LATEC - UFF. Palestra da Dra Fernanda da Universidade de Aveiro (Portugal), com o tema: PassivHaus e...

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7/5/2015 1 PassivHaus e Near ZeroEnergy Buildings Contributo para a Eficiência Energética de Edifícios Fernanda Rodrigues ([email protected]) Casa Passiva e Near ZeroEnergy Buildings Contributo para a Eficiência Energética de Edifícios “Um Campus que pensa” A Universidade de Aveiro (UA) está em 69º lugar no ranking mundial das 100 melhores instituições de ensino superior commenos de 50 anos divulgado pela Abril de 2015 prestigiada revista Times Higher Education (THE). Numa lista elaborada com base em indicadores como a qualidade do ensino e da investigação, o número de citações em revistas científicas, a projeção internacional e a inovação, a UA subiu dez posições em relação ao ano passado (30 Abril 2015).

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Casa Passiva e Near Zero‐Energy BuildingsContributo para a Eficiência Energética de Edifícios

PassivHaus e Near Zero‐Energy BuildingsContributo para a Eficiência Energética de Edifícios

Fernanda Rodrigues ([email protected])

Casa Passiva e Near Zero‐Energy BuildingsContributo para a Eficiência Energética de Edifícios

“Um Campus que pensa”A Universidade de Aveiro (UA) está em 69º lugar no ranking mundial das 100melhores instituições de ensino superior com menos de 50 anos divulgado pela

Abril de 2015

e o es st tu ções de e s o supe o co e os de 50 a os d u gado pe aprestigiada revista Times Higher Education (THE). Numa lista elaborada com baseem indicadores como a qualidade do ensino e da investigação, o número decitações em revistas científicas, a projeção internacional e a inovação, a UA subiudez posições em relação ao ano passado (30 Abril 2015).

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decivil departamento de engenharia civil

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Localizada na região centro de Portugal

Universidades públicas portuguesas

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Museu aberto da arquitetura contemporânea Portuguesa

(2 PRITZKER : Alvaro Siza Vieira; Eduardo Souto Moura, mas também Adalberto Dias, Allcino Soutinho, Vitor

Figueiredo, Carrilho da Graça, …)

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uma organização singular

jovem (1973), pioneira na oferta formativa

• telecomunicações, formação de professores integrada, engenharia cerâmica,

engenharia do ambiente, planeamento regional e urbano, gestão e engenharia

industrial, turismo, música ... foram inovações a nível nacional

sistema binário (2012/2013)

• ensino universitário: 29 licenciaturas, 7 mestrados integrados, 68 mestrados e e s o u e s tá o 9 ce c atu as, est ados teg ados, 68 est ados e

41 programas doutorais

• ensino politécnico: 19 licenciaturas e 4 mestrados

• formação não conferente de grau (sem ciclo) – formações pré-bolonha (11),

cursos de especialização (10), cursos de formação avançada (2) e cursos de

especialização tecnológica - ensino pós-secundário profissionalizante (19)

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uma organização singularsem faculdades

• 16 Departamentosengenharia

Eletrónica, Telecomunicações e InformáticaAmbiente e OrdenamentoMateriais e CerâmicaMecânicaCivil

ciênciasQuímica MatemáticaGeociências FísicaBiologia

outrasCiências Sociais, Políticas e do TerritórioCiências da Saúde

• 4 Escolas Politécnicas (desde 1997)

C

artes e humanidadesLínguas e CulturasComunicação e Arte

Ciências da SaúdeEconomia, Gestão e Engenharia IndustrialEducação

Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Águeda Escola Superior de SaúdeInstituto Superior de Contabilidade e AdministraçãoEscola Superior de Design, Gestão e Tecnologias de Produção de Aveiro Norte

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O Departamento de Engenharia Civil - DECivil

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O Departamento de Engenharia Civil - DECivil

Recursos Físicos

• Salas de aulas

• Laboratórios para aulas e investigação:

• Materiais

• Geotecnia

• Estruturas

• Fogo

• Hidráulica

• Eficiência Energética

• Salas de estudo para os alunos

• Gabinetes dos professores

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Ensino no DECivil

Oferta Formativa

• Mestrado Integrado em Engenharia Civil

• ECIU Exchange Package (Erasmus) -

Applications in Civil Engineering

• Curso de Especialização em Riscos e

Reabilitação do Património

• Programa Doutoral em Engenharia Civil

• Participação noutros cursos de mestrado

e doutoramento

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Ensino no DECivil

Mestrado Integrado em Engenharia Civil

• Áreas

• Construção

• Estruturas

• Geotecnia

• Hidráulica

• Materiais

• Vias de Comunicação

• Eficiência Energética

• Gestão da Construção

• Sustentabilidade

• Enfoque nas áreas de riscos, da reabilitação

do património e da sustentabilidade

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Investigação, Desenvolvimento e Tecnologia no DECivil

RISCO – Aveiro Research Centre of Risks andSustainability in Construction

Unidade de Investigação RISCO

• Linhas Temáticas Riscos no ambiente construído

Conservação e

Sustentabilidade na construção

Conservação e reabilitação

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Ensino no DECivil

ECIU Exchange Package (Erasmus)

Applications in Civil Engineering

• Pacote de 5 unidades curriculares de opção de 5º Ano

(30 ECTS) oferecidas a estudantes Erasmus

• Lecionação em inglês

• Unidades curriculares (opções disponíveis)

• Timber Construction

• Coastal and Port Engineering

• Advances in Steel and Composite Construction

• Risks Analysis in Construction

• Transportation Infrastructures

• Water Systems for Buildings

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Ensino no DECivil

Curso de Especialização em Riscos e Reabilitação SustentávelCurso de Especialização em Riscos e Reabilitação Sustentável

1 Ano | 2 Semestres | 60 ECTS

3 Unidades Curriculares Obrigatórias (por semestre)

2 Unidades Curriculares de Opção (por semestre)

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Ensino no DECivil

Estrutura do Programa Doutoral em Engenharia CivilEstrutura do Programa Doutoral em Engenharia Civil

• Dissertação2º ao

4º Ano

• Unidades curriculares de especialização avançada emEngenharia Civil

• Preparação da dissertação1º Ano

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Ensino no DECivil

Porquê estudar na Universidade de AveiroPorquê estudar na Universidade de Aveiro

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Ensino no DECivil

Porquê estudar na Universidade de AveiroPorquê estudar na Universidade de Aveiro

•Custos do ensino Universitário (um terço do custo de uma Universidade Americana, Irlandesa, Alemã, Inglesa, ….).

•Infraestruturas e ensino de excelência.

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Ensino no DECivil

Porquê estudar na Universidade de AveiroPorquê estudar na Universidade de Aveiro

•Apoio aos estudantes (apoio social, cantinas, residências universitárias, serviços de medicina, desporto).Edifícios para ensino e investigação, residências para alunos e docentes, refeitórios, bibliotecas, livrarias, salas para conferências e espetáculos, galerias para exposições, pavilhão desportivo, pista de atletismo, lavandarias, correios, banco, lojas, jardim infantil e creche. Tudo isto num único campus,correios, banco, lojas, jardim infantil e creche. Tudo isto num único campus, rodeado pela beleza natural de antigas salinas e apenas a dois passos do centro da cidade.Alguns números› existem 65 edifícios construídos no campus› a área do Campus é equivalente a 92 campos de futebol› existem 15 blocos de residências situadas no campus› o Campus tem 2 bibliotecas com 250000 títulos disponíveis

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Ensino no DECivil

Porquê estudar na Universidade de AveiroPorquê estudar na Universidade de Aveiro

Aveiro uma cidade com uma localização excecional em termos deinfraestruturas rodoviárias e ferroviária ( 50 min do Porto e 2 h de Lisboa)Portugal tem, hoje, a melhor rede de autoestradas da Europa. Entre Lisboa‐Aveiro ‐Porto existem 3 Auto‐Estradas.

A Via Verde (onda verde no Brasil) é um sistema de portagem electrónicautilizado em Portugal desde 1991, criado na Universidade de Aveiro e que seestendeu a todas as portagens de auto‐estradas, pontes, parques deestacionamento, abastecimento de gasolina do país desde 1995.

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Porquê estudar na Universidade de AveiroPorquê estudar na Universidade de Aveiro

Uma gastronomia excelente, uma vida académica intensa.Custo baixo em termos de alojamento, alimentação, vestuário, transportes,….Excelentes telecomunicações ‐ Há planos de telefone celular (de Portugalpara o Brasil, em que uma ligação de meia hora custa o equivalente a 6para o Brasil, em que uma ligação de meia hora custa o equivalente a 6Reais.

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Ensino no DECivil

Porquê estudar na Universidade de AveiroPorquê estudar na Universidade de Aveiro

Existe um acordo internacional entre o INSS (brasileiro) e o serviço deatendimento público hospitalar português. Todo o brasileiro que viaja paraPortugal, e que tenha vínculo com o INSS, tem o direito de solicitar no INSSdo seu estado, o FORMULÁRIO PB4, que dá direito a atendimento médicogratuito em Portugal. Para agilizar o atendimento em Portugal, deve solicitargratuito em Portugal. Para agilizar o atendimento em Portugal, deve solicitarem Portugal o documento do atendimento médico português. No Rio deJaneiro, pega‐se o FORMULÁRIO PB4 no INSS da Rua México.

Esta facilidade só existe atualmente com Portugal. Para os demais países énecessário contratar um seguro de saúde. Para outros países europeus oseguro de saúde deve atender ao Acordo de Schengen, que é muito caro.

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Apresentação conceito CASA PASSIVA

Associação PZE‐PP / CASA PASSIVA

Formação e Trabalhos de Investigação em curso

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Apresentação conceito CASA PASSIVA

Associação PZE‐PP / CASA PASSIVA

Formação e Trabalhos de Investigação em curso

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Apresentação conceito CASA PASSIVA

Associação PZE‐PP / CASA PASSIVA

Formação e Trabalhos de Investigação em curso

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CASA PASSIVA

NET ZERO ENERGY BUILDINGSNEARLY ZERO ENERGY BULDINGS

PASSIVE HOUSE

= PASSIVE HOUSE

ASSOCIAÇÃO

INVESTIGAÇÃO

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NET ZERO ENERGY BUILDINGSCASA PASSIVA NET ZERO ENERGY BUILDINGSNEARLY ZERO ENERGY BULDINGS

PASSIVE HOUSES

Ã

= PASSIVE HOUSE

ASSOCIAÇÃO

O QUE SÃO?INVESTIGAÇÃO

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Produção de energia(renováveis)EXPORT

Necessidade energética

(kWh, CO2)

Edifícioregulamen

tar

Ponto deenergética

Eficiência energética

Ponto de partida

Passive House

Consumo de energiaIMPORT(kWh, CO2)

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PASSIVE HOUSECASA PASSIVA

PORQUÊ?

PASSIVE HOUSE= PASSIVE HOUSE

ASSOCIAÇÃO PORQUÊ?INVESTIGAÇÃO

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Fonte: NasaVénusAtmosfera: 96,5% CO₂

T t fí i 450°C

Terra

Atmosfera: N₂ O₂ Ar e (hoje) 0 037%

Fonte: Nasa

Temperatura superfície: 450°CCom a mesma atmosfera e o mesmo albedoVénus teria uma temperatura à superfíciede cerca de 65◦. O diferença detemperatura relativamente à Terra deve‐seaos gases com efeito de estufa

Atmosfera: N₂, O₂, Ar e (hoje) 0.037% CO₂ ‐ aumentar!

Temperatura superfície: (hoje) 15° ‐aumentar!

ALBEDO é uma medida relativa da quantidade de luz refletida, o que ocorre sobre superfícies de maneira direta ou difusa. É portanto uma medida da refletividade da superfície de um corpo

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Níveis de CO2 no Mundo de 1990‐2030 (Mongabay, 2013)

Mongabay (2013). "Carbon Dioxide Emissions Charts, 2005." Retirado de http://rainforests.mongabay.com/09‐carbon_emissions.htm

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Níveis de CO2 no Mundo de 1990‐2030 (Mongabay, 2013)Retirado de http://rainforests.mongabay.com/09‐carbon_emissions.htm

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Consumo de energia primária

O setor dos edifícios apresenta um consumointensivo de energia sendo responsável a nívelmundial por 40% do consumo de energia primária epor 24% da emissão de gases com efeito de estufapor 24% da emissão de gases com efeito de estufa,consumindo o setor residencial 27% do total daenergia consumida mundialmente (IEA ‐ International EnergyAgency.“. Available: http://task40.iea‐shc.org.)

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Energia Primária – Portugal vs Brasil

Em Portugal a edificação éresponsável pelo consumo de30% do total de energia primáriae 62% do consumo de energiaelétrica, segundo dados de 2005.Os edifícios residenciais, que sãocerca de 3,3 milhões, contribuem

d t t

No Brasil a edificação éresponsável pelo consumo de46,7% do total do consumo deenergia elétrica, segundo dadosde 2011. Os edifícios residenciaiscontribuem em grande parte paraestes consumos, com 23,3% do

i l d tem grande parte para estesconsumos, com 17% da energiaprimária e 29% da energiaeléctrica. Os edifícios Portuguesessão responsáveis pelo consumode 5,8 milhões de toneladasequivalentes de petróleo (Isolani,2008).

consumo nacional, os do setorcomercial com 15,4% e o setorpúblico com 8% do total .

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Num edifício residencial, o aquecimento do ambiente interior, ailuminação e alguns equipamentos elétricos são os responsáveis pelosmaiores consumos, devendo‐se incidir no aumento da sua eficiência,relevando‐se, o aumento da eficiência do próprio edifício/fração.

Consumos de eletricidade relativos às diferentes atividades domésticas em Portugal

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Repartição do consumo de energia elétrica no setor residencial – Brasil

Iluminação Aquecimento de Água Ar condicionadoIluminaçãoBrasil – 14%Norte – 14%Nordeste – 11%Centro‐oeste – 12%Sudeste – 19%Sul – 8%

Aquecimento de ÁguaBrasil – 24%Norte – 2%Nordeste – 9%Centro‐oeste – 28%Sudeste – 26%Sul – 25%

Ar condicionadoBrasil – 20%Norte – 40%Nordeste – 29%Centro‐oeste – 18%Sudeste – 11%Sul – 32%

Frigorífico e arca frigorífical

Outros eletrodomésticosBrasil 15 5%Brasil – 27%

Norte – 29%Nordeste – 34%Centro‐oeste – 28%Sudeste – 27%Sul – 23%

Brasil – 15,5%Norte – 15,5%Nordeste – 19,4%Centro‐oeste – 14,1%Sudeste – 17,2%Sul – 12,5%

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GHG emissions accelerate despite reduction efforts. Most emission growth is CO2

from fossil fuel combustion and industrial processes.

Fonte:Climate Changes 2014 http://mitigation2014.org/report

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Produção de CO2 ‐ cenários de estabilização 

CategoriaCO₂ ‐

concentração equivalente

Aumento da temperatura média global acima do nível pré‐industrial, usando a 

"melhor estimativa“ climática

Anos a atingir para emissões 

de CO₂ 

Mudança mundial nas  emissões  de CO₂  em 2050

ppm ˚C Ano% das emissõesno ano 2000

I 450 – 490 2.0 – 2.4 2000 – 2015 ‐85 até ‐50*

II 490 – 535 2.4 – 2.8 2000 – 2020 ‐60 até  ‐30

III 535 – 590 2.8 – 3.2 2010 – 2030 ‐30 até  +5

IV 590 – 710 3.2 – 4.0 2020 – 2060 +10 até  +60

V 710 – 855 4.0 – 4.9 2050 – 2080 +25 até  +85

VI 855 – 1130 4.9 – 6.1 2060  – 2090 +90 até  +140

Fonte: Adaptado de IPCC, WG III, 4. AssessmentReport p 57

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Without more mitigation, global mean surface temperature might increase by 3.7° to 4.8°C over the 21st century.

Fonte:Climate Changes 2014 http://mitigation2014.org/report

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Custos dos danos vs. custo de prevençãoClima ‐ Custos dos danosP d l d l 5% d d

Fonte: US Fish and Wildlife ServiceFonte: US National Oceanic and Atmospheric Administration

Fonte: US National Oceanic and Atmospheric Administration

Perda anual de pelo menos 5% da taxa docrescimento mundial até ao meio do século;

Pode chegar aos 20% devido aos efeitossobre o ambiente e a saúde, bem como aosefeitos de feedback (retorno/indiretos).

Clima ‐ Custos da proteçãoEm contraste, ações de prevenção custamapenas 1% do produto interno bruto

Fonte: US National Oceanic and Atmospheric Administration

Fonte: centroprofissionalcatastrofesnaturais

Fonte: ART DE VENDERapenas 1% do produto interno brutomundial por ano;

A subida de temperatura não ultrapassaria olimiar crítico de aquecimento de 2°Ccomparativamente à era pré‐industrial.

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Gestão de riscos relacionados com as alterações climáticasClima ‐ Custos dos danos

Perda anual de pelo menos 5% da taxa docrescimento mundial até ao meio do século

Fonte: US Fish and Wildlife ServiceFonte: US National Oceanic and Atmospheric Administration

Fonte: US National Oceanic and Atmospheric Administration

Fonte: ART DE VENDER

crescimento mundial até ao meio do século;

Pode chegar aos 20% devido aos efeitossobre o ambiente e a saúde, bem como aosefeitos de feedback (retorno/indiretos).

Clima ‐ Custos da proteçãoEm contraste, ações de prevenção custamapenas 1% do produto interno brutomundial por ano;

Fonte: US National Oceanic and Atmospheric Administration

Fonte: centroprofissionalcatastrofesnaturais

p ;

A subida de temperatura não ultrapassaria olimiar crítico de aquecimento de 2°Ccomparativamente à era pré‐industrial.

Fonte: http://ipcc‐wg2.gov/AR5/images/uploads/WG2AR5_SPM_FINAL.pdf

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Timeline da evolução regulamentar

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Comparação com o REH – Regulamento de Desempenho Energético de Edifícios de HabitaçãoDesempenho Energético de Edifícios de Habitação

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Comparação com o REH – Regulamento de Desempenho Energético de Edifícios de HabitaçãoDesempenho Energético de Edifícios de Habitação

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Comparação com o REH – Regulamento de Desempenho Energético de Edifícios de HabitaçãoDesempenho Energético de Edifícios de Habitação

Para se atingir as exigências da EPBD 2010, para se atingirem os NZEB, está previsto um mapa evolutivo dos requisitos a atingir até 2020, estando já establecidos no REH os valores a serem cumpridos a partir de 31 de Dezembro de 2015

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Comparação com o RTC ‐ Brasil

8 Zonas climáticas Brasil ‐ NBR 15220 

Algumas estratégias passivas e requisitos para a zona Climática 1 (mais fria no Brasil)

Estação

Inverno Estratégias de  climatização bioclimática

Inverno A) Ganhos solares passivos

B) Inércia térmica elevada

Características

RelaçãoJanelas/Au

15% a 20% da Au

Sombreamento Permitir ganhos solares no Inverno

Paredes U≤ 3,00W/m2.◦CCobertura U≤ 2,00W/m2.◦C

Casa Passiva e Near Zero‐Energy BuildingsContributo para a Eficiência Energética de Edifícios

CASA PASSIVA

Conforto térmico com:• Consumo mínimo de energia

PASSIVE HOUSE= PASSIVE HOUSE

ASSOCIAÇÃO

• Elevada qualidade do ar interior• Recurso a energias renováveisINVESTIGAÇÃO

7/5/2015

33

Casa Passiva e Near Zero‐Energy BuildingsContributo para a Eficiência Energética de Edifícios

CASA PASSIVA= 

PASSIVE HOUSE

ASSOCIAÇÃO

PASSIVE HOUSE

PASSIVHAUS

INVESTIGAÇÃO

Casa Passiva e Near Zero‐Energy BuildingsContributo para a Eficiência Energética de Edifícios

PASSIVE HOUSECASA PASSIVA

VISÃO?

PASSIVE HOUSE

ZERO ENERGIA= 

PASSIVE HOUSE

ASSOCIAÇÃO

VISÃO?INVESTIGAÇÃO

7/5/2015

34

Casa Passiva e Near Zero‐Energy BuildingsContributo para a Eficiência Energética de Edifícios

PASSIVE HOUSECASA PASSIVA

Energy Performance Building Directive – EPBD ‐ Diretiva 2010/31/EU

ZERO ENERGIA= 

PASSIVE HOUSE

ASSOCIAÇÃO

Conjugação princípios passivos nZEB

Génese do NZEB (“Energy efficient house”, artº 2)INVESTIGAÇÃO

Casa Passiva e Near Zero‐Energy BuildingsContributo para a Eficiência Energética de Edifícios

Isolamento Climatização Conforto

Evolução do conceito … Qual o caminho....

Pontes térmicas

MATERIAIS SISTEMAS

Ventilação Monitorização

VALIDAÇÃO

Eproduzida Eproduzida

PH

PH Plus

PH Premium

EconsumidaEconsumida

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35

Casa Passiva e Near Zero‐Energy BuildingsContributo para a Eficiência Energética de Edifícios

CASA PASSIVA= 

PASSIVE HOUSE

ASSOCIAÇÃO

5 ou 7PRINCÍPIOS

INVESTIGAÇÃO

Casa Passiva e Near Zero‐Energy BuildingsContributo para a Eficiência Energética de Edifícios

os?

n50 ≤ 0,6 h-1

oscritério

Sistema ventilação ≥ 75% eficiênciaConsumo ≤ 0,45 Wh/m3

Vidro-triplo:Ug≤ 0,8 W/(m2 K)g = 50% - 55%

U≤ 0,15 W/(m2 K)

Necessidade aquecimento ≤ 15 kWh/(m2a)

ou Carga de aquecimento do edifício ≤ 10 W/m2

Necessidades arrefecimento ≤ 15 kWh/(m2a)

ou Carga de arrefecimento do edifício ≤ 10 W/m2

Qua

iso

Ψ ≤ 0,01 W/(m K)

Upavimento ≤ 0,8 W/(m2 K)

Necessidade de energia primária ≤ 120 kWh/(m2a)

Estanquidade do edifício ≤ 0.6 h-1

Sobreaquecimento interior ≤ 10%

7/5/2015

36

Casa Passiva e Near Zero‐Energy BuildingsContributo para a Eficiência Energética de Edifícios

ENERPHIT

tação?

Discurso adaptado para o edificado existente, ainda com algunsaspectos a melhorar, mas com uma visão responsável daquiloque é possível conseguir.

Reab

ilit

Casa Passiva e Near Zero‐Energy BuildingsContributo para a Eficiência Energética de Edifícios

A

A+PELOTAS

Step 1

Envidraçados

Step 2

EnvolventeOpaca

Step 3

Ventilação e PainéisSolares

B

F

A+

A

B

C

D

EnerPHit: Reabilitação Passive House

Baseline E

F

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37

Casa Passiva e Near Zero‐Energy BuildingsContributo para a Eficiência Energética de Edifícios

ão? Cidades em mutação Exemplo

Bruxelas, Antuérpia, Frankfurt, Nova York

Reab

ilitaçã

Adopção de critérios PH

Benefícios (taxas, etc.)

SustentabilidadeResponsabilidade Social

Redução GEE

Casa Passiva e Near Zero‐Energy BuildingsContributo para a Eficiência Energética de Edifícios

DESAFIO?CASA PASSIVA

= PASSIVE HOUSE

ASSOCIAÇÃO

TODAS!

INVESTIGAÇÂO

7/5/2015

38

Casa Passiva e Near Zero‐Energy BuildingsContributo para a Eficiência Energética de Edifícios

PASSIVE HOUSECASA PASSIVA

COMO SE CONSEGUE ATINGIR?

COMO SE CONSTROI?

= PASSIVE HOUSE

ASSOCIAÇÃO

É MAIS ONEROSO CONSTRUIR?

EXISTE ACRÉSCIMO DO CUSTO?

INVESTIGAÇÃO

Casa Passiva e Near Zero‐Energy BuildingsContributo para a Eficiência Energética de Edifícios

PASSIVE HOUSECASA PASSIVA

MISSÃO?

PASSIVE HOUSE

ZERO ENERGIA= 

PASSIVE HOUSE

ASSOCIAÇÃO

MISSÃO?INVESTIGAÇÃO

7/5/2015

39

Casa Passiva e Near Zero‐Energy BuildingsContributo para a Eficiência Energética de Edifícios

PASSIVE HOUSECASA PASSIVA

‐ Divulgação‐ Formação

ZERO ENERGIA= 

PASSIVE HOUSE

ASSOCIAÇÃO

‐ Investigação‐ Prestação de serviços/Consultadoria‐ Certificação

INVESTIGAÇÃO

Casa Passiva e Near Zero‐Energy BuildingsContributo para a Eficiência Energética de Edifícios

ÇÃO

EDIVULG

AÇ–PO

RTO

ACÇÕ

ESD

ECOJORN

ADAS–

7/5/2015

40

Casa Passiva e Near Zero‐Energy BuildingsContributo para a Eficiência Energética de Edifícios

ÇÃO

P

EDIVULG

AÇPO

RTO‐W

ORK

SHOP

ACÇÕ

ESD

PROJETO

CASA

–P

Casa Passiva e Near Zero‐Energy BuildingsContributo para a Eficiência Energética de Edifícios

ÇÃO

DADES

EDIVULG

AÇIONAISEUNIVER

SID

ACÇÕ

ESD

ORD

ENSPR

OFISS

7/5/2015

41

Casa Passiva e Near Zero‐Energy BuildingsContributo para a Eficiência Energética de Edifícios

OS

R 2013

RCEIRO

S e CO

NTACTO

EXPO

NOR

DIVULG

AÇÃ

O, PAR

Casa Passiva e Near Zero‐Energy BuildingsContributo para a Eficiência Energética de Edifícios

ÃO Portugal–4º

Ediçõe

s

FORM

AÇÃ

1ºCu

rsoPH

emP

7/5/2015

42

Casa Passiva e Near Zero‐Energy BuildingsContributo para a Eficiência Energética de Edifícios

SIVA

DADES

SCA

SAPA

SSIONAISEUNIVER

SID

JORN

ADAS

ORD

ENSPR

OFISS

Casa Passiva e Near Zero‐Energy BuildingsContributo para a Eficiência Energética de Edifícios

ÃO Lite

APLICAÇ

ÃEZ

PassiveHou

se

7/5/2015

43

Casa Passiva e Near Zero‐Energy BuildingsContributo para a Eficiência Energética de Edifícios

INVESTIGAÇÃOCASA PASSIVA

Aplicabilidade do conceito PH ao climaPortuguês

‐ Estudos paramétricos‐ Adaptabilidade às diferentes zonas

= PASSIVE HOUSE

ASSOCIAÇÃO

INVESTIGAÇÃO ‐ climáticas

Investigadora: Eliana Almeida

INVESTIGAÇÃO

Casa Passiva e Near Zero‐Energy BuildingsContributo para a Eficiência Energética de Edifícios

CASA PASSIVA

Edifício Unifamiliar, T3, situada na região de Aveiro

Área útil 136 m2

= PASSIVE HOUSE

ASSOCIAÇÃO

INVESTIGAÇÃO

Alçado Norte Alçado Sul

Alçado Oeste

Alçado Este

Área útil 136 mFator de forma 0,8 m-1

AW 48,1 m2

AW/Aopaca 24%

INVESTIGAÇÃO ç

Planta Rés-do-chão

Planta 1º Andar

7/5/2015

44

Casa Passiva e Near Zero‐Energy BuildingsContributo para a Eficiência Energética de Edifícios

CASA PASSIVA

Quais as suas características base?

= PASSIVE HOUSE

ASSOCIAÇÃO

INVESTIGAÇÃO

Parede Exterior Pavimento exterior Cobertura exterior

INVESTIGAÇÃOLaje do desvão sanitário

Casa Passiva e Near Zero‐Energy BuildingsContributo para a Eficiência Energética de Edifícios

CASA PASSIVA

Quais as soluções construtivas da Casa Passivhaus?Parede Exterior Pavimento exterior Cobertura exterior

= PASSIVE HOUSE

ASSOCIAÇÃO

INVESTIGAÇÃOOutras Considerações:

UCasa Standard [W/(m2 K)] 0,460UCasa Passivhaus [W/(m2 K)] 0,264 Redução [%] 42,6

Laje do desvão sanitário

UCasa Standard [W/(m2 K)] 0,670UCasa Passivhaus [W/(m2 K)] 0,223Redução [%] 66,7

UCasa Standard [W/(m2 K)] 0,610UCasa Passivhaus [W/(m2 K)] 0,217Redução [%] 64,4

INVESTIGAÇÃO

UCasa Standard [W/(m2 K)] 1,170UCasa Passivhaus [W/(m2 K)] 0,404Redução [%] 65,5

Caixilharia de PVC e vidro duplo de baixa emissividade com caixa‐de‐árgon, com 4(16)4 mm

Uf = 1,56 W/(m2 °C)Ug = 1,3 W/(m2 °C)

g = 0,66

Taxa de ventilação 0,41 h‐1

Sombreamento VerãoEstores brancos  ‐

exterior

Eficiência sistema ventilação 77%

7/5/2015

45

Casa Passiva e Near Zero‐Energy BuildingsContributo para a Eficiência Energética de Edifícios

CASA PASSIVA

Esquema do sistema de ventilação com recuperação de calor

= PASSIVE HOUSE

ASSOCIAÇÃO

INVESTIGAÇÃOTraçado da rede de ventilação

Fonte: Fenercom, 2011

INVESTIGAÇÃO

Casa Passiva e Near Zero‐Energy BuildingsContributo para a Eficiência Energética de Edifícios

CASA PASSIVA

Qual a poupança energética da Casa Passivhaus emrelação à Casa Standard?

80

= PASSIVE HOUSE

ASSOCIAÇÃO

INVESTIGAÇÃO20

30

40

50

60

70

essi

dade

de

aque

cim

ento

e a

rref

ecim

ento

an

ual [

kWh/

(m² a

)]

Necessidade de aquecimento Necessidade de arrefecimento

INVESTIGAÇÃO

0

10

Edifício Passivhaus Edifício Standard (RCCTE)

Nec

Edifício Passivhaus VS. Edifício Standard

Necessidade de aquecimento anual

Necessidade de arrefecimento anual

77%

43%

7/5/2015

46

Casa Passiva e Near Zero‐Energy BuildingsContributo para a Eficiência Energética de Edifícios

CASA PASSIVA

Quais as necessidades energéticas nominais da CasaPassivhaus?

= PASSIVE HOUSE

ASSOCIAÇÃO

INVESTIGAÇÃO

Necessidade de aquecimento anual 15 kWh/(m2 a)Carga de aquecimento 9 W/m2

INVESTIGAÇÃONecessidade de arrefecimento anual 8 kWh/(m2 a)Carga de arrefecimento 19 W/m2

Necessidade de energia primária 91 kWh/(m2 a)Taxa de sobreaquecimento 7%

Casa Passiva e Near Zero‐Energy BuildingsContributo para a Eficiência Energética de Edifícios

CASA PASSIVA

Qual a influência da espessura de isolamento nasparedes sobre as necessidades energéticas nominais?

50 25

= PASSIVE HOUSE

ASSOCIAÇÃO

INVESTIGAÇÃO

05

101520253035404550

0 50 100 150 200 250 300 350

Nece

ssida

de de

aque

cimen

to an

ual

[kWh/(

m² a)

]

Espessura do isolamento das paredes (eisolamento) [mm]

Limite

0

5

10

15

20

25

0 50 100 150 200 250 300 350

Car

ga d

e aq

ueci

men

to [W

/m²]

Espessura do isolamento das paredes (eisolamento) [mm]

Limite

18 30INVESTIGAÇÃO

0

3

6

9

12

15

18

0 50 100 150 200 250 300 350

Nece

ssida

de de

arre

fecim

ento

anua

l [kW

h/(m²

a)]

Espessura do isolamento das paredes (eisolamento) [mm]

Limite

0

5

10

15

20

25

30

0 50 100 150 200 250 300 350

Carg

a de a

rrefec

imen

to [W

/m²]

Espessura do isolamento das paredes (eisolamento) [mm]

Limite

7/5/2015

47

Casa Passiva e Near Zero‐Energy BuildingsContributo para a Eficiência Energética de Edifícios

CASA PASSIVA 20

Qual a influência da taxa de ventilação sobre anecessidade de aquecimento e arrefecimento anual?

= PASSIVE HOUSE

ASSOCIAÇÃO

INVESTIGAÇÃO 6

8

10

12

14

16

18

20

eces

sida

de d

e aq

ueci

men

to e

arr

efec

imen

to

anua

l [kW

h/(m

² a)]

Necessidade de aquecimento anual Necessidade de arrefecimento anual

Taxa

máx

ima

Limite

INVESTIGAÇÃO4

6

0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

Ne

Taxa de ventilação [1/h]

• Necessidade de aquecimento anual aumenta Aumento da taxa de ventilação

• Necessidade de arrefecimento anual diminui

• Taxa de ventilação mínima é de 0,3 h-1 • Taxa de ventilação máxima é de 0,6 h-1

Casa Passiva e Near Zero‐Energy BuildingsContributo para a Eficiência Energética de Edifícios

CASA PASSIVA70

Necessidade de arrefecimento Necessidade de aquecimento

Qual a influência da solução envidraçada sobre asnecessidades energéticas nominais?

S l ã 1 S l ã 2 l S l ã 4 l S l ã 6= 

PASSIVE HOUSE

ASSOCIAÇÃO

INVESTIGAÇÃO 0

10

20

30

40

50

60

Nece

ssida

de de

aque

cimen

to e

arre

fecim

ento

[kWh/(

m² a)

]

Solução 1 Solução 2 Solução 3 Solução 4 Solução 5 Solução 6

Limite

INVESTIGAÇÃO 0Caixilharia de

alumínio sem corte térmico com vidro simples de 6mm

Caixilharia de alumínio com corte térmico com vidro simples de 6mm

Caixilharia de alumínio com corte térmico com vidro duplo de 4(16)4

Caixilharia de alumínio com corte térmico, com vidro duplo de 4(16)4 de baixa emissividade

com gás árgon

Caixilharia de PVC, com vidro duplo de

4(16)4 de baixa emissividade com

gás árgon

Caixilharia de PVC de alta performance, com vidro triplo de

4(16)4(16)4 de baixa emissividade com

gás árgon

Uf = 5,5 W/m2K Uf = 4,5 W/m2K Uf = 4,5 W/m2K Uf = 4,5 W/m2K Uf = 1,56 W/m2K Uf = 0,85 W/m2KUg= 5,8 W/m2K Ug= 5,8 W/m2K Ug= 2,7 W/m2K Ug= 1,3 W/m2K Ug= 1,3 W/m2K Ug= 0,58 W/m2K

g= 0,87 g= 0,87 g= 0,77 g= 0,66 g= 0,66 g= 0,50

7/5/2015

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Casa Passiva e Near Zero‐Energy BuildingsContributo para a Eficiência Energética de Edifícios

CASA PASSIVA

Quais as zonas climáticas em estudo?

Combinação zonas Número de Graus-Dias Cid d= 

PASSIVE HOUSE

ASSOCIAÇÃO

INVESTIGAÇÃO

çclimáticas (°C.dias) Cidade

I1 V11390 Aveiro940 Portimão

I1 V21190 Lisboa1460 Coimbra

I1 V3 1390 Évora

I2 V1 1610 PortoINVESTIGAÇÃO

Fonte: Google Earth

2 1I2 V2 1940 ViseuI2 V3 1740 Portalegre

I3 V1 2500 GuardaI3 V2 2850 BragançaI3 V3 2360 Lamego

Casa Passiva e Near Zero‐Energy BuildingsContributo para a Eficiência Energética de Edifícios

CASA PASSIVA

Qual a viabilidade da casa Passivhaus em diferenteszonas climáticas?

= PASSIVE HOUSE

ASSOCIAÇÃO

INVESTIGAÇÃO

05

10152025303540

Nece

ssida

de de

aque

cimen

to an

ual

[kWh/(

m² a)

]

02468

1012141618

Carg

a de a

quec

imen

to [W

/m²]

Limite

Limite

INVESTIGAÇÃO

Não cumpre os requisitos impostos pela norma para a estação deaquecimento:• Bragança• Guarda• Lamego• Viseu

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49

Casa Passiva e Near Zero‐Energy BuildingsContributo para a Eficiência Energética de Edifícios

CASA PASSIVA12

15

18

ecim

ento 

a)] 20

25

o[W/m

²]Limite

= PASSIVE HOUSE

ASSOCIAÇÃO

INVESTIGAÇÃO

0

3

6

9

12Necessidade

 de arrefe

anual [kW

h/(m

² 

0

5

10

15

Carga de

 arrefecim

ent

Limite

• Todas as cidades em estudo cumprem os requisitos impostos pela normaINVESTIGAÇÃO para a estação de arrefecimento.

• Não cumprem o limite imposto pela norma dos 10% para a taxa desobreaquecimento:

• Évora• Portalegre• Portimão

Casa Passiva e Near Zero‐Energy BuildingsContributo para a Eficiência Energética de Edifícios

CASA PASSIVA100

120

140

prim

ária Limite

25

30

35

nto

[%]

= PASSIVE HOUSE

ASSOCIAÇÃO

INVESTIGAÇÃO• Todas as cidades em estudo cumprem o limite imposto dos 120 kWh/(m2 a)

0

20

40

60

80

100

Necessidade

 de en

ergia p

[kWh/(m

² a)]

0

5

10

15

20

25

Ris

co d

e so

brea

quec

imen

Limite

INVESTIGAÇÃO para a necessidade de energia primária.

• Analisando a viabilidade da casa Passivhaus de Aveiro para outras zonasclimáticas, concluindo-se que para zonas de climas mais extremos eseveros, no Verão ou no Inverno, não é possível cumprir as exigências danorma.

7/5/2015

50

Casa Passiva e Near Zero‐Energy BuildingsContributo para a Eficiência Energética de Edifícios

INVESTIGAÇÃOEstudo de soluções construtivas e pormenorizaçãoCASA PASSIVA Estudo de soluções construtivas e pormenorização

‐ Estudos paramétricos‐ Avaliação das PTLs‐ Avaliação da performance das soluções

A imagem não pode ser exibida. Talvez o computador não tenha memória suficiente para abrir a imagem ou talvez ela esteja corrompida. Reinicie o computador e abra o arquivo novamente. Se ainda assim aparecer o x vermelho, poderá ser necessário excluir a imagem e inseri-la novamente.

20°C R=0,13

=0°C R=0,04

A imagem não pode ser exibida. Talvez o computador não tenha memória suficiente para abrir a imagem ou talvez ela esteja corrompida. Reinicie o computador e abra o arquivo novamente. Se ainda assim aparecer o x vermelho, poderá ser necessário excluir a imagem e inseri-la novamente.

A imagem não pode ser exibida. Talvez o computador não tenha memória suficiente para abrir a imagem ou talvez ela esteja corrompida. Reinicie o computador e abra o arquivo novamente. Se ainda assim aparecer o x vermelho, poderá ser necessário excluir a imagem e inseri-la novamente.= PASSIVE HOUSE

ASSOCIAÇÃO

INVESTIGAÇÃO

Investigador: Rui Oliveira

T=0°C R=0,04

T=2

T=

T=20°C R=0,13

A imagem não pode ser exibida. Talvez o computador não tenha memória suficiente para abrir a imagem ou talvez ela esteja corrompida. Reinicie o computador e abra o arquivo novamente. Se ainda assim aparecer o x vermelho, poderá ser necessário excluir a imagem e inseri-la novamente.

A imagem não pode ser exibida. Talvez o computador não tenha memória suficiente para abrir a imagem ou talvez ela esteja corrompida. Reinicie o computador e abra o arquivo novamente. Se ainda assim aparecer o x vermelho, poderá ser necessário excluir a imagem e inseri-la novamente.

Ψsup. = 0,171 W/mK

Ψinf. = 0,196 W/mK

INVESTIGAÇÃO

Casa Passiva e Near Zero‐Energy BuildingsContributo para a Eficiência Energética de Edifícios

CASA PASSIVA

Pormenorização – ligação fachada dupla com laje depavimento sobre desvão ventilado

= PASSIVE HOUSE

ASSOCIAÇÃO

INVESTIGAÇÃOINVESTIGAÇÃO

7/5/2015

51

Casa Passiva e Near Zero‐Energy BuildingsContributo para a Eficiência Energética de Edifícios

CASA PASSIVA

Qual a influência do coeficiente de transmissão térmicalinear sobre a necessidade de aquecimento anual?

= PASSIVE HOUSE

ASSOCIAÇÃO

INVESTIGAÇÃO14,4

14,6

14,8

15

15,2

ssid

ade

de a

quec

imen

to a

nual

[kW

h/(m

² a)]

Limite

INVESTIGAÇÃO14,2

0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14 0,16

Nec

es

Coeficientes de transmissão térmica lineares, Ψ [W/(m K)]

Ψ = 0,12 W/(m K)Ψ = 0,05 W/(m K)

• Necessidade de aquecimento aumenta Aumento do coeficiente de transmissão térmica linear

• Ψ= 0,12 Ψ= 0,05 Diminui 2% as necessidade de aquecimento

Casa Passiva e Near Zero‐Energy BuildingsContributo para a Eficiência Energética de Edifícios

INVESTIGAÇÃOCASA PASSIVA

Avaliação económica da Passivhaus emPortugal

‐ Custos de uma construção tradicional segundo opadrão RCCTE vs construção Passivhaus

‐ Rentabilidade de uma Passivhaus tendo em conta ocusto da energia economizada.

= PASSIVE HOUSE

ASSOCIAÇÃO

INVESTIGAÇÃO

Investigador: Rui Grangeia

INVESTIGAÇÃO

7/5/2015

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Casa Passiva e Near Zero‐Energy BuildingsContributo para a Eficiência Energética de Edifícios

ECONOMIA DE UMA PASSIVE HOUSECASA PASSIVA

• Construção com qualidade a um custo adicional (10%)

• Na avaliação do tempo de retorno ‐ Análise dinâmica dos custos do ciclo de vida (Net Present Value)

• Elevado conforto – custo!

• Custo crescente da energia (subida 2% ao ano)

= PASSIVE HOUSE

ASSOCIAÇÃO

INVESTIGAÇÃO • Custo adicional para componentes de qualidade

• Vida útil do edifício – Reabilitação energética mais onerosa

• Tempo de retorno do investimento (10 a 20 anos)

• Génese do NZEB (“Energy efficient house”, artº 2)

INVESTIGAÇÃO

Casa Passiva e Near Zero‐Energy BuildingsContributo para a Eficiência Energética de Edifícios

CASA PASSIVA

Qual a viabilidade económica da casa Passivhaus paraas diferentes zonas climáticas em estudo?Custos de execução:

= PASSIVE HOUSE

ASSOCIAÇÃO

INVESTIGAÇÃO

Aveiro Bragança ÉvoraCasa Passivhaus 170.000 € 175.000 € 165.000 €Casa Standard 155.000 € 157.500 € 148.500 €Investimento adicional 15.500 € 17.500 € 15.500 €

Custos de execução:

Necessidades energéticas:

Casa Passivhaus

Casa StandardAveiro Bragança Évora

Necessidade de energia elétrica [kWh/a] 14348 29784 25024Necessidade de gás [kWh/a] 4884 5069 4451

+10%

INVESTIGAÇÃO Casa PassivhausAveiro Bragança Évora - A Évora - B

Necessidade de energia elétrica [kWh/a] 7004 6936 8024 6936Necessidade de gás [kWh/a] 4884 5069 4451 4451

Preço da eletricidade 0,1405 €/kWhPreço do gás 0,0709 €/kWhInflação do preço eletricidade 2,80%Inflação do preço do gás 2,50%Taxa de juro 3,75%

Preços atualizados para o ano 2013:

7/5/2015

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Casa Passiva e Near Zero‐Energy BuildingsContributo para a Eficiência Energética de Edifícios

CASA PASSIVA

Qual a viabilidade económica da casa Passivhaus paraas diferentes zonas climáticas em estudo?Tempo de retorno para Aveiro:

= PASSIVE HOUSE

ASSOCIAÇÃO

INVESTIGAÇÃO

Tempo de retorno para Aveiro:

0 €

10.000 €

20.000 €

30.000 €

40.000 €

50.000 €

60.000 €

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20Anos

Poupança acumulada Investimento com taxa de juro

tretorno = 12,23 anos

Tempo de retorno para Bragança:INVESTIGAÇÃO Tempo de retorno para Bragança:

0 €10.000 €20.000 €30.000 €40.000 €50.000 €60.000 €70.000 €80.000 €90.000 €

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20Anos

Poupança acumulada Investimento com taxa de juro

tretorno = 6,22 anos

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INVESTIGAÇÃOCASA PASSIVA

Reabilitação do edificado existente ‐ edifício século XIX

‐ Aplicação de soluções Passivhaus à reabilitação do edificado emPortugal

‐ Estudo paramétrico

= PASSIVE HOUSE

ASSOCIAÇÃO

INVESTIGAÇÃO

Investigadores: Ana Alves, Tiago Rodrigues, Marlene Parada, DiogoLimas

INVESTIGAÇÃO

7/5/2015

54

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INVESTIGAÇÃOCASA PASSIVA

Balanço Térmico do edifício original

Para os 3 apartamentos com uma área útil de 120.6 m2,considerando um único volume, sem qualquer sistema deisolamento térmico, obteve‐se:

• Necessidades de aquecimento = 145 [kWh.m‐2.y‐1]• Carga de aquecimento= 58 [W.m‐2]

= PASSIVE HOUSE

ASSOCIAÇÃO

INVESTIGAÇÃO • Necessidades de Energia Primária = 304 [kWh.m‐2.y‐1].

Investigadores: Ana Alves, Tiago Rodrigues, MarleneParada, Diogo Limas

INVESTIGAÇÃO

Casa Passiva e Near Zero‐Energy BuildingsContributo para a Eficiência Energética de Edifícios

INVESTIGAÇÃOCASA PASSIVA Energy retrofit according Portuguese

requirementsEnergy retrofit according EnerPHit requirements

Energy retrofit according EnerPHit requirements (VIP)

= PASSIVE HOUSE

ASSOCIAÇÃO

INVESTIGAÇÃO

requirements requirements requirements (VIP)Construction type Stone walls + wooden floors Stone walls + wooden floors Stone walls + wooden floorsTreated floor area (m2) 120.6 120.6 120.6UFloor slab [W.m-2.K-1] 0.270 (XPS = 8 cm ) 0.236 (XPS = 10 cm) 0.227 (VIP = 2 cm)UWall [W/(m2K)] 0.519-0.711 (XPS = 5-4 cm) 0.305–0.331 (XPS = 10 cm) 0.291–0.315 (VIP = 2 cm)UCeiling_Loft [W. m-2.K-1] 0.281 (XPS = 8 cm) 0.244 (XPS = 10 cm) 0.235 (VIP = 2 cm)

UWindow [W. m-2.K-1] 2.500 (timber window double glazing)

1.670-2.000 (timber double low-e glazing)

1.670-2.000 (timber double low-e glazing)

Ventilation system HVAC Mechanical ventilation with heat recovery

Mechanical ventilation with heat recovery

Night ventilation Yes Yes YesHeating/Cooling generation

Individual HVAC unities (air to air)Compact heat pump (air to air) Compact heat pump (air to air)

DHW source Boiler Compact heat pump and solar thermal

Compact heat pump and solar thermal

Investigadores: Ana Alves, Tiago Rodrigues, Marlene Parada, DiogoLimas

INVESTIGAÇÃO Lighting type CFLs LED LEDn 50 h-1 a 0.60 0.60 0.60

Heating demand [kWh.m-2.y-1] b 81.30 23.50 22.70

Cooling demand [kWh.m-2.y-1]b 0.00 0.00 0.00Overheating (%) b 0.00 0.00 0.00

Primary energy (Max.Value)

[kWh.m-2.y-1] b

214.10 (200.00) 102.10 (130.00) 99.80 (129.00)

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INVESTIGAÇÃOCASA PASSIVA

Estudo de sensibildade= PASSIVE HOUSE

ASSOCIAÇÃO

INVESTIGAÇÃO

City Bragança Vila Real Braga Guarda Viseu Viana do Castelo

Heating Degree hours (kKh/a)

38 36 40 58 33 40

Type of insulation

XPS VIP

Solution/Features 1 2 3 A B CINVESTIGAÇÃO of the building

Thermal insulation of walls (cm)

10 10 15 2 1.5 3

Thermal insulation of floor and ceiling (cm)

10 10 15 2 1.5 3

Window Double glazinga

Triple glazingb

Triple glazingb

Double glazinga

Triple glazingb

Triple glazingb

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INVESTIGAÇÃOEstudo de sensibildadeCASA PASSIVA Estudo de sensibildade

= PASSIVE HOUSE

ASSOCIAÇÃO

INVESTIGAÇÃO 102030405060708090

100110120130140

Annual heating demand (kWh.m-2.y-1)Primary energy demand (kWh.m-2.y-1)Overheating (%)Limit value of the annual heating (kWh.m-2.y-1)Limit value of the primary energy (kWh.m-2.y-1)Limit value of the 10

2030405060708090

100110120130140

Annual heating demand (kWh.m-2.y-1)Primary energy demand (kWh.m-2.y-1)Overheating (%)Limit value of the annual heating (kWh.m-2.y-1)Limit value of the primary energy (kWh.m-2.y-1)Li it l f thINVESTIGAÇÃO

Energy demand for the studied cities with XPS insulation                              Energy demand for the studied cities with VIP insulation

010 Limit value of the

overheating (%)Bragança Viana do

CasteloViseuVila Real Braga Guarda0

10 Limit value of the overheating (%)

Bragança Viana do CasteloViseuVila Real Braga Guarda

Energy demand for the studied cities with XPS insulation                     Energy demand for the studied cities with VIP insulation

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INVESTIGAÇÃOCASA PASSIVA

Simulação dinâmica e incorporação de PCMs

‐ Estudos paramétricos‐ Influência do uso de materiais de mudança de fase e

geotermia

= PASSIVE HOUSE

ASSOCIAÇÃO

INVESTIGAÇÃO

Investigador: António Figueiredo, José Figueira, Luís Caleiro

INVESTIGAÇÃO

Casa Passiva e Near Zero‐Energy BuildingsContributo para a Eficiência Energética de Edifícios

PCMsComo funcionam?

SÓLIDO             LIQUIDO          Armazenar

LIQUIDO            SÓLIDO           Restituir

PCMs possibilitam uma enorme capacidadelatente numa gama limitada de temperatura e actuam como um sistema de armazenamentoisotérmico.

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INVESTIGAÇÃOCASA PASSIVA

Simulação dinâmica e incorporação de PCMs= PASSIVE HOUSE

ASSOCIAÇÃO

INVESTIGAÇÃO

Investigador: António Figueiredo, José Figueira, Luís Caleiro

INVESTIGAÇÃO

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INVESTIGAÇÃOCASA PASSIVA Peso Tensão Fotografia do Superfície de

Estudo Experimental‐ Lajes termo‐ativadas

= PASSIVE HOUSE

ASSOCIAÇÃO

INVESTIGAÇÃO

Provetes (1) Volúmico* (kN/m3)

Máxima* (MPa)

Fotografia do provete

Superfície de rotura Observações

PCM-I 21,81 15,50

---

PCM-II 22,06 18,33

Processo de mistura do PCM com o betão por

etapas combinado com a introdução prévia de água

BR-I 24,40 57,77

---

15

20

25

30

35

40

45

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

Tem

pera

tura

(ºC

)

Sensor interno no betãode referência

Sensor interno no betãocom PCM

Temperatura interior dacâmara

Tfp

PT100

0.08m

Ø 120mm

0.30m

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

0,0 2,0 4,0 6,0

Resistência à flexão

 (MPa

)

Deformação (mm)

Betão com PCM

Betão com PCM  a 50ºC

Betão de referência

Betão de referência a50ºC

F

INVESTIGAÇÃOBR-II 24,58 49,73

---

PCM-I-Temp 21,43 17,00

tsup = 48,93°C tint = 51,27°C

BR-I-Temp 24,15 54,00

tsup = 49,03°C tint = 49,00°C

*Valores médios de 3 provetes 1) Ensaios aos 28 dias

Tempo (h)

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INVESTIGAÇÃOCASA PASSIVA

Estudo Experimental‐ PCM Brick

= PASSIVE HOUSE

ASSOCIAÇÃO

INVESTIGAÇÃOINVESTIGAÇÃO

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INVESTIGAÇÃOCASA PASSIVA

Estudo Experimental‐ PCM Shutter

= PASSIVE HOUSE

ASSOCIAÇÃO

INVESTIGAÇÃOINVESTIGAÇÃO

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INVESTIGAÇÃO Modiko Passive HouseCASA PASSIVA

Projecto de I&DT a ser realizado em consorcio entre duas empresase o Departamento de Engenharia Civil da Universidade de Aveiro ea PZE‐PP.

Um novo conceito habitacional que se baseia na construçãomodular composta por elementos perfilados, em que o grandedesafio científico e tecnológico consiste numa alteração substancialda sua performance energética atual de forma a alcançar os valoresexigidos pelo Standard Passivhaus e os requisitos da EPBD

= PASSIVE HOUSE

ASSOCIAÇÃO

INVESTIGAÇÃO exigidos pelo Standard Passivhaus e os requisitos da EPBD.INVESTIGAÇÃO

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INVESTIGAÇÃO Modiko Passive HouseCASA PASSIVA Building

OrientationBypass

(additionalWindow type

(glazing and frame)Insulation thickness(wall, roof, floor)• 72 Models runned

= PASSIVE HOUSE

ASSOCIAÇÃO

INVESTIGAÇÃO

e

0.0

4cm

8cm

12cm

double‐glazed

triple‐glazed

double‐glazed

triple‐glazed

double‐glazed

triple‐glazed

4cm

double‐glazed

triple‐glazed

air flow)

S01

S02

S03

S04

S05

S06

S07

S08

• Feature the advantage of the different 

strategies modelled

• Prevent overheating in summer season

• Reduce the annual energy demand

• Comfort analysis – EN15251

INVESTIGAÇÃO 0°90°180°270°

1.2 8cm

12cm

double‐glazed

triple‐glazed

double‐glazed

triple‐glazed

2.4

4cm

8cm

12cm

double‐glazed

triple‐glazed

double‐glazed

triple‐glazed

double‐glazed

triple‐glazed

S09

S10

S11

S12

S13

S14

S15

S16

S17

S18Parametric Studies

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CASA PASSIVA

Simulação Dinâmica Detalhada MultiZonaGeometria do Modelo

= PASSIVE HOUSE

ASSOCIAÇÃO

INVESTIGAÇÃO

• Definição geométrica no Sketchup através doPlugin OpenStudio

• Simulação em regime dinâmico no Energy Plus• Definição de zonas térmicas

INVESTIGAÇÃO • Definição das condições fronteira dassuperfícies (identificadas por cores)

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CASA PASSIVA

Soluções Construtivas AdoptadasConstrução Inicial Modiko

= PASSIVE HOUSE

ASSOCIAÇÃO

INVESTIGAÇÃO

Soluções Construtivas

ElementosEspessura 

Isolamento (mm)Usolução [W/m2.ºC] URef (REH) [W/m2ºC]

Piso Térreo 30 0.78 0.50

Paredes Exteriores

60 0.33 0.50

Cobertura  50 0.33 0.40

INVESTIGAÇÃO Solução Optimizada Casa Passiva 

Soluções Construtivas

ElementosEspessura Isolamento

(mm) Usolução [W/m2.ºC]

Piso Térreo 100 0.27

Paredes Exteriores 120 0.21

Cobertura  120 0.21

7/5/2015

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CASA PASSIVAConstrução Inicial Modiko

50

Compartimento Interior ‐ Sul

= PASSIVE HOUSE

ASSOCIAÇÃO

INVESTIGAÇÃO

• Variação da temperatura anual;

• Temperatura de conforto limitadaSolução Optimizada Casa Passiva

10

20

30

40

50

jan fev mar abr mai jun jul ago set out nov dez

Tempe

ratura Interior (°C) Tº C Int. Quarto

SE

INVESTIGAÇÃO entre os 20ºC e os 26ºCSolução Optimizada Casa Passiva 

10

20

30

40

50

jan fev mar abr mai jun jul ago set out nov dez

Tempe

ratura Interior (°C) Tº C Int. Quarto

Casa Passiva e Near Zero‐Energy BuildingsContributo para a Eficiência Energética de Edifícios

CASA PASSIVAConstrução Inicial Modiko

Verão

= PASSIVE HOUSE

ASSOCIAÇÃO

INVESTIGAÇÃO

10

15

20

25

30

35

1/8 2/8 3/8 4/8 5/8 6/8 7/8 8/8

Tempe

ratura Interior (°C)

Tº C Int. Quarto Tº C Exterior

• Variação da temperatura na primeirasemana de Agosto;

• Temperatura de conforto limitada entre osSolução Optimizada Casa Passiva

SE

INVESTIGAÇÃO

10

15

20

25

30

35

1/8 2/8 3/8 4/8 5/8 6/8 7/8 8/8

Tempe

ratura

Interior (°C)

Tº C Int. Quarto Tº C Exterior

p20ºC e os 26ºC

Solução Optimizada Casa Passiva 

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CASA PASSIVATº C Int Quarto Tº C Exterior

InvernoConstrução Inicial Modiko

= PASSIVE HOUSE

ASSOCIAÇÃO

INVESTIGAÇÃO

0

5

10

15

20

25

30

1/1 2/1 3/1 4/1 5/1 6/1 7/1 8/1

Tempe

ratura Interior (°C)

Tº C Int. Quarto Tº C Exterior

• Variação da temperatura na primeira semanade Janeiro;

• Temperatura de conforto limitada entre os

SE

INVESTIGAÇÃO

0

5

10

15

20

25

30

1/1 2/1 3/1 4/1 5/1 6/1 7/1 8/1

Tempe

ratura

Interior (°C)

Tº C Int. Quarto Tº C Exterior

Temperatura de conforto limitada entre os20ºC e os 26ºCSolução Optimizada Casa Passiva 

Casa Passiva e Near Zero‐Energy BuildingsContributo para a Eficiência Energética de Edifícios

Avaliação conforto - EN 15251 (category II)VerãoCASA PASSIVA

14161820222426283032343638404244

14 15 16 17 18 19 20 21 22

Operative temperature (C°)

Outdoor running mean temperature (C°)

TZ‐07 ‐ BedR_2N TZ‐02 ‐ Kitchen Lower limit Upper limit

14161820222426283032343638404244

14 15 16 17 18 19 20 21 22

Operative temperature (C°)

Outdoor running mean temperature (C°)

TZ‐05 ‐ LivRoom TZ‐09 ‐ BedR_1S Lower limit Upper limit

Edifício original

Double

40.0

Reduction of 84%

= PASSIVE HOUSE

ASSOCIAÇÃO

INVESTIGAÇÃO

14161820222426283032343638404244

14 15 16 17 18 19 20 21 22

Operative temperature (C°)

Outdoor running mean temperature (C°)

TZ‐07 ‐ BedR_2N TZ‐02 ‐ Kitchen Lower limit Upper limit

14161820222426283032343638404244

14 15 16 17 18 19 20 21 22

Operative temperature (C°)

Outdoor running mean temperature (C°)

TZ‐05 ‐ LivRoom TZ‐09 ‐ BedR_1S Lower limit Upper limit

Passive House 180°

122.4

Triple

INVESTIGAÇÃO

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Casa Passiva e Near Zero‐Energy BuildingsContributo para a Eficiência Energética de Edifícios

CASA PASSIVANecessidades Energéticas e Conforto Térmico

= PASSIVE HOUSE

ASSOCIAÇÃO

INVESTIGAÇÃO

Necessidades Energéticas Conforto Térmico

Aquecimento [kwh/m2.a]

Arrefecimento [kwh/m2.a]

% horas Tº C     < 20 ºC

% Horas Tº C    > 26 ºC

57.55 4.67 38.2 17.8 

Construção Inicial Modiko

Solução Optimizada Casa Passiva INVESTIGAÇÃO

Necessidades Energéticas Conforto Térmico

Aquecimento [kwh/m2.a]

Arrefecimento [kwh/m2.a]

% horas Tº C     < 20 ºC

% Horas Tº C    > 26 ºC

8.91 (*) 0.6 3.4

(*) as necessidades de arrefecimento dependerão da potência do ventilador instalado, valor desprezável em comparação a um sistema comum de climatização 

Casa Passiva e Near Zero‐Energy BuildingsContributo para a Eficiência Energética de Edifícios

CASA PASSIVA

Optimização NuméricaOptimização multi‐objetivo recorrendo a um algoritmo hibrido baseado no

= PASSIVE HOUSE

ASSOCIAÇÃO

INVESTIGAÇÃOS48S18

S12

CMA‐ES (covariance matrix adaptation evolution strategies) e HDE (hybrid

differential evolution) algortimos evolucionários.

INVESTIGAÇÃO

Parametric - S54(20.05 ; 2.53)

Optimizer – id5811(20.07 ; 2.64)

Optimizer – id*

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Casa Passiva e Near Zero‐Energy BuildingsContributo para a Eficiência Energética de Edifícios

A nossa experiência..15 dias a viver num edifício passivo de natureza social!CASA PASSIVA

> 20ºC

< 10ºC

= PASSIVE HOUSE

+NZEB

ASSOCIAÇÃO

< 0ºCINVESTIGAÇÃO

Casa Passiva e Near Zero‐Energy BuildingsContributo para a Eficiência Energética de Edifícios

The problems that we have in theThe problems that we have in theworld cannot be solved with thesame type of thinking thatcreated them.

7/5/2015

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Casa Passiva e Near Zero‐Energy BuildingsContributo para a Eficiência Energética de Edifícios

Obrigada pela vossa atenção!

Thank youand I hope to see you in Aveiro