. ABSTRACT: Constructive trends and the "fashion" factor are leading to the habit of using glazed facades of large dimensions even in dwellings. To what extent does the technology and the material to use in the glazed facades of a building causes impact in its energy performing? How to fit the different options with the characteristics of our climate and what is the solution showing a best cost/benefit ratio? The present thesis is a first approach to answer these questions what will be done in the frame of the recent energy regulation in the area of the energy consumption of buildings. It will require the characterization of the glazed facades performance regarding to energy consumption of the respective building as well as a deep understanding of the glazed façade performance having in mind the energy and economical perspective, which are a very important parameters irrespectively of the building type. The main objective of the present study is to analyze different constructive options for windows (regarding glass and frame) of in different and representative climatic areas of Portugal. For that purpose, a parametric analysis was made based on the current national regulation calculation method (RCCTE, Decreto-Lei nº 80/2006 from April, 4th) to evaluate de energy and economical performance of different window options regarding frame materials and glass types. For a reference building typology the most advantageous windows option both regarding frame and glass type was determined for each climatic zone. However, it is very difficult to build a general algorithm aiming window selection because of the different physical nature of the relevant factors. Even though, it was possible to identify the most adequate constructive solution for windows in Portugal. The best energy option in all regions and all types of construction (thermal inertia) are high performance windows with PVC insulated frames and low emissivity glasses). Even from the economic standpoint this solution shows a reasonable NPV (Net Present Value) comparing to the cheapest solution (simple aluminium frame with a single clear glass) particularly in the regions with a more severe winter. In the other hand Wood frames, were found to have the greatest cost/benefit ratio for all climate regions in Portugal.

Tese de mestrado integrado. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Mestrado em Sistemas Energéticos Sustentáveis O objetivo principal deste projeto é realizar uma avaliação energética de uma fração do edifício de escritórios e armazéns, onde se encontra a empresa Sondar.i, no Centro Empresarial da Gafanha da Nazaré, em Ílhavo e dimensionar um sistema de climatização apropriado que substitua os aquecedores a óleo e halogéneo, atualmente responsáveis pela climatização na estação de aquecimento. No presente trabalho de projeto são avaliados os consumos efetivos energéticos da Sondar.i, obtidos a partir do levantamento dos equipamentos instalados, da potência de cada equipamento e os respetivos perfis de utilização e é criado um modelo do edifício no software Designbuilder® para avaliar o comportamento de diferentes sistemas de climatização que se pretende estudar. São avaliados dois sistemas de climatização para três diferentes níveis de climatização: aquecimento; aquecimento e arrefecimento; e aquecimento, arrefecimento e ventilação mecânica. Dos sistemas avaliados é sugerido a implementação do sistema com a bomba de calor pois apresenta menor consumo energético e instalação mais apelativa. The main objective of this project is to carry out an energy evaluation of a fraction of the office and warehouse building, where the company Sondar.i is located, in the Business Center of Gafanha da Nazaré, in Ílhavo and design an appropriate air conditioning system that replaces the heaters oil and halogen, currently responsible for air conditioning in the heating season. In the present project work the actual energy consumption of Sondar.i, obtained from the surveying of the installed equipment, the power of each equipment and the respective utilization profiles, is evaluated, and a building model is created in the Designbuilder® software to evaluate the behaviour of different air conditioning systems to be studied. Two air conditioning systems are evaluated for three different levels of air conditioning: heating; heating and cooling; and heating, cooling and mechanical ventilation. From the evaluated systems, it is suggested to implement the system with the heat pump because it presents less energy consumption and more appealing installation.