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Pesquisadora nas áreas de sustentabilidade e saúde da habitação. Tem como objetivo projetar e prestar consultoria a clientes com interesse na busca pelo Viver Saudável, uma interação equilibrada entre meio ambiente, pessoas  e o Lar em que habitam.

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Muita Luz e Amor,

Celina Lago

12 de mai de 2011

Edifício inteligente com emissão zero de carbono

Vista do sul
Um exemplo de futuro sustentável já está presente em Ancona, entre as verdes colinas de Marche (região da Itália), graças a Enrico Loccioni, um empreendedor iluminado de muita visão. Um pequeno prédio residencial com zero emissão de CO2, ou zero carbono, foi erguido no local. Esta expressão indica que se usa energia renovável não só para a climatização, como também para todos os usos eletrodomésticos e, inclusive, para cozinhar.
Nos seis apartamentos do edifício, que será habitado por famílias escolhidas entre aqueles que trabalham no grupo Loccioni, se gozará de todo conforto e das tecnologias mais avançadas: do aquecimento ao resfriamento de verão, do caseiro à coligação com a internet banda larga. Para chegar a este resultado, foi seguida uma precisa metodologia. O primeiro passo foi projetar o edifício de modo a consumir pouquíssima energia, para garantir as condições de conforto térmico no seu interior, no inverno e no verão.
Foram adotadas, portanto, as regras de ouro do planejamento bioclimático, isto é, a exposição sul, com amplas superfícies envidraçadas, proteções solares para o verão, bom isolamento térmico das paredes e vidros de qualidade. O revestimento foi otimizado através de uma sucessão de simulações dinâmicas do seu comportamento energético, dimensionando todos os componentes de modo a obter o mínimo de demanda de energia; o processo de otimização trouxe uma demanda de energia prevista equivalente a 16 Kwh/m² ao ano para o aquecimento e produção de água quente, assim como para o condicionamento.
Estes valores foram obtidos prevendo um recuperador de calor entálpico (de equilíbrio termodinâmico) para as áreas de ventilação, que é acionado mecanicamente, de 24 em 24 horas. Na realidade, graças à introdução de um controle inteligente, os valores reais resultarão inferiores aos simulados. Uma habitação, sabe-se, não é ocupada o dia todo; pelo contrário, não raramente os ocupantes vão ao trabalho pela manhã e retornam à noite, por cinco dias na semana, a casa é ocupada apenas 14 horas por dia. Por que então prover ventilação nas horas em que não é necessário? Devido a isso, nos apartamentos individuais é instalado um sensor de CO2, que, indiretamente, revela a presença de pessoas através da respiração das mesmas. Se o apartamento está vazio, uma ventoinha que ativa a ventilação funciona somente 10 minutos por hora (justamente para evitar a sensação de ar parado no interior); quando está ocupado, funciona à plena potência.
Vista do leste
Vista do leste
Uma redução complementar da demanda, também não introduzida nas simulações, portanto, não computada, é devido à presença de um tubo subterrâneo, pelo qual foi feito passar o ar externo de ventilação, no inverno, quando a temperatura é inferior a 15°C (um sistema de controle o faz passar ao lado quando a temperatura é superior), e no verão, sempre. Graças ao fato de que o terreno já está de 2 a 3m de profundidade, mantém uma temperatura constante próxima à média da estação, o ar chega pré-aquecido no inverno e pré-resfriado no verão.
Para reduzir a demanda de energia elétrica, nos banheiros dos primeiros dois andares, a iluminação natural é garantida por tubos de luz que utilizam um material refletor que faz penetrar só a parte visível do espectro solar, com notável vantagem nos finais dos verões muito quentes.
O comportamento de verão do edifício é controlado por elementos de proteção solar, móveis e comandados automaticamente (se desejar, também manualmente), em frente das janelas ao leste e ao oeste.
Uma vez colocados em prática todos os truques para minimizar a demanda de energia para a climatização (primeiro passo da tecnologia), a atenção é concentrada sobre o segundo, isto é, sobre a individualização da tecnologia mais eficiente para fornecer a energia térmica necessária.
A escolha, tendo em vista o contexto específico, recai sobre uma bomba de calor geotérmica, que troca com o terreno através de três sondas verticais de 100m cada. A eficiência da bomba de calor é alta, graças a dois fatores: de uma parte a natureza do terreno, rico em água, que favorece a troca térmica e de outro a adoção de um sistema de aquecimento e condicionamento radiante por andar, que permite manter relativamente baixas as temperaturas do fluido termovetor no inverno (menos de 40°C) e relativamente alta no verão (além dos 17°C). O piso radiante apresenta outras vantagens: no inverno se obtém o mesmo conforto com uma temperatura do ar mais baixa que com outros sistemas, com conseqüentes menores dispersões de calor, e no verão – à igualdade de conforto – a temperatura do ar é mais alta, com redução da energia necessária para a desumidificação.
Além disso, em grande parte do verão, é previsto fazer uso do assim dito free cooling, resfriando os pavimentos sem fazer uso da bomba de calor, uma vez que a água proveniente dos trocadores geotérmicos é suficientemente fria para a finalidade. No verão, o pavimento radiante permite controlar só o calor sensível; para o controle da umidade está previsto um desumidificador por apartamento, que fica ativo, quando a ventilação está ativa. Vale a pena notar que, se as janelas estão abertas, porque as condições ambientais externas permitem, o sensor de CO2 percebe uma concentração muito baixa, graças ao elevado número de trocadores de ar que se ativam e, por consequência, seja a ventilação mecânica como a desumidificação, não têm mais lugar, evitando inúteis desperdícios de energia.
Nas simulações do comportamento de verão do edifício, com o propósito de manter-se nas piores condições, não foi avaliado o efeito do free-cooling, nem do pré-esfriamento do ar no tubo enterrado, nem das horas ou dias nos quais as condições de conforto possam ser obtidas com janelas abertas e aparelhagem parada. É previsto, portanto, que os consumos efetivos sejam bastante inferiores àqueles simulados.
A água quente sanitária é produzida cerca de 50% por aparelhagem solar e o restante pela bomba de calor.
Com o fim de minimizar os consumos elétricos, os futuros ocupantes serão solicitados a fazer uso somente de lâmpadas fluorescentes compactas, de boa qualidade; além disso, na cozinha está previsto que os eletrodomésticos sejam todos de altíssima eficiência, mas não apenas. Considerado que seja na lavanderia que – sobretudo – na lavagem de toalhas, a maior parte do consumo elétrico deriva do aquecimento da água por meio de resistências, em cada apartamento, o circuito de água quente se estende, assim como o de água fria, para a alimentação destes eletrodomésticos que, portanto, deverão ser do tipo com duas entradas.
Tubulação espiral aproveita a água de um canal que atravessa a propriedade, com uma potência de quase 40KW
Tubulação espiral aproveita a água de um canal que atravessa a propriedade, com uma potência de quase 40KW
Sempre com a finalidade de reduzir o mais possível o consumo elétrico, nos apartamentos se fará uso de aparelhamentos eletrônicos de baixo consumo, como as televisões de cristal líquido e laptop em vez de PC. Toda a aparelhagem eletrônica será dotada de sistema automático para o controle dostandby.
Um dispositivo adicional, ao qual se atribui grande importância, faz parte do aparato de cada apartamento: umdisplay com todos os dados de consumo instantâneos ou acumulados no tempo. Prevê-se que este dispositivo possa ter um papel muito importante na formação de um comportamento “virtuoso”.
O consumo médio por família em Ancona é de cerca de 2100 KWh/ano. Com todos os procedimentos empregados no edifício, o consumo não deverá superar, segundo as avaliações feitas, os 1500 KWh/ano; por segurança,de qualquer modo, a hipótese é que este se garantirá por volta de 2000 KWh/ano. Todos os consumos serão monitorados, de modo que, após o primeiro ano de ocupação, poderemos ter dados mais apurados.
Todos os consumos elétricos, incluindo aqueles da implantação de climatização, são cobertos pela implantação fotovoltaica integrada na cobertura do edifício; os consumos energéticos para o cozimento (mediante GPL) serão compensados introduzindo em rede o equivalente em energia elétrica, fornecida pela implantação fotovoltaica.
Conclusão, o consumo total calculado de energia elétrica do edifício é parecido com pouco menos de 20.000KWh/ano, correspondentes a cerca de 1150kg de CO2, supondo que fosse fornecida pela rede. No nosso caso, pelo contrário, essa é toda fornecida por cerca de 150m² de coletores fotovoltaicos (19,8KWp) integrados na cobertura do edifício. A produção elétrica fotovoltaica é superior aos consumos, com o propósito de compensar, nos anos, a energia incorporada nos materiais dos quais é feito o edifício.
Enfim, a água pluvial é recolhida e utilizada para todos os usos nos quais não é necessário que seja potável, e é prevista a coleta seletiva do lixo, com (um forte incentivo à reutilização das embalagens, com o propósito de minimizar o impacto ecológico). O impacto ecológico energético do edifício, por diferença, já é a mínima possível, igual ao seu impacto geométrico – como nos organismos vegetais na natureza.
Mas a coisa não termina aqui. O edifício é somente um módulo de um projeto mais amplo, que ganhou o nome de Green Community. Está em uma fase avançada de planejamento um novo assentamento produtivo que será caracterizado por consumos energéticos extremamente baixos, em parte alimentado com uma implantação fotovoltaica integrada no revestimento do edifício, enquanto já está em função um par de brocas (tubulação espiral) que aproveitam um pequeno salto de água (1,2m) de um canal que atravessa a propriedade, com uma potência de quase 40KW.
Um velho galpão, apenas recaído na área de assentamento produtivo, será reestruturado com função de abrigo e será aquecido com a implantação a pellet; a energia elétrica será produzida por um pequeno aero gerador.
A biomassa que constitui os pellet será proveniente dos resíduos de poda de outras 300 árvores que existem no perímetro do assentamento; a parte verde dos resíduos será utilizada em compostagem.
Tudo é renovável ou com baixo impacto energético na Green community, apenas a mobilidade, com o emprego de autoelétricas.
O projeto desenvolverá também a função de campo experimental para a geração distribuída de cujas numerosas problemáticas ainda abertas, do acúmulo até o smart grid, virão em sequência do centro de pesquisas do “Enel de Pisa”.
O que dizer? Um raio de sol no nosso futuro.
Federico Butera – professor da Universidade Politécnica de Milão.