Author(s): Jacinto, Joana Margarida da Silva
Date: 2014
Persistent ID: http://hdl.handle.net/10451/16099
Origin: Repositório da Universidade de Lisboa
Subject(s): Necessidades nominais de energia útil; Estação de aquecimento; EN ISO 13790; REH; Modelo 5R1C; Método quase-estacionário; Teses de mestrado - 2014
Tese de mestrado integrado em Engenharia da Energia e do Ambiente, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2014
Este trabalho consiste na análise das necessidades nominais de energia útil durante a estação de aquecimento, recorrendo aos métodos descritos na Norma EN ISO 13790:2008 e, adaptados à legislação e exigências climáticas portuguesas. As metodologias estudadas consistem: 1) método de cálculo quase-estacionário, de base sazonal (método sazonal), descrito na referida norma e, adotado, no Decreto-Lei n.º 118/2013 e 2) no modelo 5R1C, de base horária, descrito na mesma norma e denominado na atual legislação por cálculo dinâmico simplificado. Recorreu-se ao software Matlab, de modo a calcular simultaneamente as necessidades nominais de energia nas respetivas bases temporais. Foram também considerados dois edifícios com utilização residencial, com tipologia unifamiliar e multifamiliar, respetivamente. Foram testadas metodologias alternativas e alterações pontuais aos métodos propostos, entre elas, o cálculo das necessidades de energia com recurso ao método quase-estacionário numa base mensal (método mensal), e consideração dos ganhos térmicos através da envolvente opaca durante a estação de aquecimento, para uma comparação mais correta entre os resultados das metodologias analisadas. Este estudo demonstrou que o método sazonal traduz uma aproximação razoável ao método horário, apesar das múltiplas aproximações que este considera. Verificou-se que os resultados do método sazonal são superiores aos do método horário, o que se quantifica numa sobre-estimativa que pode atingir 40%. Aferiu-se que as diferenças entre os métodos sazonal e horário se deveram à forma como são fisicamente definidos os elementos que constituem a envolvente do espaço aquecido. No segundo caso, os elementos com elevada inércia térmica, quando fracamente isolados, possuem uma temperatura significativamente inferior à temperatura de referência imposta (18ºC) para a temperatura do ar. O cálculo das necessidades de energia com recurso à temperatura operativa reduz significativamente as divergências encontradas.
The aim of this thesis consists in the analysis of the energy needs for heating, during the heating season, using the methods presented in Norm ISO 13790:2008 and properly adapted to the Portuguese legislation and its climatic requirements. The studied methodologies consist: 1) quasi-steady state method, with a seasonal basis (seasonal method), described in the referred norm and, adopted, to the Portuguese Decree-Law n.º 118/2013 and 2) model 5R1C, hourly time step, described in the same norm and named in the current Portuguese legislation by simplified dynamic calculation. The Matlab software was used in order to calculate simultaneously the energy needs for heating in the respective time steps. It was also considered two buildings with residential use, specifically with single-family and multifamily typologies. Alternative methodologies and specific changes to the proposed methods were studied, among them the calculation of the heating energy needs using the quasi-steady state method on a monthly basis (monthly method) and the consideration of the heat gains through the opaque envelope, in order to have a more accurate comparison between the results of the analyzed methodologies. The results demonstrated that the seasonal method translates a reasonable approximation to the hourly method, despite its the multiple approaches considered. It was observed that the results from the seasonal method are superior to the ones from the hourly method, which quantifies an over-estimation which can reach 40%. It was also possible to understand the differences between the seasonal and hourly methods are due to the way elements which constitute the envelope are physically defined. In the second case, the elements with high thermal inertia, when poorly insulated, have a significantly lower temperature than the imposed reference temperature (18 ºC). The calculation of the energy needs using the operative temperature reduces significantly the discrepancies found.
