Optimização de sistemas de ventilação natural em edifícios

Mestrado em Engenharia MecânicaActualmente, devido a questões económicas, ambientais e de sustentabilidade, existe uma enorme pressão para que os consumos energéticos sejam reduzidos. O sector dos edifícios é um dos maiores consumidores de energia, sendo por isso necessário actuar neste campo, para reduzir o consumo global de energia. O Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios (RCCTE) e o Regulamento dos Sistemas Energéticos de Climatização em Edifícios (RSECE) surgiram desta necessidade, com o objectivo de melhorar o comportamento térmico e os consumos energéticos dos edifícios. A ventilação natural apresenta-se neste quadro, como uma solução viável para reduzir o consumo energético de edifícios, contribuindo para a qualidade do ar interior. Este estudo surge com o objectivo de analisar a viabilidade da aplicação e optimização de sistemas de ventilação natural. Com esse objectivo, foi estudado o efeito conjunto do clima local, das características do edifício e sua orientação. Assim, com recurso a software de simulação (DesginBuilder com base no EnergyPlus), foram estudados os efeitos na ventilação das diversas zonas de um edifício e o consequente impacto energético desta ventilação. Analisando normas e a legislação nacional, foram integrados neste estudo os requisitos de qualidade de ar interior e conforto, definindo os caudais mínimos exigidos e estudando se os edifícios simulados cumpriam estas exigências. O trabalho realizado é suportado por dois estudos complementares. O primeiro pretende estudar de forma qualitativa e preliminar, o efeito de parâmetros como as infiltrações, espaço interior dos edifícios, ocupação, temperatura interior, tamanho e posição de entradas de ar, nos caudais de ventilação natural de um edifício. Este estudo prévio permitiu retirar algumas conclusões, para que o estudo paramétrico incidisse apenas sobre parâmetros considerados mais relevantes na ventilação natural de um edifício. Desta forma, foram apenas analisados parâmetros como o clima, orientação, distância ao solo e tipos de entradas de ar de um edifício. Os resultados deste estudo demonstram que o clima, em especial o vento e a distância do espaço a ventilar ao solo, têm um efeito crucial sobre a ventilação natural de um edifício. A sobreventilação e a não recuperação de energia por parte de uma unidade de tratamento de ar (UTA), verificam-se bastante penalizadoras no impacto energético de um sistema de ventilação natural, quando comparadas com um sistema de ventilação mecânica. Assim, é perceptível a necessidade do controlo das entradas de ar, na implementação destes sistemas.Nowadays, due to economics, environmental and sustainability factors, there is great pressure on reducing energy consumption. The building sector is a major energy consumer, thereby it is mandatory to act in this sector in order to reduce overall energy consumption. In this sense were created the RCCTE and RSECE (portuguese regulations), with the aim of improving the thermal performance and energy consumption of buildings. Natural ventilation is presented in this scenario as a feasible solution to reduce the energy consumption of buildings, contributing to indoor air quality. The purpose of this study is to analyse the feasibility of enforcing and optimisation of natural ventilation systems. It was studied the combined effect of local climate, the specifications of the building and its orientation. Moreover, using a software of dynamics simulation (DesginBuilder based on EnergyPlus), the effects of different parts of a building on ventilation and its energy impact. Through the analysis of standards and portuguese legislation, the requirements for indoor air quality and comfort have been integrated in this study, setting required minimum flows and studying if the simulated buildings meet these requirements. The presented work is supported by two complementary studies. The first one present qualitative and preliminary study, highlighting the effect of some parameters such as infiltrations, indoor space of buildings, occupancy, room temperature, size and position of air intakes in the flow of natural ventilation. This preliminary study allowed retrieve of important conclusions, so that the parametric could focus on more relevant parameters on natural ventilation. Only parameters as climate, orientation, distance to the ground and types of air intakes of a building were analysed. The results of this study demonstrate that the climate, especially wind and distance of the ventilated space to the ground, have a crucial effect on natural ventilation of a building. Mechanical ventilation presents better performance when compared with natural ventilation, as the latter increases the overall energy consumption due to overventilation and the non-energy recovery by an air treatment unit. Thus, it is clear the need for control of air intakes in ventilation systems

Nozzle for a gas burner

Applicant: Bosch Termotecnologia S

Sensitivity analysis of peak and annual space cooling load at simplified office dynamic building model

The focused investigation of building design is necessary to understand and quantify the implication of different design parameters on their energy performance. The design of future buildings is a major challenge, as current designs may be inappropriate in a future with global warming due to climate change impacts. In addition this understanding is necessary to be able to predict timing and profile of future energy demand, which is crucial for the long-term planning of energy infrastructures – particularly electricity. In this paper, the Morris Elementary Effects method is used as a screening method, to identify the key parameters of the design and operation of office buildings that affect the estimation of space cooling peak load and annual energy demand. Internal heat gains, cooling set-point and ventilation rates are identified as the parameters with larger implications for both annual and peak space cooling demand. In future climate scenarios, the magnitude of change of annual space cooling demand is significantly (around five times) larger than the change in the peak demand. Asides from the potential increase of space cooling demand in future scenarios, the sensitivity of the space cooling demand relative to the change in design parameters is potentially much larger

The impacts of climate change on the electricity demand of archetypal office buildings

This is a dataset with models and data analysis for the PhD thesis: "The impacts of climate change on the electricity demand of archetypal office buildings