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Edição 109 – Fevereiro de 2015
Artigo: Eficiência energética
Por Adalton de Oliveira, Rafael Jordão, Rodrigo Resende, Rodrigo Caputo e Rodrigo da Silva*
Diferentes medidas relativas ao aproveitamento energético em residências, utilizando como base uma planta baixa para questões referentes ao projeto elétrico, estrutural e hidráulico.
Nos últimos anos, o mundo tem buscado, por meio de pesquisas em diversos setores, uma maior efetividade em todos os processos do nosso cotidiano. É com base nesse intuito que algumas empresas procuram unir efetividade com comodidade. No setor residencial, é fácil notar as intensas novidades de paredes feitas de materiais que absorvem melhor a energia térmica e até torneiras com sensores para melhor racionamento de água.
No setor elétrico residencial, tem-se o crescente número de residências com painéis solares, a fim de utilizar a energia térmica advinda do sol ao invés de energia elétrica convencional durante os banhos.
Além disso, segundo o Museu da Cemig situado em Lavras, uma geladeira de décadas atrás consome no mês o que uma família de quatro pessoas gasta, em média, no mesmo período, o que demonstra uma incrível melhora por meio, principalmente, da certificação para mostrar a eficiência energética dos equipamentos.
Assim, o objetivo principal do artigo é mostrar medidas que buscam um melhor aproveitamento das energias existentes no meio residencial, e demonstrar por meio de aplicações práticas o custo-benefício de certas ações.
A eficiência energética residencial
Investir em fontes renováveis não quer dizer esquecer a conservação de energia, pois é por meio da eficiência energética que se pode evitar a necessidade de geração no curto prazo. Sendo eficientes em relação ao consumo de energia, contribui-se para o desenvolvimento sustentável do país. Com o intuito de desenvolver ações concretas no sentido de alcançar eficiência no consumo de energia elétrica, no consumo racional da água e na utilização dos condicionantes bioclimáticos, novas tecnologias estão sendo desenvolvidas para a diminuição desse consumo.
A Eletrosul, em parceria com a Universidade Federal de Santa Catarina e a Eletrobras, construiu no pátio de sua sede a Casa Eficiente, com o objetivo de servir como laboratório para edificações eficientes e contribuir para a divulgação dos conceitos nela aplicados.
Estrutura física (alvenaria)
O bom rendimento e economia de energia dependem muito da absorção e reflexão de calor e radiação de luz, em que ambas são absorvidas e/ou refletidas pelos materiais que compõem a edificação em diferentes níveis. Em locais quentes, é desejável que a radiação solar seja refletida durante o dia. Uma possibilidade para que isso possa ser alcançado é utilizando paredes externas com cores claras (a melhor opção é a branca). Há também tintas especiais para serem utilizadas em coberturas que refletem uma boa quantidade da radiação.
As cores escuras absorvem grande parte da energia solar e contribuem para o aumento da temperatura da parede, transmitindo, assim, mais calor para o interior dos ambientes. O resultado é que o consumo de energia elétrica acaba sendo maior, devido ao uso de ar condicionado e de ventiladores. As paredes externas, sendo pintadas com cores claras, que absorvem pouca radiação solar, poderiam reduzir o acúmulo de calor, minimizando a necessidade de refrigeração artificial. Nesse caso, a cor branca absorve cerca de 20% do calor solar, seguida da pérola (28%), marfim (28%), palha (30%), branco gelo (33%) e azul-claro (35%). O tipo de acabamento da tinta utilizada também interfere na quantidade de calor absorvida pelas superfícies pintadas com uma mesma cor: as tintas acrílicas com acabamento semibrilho absorvem mais calor solar do que as acrílicas com acabamento fosco, porém, para economia de energia, deve-se priorizar a iluminação natural e a ventilação adequada.
O isolamento do fluxo de calor vindo do exterior para o interior e vice-versa pode ser reduzido com isolamentos nas paredes ou na cobertura e deve ser montado em seu lado frio. Isolamento eficaz pode, em princípio, ser obtido por materiais porosos, como madeira, painéis feitos de fibra de vidro ou fibras naturais, poliuretano, tijolos, betão poroso, etc.
Materiais de coberturas ou paredes armazenam certa quantidade do calor e da radiação solar, ou pela transmissão do ar quente pelas paredes e coberturas. O calor armazenado passa para o ambiente com menor temperatura depois de um período de tempo. A armazenagem de calor tem capacidades diferentes em diferentes tipos de materiais, e alguns possuem grande capacidade de armazenamento, como o tijolo e o concreto.
Para haver um clima confortável dentro da casa, é preciso ter uma combinação da temperatura do ar, umidade, fluxo do ar e a temperatura da superfície das paredes, piso e teto. Portanto, para que uma cobertura reflita a radiação e que seja bem isolada (paredes com reflexão da radiação solar), é necessário lembrar que a cobertura e as paredes são as maiores áreas de insolação durante o dia, contribuindo para o armazenamento de calor e a liberação desse calor durante a noite.
Para o isolamento de paredes acabadas j&a
acute; existentes, pode-se considerar o uso de espuma de isolamento a granel ou pulverizada. Estes dois tipos de isolamento podem ser adicionados sem muita perturbação às áreas acabadas da sua casa.
O isolamento de preenchimento solto consiste em pequenas fibras que podem ser vertidas ou pulverizadas para uma cavidade de parede ou outro espaço fechado. Este método é ideal onde o acesso é limitado ou em paredes que estão parcialmente concluídas. Os materiais utilizados no isolamento de preenchimento solto incluem fibra de vidro, celulose ou fibras minerais, que podem ser perigosos se não forem tomadas as devidas precauções. Ao manusear tais fibras, deve-se utilizar vestuário de proteção e máscara para proteção respiratória.
A utilização de mantas térmicas de alumínio para isolação de coberturas é uma ótima solução a ser adotada. A camada de ar entre a telha e a manta garante que o calor seja dissipado e sua colocação de baixo para cima, transpassada, forma uma subcobertura contra infiltrações. A manta deve ser posicionada entre os caibros e as ripas, sendo indicado o uso de contra caibros para aumentar sua eficiência. No verão, isola termicamente a irradiação de calor proveniente das telhas, proporcionando um agradável conforto. Já no inverno, mantém o calor gerado no ambiente interno, mantendo o ambiente agradável.
Estrutura hidráulica
O desenvolvimento de estratégias eficientes para reduzir o consumo de água em uma residência está vinculado à caracterização dos usos finais de água. A partir deste conhecimento, é possível avaliar os principais componentes responsáveis pelo uso da água e priorizar o desenvolvimento de tecnologias para se gerar uma maior economia efetiva. As análises de consumo de água em residências apresentam limitações e especificidades locais, sazonais e relativas aos hábitos dos consumidores. Além dessas limitações, dependem ainda da metodologia e da confiabilidade da coleta de dados.
No contexto atual de preocupação mundial com a escassez dos recursos hídricos, a adoção de componentes economizadores de água em edifícios públicos, industriais, comerciais e residenciais vem aumentando cada vez mais. Componentes economizadores de água têm como objetivo contribuir para a redução do consumo.
Alguns independem da ação do usuário ou da mudança de seu comportamento, enquanto outros facilitam a diminuição do consumo, mas todos estes componentes devem manter o conforto e a segurança sanitária das instalações. Os componentes economizadores podem ser adotados facilmente em fase de projeto. Já em edificações existentes e ocupadas, a substituição de equipamentos convencionais por componentes economizadores de água pode apresentar dificuldades técnicas e ser mais onerosa.
Assim, deve-se observar a viabilidade técnica e econômica da substituição destes equipamentos, de acordo com o consumo verificado em estudos de usos finais de água. Ressalta-se que a economia monetária não deve ser o único aspecto a ser verificado na adoção de componentes economizadores.
Os componentes economizadores de água devem ser adotados de acordo com a finalidade a que são destinados e com os usuários que irão utilizá-los. Para identificar os requisitos de desempenho a serem atendidos, é necessária adequada especificação e compreensão do funcionamento dos componentes, das atividades e usuários envolvidos. Não menos importante é a correta calibragem destes componentes, assim como a correta operação destes componentes e, ainda, a sensibilização dos usuários para o uso eficiente da água. As especificações técnicas dos componentes economizadores de água devem ser realizadas considerando-se as seguintes questões: pressão hidráulica disponível nos pontos de utilização; conforto do usuário; higiene; atividade do usuário; risco de contaminação; facilidade de manutenção; facilidade de instalação.
Tendo em vista a adequação do sistema, avaliação técnico-econômica e utilização de componentes antivandalismo no caso de locais públicos (ANATEL. al., 2005), a adoção de componentes hidráulicos economizadores de água no Brasil vem crescendo de forma acelerada, especialmente em prédios de uso público, principalmente porque o seu emprego associa estes espaços à sustentabilidade das construções, proporciona redução das despesas na conta de água e esgoto, bem como em alguns locais propicia, também, redução na conta de energia elétrica.
No caso das edificações residenciais, essa tendência de utilização de componentes que propiciam economia de água vem crescendo de forma mais lenta que nos setores públicos e comerciais. Ressaltam-se que os componentes economizadores de água devem ser escolhidos adequadamente de acordo com o padrão de uso. Assim, alguns componentes que são recomendados para uso público não são adequados para uso residencial.
No caso das torneiras convencionais, o consumo de água é proporcional à sua vazão de funcionamento e ao tempo de utilização, assim, podem-se utilizar torneiras com componentes economizadores de água, os quais visam controlar a vazão e dispersão do jato. Arejadores, pulverizadores e prolongadores são componentes economizadores comumente utilizados em torneiras residenciais, disponíveis no mercado. Existem também torneiras hidromecânicas e torneiras com sensor (eletrônicas), as quais são mais adequadas ao padrão de uso comercial e público.
A instalação de um arejador na extremidade de saída da torneira poderá modificar substancialmente a vazão de água para a mesma abertura. Observa-se, em condições reais de uso, que uma torneira dotada de arejador proporciona menor quantidade de água consumida em lavatórios. Isso ocorre porque este dispositivo promove o direcionamento do fluxo, com incorporação de ar e água.
De acordo com a ABNT NBR 10281, uma torneira dotada de arejador deve
apresentar vazão mínima de 0,05 litros/s, nas mesmas condições de alimentação estabelecidas para o ensaio sem arejador, ou seja, o uso do arejador traz uma redução de cerca de 50% do valor da vazão nas mesmas condições de uso (ABNT, 2003).
Estrutura elétrica
Um dos grandes vilões para se melhorar a eficiência energética em uma residência é a energia elétrica, e a melhor forma de se melhorar o seu consumo é o uso consciente dos aparelhos e equipamentos elétricos e a utilização preferencialmente de equipamentos com selo de eficiência energética com qualificação mais próxima do nível A possível.
Hoje, com a evolução dos estudos nesse setor, tem-se criado soluções para diminuir o consumo dos aparelhos elétricos e eletroeletrônicos de maior acessibilidade à população e melhorar a eficiência durante sua utilização. Dentre essas soluções, pode-se citar a diminuição do consumo energético de eletrodomésticos, como refrigeradores, condicionadores de ar, televisores, máquinas de lavar roupa, etc.
Outra solução que tem sido muito adotada é a substituição das usuais lâmpadas incandescentes por lâmpadas fluorescentes compactas que geram uma diminuição no consumo de energia em torno de 70% e com a evolução tecnológica já está começando a ser utilizada a iluminação de Led (Diodo emissor de luz), que reduz ainda em pouco mais de 50% em relação ao consumo das lâmpadas fluorescentes, como pode ser demonstrado na tabela a seguir, considerando uma residência com vinte pontos de iluminação sendo dez acesas durante seis horas diárias.
A seguir, tem-se um gráfico demonstrando a porcentagem de consumo por tipo de equipamento considerando os mais utilizados no dia a dia.
Apesar do que pode ser notado pelo gráfico da Figura 6, em que o chuveiro elétrico é responsável por 24% do consumo de energia elétrica em uma residência, segundo pesquisa do Centro Internacional de Referência em Reuso de Água (CIRRA/USP), não justifica a sua substituição por um sistema exclusivamente solar ou a gás para aquecimento da água para banho.
A pesquisa toma como base uma família de quatro pessoas, em que cada uma toma um banho com duração de oito minutos por dia. Analisa também o custo de aquisição e instalação de cada um dos sistemas utilizados para este fim, o consumo médio de água por minuto de cada sistema, o custo total de cada banho (envolvendo água, energia elétrica e gás), o custo mensal para essa família e o desperdício de água até atingir a temperatura ideal para banho.
De acordo com esse estudo, o único sistema mais viável do que exclusivamente o chuveiro elétrico é o uso do sistema híbrido, que utiliza um coletor solar com um chuveiro elétrico na extremidade. Os outros sistemas se tornam inviáveis devido ao alto consumo médio de água como mostrado nas tabelas a seguir.
Certificações
As primeiras etiquetas de eficiência energética para projetos de habitação brasileiros foram concedidas no dia 29 de novembro de 2010, durante a cerimônia de lançamento da Etiqueta Nacional de Conservação de Energia para residências e edifícios multifamiliares, promovida pela Eletrobrás e pelo Inmetro, no Hotel Transamérica, em São Paulo.
A exemplo da etiqueta para edifícios comerciais, de serviços e públicos e da etiqueta para os eletrodomésticos, a etiqueta para habitações também é concedida dentro do Programa Brasileiro de Etiquetagem (PBE), coordenado pelas duas instituições.
O documento em que se baseia a etiquetagem – Requisitos Técnicos da Qualidade para o Nível de Eficiência Energética de Edificações Residenciais (RTQ-R) – foi desenvolvido pela Secretaria Técnica de Edificações, coordenada pelo Procel Edifica, da Eletrobras, e pelo Laboratório de Eficiência Energética em Edificações da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), que conta ainda com a participação de especialistas de diversas universidades brasileiras e representantes de instituições do setor da construção civil.
Os regulamentos RTQ-C e RTQ-R para etiquetagem foram desenvolvidos a partir de estudos de mais de seis anos por universidades federais pensado na realidade brasileira, focando nas diversidades brasileiras, tais como clima, tipologia e sistema construtivo encontrado em nosso território.
Eles são avaliados pelo nível de eficiência energética de edificações, de serviço e público (regulamento técnico da qualidade – RTQ-C) e quanto ao nível de eficiência energética de edificações residenciais (regulamento técnico da qualidade – RTQ-R).
Aplicação prática
Paredes e lajes com melhor absorção de energia
Conclusão
De acordo com o que foi apresentado, é possível concluir que são inúmeros meios de se obter um aproveitamento energético em todos os setores das residências. Existe também a questão da conscientização, que torna possível a economia de muitos dos recursos utilizados diariamente, como água e energia elétrica.
As torneiras atuais, com sensores ou temporizadores, são um investimento interessante em residências, as quais têm uma frequência alta de utilização. O sistema de captação e reutilização de águas pluviais para fins em que não exija água filtrada e tratada é uma maneira também bastante eficaz, a fim de alcançar a eficiência.
Os painéis solares em conjunto com o chuveiro elétrico tradicional, como foram apresentados, é, do ponto de vista da eficiência, a melhor combinação, ao se considerar também o custo de implantação, aquisição e instalação em relação ao gasto diário médio proporcionado.
No entanto, é possível melhorar ainda o aproveitamento energético, principalmente do ponto de vista térmico, utilizando-se de paredes, pinturas e acabamentos que isolem o ambiente de fontes externas de calor, como o Sol, e mantenham o ambiente interno refrigerado a uma temperatura ideal.
A figura a seguir mostra como seria a casa mais efetiva na questão de eficiência e aproveitamento de energia e recursos.
Referências
*Adalton F. de Oliveira, Rafael V. Jordão, Rodrigo B. Resende, Rodrigo C. Caputo e Rodrigo C. da Silva são estudantes do curso de Engenharia Elétrica do Centro Universitário do Sul de Minas (Unis-MG).
Uma resposta
ótimo artigo … Faço o curso de Engenharia Elétrica e procuro um tema para apresentação do tcc…pretendo me especializar em comando elétrico..e eficiência energética e um tema que acredito estar dentro dessa pratica o que vocês me sugerem?
eu ainda estou no zero. [email protected]