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Introdução à simulação do comportamento térmico de edifícios

VIII Edição - 6, 7 e 8 de de Maio 2009 - Lisboa

A recente preocupação com a optimização energética de edifícios tem levado à utilização crescente de ferramentas de simulação de transferência de energia. Este tipo de ferramenta informática permite prever temperaturas interiores (ar e superfícies), cargas térmicas, consumos de energia, níveis de iluminação, caudais de ventilação natural, etc. Estas previsões, normalmente efectuadas para um ano típico de clima local, revelam-se muitas vezes fundamentais nas decisões de projecto, particularmente na fase inicial do trabalho.

Na sequência das experiências positivas dos sete primeiros cursos, com aproximadamente 170 participantes (projectistas, consultores, arquitectos e investigadores), a NaturalWorks lança, a edição VIII do curso. Esta iniciativa tem o objectivo de contribuir para a generalização da utilização de simulação detalhada multizona pelos profissionais do sector.

O curso será realizado na Faculdade de Ciências em Lisboa.

Porquê simular?

De entre os possíveis benefícios da utilização de ferramentas de simulação em projecto de sistemas de climatização destacam-se os seguintes:

• Maior precisão na previsão de cargas de climatização
• Previsão de consumo energético anual
• Possibilidade de quantificação dos efeitos, nos parâmetros referidos acima, de diferentes opções de projecto (free-cooling, sombreamento, isolamento térmico, tipo de vidro, acabamentos interiores, ventilação natural)
• Previsão do comportamento do edifício em situações extremas (ausência ou limitações no sistema de AVAC, carga térmica invulgar)
• Previsão de temperaturas de superfícies
• Previsão de conforto térmico (modelo Fanger)
• Possibilidade de estudos dos efeitos da estratificação interior (displacement ventilation)
• Simulação dos efeitos energéticos de sistemas de iluminação sofisticados (incluindo iluminação natural)

No contexto do novo RSECE - Regulamento dos Sistemas Energéticos e de Climatização dos Edifícios (D.L.79/2006) a utilização de simulação detalhada multizona passa a ser obrigatória para os "grandes edifícios de serviços".

 

O software EnergyPlus

O curso será baseado no software EnergyPlus e no seu interface gráfico DesignBuilder. Trata-se de uma ferramenta desenvolvida pelo DOE (Department of Energy, EUA) em colaboração com diversos investigadores de vários países (desenvolvimento em open-source). Em relação a outras ferramentas disponíveis o EnergyPlus destaca-se nos seguintes pontos:

• Maior rigor na modelação da geometria do edifício (incluindo sombreamento e reflexão da luz por edifícios adjacentes)
• Integração de modelos que facilitam os estudos de optimização energética (iluminação natural e artificial com dimmers, sistemas de ventilação natural e híbrida, superfícies “radiantes”, painéis solares, etc.).

O EnergyPlus é um motor de simulação que pode ser utilizado com diferentes interfaces e ferramentas de análise de resultados. Neste curso apresenta-se o interface DesignBuilder.

Objectivos do curso

O curso tem por objectivo iniciar os utilizadores na simulação promovendo uma atitude crítica e informada. Evita-se o método "caixa preta", dando-se ênfase aos conceitos, modelos, aproximações e limitações (!) que estão por detrás dos métodos de simulação.

Será apresentado um exemplo de aplicação de simulação detalhada no contexto do novo RSECE (no entanto, não se trata de um curso sobre o novo RSECE).

A NaturalWorks está a finalizar a versão Portuguesa do software DesignBuilder que incluirá um módulo de conversão dos ficheiros climáticos portugueses de modo a que estes sejam compatíveis com a maioria dos softwares de simulação dinâmica existentes no mercado.

Publico alvo

O curso destina-se a todos os intervenientes na área de projecto de edifícios e instalações de AVAC: projectistas, instaladores, consultores, arquitectos, estudantes e investigadores.

Requisitos de sistema e computador:

• Computador portátil com sistema Windows XP, com:
• Versão do EnergyPlus instalada 2.2.023 que pode ser obtida por download sem custos na página www.eere.energy.gov/buildings/energyplus/getting.html;
• Ultima versão do software DesignBuilder que pode ser obtida sem custos (trial version, 30 dias) na página www.designbuilder.co.uk/component/option,com_docman/task,cat_view/gid,17/Itemid,30/;
• Software para visualização de ficheiros CAD; Folha de cálculo (open office ou equivalente).

Custo

800 Euros + IVA

O preço inclui café, chá, e bolinhos.

Docentes

O curso será leccionado pelos Eng^o Guilherme Carrilho da Graça, Eng^a Maria Lerer e Eng^a Cristina Horta.

Inscrições

As inscrições só são válidas após pagamento, por transferência bancária. Para obter instruções de inscrição e pagamento enviar um e-mail para: info@natural-works.com

Local e horário

Lisboa - Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa (será enviado um mapa e informaçõ o adicional)

O curso decorre entre as 9h30 e as 18h, com uma hora de intervalo para almoço. No primeiro dia o curso inicia-se às 10h30m de forma a permitir a deslocação no próprio dia para alunos não residentes na área de Lisboa.

Nota: o número de inscrições é limitado a 20.

Estrutura e conteúdos do curso

Conteúdos do curso, dia 1.

Sessão	Objectivos	Conteúdos	Questões abordadas na sessão
Manhã	Introdução à simulação informática de comportamento térmico de edifícios   Funcionamento geral do EnergyPlus	Introdução à Simulação térmica de edifícios Organização interna do EnergyPlus Utilização de EnergyPlus na "vida real" Exercício: comparação entre solução analítica e resultado de uma simulação para um caso simples Equação de conservação de energia num compartimento Transferência de calor transiente. Relação entre cargas internas e cargas de sistema Aproximaçães e estrutura utilizada no funcionamento do motor de simulação do EnergyPlus	O que motiva a simulação? Em que consiste? O que se espera obter? Esquema de Princípio do EnergyPlus: estrutura modular, dados climáticos, input/output Como abordar um projecto real? Qual o potencial de intervenção do EnergyPlus? Quais são os diferentes fluxos de calor existentes no edifício e que magnitudes se podem esperar em diferentes situações? Como o EnergyPlus trata a Transferência de calor em regime transiente? Que modelos são utilizados para as trocas de calor (condução de calor, trocas por radiação, radiação solar, transferências de calor nas superfícies interiores e exteriores, convexão, ventilação)? Qual a relação entre as cargas térmicas e as cargas de sistema?
Tarde	Introdução ao interface de dados do EnergyPlus   Interfaces 3D	Estrutura geral do interface EnergyPlus Introdução de propriedades de materiais Introdução e visualização tridimensional da geometria do edifício simulado Introdução de cargas internas Introdução de Schedules Introdução de controlos de zona e purchased air	Como "comunicar" com o motor de simulação? Quais as formas de introdução de dados? Quais são os inputs básicos essenciais? Como construir a geometria e caracterizar construções, ganhos internos, utilização de espaços, controle das condições interiores das zonas? Quais os outputs da simulação? Como tirar partido dos outputs produzidos: Visualização tridimensional da geometria, tratamento de dados...

Conteúdos do curso, dia 2.

Sessão	Objectivos	Conteúdos	Questões abordadas na sessão
Manhã	Introdução à simulação de edifícios com varias zonas   Edifícios em modo natural   Introdução à simulação de sistemas	Critérios a utilizar no zonamento Visualização e interpretação de resultados, utilização eficaz de folhas de cálculo Sessão prática: Simulação de um edifício com duas zonas funcionando em modo natural	Como analisar um projecto e que critérios considerar para o agrupamento de vários espaços do edifício de forma a similar um número inferior de zonas? O sistema previsto, exposição solar, usos e condições de controlo da zona... Como associar superfícies partilhadas por zonas adjacentes? Que tipos de superfícies se podem modelar e quais os fenómenos térmicos considerados para cada uma delas? Como simplificar em casos em que se identificam padrões (vários pisos, simetrias...) Quais são os elementos básicos de um modelo de Sistema? Como construir um modelo de sistema com o EnergyPlus? Em que consiste o sistema Purchased Air e como se pode utilizar? Como comparar este sistema simplificado com uma UTA?
Tarde	Iluminação, sombreamento e conforto térmico	Projecto de simulação: discussão de resultados Simulação de sistemas de sombreamento e ventilação natural Conforto térmico: Modelo de Fanger Introdução à simulação de sistemas de iluminação natural Exemplo	Quais as características dos diferentes dispositivos de sombreamento do EnergyPlus? Como simular sombreamento devido a vegetação circundante, controle automático de sistemas de sombreamento... Por defeito, o EnergyPlus considera uniforme a temperatura de cada zona... o que fazer em casos em que este pressuposto não é uma boa aproximação? Outros padrões de temperatura disponíveis no EnergyPlus. Sistemas de ventilação natural. Como avaliar o conforto térmico dos ocupantes? Quais são os pressupostos dos modelos de Fanger e Adaptativo? Como diferem os resultados de avaliação de conforto térmico destes dois modelos? Unidades básicas para o estudo da iluminação. Iluminação natural: conforto visual, eficiência de iluminação (lúmen/W de calor) ara diferentes fontes luminosas artificiais e naturais. Luz no EnergyPlus: modelos de iluminação natural e artificial e a sua influência nas cargas térmicas.

Conteúdos do curso, dia 3.

Sessão	Objectivos	Conteúdos	Questões abordadas na sessão
Manhã	O EnergyPlus e o novo RSECE	Análise de um caso prático Sessão de dúvidas e discussão final Entrega de Certificados do curso	Introdução de dados específicos ao novo RSECE: Ganhos internos Horários de utilização ... Cálculo de IEE, medidas de racionalização energética
Tarde	A versão portuguesa do DesignBuilder	Apresentação do software DesignBuilder Conversão de ficheiros climáticos Caso prático	Capacidades e limitações da versão portuguesa do DesignBuilder Utilização do módulo de conversão de ficheiros climáticos Simulação e optimização de um edifício de serviços