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A conversão dos dados climáticos para os cálculos de energia

Quais são os dados de entrada geométricos para a superfície inclinada? Quais são os valores do índice de claridade e coeficientes de brilho em função do parâmetro de claridade? Como se calcula a equação do tempo? O que é a altura solar e ângulo zenital? O que é o azimute e ângulo de inclinação entre o sol e a superfície inclinada? Essas dúvidas estão sendo esclarecidas na NBR ISO 52010-1 de 02/2022 - Desempenho energético de edifícios — Condições climáticas externas - Parte 1: Conversão de dados climáticos para cálculos de energia.

23/02/2022 - Equipe Target

NBR ISO 52010-1 de 02/2022 - Desempenho energético de edifícios — Condições climáticas externas - Parte 1: Conversão de dados climáticos para cálculos de energia

A NBR ISO 52010-1 de 02/2022 - Desempenho energético de edifícios — Condições climáticas externas - Parte 1: Conversão de dados climáticos para cálculos de energia especifica um procedimento de cálculo para a conversão de dados climáticos para cálculos de energia. O principal procedimento neste documento é o cálculo da irradiância solar em uma superfície com orientação e inclinação arbitrárias. Um método simples para a conversão da irradiância solar em iluminância também é fornecido.

A irradiância solar e a iluminância em uma superfície arbitrária são aplicáveis como dados de entrada para cálculos de energia e de iluminação natural, para elementos da edificação (como coberturas, fachadas e janelas) e para componentes de sistemas técnicos da edificação (como coletores solares e painéis fotovoltaicos). Outros parâmetros de dados climáticos necessários para avaliar o desempenho higrotérmico de edifícios, os elementos da edificação ou os sistemas técnicos da edificação, como o vento, a temperatura, a umidade e a radiação térmica de onda longa, são obtidos de acordo com os procedimentos da ISO 15927-4. Estes dados são listados neste documento como dados de entrada e transmitidos como resultados sem qualquer conversão.

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Quais são os dados de entrada geométricos para a superfície inclinada?

Quais são os valores do índice de claridade e coeficientes de brilho em função do parâmetro de claridade?

Como se calcula a equação do tempo?

O que é a altura solar e ângulo zenital?

O que é o azimute e ângulo de inclinação entre o sol e a superfície inclinada?

Este documento faz parte de uma série destinada à harmonização internacional da metodologia de avaliação do desempenho energético das edificações. Essa série é denominada conjunto de normas DEE. Todas as normas DEE seguem regras específicas para assegurar a consistência, a clareza e a transparência geral. Todas as normas DEE proporcionam uma certa flexibilidade relacionada aos métodos e dados de entrada requisitados, além de referências para as outras normas DEE, por meio da introdução de modelos normativos no Anexo A e de definições-padrão informativas no Anexo B.

Para o correto uso deste documento, é fornecido um modelo normativo no Anexo A para a especificação dessas escolhas. As definições-padrão informativas são fornecidas no Anexo B. O público-alvo deste documento são os arquitetos, engenheiros e reguladores.

No caso do uso por reguladores, caso o documento seja utilizado no contexto de requisitos legais nacionais ou regionais, as definições obrigatórias podem ser dadas em nível nacional ou regional para aplicações específicas. Essas definições (tanto para os padrões informativos do Anexo B como para as escolhas adaptadas às necessidades nacionais/regionais, mas em qualquer caso seguindo o modelo do Anexo A) podem ser disponibilizadas como Anexo Nacional ou como documento separado (por exemplo, legal) (ficha de dados nacional).

Assim, neste caso, os reguladores especificarão as definições; o usuário individual aplicará o documento para avaliar o desempenho energético de uma edificação, e, desta forma, usará as escolhas definidas pelos reguladores. Os assuntos abordados neste documento podem estar sujeitos à regulamentação pública. A regulamentação pública sobre os mesmos assuntos pode substituir os valores padrão do Anexo B.

A regulamentação pública sobre os mesmos assuntos pode, inclusive, para certas aplicações, substituir o uso deste documento. Os requisitos e escolhas legais, em geral, não são publicados em normas, mas em documentos legais. A fim de evitar publicações duplas e a dificuldade de atualização de documentos duplos, um Anexo Nacional pode se referir aos textos jurídicos em que as definições nacionais tenham sido estabelecidas pelas autoridades públicas.

Os diferentes Anexos Nacionais ou fichas de dados nacionais são possíveis, para diferentes aplicações. Espera-se que, nos casos em que os valores padronizados, as definições e as referências a outras normas DEE do Anexo B não forem seguidos devido às regulamentações nacionais, políticas ou tradições, que as autoridades nacionais ou regionais elaborem fichas de dados contendo as opções e os valores nacionais ou regionais, de acordo com o modelo do Anexo A.

Neste caso, um Anexo Nacional (por exemplo, NA) é recomendado, contendo a referência para estas fichas de dados. Por padrão, o órgão de normalização nacional considerará a possibilidade de adicionar ou incluir um anexo nacional de acordo com o modelo do Anexo A, de acordo com os documentos legais que definam as opções e valores nacionais e regionais.

Os dados de entrada básicos são a radiação solar medida em uma estação meteorológica, as coordenadas da estação meteorológica e a orientação e o ângulo de inclinação da superfície de interesse, além da data e hora para o cálculo. Para analisar o sombreamento, são necessários os dados de entrada referentes à altura da superfície, à altura do objeto de sombreamento e à distância deste objeto.

A Seção 8 fornece procedimentos para relatar a faixa de aplicação das séries temporais dos dados climáticos. Os componentes da radiação solar medida, que são utilizados no cálculo, são a irradiância solar direta e a irradiância solar horizontal difusa. O cálculo básico da reflexão do solo é baseado na radiação global horizontal que, neste documento, é calculada a partir das radiâncias solares difusa e direta.

Quando somente a radiância solar global for medida na estação meteorológica, as radiâncias difusa e direta podem ser estimadas de acordo com 6.4.2. A reflexão do solo no entorno do local da edificação é necessária como dado de entrada para o cálculo (ver 6.4.3). Os dados climáticos devem ser obtidos de acordo com os procedimentos da ISO 15927-4.

A ISO 15927-1 também contém algumas conversões, como a conversão entre pressão de vapor, umidade relativa e razão de umidade, e a conversão entre a velocidade horária média de referência do vento e a velocidade média local do vento, que podem ser úteis para aplicações específicas descritas em outras normas DEE. A ISO 15927-4 fornece um método para construir um ano de referência de valores horários de dados meteorológicos apropriados, adequado para avaliar a energia média anual para aquecimento e resfriamento.

Outros anos de referência, que representam condições médias, podem ser construídos para fins específicos. A instrumentação meteorológica e os métodos de observação não são abrangidos. Estes são especificados pela Organização Meteorológica Mundial (OMM). Os dados climáticos são medidos nas principais estações meteorológicas. A Tabela A.2 (modelo normativo), disponível na norma, descreve qual estação meteorológica deve ser utilizada e quais séries temporais. Para cada série temporal de dados climáticos, é necessário referenciar a documentação que forneça informações sobre a seleção da série temporal e do intervalo de aplicação pretendido. Ver modelo na Tabela A.2.

Como exemplo, a energia de aquecimento e resfriamento (sensível, latente); ventilação e infiltração de ar; carga de projeto para aquecimento e resfriamento; conforto interno; coletores solares térmicos; turbinas eólicas. Onde aplicável: indicar se pretende representar um ano médio ou extremo.

O relatório também deve informar se os dados climáticos consistem em dados medidos, dados medidos pré-processados ou dados sintéticos, e o método utilizado para o pré-processamento ou construção dos dados sintéticos. Ver modelo na Tabela A.2. Uma definição-padrão informativa da estação meteorológica e da série temporal, normalmente fornecida na Tabela B.2 (disponível na norma) para cada norma DEE, não é aplicável porque esta escolha depende fortemente das condições locais.

Em vez disso, a Tabela B.2 contém os dados de um conjunto de dados climáticos amplamente utilizado internacionalmente para testes de validação, como os testes de validação e verificação descritos na ISO 52016-1. A tabela abaixo contém os dados necessários para o cálculo da irradiância solar em uma superfície inclinada. O método de cálculo compreende diferentes opções. Portanto, nem todos os dados da tabela abaixo são necessários para cada um dos casos.

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Para o cálculo do sombreamento por objetos externos, deve-se entender que os objetos no ambiente podem bloquear parte da irradiância solar em uma superfície (por exemplo, colinas, árvores, outras edificações). Os mesmos objetos, ou outros objetos, também podem refletir a radiação solar e, consequentemente, levar a uma maior irradiância.

Por exemplo, no hemisfério norte, uma superfície altamente refletora (por exemplo, edifícios envidraçados adjacentes) em frente à fachada voltada para o Norte do edifício avaliado. A fim de evitar que dados de refletividade solar específicos para estes objetos precisem ser coletados, é opcional, como forma de simplificação, assumir que: a radiação direta (incluindo a irradiância circunsolar) é parcialmente bloqueada, se o objeto estiver entre o sol e a superfície; a irradiância difusa (incluindo a irradiância devido à reflexão do solo) permanece inalterada.

Isto é fisicamente equivalente à situação em que a radiação refletida (e/ou transmitida) pelos objetos no ambiente é igual à radiação difusa bloqueada por esses objetos. Como diferentes objetos de sombreamento na mesma direção podem se sobrepor, erros graves podem ser introduzidos devido à consideração duplicada, caso o efeito de sombreamento dos objetos seja calculado separadamente, calculando primeiro a irradiância para um conjunto de objetos de sombreamento (por exemplo, os objetos distantes) e depois utilizando os resultados como dados de entrada para calcular o efeito de outro conjunto de objetos de sombreamento (por exemplo, objetos próximos ou no local).

Portanto, recomenda-se que o cálculo do sombreamento seja realizado dentro de um padrão de aplicação, onde a posição, localização e todo o entorno da superfície irradiada são conhecidos. Isso leva às seguintes opções: opção 1: não calcular o sombreamento para a irradiância calculada por meio deste documento, de modo a evitar considerações duplicadas; e opção 2: o coeficiente de sombreamento por objetos distantes é calculado conforme estabelecido por um dos dois métodos a seguir.

A escolha entre a opção 1 e a opção 2 e, no caso da opção 2, entre os métodos 1 e 2, é indicada na Tabela A.7 da norma (modelo), com definições-padrão informativas fornecidas na Tabela B.7. O método 1 é o método simplificado (sombreamento da radiação direta), ver 6.4.5.2. O método 2 é o método detalhado (sombreamento de radiação direta e difusa), ver 6.4.5.3.

A ISO 52016-1 contém procedimentos de cálculo de sombreamento detalhados para o sombreamento em elementos da construção, incluindo o sombreamento de elementos horizontais. O procedimento de cálculo da ISO 52016-1 também pode ser aplicado no cálculo do efeito de sombreamento sobre componentes dos sistemas que recebam radiação solar, como os coletores solares e os painéis fotovoltaicos.

FONTE: Equipe Target

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