Uso de energia e análise energética
nos setores residencial, comercial e
de serviços
ENE 5703 - Usos finais e demanda de energia
2a parte

Setor residencial
2
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Roteiro
3
• Socioeconomia
• O uso setorial de energia
− Principais usos finais
− Exemplos
− Tendências
• Caracterização da demanda
− Previsão e análise (usos finais)
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Socioeconomia
4
Fonte: Hugo Altomonte, UN-ECLAC, Chile, 1996
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5
Socioeconomia
Índice de desenvolvimento humano
em 2007
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A medida da pobreza mundial (1997)
6
Veja algumas novas
estatísticas
Fonte: UNDP, 1997
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ENERGIA e SOCIEDADE no Mundo em 2007
7
Consumo de energias “modernas”
PIB per capita e consumo de energia ou “comerciais” per capita
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8
A desigualdade no
acesso à energia
Fonte: data compiled by UNEP GRID Geneva from UNSTAT 1997
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O uso setorial de energia
9
Chile
Source: Chile Market trends. Waldes-Arrieta, 1993
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10
1997
O uso setorial de energia
2001
EUA
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O uso setorial de energia
Canadá, 2003
Fonte: Office of Energy
Efficiency; Improving Energy
Performance in Canada –
Report to Parliament Under
the Energy Efficiency Act For
the Fiscal Year 2004-2005,
Canada, 2005.
Veja na fonte
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Austrália, 1998
Fonte: Australia Energy Rating, Australia, 2005.
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13
Consumo final de
energia por setor
Brasil (%)
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Consumo final de energia do setor residencial no
Brasil (106 TEP)
14
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Domicílios sem iluminação elétrica no Brasil
por região (mil hab e %)
Fonte: PNAD, 2007.
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Socioeconomia
Distribuição de domicílios por combustível utilizado para cocção por classe de rendimento (%) –
Brasil 1991
Combustivel Total Classes de rendimento mensal domiciliar nominal (salário mínimo)
utilizado para ATÉ 1 >1 a 2 >2 a 3 >3 a 5 >5 a >10 a >15 a >20 a >30 S/ren S/decl
cozinhar 10 15 20 30 dim. ar.
T OT AL
Gás canalizado 2,00 0,17 0,40 0,70 1,20 2,46 5,18 7,80 11,00 16,77 2,89 3,51
Só gás de botijão 70,96 41,50 62,64 76,46 83,95 88,68 89,22 87,88 85,15 79,78 68,64 56,88
Só lenha 10,19 29,56 13,36 5,84 2,61 0,93 0,35 0,25 0,23 0,20 12,66 18,13
Gás de botijão e lenha 13,97 20,78 19,78 15,38 11,45 7,57 5,02 3,80 3,41 3,02 8,55 17,70
Carvão 2,42 7,21 3,32 1,27 0,54 0,17 0,07 0,05 0,03 0,03 2,81 3,36
Outro 0,08 0,16 0,08 0,06 0,04 0,03 0,04 0,06 0,07 0,09 0,31 0,08
Não tinham fogão ou 0,38 0,63 0,41 0,29 0,21 0,17 0,13 0,15 0,10 0,11 4,13 0,34
ogareiro
UR BANA
Gás canalizado 2,56 0,32 0,57 0,85 1,35 2,63 5,41 8,08 11,36 17,31 3,55 5,48
Só gás de botijão 85,32 69,10 81,60 87,50 90,31 92,02 91,06 89,12 86,13 80,60 78,21 82,43
Só lenha 2,51 10,38 3,82 1,53 0,66 0,21 0,08 0,06 0,06 0,06 5,61 2,80
Gás de botijão e lenha 7,96 14,02 11,57 9,12 7,19 4,88 3,26 2,52 2,27 1,82 5,70 7,52
Carvão 1,17 5,07 1,85 0,62 0,23 0,06 0,02 0,02 0,02 0,01 1,96 1,27
Outro 0,07 0,20 0,09 0,05 0,03 0,02 0,03 0,05 0,07 0,09 0,33 0,08
Não tinham fogão ou 0,42 0,92 0,50 0,32 0,22 0,17 0,13 0,14 0,09 0,11 4,65 0,43
ogareiro
RUR AL
Gás canalizado 0,01 0,00 0,00 0,02 0,04 0,07 0,08 0,08 0,00 0,00 0,02 0,01
Só gás de botijão 19,50 10,35 19,01 27,55 34,81 43,55 48,98 53,66 55,08 54,07 26,38 11,61
Só lenha 37,72 51,21 35,32 24,96 17,68 10,62 6,13 5,56 5,32 4,44 43,80 45,29
Gás de botijão e lenha 35,52 28,41 38,69 43,08 44,40 43,87 43,45 39,27 38,68 40,31 21,17 35,75
Carvão 6,91 9,62 6,71 4,14 2,86 1,64 1,11 0,89 0,57 0,76 6,59 7,05
Outro 0,09 0,11 0,08 0,07 0,07 0,10 0,11 0,22 0,09 0,24 0,20 0,08
Não tinham fogão ou 0,25 0,30 0,20 0,18 0,14 0,14 0,12 0,32 0,27 0,18 1,83 0,19
ogareiro
Fonte: IBGE, Censo demográfico, 1991, online.
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TAXA MÉDIA MÓVEL DE CRESCIMENTO
(%aa - 5 anos)
Fonte: MME, 2007.
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Indicadores estaduais de energia e socioeconomia no Brasil - 2005
Fonte: MME, 2007.
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Consumo domiciliar de energia
19
CONSUMO DE GASOLINA EQUIVALENTE POR CONSUMO DE ELETRICIDADE RESIDENCIAL POR
DOMICÍLIO UF – BR
CICLO OTTO – BR (m3/dom) kWh/dom
Fonte: MME, 2007.
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Evolução de preços de energia no Brasil
20
Preços médios correntes Preços médios correntes
1973 / 2006 – US$ / bep 1973 / 2006 – US$ / bep
Fonte: MME, 2007.
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Evolução de preços de energia no Brasil
21
Energia elétrica (R$/MWh) GLP (US$/13 kg)
Fonte: ANEEL, ANP, vários anos.
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Balanço de energia útil no Brasil
22
Eficiência média por setor (%) Eficiência média por fonte (%)
Fonte: MME, 2007.
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23
Balanço de energia útil
ganhos de eficiência pelos
efeitos tecnologia e
estruturas
(pontos percentuais – 1984 a 2004)
Eficiência energética física
• EFEITO TECNOLOGIA (ex:
o fogão a GLP passa de 40%
para 50% de eficiência, nas
residências)
• EFEITO ESTRUTURA
ENERGÉTICA (ex: as
residências substituem lenha
– eficiência de 5%, por GLP)
• EFEITO ESTRUTURA
SETORIAL (ex: siderurgia –
eficiência média de 70%,
passa a ter maior
participação na estrutura
produtiva do país em relação
a cerâmica – eficiência média
de 50%)
Fonte: MME, 2007.
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Evolução da eficiência energética física no Brasil
24
OFERTA CONSUMO PERDAS ENERGIA
PERDAS
ENERGIA FINAL ÚTIL
1984 100 (-) 10 = 90 (-) 48 = 42
2004 100 (-) 10 = 90 (-) 37 = 53
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Fonte: MME, 2007.

Caracterização da demanda
25
 Variável explicativa – número de famílias
 Determinantes
 Econômicos
 Sociais
 Culturais
 Tecnológicos
 Ambientais
 As fontes e intensidade do consumo energético são afetados por:
 Disponibilidade
 Preços
 Custo dos equipamentos associados a cada fonte
 Renda familiar
 Tamanho da família
 O consumo é associado a:
 Nível de renda
 Preço da energia
 Padrão sócio-cultural
 Padrão climático
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Caracterização da demanda
26
 Tempos de substituição de edifícios e equipamentos
Uso-Final Tempo de vida médio (anos)
Aquecimento Central (elétrico) 23
Condicionador de ar 15
Condicionador de ar central 12
Bomba de calor 14
Aquecimento de água (elétrico/gás) 13
Refrigerador 19
Freezer 21
Secadora de roupa 18
Geladeira 17
Iluminação 15
Lavadora de Roupa 12.6
Lavadora de Pratos 14.1
Diversos 15
Edifícios – encanamentos, fiação, etc. 30
Edifício unifamiliar 98
Edifício multifamiliar 89
Casas móveis (trailers, etc.) 33.8
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Caracterização da demanda
Particularidades metodológicas
27
 Definição de módulos homogêneos
 População total residencial rural
residencial urbana cidades grandes
cidades pequenas AR MR BR
 Fontes comumente utilizadas
 Lenha, solar, gás natural, GLP, carvão vegetal, eletricidade
 Usos mais significativos
 Cocção, aquecimento de água, refrigeração, iluminação...
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Caracterização da demanda
Esquematicamente (recordando)
28
Setor residencial urbano
Litoral Interior Central
Cid. grande Cid. pequena Cid. grande Cid. pequena Cid. grande Cid. pequena
Estrato 1 Estrato 1 Estrato 1 Estrato 1 Estrato 1 Estrato 1
Estrato 2 Estrato 2 Estrato 2 Estrato 2 Estrato 2 Estrato 2
Estrato 3 Estrato 3 Estrato 3 Estrato 3 Estrato 3 Estrato 3
....... ....... ....... ....... ....... .......
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29
BRASIL 2007
Consumo final por uso final na carga residencial do
Brasil – participação dos eletrodomésticos
Região Sudeste
Fonte: Eletrobrás/PROCEL, 2007.
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BRASIL 2007
Consumo final por uso final na carga residencial das grandes
regiões – participação dos eletrodomésticos
Região Norte Região Centro-Oeste
Fonte: Eletrobrás/PROCEL, 2007.
Região Sul
Região Nordeste
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31
Usos finais de energia elétrica no
Brasil e regiões no setor residencial
Fonte: Eletrobrás/PROCEL, 2007.
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32
BRASIL 2007
Curva de carga diária média no
Brasil por uso final
Fonte: Eletrobrás/PROCEL, 2007.
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Curva de carga diária média
região Norte
região Nordeste
Fonte: Eletrobrás/PROCEL, 2007.
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Curva de carga diária média
região Centro-Oeste
região Sudeste
Fonte: Eletrobrás/PROCEL, 2007.
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Curva de carga diária média
região Sul
Fonte: Eletrobrás/PROCEL, 2007.
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Curva de carga setor residencial faixa de consumo 0 – 50 kWh/mês
36
Guayaquil Quito
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Curva de carga setor residencial faixa de consumo 51 – 200 kWh/mês
37
Guayaquil Quito
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Curva de carga setor residencial faixa de consumo > 1000 kWh/mês
38
Guayaquil Quito
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Curva de carga setor residencial TOTAL
39
Guayaquil Quito
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O uso setorial de energia
Consumo de energia no setor residencial de Boa Vista por uso final
Consumo médio por estrato, comparação entre o
cadastro e o questionário.
Fonte: Sauer, 2001.
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Setor de Serviços
41
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Setor de serviços
42
Roteiro
• Economia mundial
• Conceitos e similaridade dos serviços
• Caracterização
• Principais subsetores
− Indicadores
− Ações
− Barreiras
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Consumo Mundial de Energia e Emissões de Dióxido de
Carbono por região, 1990-2025
43
Energy Consumption Carbon Dioxide Emissions
(Quadrillion Btu) (Million Metric Tons Carbon Equivalent)
Region 1990 2001 2010 2025 1990 2001 2010 2025
Industrialized Countries 182.8 211.5 240.1 288.3 2,844 3,179 3,572 4,346
EE/FSU 76.3 53.3 65.9 82.3 1,337 856 1,038 1,267
Developing Countries 89.3 139.2 174.7 269.6 1,691 2,487 3,075 4,749
Asia 52.5 85.0 110.1 174.6 1,089 1,640 2,075 3,263
Middle East 13.1 20.8 25.0 36.0 231 354 420 601
Africa 9.3 12.4 14.4 20.0 179 230 261 361
Central and South America 14.4 20.9 25.2 39.0 192 263 319 523
Total World 348.4 403.9 480.6 640.1 5,872 6,522 7,685 10,361
Sources: 1990 and 2001: Energy Information Administration (EIA), International Energy Annual 2001, DOE/EIA-0219(2001)
(Washington, DC, February 2003), web site www.eia.doe.gov/iea/. 2010 and 2025: EIA, System for the Analysis of Global
Energy Markets (2003).
Fonte: Banco Mundial, 2003
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International Energy Outlook 2003
World Gross Domestic Product by Selected Countries and Regions, 1970-2025
(Billion 1997 U.S. Dollars)
44
Average Annual
History Projections Percent Change
1970- 2001-
Region 1970 1990 2001 2010 2015 2020 2025 2001 2025
Industrialized Countries
North America 4,068 7,723 10,588 14,192 16,645 19,246 22,218 3.1 3.1
United States 3,646 6,836 9,394 12,497 14,566 16,770 19,285 3.1 3.0
Canada 276 555 742 978 1,112 1,253 1,406 3.2 2.7
Mexico 145 332 452 717 967 1,223 1,528 3.7 5.2
Western Europe 4,506 7,597 9,460 11,694 13,125 14,724 16,395 2.4 2.3
France 751 1,299 1,593 1,974 2,214 2,497 2,781 2.5 2.3
Germany 1,149 1,879 2,274 2,780 3,100 3,450 3,811 2.2 2.2
Industrialized Asia 1,815 4,054 4,920 5,891 6,512 7,153 7,828 3.3 2.0
Japan 1,608 3,673 4,376 5,164 5,662 6,162 6,680 3.3 1.8
EE/FSU
Former Soviet Union 625 1,009 654 957 1,152 1,360 1,600 0.1 3.8
Eastern Europe 236 348 390 561 689 853 1,044 1.6 4.2
Developing Countries
Asia 472 1,739 3,525 5,856 7,528 9,513 11,752 6.7 5.1
China 106 427 1,201 2,191 2,949 3,935 5,085 8.2 6.2
India 113 268 521 832 1,077 1,390 1,775 5.1 5.2
Middle East 172 379 581 808 970 1,154 1,359 4.0 3.6
Africa 206 405 617 862 1,027 1,216 1,426 3.6 3.6
Central and South America 586 1,136 1,505 1,983 2,446 3,040 3,811 3.1 3.9
Total World 12,687 24,392 32,239 42,804 50,095 58,259 67,434 3.1 3.1
Sources: Global Insight, Inc., World Economic Outlook, Vol. 1 (Lexington, MA, Third Quarter 2002), and Energy Information Administration,
System for the Analysis of Global Energy Markets (2003).
Fonte: Banco Mundial, 2003
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45
SETORES ECONÔMICOS: % PARTICIPAÇÃO NO
SERVIÇOS: % PARTICIPAÇÃO NO PIB E
PIB E
NA ENERGIA DO BRASIL (2006)
NA ENERGIA DO BRASIL (2006)
Fonte: MME, 2007.
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ESTRUTURA DE ENERGIA E PIB NO BRASIL (%)
Fonte: MME, 2007.
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Brasil – consumo final no setor comércio e serviços
47
 Consumo por fonte (%)
Fonte: MME/BEN, 2007, ano base 2006.
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Conceitos e similaridade dos serviços
48
 Cenários de Demanda
 Análise será mais eficiente quando é feita por setores
(desagregação)
 Módulos Homogêneos (Usos)
 Determinantes/Variáveis Explicativas
 Evolução dos Determinantes e dos Módulos
Local
Residencial Comércio e Serv. Industrial Agricultura Transportes
Estrato n
Estrato 3
Estrato 2
Atividade 1
Universidades
Atividade 2
Govêrno
… Atividade n
Escritórios
Estrato 1
Modalidade
Estrato n Estrato n Estrato n Capacidade
ENE 5703 2008 Estrato 3 Estrato 3 Estrato 3
Estrato 2 Estrato 2 Estrato 2
Estrato 1
Prof. Ildo Luis Sauer Estrato 1 Estrato 1

Caracterização
49
– As características de consumo se alteram em função:
• Zona Climática
• Tipo de atividade Comercial/Serviços
• Características do Projeto
• Tamanho das edificações
Cenários
Módulos
Homogêneos
Base de Horizonte
Dados
Caracterização
Energética
Variáveis Perspectivas
Físicas
Consumo
Descrição Evolução Energético
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Caracterização
50
– Principais tipos de atividades:
• Serviço Público
• Hospitais
• Aeroportos
• Escolas/Universidades
• Hotéis
• Igrejas
• Mercados
• Armazens
• Alimentação
• Serviços gerais
• outros
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Caracterização
51
– Serviços Energéticos a serem analisados para o setor comercial
• Condicionamento Ambiental
• Calefação
• Refrigeração
• Ventilação
• Aquecimento de água
• Refrigeração de Alimentos
• Cocção
• Iluminação
• Etc.
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Caracterização
52
– Principais Indicadores para atividades:
• Sócio-econômicos:
– m2 por funcionário
– Faturamento por funcionário
• Relativos a energia:
– Consumo por atividade
– Consumo por m2
– Consumo por funcionário
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Caracterização
53
Pesquisa de Usos Finais Boa Vista
Fonte: SAUER et all, 2001
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Caracterização
54
Pesquisa de Usos Finais Boa Vista
Fonte: SAUER et all, 2001
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Caracterização
55
Fonte: SAUER et all, 2001
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56
Caracterização
Fonte: SAUER et all, 2001
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Caracterização
57
Curvas de Carga de Atividades em Boa Vista
Fonte: SAUER et all, 2001
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Curva de carga setor comercial faixa de consumo 501 – 1000 kWh/mês
58
Guayaquil Quito
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Principais subsetores
Chilers a absorção e
Aquecedores a GN para ar-
condicionado e aquecimento
59
• Edifícios Comerciais
Materiais de baixo impacto e
reaproveitamento de água
 Ações possíveis:
 Plano diretor (Zoneamento)
Painéis fotovoltaícos para  Normas e padrões construtivos
cogeração  Exigência de demonstração de atendimento
aos padrões de eficiência energética para o tipo
de edificação
 Programas de Incentivos a adoção de
melhorias na edificação:
Iluminação natural (janelas)  Descontos para adoção de soluções mais eficientes
 Etc.
 Operação e manutenção
Software de Automação predial
Uso de Energia em Edifícios Novos
Outros; 11%
Aquecimento
água; 9% Iluminação; 30%
Cogeração com aproveitamento Equipamentos;
do calor para aquecimento e 16%
refrigeração
Localização e partido Condicionament
o ar; 34%
arquitetônico
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Edifícios Comerciais: Pontos Importantes
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 Visão do Projeto e objetivos do projeto adequados às diretrizes do planejamento urbano em questão
 Análise completa das alternativas de implantação para minimizar impactos ao ambiente
 Utilização de computação como auxiliar nas decisões
 Análise de alternativas para determinação dos impactos das alternativas nas funções e no desenho do edifício
 Avaliação do entorno e análise de interações
 Avaliação das tecnologias de energia renováveis passíveis de serem utilizadas no projeto no momento ou no futuro para sua incorporação ao desenho do projeto
 Desenho esquemático
 Integração dos projetos arquitetônico e de energia para melhoria da performance do edifício do ponto de vista energético
 Avaliação e escolha de materiais
 Incorporação de soluções passivas de energia solar para iluminação e condicionamento de ar, diminuindo a carga necessária para suportar estes serviços
apenas através de EE ou Gás
 Re-avaliação de alternativas através de simulação em computador
 Documentação
 Especificações claras e objetivas nas especificações do projeto
 Detalhamento da performance dos ambientes e sua necessidade de serviços energéticos
 Características previstas de ocupação
 Auditoria de todos sistemas antes da ocupação
 Pós-Ocupação
 Verificação de todos os sistemas após a ocupação
 Avaliação do relacionamento do edifício com seu entorno
 Avaliação do uso de tecnologia de energia renovável para detecção de problemas e melhorias futuras
 Desenhos esquemáticos
 Minimizar sistemas mecânicos e elétricos substituindo-os por sistemas passivos de tecnologia solar quando possível
 Desenvolvimento do Projeto
 Documentos da construção
 Definição da performance esperada em cada ambiente
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Principais subsetores
Iluminação Natural
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Ventilação Natural
• Shopping Centers
 Ações possíveis:
 Minimização das trocas de calor por convecção
Painéis fotovoltaícos para em áreas de passagem
cogeração  Eficiência na iluminação com utilização de
lâmpadas fluorescentes e halógenas
 Software de automação dos serviços energéticos
básicos
 Aumento do conforto através de correta operação
Cogeração com aproveitamento e manutenção de sistemas de ar-condicionado e
do calor para aquecimento e
de ventilação
refrigeração
Uso de Energia em Shopping Centers
Software de Automação predial
Outros; 17%
Estratégia de projeto
Aquecimento Iluminação; 37%
água; 6%
arquitetônico para obtenção de
condicionamento ambiental com
o mínimo uso de equipamentos
artificiais
Condicionament
o ar; 40%
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Principais subsetores
Aquecimento dágua através de
sistema solar
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Ventilação Natural • Hospitais
 Ações possíveis:
 Minimização das trocas de calor por convecção
em áreas de passagem
Painéis fotovoltaícos para  Eficiência na iluminação com utilização de
cogeração lâmpadas fluorescentes e halógenas
 Software de automação dos serviços energéticos
básicos
 Aumento do conforto através de correta operação
Desenho de vedos e aberturas
para iluminação natural.
e manutenção de sistemas de ar-condicionado e
Utilização de iluminação eficiente de ventilação
para os ambientes
Software de Automação predial Uso de Energia em Hospitais
Outros; 27% Aquecimento
água; 28%
Cogeração para pico e
emergências de EE, aquecimento
dágua e ar-condicionado.
Diminuição dos custos e aumento Equipamentos;
da qualidade ambiental para 6%
pacientes
Iluminação; 16% Condicionament
o ar; 27%
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Cenários de Demanda
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– Aspectos Adicionais
• Projeção de Demanda de Serviços:
– Manter serviços uniformes nos cenários
– Projeção influencia oportunidades de eficiência
• Recursos de Eficiência:
– Usar custos marginais ao nível de cada medida
– Incluir Custos Administrativos dos programas
– Considerar limitação das taxas de penetração
– Análise de sensibilidade de custo, conservação, taxa de desconto
• Recursos de Oferta:
– Custos Marginais
– Soluções de área se possível
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Cenários de demanda
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– Experiência Americana
• Retrofit:
– Auditorias
– Programas de Informação
– Medidas Implementadas
• Novas Edificações
• Equipamentos (descontos):
– Geladeiras
– Ar condicionado
– Bombas de calor
– etc.
• Iluminação:
– CF
– Etc.
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