Eficiência Energética em Edifícios: Estratégias Comprovadas para Economia

Dicas e Técnicas para Conservação de Energia em Edifícios

Os altos custos de energia afetam adversamente todos os setores da economia e um esforço determinado para reduzir o consumo e os custos de energia é, portanto, necessário: precisamos de conservação de energia e um sistema energeticamente eficiente em nossas casas, bem como nos setores industrial e comercial. A energia é uma das principais entradas para a indústria e é a base do desenvolvimento econômico do país.

Para um país em desenvolvimento, o setor de energia assume importância crítica em vista das necessidades energéticas sempre crescentes, exigindo enormes investimentos de capital. O objetivo principal da auditoria energética é determinar formas de reduzir o consumo de energia para diminuir custos operacionais.

A energia também pode ser conservada se for gerenciada adequadamente. Utilizar a mesma energia para uso máximo é a chave para um sistema eficiente.

Nota: Custos usados para cálculo são apenas exemplos e podem variar de país para país.

Abaixo estão algumas das formas práticas e mais praticadas de conservação de energia em edifícios:

• Leia também: Cálculo de Projeto de Iluminação em Edifício – Passo a Passo

Substituição de Luminárias de Alta Potência por LED de Baixo Consumo no Edifício

Considere um edifício antigo com as seguintes luzes tradicionais, e a economia se substituirmos as luzes antigas por LED respectivas:

(Todos os dados variam de país para país e de fabricante para fabricante e são apenas para referência, preços em USD ($) usados para cálculo do período de retorno)

• 300 lâmpadas fluorescentes compactas (CFL) de 36 W substituídas por 18 W LED

Economia = (número de luzes) x (potência existente – potência substituída)

Economia = 300×36 – 300×18 = 5.400 W

• 250 tubos fluorescentes de 40 W com 20 W LED

Economia = 250×40 – 250×20 = 5.000 W

• 20 lâmpadas de iodetos metálicos de 150 W com 45 W LED branco quente

Economia = 20×150 – 20×45 = 2.100 W

• 5 lâmpadas de vapor de sódio de alta pressão de 250 W com 90 W LED branco quente

Economia = 5×250 – 5×90 = 800 W

Economia total após substituição = (5.400 + 5.000 + 2.100 + 800) Watt = 13,32 kW

Suponha que o escritório funcione 10 horas/dia, 300 dias/ano e custo de energia $ 0,10/unidade (kWh).

Economia em $ = 13,32 × 10 × 300 × 0,10 = $ 3.996/ano (Será maior para escritórios 24×7)

Investimento: – (i)

Luzes LED – custo de LED/Watt é $ 1 = (300×18 + 250×20 + 20×45 + 5×90) × $ 1/W = $ 11.750

Período de retorno = (Investimento total) / (Economia por ano) = 11.750 / 3.996 = 2 anos 11 meses.

Características de desempenho luminoso de luminárias comumente usadas

Tipicamente, iluminação LED fornece 80-105 lúmens/Watt.

• Mantenha paredes internas limpas e pintadas com cores claras para refletir luz.
• Use divisórias baixas para "compartilhar" a luz em áreas de escritório. Em vez de dois tubos T5 de 20 W, um tubo de 40 W pode ser usado compartilhado nos banheiros. Sugira iluminação de tarefa em vez de iluminação geral do ambiente.

Leia também: Iluminação Eficiente e Técnicas para Implementar em Casa.

Sensores de Ocupação (Occupancy Sensors):

Sensores de ocupação podem ser usados para conservação e economia de energia. Podem detectar ocupação no ambiente e desligar as luzes quando não há ninguém. São colocados na caixa de interruptores. Quando não há ocupação, cortam o fornecimento de luzes e ventiladores da caixa de interruptores mesmo se o interruptor estiver ligado.

Isto também reduziria chance de aquecimento e incêndio em aparelhos se alguém esquecer de desligar. Podemos selecionar quais aparelhos queremos desligar automaticamente quando não estamos no ambiente, como AR, VENTILADORES, LUZES, etc., por um único sensor de ocupação para reduzir custo de sensores individuais por aparelho. Outros aparelhos como geladeira podem ser ligados/desligados manualmente.

Pode economizar até 10% do consumo de energia para iluminação, o que é uma prática excelente para conservação em residências e comércios.

Para 60 sensores de ocupação a serem usados (carga de iluminação 10 kW)

Economia = 20% de 10 kW × 10 × 300 × 0,10 = $ 600

Investimento (custo de um sensor $ 16) = 60 × 16 = $ 960

Período de retorno = 960 / 600 = 1 ano 7 meses.

Interruptor para AR condicionado será diferente das luzes, então precisamos de 60 outros sensores para AR (1,5 TR cada). Também economizarão 10% do consumo, mas custarão mais devido à maior classificação de corrente.

Economia = 60 × 1,5 TR = 90 × 1,2 = 108 kW

20% de 108 kW = 21,6 kW

Economia em $ = 21,6 × 10 × 300 × 0,10 = $ 6.480

Investimento em $ = 60 × 40 = $ 2.400

Período de retorno = 2.400 / 6.480 = 4,5 meses.

Ajuste a velocidade do ventilador em "alto" exceto em clima muito úmido. Quando úmido, velocidade baixa retirará mais umidade do ar. Mantenha aparelhos longe do termostato do ar condicionado. Calor dos aparelhos faz o ar condicionado funcionar mais tempo. Abra janelas em vez de usar ar condicionado ou ventiladores em dias frescos. Vista-se adequadamente para condições externas.

Outras Áreas de Foco – Uso de sensores de ocupação, Fotocélulas/Temporizadores para Iluminação Externa

Temporizadores automáticos podem ser instalados para luzes externas. Com avanços tecnológicos, interruptores crepusculares podem ser usados para acionar a iluminação dependendo da luz do dia. Porém, deve-se garantir que o sensor seja instalado em local livre de sombras, feixes de luz de veículos e interferência de pássaros. Dimers também podem ser usados em associação com fotocontrole.

Sensores de ocupação infravermelho e ultrassônico podem controlar iluminação em gabinetes. Sensores mais sofisticados têm combinação de detecção infravermelha e ultrassônica; incorporam microprocessador em cada unidade que monitora continuamente os sensores, ajustando níveis de sensibilidade para otimizar desempenho.

Leia também: O Que Exatamente É Uma Smart Grid? Aplicações de Smart Grid

Áreas Gerais

• Onde luz natural está disponível, forneça controles de luz natural.
• Use dimerização contínua para espaços com atividade de movimento menor, como leitura, escrita, conferências. Use dimerização por degraus (liga/desliga) para espaços com atividade maior, como caminhada e estocagem.
• Sempre instale sensores ultrassônicos de ocupação a pelo menos 1,8 a 2,4 m de dutos de HVAC em superfícies sem vibração e posicione para que não haja detecção para fora da porta ou abertura do espaço.
• Em espaços de alta apropriação pelos ocupantes, como escritórios privativos e salas de conferência, sempre inclua interruptores para controle manual da iluminação.

Sala de Conferência:

• Use sensores de ocupação de tecnologia dual em salas maiores para detecção ótima de pequenos movimentos de mãos e movimentos maiores do corpo.
• Sensores infravermelhos passivos montados no teto ou canto são usados para salas médias e pequenas.
• Sempre inclua interruptores que forneçam controle manual da iluminação.
• Controle de Iluminação Externa
• Use painel de controle de iluminação com relógio e fotocélula para controlar iluminação externa para ligar ao anoitecer e desligar ao amanhecer e desligar iluminação não de segurança mais cedo à noite para conservação.

Drive de Tensão e Frequência Variáveis (VVVF)

VVVF (Variable Voltage Variable Frequency Drives) para sistema de operação de portas é unidade muito eficiente agora usada por fabricantes de elevadores para motor de porta em todos os elevadores. Haverá cerca de 20% economia de consumo de eletricidade durante operação do motor de porta na abertura e fechamento das portas.

Capacidade do motor de porta – 11 kW × 10 elevadores = 110 kW

Economia = 0,20 × 110 × 300 × 10 × 0,10 = $ 6.600

Custo por elevador = $ 1.400

Investimento = 1.400 × 10 = $ 14.000

Período de retorno = 14.000 / 6.600 = 2 anos 2 meses.

Sistema Solar para Luzes Externas

Se luzes externas têm consumo de 5 kW, use sistema solar para luzes externas com potência de 11 kW. Porque pode suportar apenas 45% de sua potência nominal.

Economia = 5 kW × 11 × 365 × 0,10 = $ 1.980/ano

Custo do sistema solar será $ 11.880 (aprox)

Período de retorno = 6 anos.

Vida útil típica de painel solar é 15-20 anos, então precisam ser mantidos adequadamente para máximo ROI (Retorno sobre Investimento). Poeira e umidade devem ser limpas em intervalos regulares pois diminuem a eficiência de conversão.

Ar Condicionado Central

Em vez de usar diferentes AR condicionados em todos os ambientes, um AR central pode ser instalado no edifício. Consumo de energia de AR central (0,66 kW por TR) é quase metade de AR de janela ou split (1,2 kW por TR).

Custo de instalação de AR janela ou split = $ 670 por TR.

Custo de instalação de AR central = $ 1.350 por TR mas o preço reduz com aumento da capacidade.

Economia = (1,2 – 0,66) × (1,5 TR × 60) × 10 × 300 × 0,10 = $ 14.580

Investimento = (670 × 1,5 × 60) = $ 60.300 ($ 670/TR para capacidade 90 TR)

Período de retorno = 60.300 / 14.580 = 4 anos 1 mês

• Feche todas janelas e portas durante estações de aquecimento e resfriamento.

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Aquecimento de Piso

Aquecedores de ambiente tradicionais consomem muita eletricidade pois produzem calor por perda I²R, enquanto o sistema de aquecimento central não é muito eficiente e tem alto custo de instalação e manutenção. Aquecimento de piso é uma solução moderna para este problema.

Em vez de aquecer o ambiente do piso via duto de aquecedor central, aquece o piso com ajuda de bobinas instaladas abaixo do piso. Como ar quente tende a subir, haverá melhor distribuição de calor no ambiente comparado ao aquecimento central no qual apenas 20% do ar quente atinge o piso, significando economia considerável em eletricidade e manutenção.

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Infiltração e Perdas de Aquecimento

Infiltração causa perda de calor durante estação de aquecimento ou ganho durante estação de resfriamento, resultando em desconforto aos ocupantes. Além disso, é grande contribuinte para custos desnecessários de aquecimento e resfriamento. Para evitar, feche todas janelas e portas durante estações de aquecimento e resfriamento.

Desligue radiadores e registros de aquecimento em corredores, vestíbulos, escadas e lobbies. Use termostatos com capacidade de redução noturna automática. Certifique-se que termostatos no edifício são à prova de adulteração. Mantenha equipamentos de aquecimento bem regulados. Sistema de aquecimento ineficiente desperdiça 30-50% da energia que usa, o que não é adequado para sistema de conservação.

Recomendações Especiais para Conservação de Energia em Edifícios

• Onde correias em V são usadas em ventiladores, sugere-se usar correias dentadas (cogged belts) em vez de correias em V. Economizará 3% de energia no consumo e menos deslizamento.
• Aumentar a temperatura do AR em 1°C economiza 3% do consumo do AR. Se temperatura for 21°C em vez de 20°C, não fará grande diferença no conforto, mas economiza energia. Com aumento da diferença de temperatura entre ambiente e exterior, o trabalho do AR aumenta. Portas e janelas devem ser bem fechadas.
• Mantenha filtros limpos de AR split e janela; caso contrário, consumindo mesma energia, o AR resfriará o ambiente mais lentamente. Levará mais tempo para manter a temperatura e mais energia será desperdiçada. Considere comprar geladeira/freezer que precise ser descongelado manualmente. São mais eficientes; porém, não deixe gelo acumular mais de 6 mm.
• Regular o AR para 16°C não resfria o ambiente mais rápido, é apenas referência para o termostato parar de resfriar quando a temperatura é atingida. Deixando em 16°C, o AR continua resfriando mesmo quando não necessário, consumindo mais energia.
• Use pás de FRP (plástico reforçado com fibra de vidro) em torre de resfriamento no lugar de pás de alumínio. Têm menor consumo de energia na mesma saída. Menor inércia e boa resistência.
• Instale sensor de nível de água no tanque para que, quando cheio, o motor pare automaticamente. Após o tanque encher, água não entra mas motor continua rodando, desperdiçando energia. Sensor deve ser instalado na bomba para que, se água não estiver vindo, não bombeie desnecessariamente.

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Gestão de Energia

Para atender requisitos de consumo de energia diariamente, sistema de gerenciamento de conservação de energia on-line pode ser instalado para monitoramento próximo. Isto fornece melhor visão da distribuição de energia em diferentes partes do edifício.

Podemos monitorar quanta energia é consumida por diferentes ambientes e auxiliares. Assim, se qualquer luz ou auxiliar estiver ligado desnecessariamente à noite, pode ser encontrado e desligado. Planeje, gerencie e implemente programas de conservação de energia conforme Lei de Conservação de Energia. Para ajudar implementação do ECBC (Código de Conservação de Energia em Edifícios), várias medidas facilitadoras são realizadas/planeadas pelo BEE (Bureau of Energy Efficiency).

Estas incluem esquema de premiação de conservação de energia, atividades de geração de conscientização e treinamento, capacitação de agências estaduais e municipais implementadoras, Manuais de Projeto, Software, Treinamento e Suporte Técnico para Arquitetos, Engenheiros, Oficiais de Código e Programas de conscientização para proprietários, projetistas e usuários.

Eficiência Energética em Edifícios

• IEEE 519–1992 aborda harmônicas pares limitando-as a 25% dos limites para ordens ímpares na mesma faixa. Harmônicas pares resultam em onda de corrente assimétrica que pode conter componente DC que satura núcleos magnéticos.
• Limites permissíveis para vários parâmetros são: Corrente Neutro: 8–10% da corrente RMS e Tensão Neutro: 2V
• Conforme padrões IEEE 519, limites recomendados de harmônicas são:

Harmônicas de corrente: 8% THD, Harmônicas de tensão: 5% THD

Desequilíbrio:

Desequilíbrio de corrente: 5%, Desequilíbrio de tensão: 4%

• Fator de potência deve ser mantido próximo à unidade via bancos de capacitores para que perdas de corrente em cabos e painéis sejam reduzidas e não haja multa da concessionária.

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Nota: Na prática não existe sistema ideal em qualquer ramo da Física, pode-se apenas tentar minimizar perdas dentro de limite de tolerância, mas não podem ser reduzidas a zero para obter 100% conservação de energia e sistema energeticamente eficiente em casa. Ainda assim, devemos continuamente tentar melhorar o sistema existente para desbloquear e entender o potencial máximo da Ciência.