UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO FACULDADE DE ARQUITETURA,
ENGENHARIA E TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELTRICA
TUTORIALBSICODOPROGRAMA ENERGYPLUS
Arnulfo Barroso de Vasconcellos, Dr. Luciana oliveira da Silva,
Acad. Introduo ao EnergyPlus Instrutor: Fernando Simon Westphal
Engenheiro Civil, M. Eng. Coordenador do LabEEE: Prof. Roberto
Lamberts, PhD.Verso: junho de 2006
Cuiab-MT, Maro de 2011 1
NDICE INTRODUO
..................................................................................................................................................................
3 O PROGRAMA ENERGYPLUS
(E+):...................................................................................................................................
3 INSTALAO DO ENERGYPLUS
.......................................................................................................................................
4 EXERCCIO 1 MODELO: MINIMAL.IDF
.......................................................................................................................
8 IMPORTAR DADOS DO EXCEL
........................................................................................................................................
13 TRAANDO GRFICOS NO EXCEL
..................................................................................................................................
14 OCULTANDO COLUNAS PARA GERAR GRFICOS NO EXCEL
..........................................................................................
15 EXERCCIO 2 MODELO: UMAPAREDE.IDF
...............................................................................................................
17 ADICIONANDO UM MATERIAL CONSTRUTIVO:
...............................................................................................................
17 SISTEMA DE COORDENADAS DA ZONA:
.........................................................................................................................
18 ADICIONANDO A PAREDE
..............................................................................................................................................
18 ADICIONANDO NOVAS VARIVEIS AO RELATRIO DE SADA
.........................................................................................
20 EXERCCIO 3 MODELO: UMAPAREDEGROSSA.IDF
..................................................................................................
22 ALTERANDO A ESPESSURA DA PAREDE
.........................................................................................................................
22 COMPARAO ENTRE OS DOIS TIPOS DE PAREDE
..........................................................................................................
23 EXERCCIO 4 MODELO:
UMAPAREDEGROSSACLARA.IDF.......................................................................................
24 ALTERANDO A COR DA PAREDE
....................................................................................................................................
24 COMPARAO ENTRE OS 3 TIPOS DE PAREDE
................................................................................................................
24 EXERCCIO 5 MODELO: UMAZONA.IDF
..................................................................................................................
25 RENOMEANDO O ARQUIVO
............................................................................................................................................
25 INSTALAO DO VISUALIZADOR DE VISUALIZAO CAD.VIEWER.V7.0
.....................................................................
28 VISUALIZAO 3D DO SEU MODELO
.............................................................................................................................
29 GRFICO DA TEMPERATURA INTERNA E EXTERNA DE UMA ZONA
................................................................................
30 EXERCCIO 6 MODELO: UMAZONAJANELA.IDF
......................................................................................................
32 UTILIZANDO A BASE DE DADOS DE MATERIAIS
.............................................................................................................
32 COPIANDO UM TIPO DE VIDRO PARA O MODELO
............................................................................................................
32 ADICIONANDO A JANELA
..............................................................................................................................................
32 EXERCCIO 7 MODELO: UMAZONAINF.IDF
.............................................................................................................
34 DETERMINANDO A VAZO DE AR NOMINAL
..................................................................................................................
34 SCHEDULES
..................................................................................................................................................................
34 CONFIGURANDO UMA SCHEDULE COMPACT
.................................................................................................................
34 CONFIGURANDO O OBJETO ZONEINFILTRATION:DESINGFLOWRATE
...............................................................................
35 EXERCCIO 8 MODELO: UMAZONACARGASINTERNAS.IDF
.....................................................................................
37 ADICIONANDO O SISTEMA DE ILUMINAO
..................................................................................................................
37 ADICIONANDO OS EQUIPAMENTOS ELTRICOS
..............................................................................................................
37 CRIANDO A SCHEDULE DE ATIVIDADE (METABOLISMO)
................................................................................................
37 EXERCCIO 9 MODELO: UMAZONASCHEDULES.IDF
................................................................................................
39 CRIANDO UMA SCHEDULE DE OCUPAO
.....................................................................................................................
39 CONFIGURANDO UM RELATRIO DE USO FINAL DE
ENERGIA.........................................................................................
40 EXERCCIO 10 MODELO: UMAZONAARIDEAL.IDF
..................................................................................................
46 OBTENDO OS DADOS DE CARGA TRMICA DO MODELO
.................................................................................................
47 PICOS DE CARGA
...........................................................................................................................................................
48 EXERCCIO 11 MODELO:
UMAZONAARSPLIT.IDF...................................................................................................
49 INSERINDO UM APARELHO SPLIT DO TIPO HVACTEMPLATE
........................................................................................
49
AUTODIMENSIONAMENTO.............................................................................................................................................
50 CONFIGURANDO OS DIAS DE PROJETO
...........................................................................................................................
50 RODANDO A SIMULAO PARA OS DIAS DE PROJETO
....................................................................................................
51 SELECIONANDO AS VARIVEIS DE SADA
......................................................................................................................
51 INCLUINDO O AR-CONDICIONADO NO RELATRIO DE USO FINAL
...................................................................................
51 USO FINAL DE ENERGIA ELTRICA DO MODELO
.............................................................................................................
53 EXERCCIO 12 MODELO: UMAZONABRISE.IDF
.......................................................................................................
56 ADICIONANDO O BRISE AO MODELO
.............................................................................................................................
56 DEFININDO AS COORDENADAS DO BRISE
.......................................................................................................................
56
2
IntroduoEsta apostila apresenta uma srie de exerccios que
permitem ao leitor instalar e estudar os recursos bsicos para
iniciar a simulao do desempenho trmico e energtico de edificaes no
programa EnergyPlus verso 6.0.0.23.
Oprograma EnergyPlus (e+):OEnergyPlus
umprogramacomputacional,criadoapartirdos programas BLAST e DOE-2 e
distribudo pelo Departamento de Energia dos
EstadosUnidos,desenvolvido para simulao de carga trmica e anlise
energtica de edificaes e seus sistemas. O programa possui
capacidade de simulao diferenciada, tais como time-step de clculo
menor que uma hora, sistema modular, possibilidade de clculo de
infiltrao de ar diferenciada para cada zona trmica, clculo de
ndices de conforto trmico e integrao com outros sistemas
(fotovoltaico, aquecimento solar, etc...). O programa EnergyPlus
apresenta algumas caractersticas que o colocam frente de diversos
programas de simulaes termoenergticas, como: a) Soluo simultnea e
integrada em que a resposta do prdio e o sistema primrio e
secundrio esto acoplados; b) Intervalos de tempos definidos pelo
usurio, com frao de hora, parainterao entre as zonas trmicas e o
ambiente, e intervalos de tempo varivel
parainteraoentreazonatrmicaeosistemaHVAC(automaticamente varivel
para assegurar uma soluo estvel); c)
Arquivosdeentrada,sadaeclimticaqueincluemcondies
ambientaishorriasousub-horrias(atumquartodehora)erelatrios padres
reajustveis pelo usurio; d) Tcnica de soluo baseada no balano de
energia para as
cargastrmicasprediais,quepermiteoclculosimultneodosefeitosradiantee
convectivo na superfcie interior e exterior, durante cada intervalo
de tempo; e) Conduo de calor transiente atravs dos elementos do
prdio como paredes, tetos, pisos, etc, usando funes de
transferncia; modelo de conforto trmico, baseado na atividade,
temperatura de bulbo seco interna, umidade; f) Modelo de cu
anisotrpico para clculos mais complexos da radiao difusa sobre
superfcies inclinadas; g)
Clculodebalanodecalordejanelasquepermiteocontroleeletrnico de
persianas, balano trmico camada por camada, o que permite
aidentificao do comprimento de onda da energia solar absorvida pelo
vidro da janela; h) Possui uma biblioteca verstil com diversos
modelos comerciais de janela; controle da luz do dia, incluindo
clculos da iluminncia interior, controle dos brilhos das luminrias
e do efeito da iluminao artificial; i) Sistemas de condicionamento
de ar configurveis, que permitem ao usuriosimular sistemas tpicos
comuns e sistemas poucos modificados, sem ter que recompilar o
cdigo fonte do programa;entre outras. Alm disso, o programa
EnergyPlus integra vrios mdulos que trabalhamjuntos para calcular a
energia requerida para aquecer ou resfriar um edifcio usando uma
variedade de sistemas e fontes de energia. Ele faz isso simulando o
3
edifcioeossistemasassociadosemdiferentescondiesambientaise
operacionais. A essncia da simulao est no modelo do edifcio que
utilizaprincpios fundamentais de balano energtico.
Instalao do EnergyPlus1) Faa o download do programa no site:
http://apps1.eere.energy.gov/buildings/energyplus/
2) Voc ser redirecionado para a pgina a seguir, onde dever
informar o seu endereo de e-mail para receber a senha de ativao da
sua conta:
4
3) Abra uma nova aba, e verifique no e-mail informado o
recebimento da mensagem com a sua senha de cadastro. Caso o e-mail
no esteja na caixa de entrada, verifique a caixa de spam e lixeira.
Copie sua senha (ctrl+c).
4) Volte para a tela de cadastro e informe seus dados, conforme
a figura abaixo. Cole a senha copiada do e-mail nocampo
correspondente. Se for digitar, o programa sensitivo a
maisculo-minscula. Clique em Submit.
5) Aps ser redirecionado para sua conta recm-criada, clique em
download, no menu esquerdo.
5
6) Selecione a verso do e+ e o sistema operacional e aceite o
contrato para continuar.
7) Aps ser redirecionado, faa o download e copie a senha de
instalao do programa.
6
8) Execute o arquivo baixado e clique em I Agree e em next at a
tela onde dever informar a senha. Cole a senha no campo
correspondente e clique em OK e posteriormente, em Associate Files
e aguarde finalizar a instalao.
7
Exerccio 1 Modelo: minimal.idfA quantidade de objetos em um
arquivo IDF pode variar dependendo da complexidade da edificao
modelada. O arquivo minimal.idf contm, como o prprio nome sugere,
os objetos mnimos necessrios para a simulao de um modelo no
EnergyPlus. Uma boa estratgia para iniciar a explorao do IDF-Editor
e executar a primeira simulao no EnergyPlus comear pelo modelo
minimal.idf. Objetivo: Iniciar um primeiro contato com o programa e
com as variveis escolhidas segundo arquivo climtico escolhido (no
nosso caso, Cuiab: BRA_Cuiaba-Marechal.Ron.833620_SWERA.epw). Neste
exemplo aprenderemos a identificar as variveis de entrada do
programa e a gerar grficos de tempoXAmbiente com Incidncia solar
difuSa e direta. Identificaremos atravs dos grficos as diferenas de
ambas incidncias durante um dia.
1) Abra o 2) Localize o diretrio
C:\EnergyPlusV1-3-0\ExampleFiles 3) Encontre o arquivo minimal.idf
e execute-o com um clique duplo. O EP-Launch ir abrir com uma tela
semelhante a esta:
Selecione esta aba para visualizar o painel de acesso rpido
8
4) Clique no boto ir abrir com este aspecto:
para ter acesso ao editor dearquivos IDF. O editorBarra de
Menu
Comentrios IDF
Lista de Classes
Explicao de Palavras chaves Objetos
5) Na barra de menus, selecione a opo: View Show Classes with
Objects OnlyCtrl+L (ou tecle diretamente ) O campo ClassList ser
atualizado, mostrando apenas os objetos que aparecem no arquivo
idf:
6) Tecle novamente para alternar entre o modo de visualizao de
todas as classes e objetos e o modelo de visualizao apenas dos
objetos presentes no arquivo IDF. 7) Navegue pelos objetos existem
para descobrir como feita a configurao deste modelo no IDF-Editor.
8) Pare no objeto ReportVariable(final) e verifique quais so as
variveis selecionadas para serem publicadas no relatrio de sada do
programa. Ao todo so 7 variveis: 1. Outdoor DryBulb 2. Outdoor
WetBulb 3. Outdoor Dew Point 4. Solar AzimuthAngle 5. Solar
Altitude Angle 6. Direct Solar 7. Diffuse Solar 9
9) Verificadaalistadevariveis,selecioneo objetoSimulationControl
(acima).Para queasimulaoseja executadapara o ano inteiro (8760
horas), utilizando o arquivo climtico selecionado,altere os
seguintes parmetros: Run Simulation for Sizing Periods:No Run
Simulation for Weather File Run Periods:Yes Para fazer essas
alteraes, clique com o boto esquerdo do mouse sobre o campo
correspondente. Uma caixa de combinao ser ativada e a opo desejada
pode ser selecionada a partir da lista de variveis disponveis. A
tela dever ficar conforme ilustrado abaixo:
10) Agora selecione o objeto RunPeriod e verifique que a simulao
est programada para o perodo do dia 1 de janeiro 31 de
dezembro.
11) Salve oseumodelodentro de uma C:\EnergyPlusV6-0-0\seunome.
Siga os passos:
pasta
com
o
seu
nome
no
diretrio
FileSave.As...Meu Computador Disco Local C EnergyPlusV6-0-0
seunomeminimal.idf Copie para a mesma pasta o arquivo climtico:
BRA_Cuiaba-Marechal.Ron.833620_SWERA.epw 12) Volte para a janela do
EP-Lauch. Selecione o arquivo climtico para realizar a simulao na
caixa WeatherFile (Segunda caixa). Para escolher um arquivo que no
aparea na lista, clique no boto Browse, abaixo desta caixa.
Localize no seu microcomputador o arquivo climtico de Cuiab
(BRA_CuiabaMarechal.Ron.833620_SWERA.epw). Execute a simulao
clicando no boto .. 10
13) Neste ponto, uma janela do DOS ir abrir, mostrando os passos
da simulao.
14) Ao final da simulao o programa emite uma janela de mensagem
com o status final do processo, listando: a quantidade de erros do
tipo warning e severe; e o tempo decorrido na simulao.
11
15) Clique em OK para fechar esta janela. 16) Para visualizar o
arquivo com relatrio de erros da simulao voc pode optar por uma das
3 opes: Clique no boto no painel de acesso rpido; ou Selecione na
barra de menus: View Single File ERR File; ou Tecle . 17) O arquivo
Minimal.err ser aberto no Bloco de Notas do Windows:
18) Observe que ocorreu 3 erros, e do tipo Warning. O EnergyPlus
emite 3 nveis de erro, que exigem aes distintas: Warning:
Erroleve,quedevesercorrigidoquandoaplicvel. No compromete o
andamento da simulao. Severe:deve ser corrigido obrigatoriamente.
Fatal: Simulao ser abortada. O Warning apresentado aps a simulao do
arquivo Minimal.idf indica que foi utilizado um arquivo climtico
para executar a simulao e o arquivo IDF j possua um objeto
Location, definindo a latitude, longitude e altitude do local do
modelo. Atravs desse Warning o programa est avisando que ser
considerada na simulao os dados de localizao da cidade que constam
no arquivo climtico. 12
19) Para abrir o arquivo com os resultados das simulaes
(relatrio de variveis horrias) no Excel 2007, faa o seguinte:
Importar dados do Excela) Abra o Excel. Selecione a aba dados de
texto (no guia obter dados externos). b) Localize o arquivo
Minimal.csv na janela que aparece e clique em importar(arquivo
Minimal.id tipo Excel-pasta que est salvo seu documento Mininal
IDF). c) Clique em avanar Marque a caixa de seleo vrgula como
delimitador e desmarque tabulao, como mostrado na figura, e clique
em avanar.
d) Clique em Avanado, para alterar o marcador de decimal e de
milhar:
e) Como separador decimalselecione . (ponto) f) Como separador
de milhar selecione , (virgula) 13
g) Clique em: Ok concluir Ok h) Salve a planilha do Excel com o
nome minimal dentro da pasta: C:\EnergyPlusV6-0-0\Luciana
Verifique que a primeira coluna da planilha corresponde data e
hora; e as colunas seguintes correspondem s sete variveis horrias
solicitadas no arquivo IDF.
Traando grficos no Excela) Trace um grfico do dia 1 de janeiro
com as temperaturas de: bulbo seco, bulbo mido e ponto de orvalho;
selecionando as clulas A1:D97. b) Clique em inserir Grfico de
Linhas. O resultado ser este:40 35 30 25 20 15 10 5 0 00:15:00
02:00:00 03:45:00 05:30:00 07:15:00 09:00:00 10:45:00 12:30:00
14:15:00 16:00:00 17:45:00 19:30:00 21:15:00 23:00:00
Environment:Outdo or Dry Bulb [C](TimeStep) Environment:Outdo or
Dew Point [C](TimeStep) Environment:Outdo or Wet Bulb
[C](TimeStep)
01/01 01/01 01/01 01/01 01/01 01/01 01/01 01/01 01/01 01/01
01/01 01/01 01/01 01/01
14
Ocultando Colunas para gerar grficos no Excela) Gere um grfico
com os dados de radiao solar deste mesmo dia 1 de janeiro (colunas
E e F, linhas 1 a 97), b) Selecione as colunas B, C e D,
posicionando o mouse sobre o topo da coluna B, (o mouse vira uma
seta para baixo), clique e com o boto do mouse ainda pressionado,
deslize at a coluna D, conforme ilustrado:
Topo da coluna B
c) Clique com o boto direito do mouse sobre a rea selecionada e
escolha ocultar.
d) As colunas B, C e D sero ocultadas.
e) Selecione as clulas A1:F97. f) Clique em inserir Grfico de
Linhas. O resultado ser este:800 700 600 500 400 300 200 100 0
00:15:00 01:45:00 03:15:00 04:45:00 06:15:00 07:45:00 09:15:00
10:45:00 12:15:00 13:45:00 15:15:00 16:45:00 18:15:00 19:45:00
21:15:00 22:45:00
Environment:Diffuse Solar [W/m2](TimeStep) Environment:Direct
Solar [W/m2](TimeStep)
01/01 01/01 01/01 01/01 01/01 01/01 01/01 01/01 01/01 01/01
01/01 01/01 01/01 01/01 01/01 01/01
15
Curiosidade: Observe que neste dia h um aumento denebulosidade a
partir do meio-dia, pois a radiao direta diminui bruscamente e a
difusa aumenta. 20) Observe que ao lado das variveis h o termo
TimeStep, indicando que os valores apresentados so os resultantes
de cada TimeStep da simulao. Verifique na coluna A que o intervalo
de tempo entre uma linha e outra de 15 minutos. 21) Se voc voltar
para o IDF-Editor e selecionar o objeto TIMESTEP INHOUR voc ver que
h o nmero 4, indicando que o balanoenergtico ser realizado pelo
EnergyPlus em 4 passos dentro de uma hora, ou seja, de 15 em 15
minutos. 22) Verifique que os objetos OutputVariable contm o
Reporting_Frequency ajustado para Timestep. Experimente mudar esse
parmetro para hourly em todas as variveis para ver o resultado no
arquivo CSV. No esquea desalvar, compilar e importar os dados para
o Excel para visualizar os resultados. 23) Experimente tambm obter
as mdias mensais dessas variveis climticas, selecionando o
Reporting_Frequency igual a monthly. 24) A grande utilidade desse
modelo Minimal.idf a possibilidade de visualizao dos dados
climticos de um determinado arquivo EPW.
16
Exerccio 2 Modelo: UmaParede.idfObjetivo: Modelagem de uma
edificao, no caso Uma parede, com certos parmetros que iremos
inserir passo a passo. Plotagem de grficos nas quais
identificaremos a temperatura das superfcies parede de acordo com a
hora do dia (tambm possvel identificar a diferena de temperatura
nas superfcies de dentro e fora de uma parede). Para iniciar a
montagem do modelo de uma edificao no EnergyPlus, passo a passo,
vamos inserir primeiro apenas uma parede, voltada para o oeste, com
6 m de comprimento por 3 m de altura, composta por concreto macio
de 10 cm de espessura. Salve o arquivo anterior (Minimal.idf) em um
outro diretrio (ex: c:\aula) e com outro nome, por
exemplo:UmaParede.idf. Dica: Voc pode salvar o arquivo IDF com
outro nome, em outro local,atravs do IDF-Editor, no menuFileSave
as...
Adicionando um material construtivo:1) Abra o arquivo no
IDF-Editor o arquivo que voc renomeou para UmaParede.idf. 2)
Localize a classe de objetos denominada SurfaceConstructionElements
3) Selecione o grupo de objetos denominado MATERIAL 4)
Adicioneumnovoobjetoaestegrupo,clicandonoboto 5) Preencha os campos
deste objeto com estes valores sugeridos: Name: Concreto
Roughness:rough (utilize as opes disponveis no editor) Thickness
(m): 0,1 Conductivity (W/m-K): 1.75 Density (kg/m3): 2300 Specific
Heat (J/kg-K): 1000 ThermalAbsorptance: 0,0001 (esse valor x deve
obedecer: 0< x 0,9999) SolarAbsorptance 0.7 VisibleAbsorptance
0.7
6) Selecione o grupo de objetos CONSTRUCTION, e adicione um novo
objeto a ele. 7) Preencha os campos deste objeto com os valores
sugeridos: 17
Name: Parede de concreto OutsideLayer: Concreto (utilize a caixa
de combinao para a seleo deste parmetro)
Sistema de coordenadas da zona:1) Localize a classe de objetos
denominada Thermal Zone andSurfaces; 2) Selecione o grupo de
objetos Zone e adicione um novo objeto para estegrupo; 3) Preencha
os campos deste objeto com os seguintes valores: Name: Zona01
Directionofrelative North:0 X origin:0 Y origin:0 Z origin:0 Para
os demais campos deixar os valores default sugeridos pelo programa.
Obs.: Neste exerccio vamos simular apenas o desempenho trmico de
uma parede, porm necessrio informar ao EnergyPlus qual zona trmica
que esta parede pertence, mesmo que esta zona no esteja com todas
as suas superfcies necessrias para montar um slido fechado.
Adicionando a parede1) Localize a classe de objetos
ThermalZonesandSurfaces. 2) Verifique as configuraes do objeto
GlobalGeometryRules. Elas representam o seguinte:
SurfaceStartingPosition:UpperLeftCorner Significa que ao inserir as
coordenadas do vrtice de uma superfcie, o usurio deve comear pelo
vrtice superior esquerdo. VertexEntry:CounterClockWise Significa
que a sequencia dos vrtices deve seguir o sentido antihorrio.
CoordinateSystem:WorldCoordinateSystem Significa que as coordenadas
de cada zona devem respeitar a um sistema global de coordenadas.
Recomenda-se a alterao deste parmetro para a opo: relative. Neste
caso, cada zona ter o seu sistema de coordenadas e fica mais prtico
copiar zonas existentes. 3) O esquema de coordenadas descrito acima
corresponde a entrar com os vrtices de uma parede desta maneira (a
ordem correta dos vrtices obtida sempre enxergando cada superfcie
de fora para dentro da zona):
4) Adicione um novo objeto ao grupo BuildingSurface:Detalied.
18
Neste objeto feita a caracterizao geomtrica de cada superfcie. A
parede que queremos montar apresenta essas dimenses:
5) Preencha os campos do novo objeto com essas informaes
(observe que para alguns campos o programa oferece opes conforme os
objetos j configurados no modelo): Name: P.Oeste Surface Type: WALL
(use wall = parede, roof=telhado, floor = piso) Construction Name:
Parede de concreto Zone Name: Zona01 Outside Boundary Condition:
Outdoors Outside Boundary Condition Object: Sun Exposure:
SunExposed Wind Exposure: WindExposed View Factor to Ground: 0.5
(paredes); 0 (cobertura) e 1 (piso) Number of Surface Vertex Group:
4 Vertex 1 X-coordinate: 0 Vertex 1 Y-coordinate: 6 Vertex 1
Z-coordinate: 3 Vertex 2 X-coordinate: 0 Vertex 2 Y-coordinate: 6
Vertex 2 Z-coordinate: 0 Vertex 3 X-coordinate: 0 Vertex3
Y-coordinate: 0 Vertex3 Z-coordinate: 0 Vertex4 X-coordinate: 0
Vertex4 Y-coordinate: 0 Vertex4 Z-coordinate: 3
19
Pronto! A simulao j pode ser executada. 6) Salve o arquivo.
Execute a simulao atravs do EP-Launch para ver se h algum erro
(arquivo ERR) no modelo e quais variveis que estaro disponveis para
esta simulao (arquivo RDD).
Adicionando novas variveis ao relatrio de sada
7) Aps executar a simulao, abra o arquivo UmaParede.err
(teclando ) 8) Verifique que ocorreram 3warnings: O primeiro era o
mesmo que ocorria no modelo Minimal.idf, referente ao objeto
Location; o segundo warning avisa que a zona possui menos de 6
superfcies e por isso o balano trmico ser comprometido; e o
terceiro warning acusa a inexistncia de piso na Zona1. Todos esses
warnings eram esperados, j que a zona configurada no possui todas
as superfcies necessrias para compor um volume fechado. Porm a
simulao foi executada at o fim e as variveis relacionadas a este
modelo j podem ser exploradas. 9) De volta ao EP-Launch, abra
UmaParede.rdd), teclando . a lista de variveis disponveis
(arquivo:
10) Observe que a quantidade de variveis disponveis aumentou
consideravelmente. 11) Localize as variveis
Zone,Average,SurfaceInsideTemperature [C] e
Zone,Average,SurfaceOutsideTemperature [C]. Vamos coloc-las no
nosso modelo. 12) Volte ao IDF-Editor e localize o grupo de objetos
Output:Variable. (est bem ao final) 13) Delete todos os objetos
deste grupo, exceto o obj1, que contm a varivel OudoorDryBulb. Para
apagar cada objeto, selecione a coluna correspondente ecliquenoboto
Issodeveserfeito para um objeto de cada vez.
14) Adicione um novo objeto e digite esses parmetros: Key_Value:
* Variable_Name: SurfaceInsideTemperature Reporting_Frequency:
hourly Schedule_Name: eediteonomeda varivel para
15) Dupliqueesteobjetoclicandonoboto
SurfaceOutsideTemperature.
16) Mude o parmetro Reporting_Frequency do objeto 1 para hourly.
17) Execute a simulao. 20
18) Importe os dados do arquivo UmaParede.csv para o Excel, e
salve a planilha com o nome UmaParede. 19) Experimente plotar um
grfico com os dados do primeiro dia de simulao (clulas A1:D25). Voc
ter algo do tipo:60 50 40 30 20 10 0 01/01 01:00:00 01/01 03:00:00
Environment:Outdoor Dry Bulb [C](Hourly) PAREDE OESTE:Surface
Inside Temperature [C](Hourly)
01/01 05:00:00
01/01 07:00:00
01/01 09:00:00
01/01 11:00:00
01/01 13:00:00
01/01 15:00:00
01/01 17:00:00
01/01 19:00:00
01/01 21:00:00
20) Observe o pequeno amortecimento e atraso trmico que ocorre
da superfcie externa para a interna. O pico de temperatura externa
ocorre s 14 horas, enquanto que a temperatura mxima na superfcie
interna verificada s 17 horas.
21
01/01 23:00:00
PAREDE OESTE:Surface Outside Temperature [C](Hourly)
Exerccio 3 Modelo: UmaParedeGrossa.idf Alterando a espessura da
paredeNo exerccio anterior voc conseguiu visualizar o atraso trmico
proporcionado por uma parede de 10 cm de concreto exposta a oeste.
Agora, vamos testar como seria o atraso trmico se a mesma parede
fosse feita com 20 cm de concreto ao invs de 10 cm. 1. Ainda no
IDF-Editor, salve o arquivo UmaParede.idf com outro nome, por
exemplo: UmaParedeGrossa.idf. (copie o arquivo UmaParede.idf com o
nome UmaParedeGross.idf na mesma pasta) 2. Localize o grupo de
objetos denominado MATERIAL 3. Edite a espessura do material
Concreto de 0.1 para 0.2 m. Deixe os demais campos inalterados. 4.
Salve o arquivo. 5. Volte para o EP-Launch. 6. Localize o novo
arquivo UmaParedeGrossa.idf clicando no boto File. 7. Execute a
simulao. 8. Terminada a simulao, importe os dados
deUmaParedeGrossa.csv.para o Excel, e salve a planilha com o nome
UmaParedeGrossa. 9. Como no exerccio anterior, experimente plotar
um grfico com os dados do primeiro dia de simulao (clulas A1:D25).
Voc ter algo do tipo:60 50 40 30 20 10 0 01/01 01:00:00 01/01
03:00:00 Environment:Outdoor Dry Bulb [C](Hourly) PAREDE
OESTE:Surface Inside Temperature [C](Hourly)
em Input
01/01 05:00:00
01/01 07:00:00
01/01 09:00:00
01/01 11:00:00
01/01 13:00:00
01/01 15:00:00
01/01 17:00:00
01/01 19:00:00
01/01 21:00:00
Veja como o atraso trmico e o amortecimento aumentaram em relao
parede anterior, de 10 cm de espessura. Agora, vamos comparar a
temperatura da superfcie interna da parede deste 22
01/01 23:00:00
PAREDE OESTE:Surface Outside Temperature [C](Hourly)
modelo com a do modelo anterior: parede de 10 cm de
espessura.
Comparao entre os dois tipos de paredeAteno: Sempre que for
mencionada planilha, est se referindo ao documento do Excel para
onde os dados foram importados, e que foram salvos com a extenso do
Excel e no aos arquivos separados por vrgula *.csv. 10. Localize e
abra a planilha UmaParede. 11. Copie daplanilha UmaParedeGrossa as
clulas C1:C25. 12. Cole os dados na planilha UmaParede.xls,
selecionando a clula E1. 13. Renomeie o ttulo da clulaC1 para
PAREDE OESTE:10cm e clulaE1 para PAREDE OESTE:20cm 14. Oculte a
coluna D da planilha UmaParede (BOTO DIRETO DO MOUSE) 15. Solicite
um grfico selecionando os dados das clulas A1:E25. Voc ter um
grfico deste tipo:60 50 40 30 20 10 0 01/01 01:00:00 01/01 03:00:00
PAREDE OESTE:20cm Environment:Outdoor Dry Bulb [C](Hourly) PAREDE
OESTE:10cm
01/01 05:00:00
01/01 07:00:00
01/01 09:00:00
01/01 11:00:00
01/01 13:00:00
01/01 15:00:00
01/01 17:00:00
01/01 19:00:00
01/01 21:00:00
Veja o atraso trmico (cerca de 5 horas) e o amortecimento (cerca
de 5C) proporcionado pela nova parede em relao anterior.
23
01/01 23:00:00
Exerccio 4 Modelo: UmaParedeGrossaClara.idfAgora que voc j sabe
como editar as propriedades de uma material construtivo, vamos ver
como ficaria o comportamento da mesma parede do exerccio anterior,
se fosse pintada com uma cor mais clara.
Alterando a cor da parede1. Mantenha todas as duas planilhas
abertas (UmaParede e UmaParedeGrossa). Voc ir precisar deles neste
exerccio. 2. Volte ao IDF-Editor, salve o arquivo
UmaParedeGrossa.idf com outro nome, por exemplo:
UmaParedeGrossaClara.idf. 3. Localize o grupo de objetos denominado
MATERIAL 4. Edite os valores de absortncia de 0.7 para 0.2,
simulando uma parede pintada com tinta branca nova. Assim:
SolarAbsorptance: 0.2 VisibleAbsorptance:0.2 Obs.: Os valores de
solar absortncia e visbleabsortncia referente ao acabamento (cor)
de uma superfcie so praticamente os mesmos. Por isso os campos
acima devem ser editados em conjunto. 5. Salve o arquivo. 6. Volte
ao EP-Launch. 7.
LocalizeonovoarquivoIDF(UmaParedeGrossaClara.idf)clicando e execute
a simulao. no boto
Comparao entre os 3 tipos de parede8. Terminada a simulao,
importe os dados UmaParedeGrossaClara.csv para o Excel e salve a
planilha com o nome UmaParedeGrossaClara. Vamos agrupar os
resultados com a planilha anteriorUmaParede, que j possua os dados
de temperatura do dia 01/01 das paredes de 10 cm e 20 cm. 9.
Copieda planilhaUmaParedeGrossaClaraasclulasC1:C25. 11. Cole os
dados na planilha UmaParede, selecionando a clula F1. 12. Vamos
editar o nome das 3 colunas. Coloque, por exemplo, esses nomes nas
respectivas clulas: Clula C1: PAREDE OESTE:10cm Clula E1: PAREDE
OESTE:20 cm Clula F1: PAREDE OESTE:20 cm Clara
24
13. Solicite um grfico de linhas com os dados das clulas A1:F25.
Voc ter um grfico deste tipo:60 50 40 30 20 10 0 01/01 01:00:00
01/01 03:00:00 01/01 05:00:00 01/01 07:00:00 01/01 09:00:00 01/01
11:00:00 01/01 13:00:00 01/01 15:00:00 01/01 17:00:00 01/01
19:00:00 01/01 21:00:00 01/01 23:00:00 PAREDE OESTE:20 cm Clara
Environment:Outdoor Dry Bulb [C](Hourly) PAREDE OESTE:10cm PAREDE
OESTE:20cm
Veja como a mudana da cor da parede reduziu a sua temperatura
superficial interna. Voc pode comparar tambm o impacto causado na
temperatura superficial externa das 3 paredes.
Exerccio 5 Modelo: UmaZona.idfVamos completar a nossa zona
trmica, inserindo as outras paredes, acobertura e o piso; compondo
uma pequena edificao de 8 m de largura,por 6 m de profundidade e 3
m de altura (p-direito).
Renomeando o arquivo1) No IDF-Editor, abra o arquivo
UmaParede.idf e salve-o com outronome, por exemplo: UmaZona.idf. 2)
Localize a classe de objetos denominada BuildingSurface:Detalied.
3) Adicione um novo objeto. Cada novo objeto adicionado ser uma
nova superfcie da zona, por issovoc dever adicionar um total de 5
superfcies. Inicie pela parede Sul, edepois percorra a zona no
sentido anti-horrio visto de cima (parede Lestee Norte). Insira uma
parede de cada vez, e por ltimo coloque a coberturae o piso. Para
obter as coordenadas de cada vrtice, lembre-se do sistema
decoordenadas apresentado no exerccio 2. A ordem corretas dos
vrtices obtida enxergando-se cada superfcie defora da zona. A mesma
considerao deve ser feita para a cobertura(enxergando-a do cu para
baixo) e para o piso (enxergando-o do solopara cima). Vamos montar
nossa zona com 6 metros de profundidade (paredes Oestee Leste), 8
metros de largura (paredes Sul e Norte) e p-direito de 3metros. Alm
das coordenadas de cada superfcie, voc precisar definircorretamente
os valores dos campos: 25
Name: Parede Sul, Parede Leste... Cobetura e Piso Surface Type:
WALL (use wall = parede, roof=telhado, floor = piso) Construction
Name: Parede de concreto Zone Name: Zona01 Outside Boundary
Condition: Outdoors Outside Boundary Condition Object: Sun
Exposure: SunExposedou NoSun (para o piso) Wind Exposure:
WindExposedou No Wind (para o piso) View Factor to Ground: 0.5
(paredes); 0 (cobertura) e 1 (piso) Number of Surface Vertex Group:
4 Antes de comear a editar os vrtices no IDF-Editor, examine o
desenhoda zona a seguir e procure anotar as coordenadas de cada
vrtice natabela abaixo. A ordem correta dos vrtices obtida sempre
enxergando cada superfcie de fora para dentro da zona
P. SUL
P. Leste 26
P. Norte
Cobertura
Piso
1 X: 1 Y: 1 Z: 2 X: 2 Y: 2 Z: 3 X: 3 Y: 3 Z: 4 X: 4 Y: 4 Z:
4) Depois de inseridas todas as superfcies, salve o arquivo, e
execute asimulao. 5) Terminada a simulao, abra o arquivo de erros,
teclando , para verificar se no houve alguma incorreo quanto aos
valores das coordenadas. Caso tenha problemas com as coordenadas
dos pontos,utilize a tabela a seguir como referncia.
27
Aps certificar-se que seu modelo no apresenta mais nenhum erro
emrelao definio das superfcies, vamos solicitar o relatrio
detemperatura interna da zona e o arquivo grfico em formato DXF. 6)
No IDF-Editor, localize o grupo de objetos Output:Variable,
apagueos objetos: SurfaceInsideTemperature
SurfaceOutsideTemperature 7) Adicione uma nova varivel: ZoneMean
Air Temperature, devendo ficar assim:
8) Localize o objeto Output:Surfaces:Drawing e adicione um novo
objeto comestes parmetros: Report Type:DXF Report Specifications1:
Thick Polyline 9) Salve o modelo e execute a simulao.
Instalao do visualizador de VisualizaoCAD.Viewer.v7.0a) Para
visualizar o seu modelo em 3D (trs dimenses) necessrio ter um
programa onde seja possvel visualizar arquivos com a extenso dxf.
(AutoCAD ou similar). b) Para este tutorial vamos utilizar o
CAD.Viewer.v7.0.que pode ser baixado no www.4shared.com.br (na
caixa de pesquisa procure pelo nome do programa pesquisar download.
c) Aps o download, descompacte o arquivo e clique em
vwsetup7a23.exe d) Next selecione I acceptedtheagreemente clique
emnextclique emnextat comear a instalaofinishOk.
28
e) O computador ser reiniciado e o atalho do programa ser criado
na rea de trabalho. f) Abra a pasta onde o CAD wiewer foi
descompactado. Copie o arquivo viewer7.exee cole dentro da pasta
onde o programa foi instalado, substituindo o programa existente.
No caso, o programa foi instalado dentro da pasta: C:\Arquivos de
programas\CADViewer7 g) Execute o programa CAD wiewer pelo atalho
na rea de trabalho. Clique em RegisterInsira o nome de usurio e a
senha que esto no documento ser.no.txt Ok. h) O Programa foi
instalado com sucesso.
Visualizao 3D do seu modeloa) No EP-Launch clique em DXF. O CAD
wiewer abrir com o modelo 2D (duas dimenses).
Orientao
Modelo em 2D
b) Para visualizar o modelo em 3D clique em View 3DViews
(Predefined).
c) SelecioneTop Front Left.
29
d) Aparecer a visualizao em 3D do seu modelo.
Grfico da temperatura Interna e Externa de uma zona5. Importe o
arquivo UmaZona.csv para o Excel, e salve a planilha com o nome
UmaZona e gere um grfico com as temperaturas do primeirodia de
janeiro. (Selecione as Clulas A1:C25 Inserir Grfico de Linha). O
resultado ser este:
30
60 50 40 30 20 10 0 01:00:00 03:00:00 05:00:00 07:00:00 09:00:00
11:00:00 13:00:00 15:00:00 17:00:00 19:00:00 21:00:00 23:00:00
Environment:Outd oor Dry Bulb [C](Hourly) ZONA1:Zone Mean Air
Temperature [C](Hourly)
Agora voc pode tambm criar novos componentes construtivos
pararepresentar a cobertura e o piso, e utilizar ainda cores
diferentes paracada componente. Note que a elevada temperatura
interna da zona se deve s paredes serem finas e revestidas com um
cor escura. 6. Localize o grupo de objetos denominado MATERIAL 7.
Edite os valores de absortncia de 0.7 para 0.4, simulando uma
parede pintada com tinta clara. Assim: SolarAbsorptance: 0.4
VisibleAbsorptance:0.4 8. Em relao ao piso, para deix-lo em contato
com o solo, dentro do objeto BuildingSurface:Detailed o valor
doparmetro OutsideBoundaryCondition para Ground (no piso). 9.
Importe o arquivo UmaZona.csv para o Excel, e salve a planilha com
o nome UmaZonaClara e gere um grfico com as temperaturas do
primeirodia de janeiro. (Selecione as Clulas A1:C25 Inserir Grfico
de Linha). O resultado ser este:40 35 30 25 20 15 10 5 0 01:00:00
03:00:00 05:00:00 07:00:00 09:00:00 11:00:00 13:00:00 15:00:00
17:00:00 19:00:00 21:00:00 23:00:00
01/01 01/01 01/01 01/01 01/01 01/01 01/01 01/01 01/01 01/01
01/01 01/01
Environment:Outdo or Dry Bulb [C](Hourly) ZONA1:Zone Mean Air
Temperature [C](Hourly)
01/01 01/01 01/01 01/01 01/01 01/01 01/01 01/01 01/01 01/01
01/01 01/01
31
Exerccio 6 Modelo: UmaZonaJanela.idfVamos inserir uma janela de
12 m (6,00 x 2,00 m L x h) no centro da parede norte do nosso
modelo de uma zona, o que equivale a uma rea de janela de 66% da
rea da parede. 1. Salve o arquivo UmaZona.idf com outro nome, por
exemplo: UmaZonaJanela.idf. O programa EnergyPlus distribudo com
uma base de dados com materiais construtivos, tipos de vidro,
curvas de aparelhos de condicionamento de ar, schedules, etc. Essa
base de dados, na verdade, composta por arquivos IDF localizados no
diretrio C:\EnergyPlusV1-3-0\DataSets com os objetos
correspondentes aos diferentes tipos de materiais construtivos,
vidros, etc.Vamos utilizar as informaes contidas nesta base para
criar a nossa janela.
Utilizando a base de dados de materiais2. Ainda no IDF-Editor,
localize e 0\DataSets\WindowGlassMaterials.idf abra o arquivo
C:\EnergyPlusV1-3-
3. Verifique que neste arquivo, apenas o grupo
MATERIAL:WINDOWGLASS possui objetos pressionando Ctrl+L. 4.
Selecione o objeto referente ao vidro CLEAR 2.5MM (Obj1). Copie-o
utilizando o boto . 5. Cole-onoarquivoUmaZonaJanela.idfusandooboto
. (Utilize omenuWindowdoIDF-Editorparaselecionar esse arquivo). 6.
No arquivo UmaZonaJanela.idf, localize e adicione um novo objeto
CONSTRUCTION, que ser o tipo de janela com o vidro claro. O nome
deste objeto poder ser Janela e
terapenasumacamada(OutsideLayer)como objeto CLEAR 2.5MM.
Copiando um tipo de vidro para o modelo
Adicionando a janela7. Localizeeadicionedentro da classe
ThermalZonesandSurfaces, um novo objeto Window, que ter as
caractersticasda janela, com osseguintes parmetros: Name: Janela
Norte Construction Name: Janela Building Surface Name: Parede Norte
Multiplier:1 StartingXCoordinate:1 StartingYCoordinate:0,5 Lenght:6
Height:2
32
8. Salve o modelo e execute a simulao. 9. Importe os dados do
arquivo UmaZonaJanela.csv para o Excel e salve a planilha com o
nome UmaZonaJanela. 10. Compare a temperatura interna do primeiro
dia de janeiro deste modelo com o anterior, sem janela. (Veja o
item Comparao entre os dois tipos de parede. Agora, selecione da
planilha UmaZonaJanela as clulas C1:C25 e cole na clula D1 da
planilha UmaZona. Altere o nome da clula C1 para Uma Zona e D1 para
Uma Zona Janela. Selecione as clulas A1:D25 e gere o grfico.)40 35
30 25 20 15 10 5 0
Environment:Outdo or Dry Bulb [C](Hourly) Uma Zona
01:00:00 03:00:00 05:00:00 07:00:00 09:00:00 11:00:00 13:00:00
15:00:00 17:00:00 19:00:00 21:00:00 23:00:00
Uma Zona Janela
Observa-se que no h grandes alteraes na temperatura
internaporque grande parte da carga trmica adquirida pela janela
reemitida para o exterior pelas paredes, cobertura e piso, j que
atransmitncia trmica desses componentes muito alta (em tornode 4,40
W/m.K). 11. No EP-Launch, clique em DXF e visualize o seu modelo em
3D com a janela.
01/01 01/01 01/01 01/01 01/01 01/01 01/01 01/01 01/01 01/01
01/01 01/01
33
Exerccio 7 Modelo: UmaZonaInf.idfVamos adicionar uma taxa de
infiltrao de ar externo nossazona trmica. Considere uma taxa de uma
troca por hora, ou seja,todo o volume de ar da zona trocado uma vez
a cada hora. O EnergyPlus possui dois modos de representao da
infiltrao de ar externo na edificao: 1. Objeto INFILTRATION: o modo
mais simples de caracterizar a infiltrao de ar em cada zona trmica
e consiste em definir uma vazo nominal de ar e uma schedule que ser
aplicada sobre essa vazo. 2. Algoritmo COMIS: Desenvolve os clculos
para determinar as taxas de infiltrao por frestas e ventilao
natural atravs de portas e janelas, entre a edificao e o ambiente
externo e entre as zonas trmicas do modelo. Neste curso, vamos
estudar apenas a configurao mais simples, atravs do objeto
INFILTRATION. A utilizao do algoritmo COMIS exige um estudo avanado
do programa e conhecimento terico sobre os processos que regem os
fluxos de ar em uma edificao.
Determinando a vazo de ar nominalPara a caracterizao do objeto
INFILTRATION ser necessriodeterminar a vazo de ar mxima na zona e
uma schedule, que irrepresentar em quais horas do dia essa vazo de
ar estocorrendo. Como vamos modelar a vazo de uma troca de ar por
hora, bastacalcular o volume da zona e dividi-lo por 3.600 segundos
paraobter a vazo em m/s: Volume = 6,00 x 8,00 x 3,00 = 144 m Vazo
de ar = 1troca/h = 144m/h = 144m/3600 s = 0,04m/s
SchedulesAs schedules so utilizadas no EnergyPlus, assim como na
maioriados programas de simulao horria, para representar os
padresde uso e operao da edificao e seus sistemas, tais como
operodo de utilizao do sistema de iluminao, temperaturas decontrole
dos sistema de ar-condicionado, etc. Para padres de uso pouco
complicados, como no caso do nossoexerccio, podese usar uma
schedule do tipo COMPACT. Para simplificar o estudo, vamos
considerar inicialmente que ainfiltrao de ar ocorre em todas as
horas do ano com a vazonominal determinada acima. Acompanhe as
etapas a seguir:
Configurando uma Schedule Compact1. Salve o arquivo UmaZona.idf
com outro nome, por exemplo: UmaZonaInf.idf. 2. Localize a classe
Schedules e adicione um objeto ao grupo Schedule:TypeLimits. Digite
os parmetros abaixo: Name: Qualquer Lower Limit Value: 0 Upper
Limit Value:1000 Numeric Type: Continuous Unit Type: Dimensionless
3. Adicione um objeto ao grupo SCHEDULE:COMPACT e defina os
parmetros abaixo: Name: Sch_Infiltracao 34
Schedule Type: Qualquer Complex Field #1: Through:31 December
Complex Field #2: For:alldays Complex Field #3: Until:24:00 Complex
Field #4: 1
No IDF-Editor, a digitao desses parmetros ter este aspecto:
Obs.: Talvez o objetoSCHEDULE:COMPACTseja o maiscomplicado de
entender neste curso. Para os iniciantes na simulao, recomenda-se
um estudo mais detalhado sobre a configurao de schedules no manual
InputOutputReference.idf. Para aqueles que j sabem do que se trata,
segue apenas alguns comentrios sobre os ComplexFields acima: O
Complex Field #1 indica a data final vlida para esta schedule. No
nosso caso o padro estipulado ser o mesmo para o ano inteiro, por
isso a data final 31 de dezembro. Poderamos dividir o ano em
estaes, estabelecendo schedules diferentes para perodos distintos
do ano (vamos ver um exemplo deste tipo quando definirmos as cargas
internas do modelo) O Complex Field #2 indica para quais dias da
semana o padro definido nos campos seguintes ser vlido. No nosso
caso o padro aplica-se a todos os dias da semana. Poderamos colocar
padres diferentes para cada dia (monday, tuesday, wednesday...) O
Complex Field #3 indica at que horas o percentual de uso definido
abaixo ser vlido. O Complex Field #4 indica o valor da schedule
para o intervalo de horas definido no campo superior. No nosso caso
o valor 1, indicando que 100% da taxa nominal da infiltrao ocorre
at as 24 horas. Outros exemplos de definio de schedules sero
estudados mais adiante. Agora, vamos partir para a caracterizao da
infiltrao de ar na nossa zona trmica.
Configurando o objeto ZoneInfiltration:DesingFlowRate4. Localize
a classe de objetos denominada Zone Airflow. 5. Adicione um objeto
do tipo ZoneInfiltration:DesingFlowRate e entre com esses
parmetros: Name: Infiltracao Zona1 Zone or ZoneListName: Zona1
Schedule Name: Sch_Infiltracao Design Volume Flow Rate Calculation
Method:Flow/Zone Design Flow Rate m3/s: 0.04 Constant
TermCoefficient: 1 Todos os demais campos deixar como esto. 35
6. Salve o modelo e execute a simulao. 7. Importe os dados do
arquivo de resultados UmaZonaInf.csvpara o Excel, salve com o nome
do modelo e compare as temperaturas internas de 01/01 com as da
planilhaUmaZonaJanela. O resultado dever ser este:40 35 30 25 20 15
10 5 0 01/01 01:00:00 01/01 03:00:00 01/01 05:00:00 01/01 07:00:00
01/01 09:00:00 01/01 11:00:00 01/01 13:00:00 01/01 15:00:00 01/01
17:00:00 01/01 19:00:00 01/01 21:00:00 01/01 23:00:00 Uma Zona
Janela Environment:Outdoor Dry Bulb [C](Hourly) Uma Zona
Infiltrao
Repare que a infiltrao de ar melhorou um pouco o desempenho
trmico do modelo, pois neste dia a temperatura externa est mais
baixa do que a interna em todas as horas do dia, ou seja, a entrada
de ar externo ajuda a reduzir a carga trmica absorvida pelo
envelope (uma parede clara).
36
Exerccio 8 Modelo: UmaZonaCargasInternas.idfVamos adicionar as
cargas internas ao nosso modelo: Iluminao = 700 W Equipamentos =
1600 W Ocupao = 4 pessoas em atividade de escritrio Para facilitar
o exerccio, vamos considerar, inicialmente, que todos os sistemas
so solicitados 24 horas por dia, assim como a ocupao.
Adicionando o sistema de iluminao1. Salve o arquivo
UmaZonaInf.idf com outro nome, ex.:UmaZonaCargasInternas.idf. 2.
Localize a classe de objetos InternalGains e adicione um objeto do
tipo LIGHTS. Defina estes parmetros: Name: Iluminao Zona1 Zone
Name: Zona1 SCHEDULE Name: Sch_Infiltracao Design Level: 700 Return
Air Fraction: 0 Fraction Radiant: 0.42 FractionVisible: 0.18 Deixe
os demais campos com os valores default. Os valores dos 3 ltimos
campos acima foram obtidos da tabela 12 da pgina 258 (pg. 295 do
pdf) do manual InputOutputReference.pdf, que se referem a um
sistema deiluminao com lmpadas fluorescentes e luminrias
suspensas.
Adicionando os equipamentos eltricos3. Adicione um objeto
ELECTRIC EQUIPMENT e defina os parmetros: Name: Equip Zona1 Zone
Name: Zona1 SCHEDULE Name: Sch_Infiltracao Design Level: 1600
Fraction Latent: 0 Fraction Radiant: 0.5 Fraction Lost: 0 End-Use
Category: General A frao de calor radiante um coeficiente difcil de
ser obtido e uma boa estimativa o valor 0,5. O coeficiente
FractionLost indica quanto do calor gerado pelo equipamento que no
adicionado zona. No nosso caso, todo o calor gerado pelo
equipamentos ser levado em considerao no balano trmico da zona, por
isso o coeficiente FractionLost igual a zero.
Criando a schedule de atividade (metabolismo)Antes de configurar
a ocupao de pessoas no modelo precisamos criar uma schedule que ir
representar a taxa metablica das pessoas ao longo do dia. 37
Considerando que as pessoas desempenham atividades de escritrio,
uma estimativa de metabolismo seria 65 W/m de rea de pele. E
levando-se em conta uma rea de pele mdia de 1,8 m a taxa de
metabolismo total seria de 117 W. Essas informaes podem ser obtidas
na pgina 246 (pg. 283 do pdf) do manual InputOutputReference.idf.
4. Localize o objeto SCHEDULE:COMPACT e duplique a schedule
Sch_Infiltration. 5. Renomeie a nova schedule para Sch_Atividade e
altere o valor 1 da ltima linha para 117.
Adicionando pessoas6. Adicione um objeto PEOPLE e defina os
parmetros: Name: Pessoas Zona1 Zone Name: Zona1 Number of People
Schedule Name: Sch_Infiltracao Number of People Calculation Method:
People Number of People: 4 Fraction Radiant: 0.6 Activity level
Schedule Name: Sch_Atividade CarbonDioxideGeneration Rate:
0,0000000382 Os demais campos deixem como esto. 7. Salve o modelo e
execute a simulao. Compare os dados de temperatura interna da zona
com os do modelo anterior para ver o impacto das cargas internas no
desempenho trmico do modelo. O resultado para 01/01 ser este:45 40
35 30 25 20 15 10 5 0 01/01 01:00:00 01/01 03:00:00 01/01 05:00:00
01/01 07:00:00 01/01 09:00:00 01/01 11:00:00 01/01 13:00:00 01/01
15:00:00 01/01 17:00:00 01/01 19:00:00 01/01 21:00:00 01/01
23:00:00
Environment:Outdoor Dry Bulb [C](Hourly) Zona Cargas Internas
Uma Zona Infiltrao
Observe que as cargas internas provocaram um aumento na
temperatura interna da zona, em relao ao modelo anterior.Voc pode
explorar as novas variveis disponveis para este modelo e entender
melhor o balano trmico na edificao.
38
Exerccio 9 Modelo: UmaZonaSchedules.idfVamos modificar um pouco
a schedule de ocupao e uso dos sistemas e solicitar um relatrio com
o consumo de energia eltrica por uso final.
Criando uma schedule de ocupao1. Salveo modelo anterior
UmaZonaCargasInternas.idfcomoutronome, por exemplo:
UmaZonaSchedules.idf. 2. Duplique o objeto Sch_Infiltracao usando o
boto .
3. Renomeie a nova schedule para Sch_Ocupacao e edite os campos
a partir do Complex Field #3: Complex Field #3: Until:8:00 Complex
Field #4: 0 Complex Field #5: Until:12:00 Complex Field #6: 1
Complex Field #7: Until:14:00 Complex Field #8: 0.5 Complex Field
#9: Until:18:00 Complex Field #10: 1 Complex Field #11: Until:24:00
Complex Field #12: 0
Os objetos SCHEDULE:COMPACT deste modelo estaro desta forma:
4. Edite os objetos Lights, Electric Equipment e People para
adotar a nova schedule (Sch_Ocupacao). 5. Execute a simulao e
compare a temperatura interna do dia 1 de janeiro deste modelo com
o modelo anterior. Verifique como h um aumento na temperatura mais
evidente no horrio em que h ocupao e uso de 100% das instalaes (das
8 horas s 12 horas e das 14 s 18 horas). O grfico dever ser
semelhante ao grfico abaixo.
39
45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 01/01 01:00:00 01/01 03:00:00 01/01
05:00:00 01/01 07:00:00 01/01 09:00:00 01/01 11:00:00 01/01
13:00:00 01/01 15:00:00 01/01 17:00:00 01/01 19:00:00 01/01
21:00:00
Temperatura Externa Temperatura Carga Interna
Configurando um relatrio de uso final de energiaAgora vamos
solicitar um relatrio de consumo mensal por uso final de energia
eltrica 6. Abra o arquivo RDD e verifique que algumas variveis
possuem o termo Meter antes do nome delas. Iremos selecionar
algumas para montar nosso relatrio de uso final de energia. 7.
Ainda no modelo UmaZonaSchedules.idf, insira um objeto do
OutputControl:Table:Style, e defina os campos: ColumnSeparator:
Tab(vai gerar um arquivo com a extenso .tab) UnitConversion:
JtoKWH(vai converter o de Joule para kWh) 8. Insira um objeto
Output:Table:Montlhy, e defina os parmetros: Name: Relatrio de uso
final de energia eltrica DigitsAfterDecimal: 0
VariableOrMeterName01: InteriorLights:Electricity
AggregationType01: SumOrAverage VariableOrMeterName02:
InteriorEquipment:Electricity AggregationType02: SumOrAverage
VariableOrMeterName03: Electricity:Facility AggregationType03:
SumOrAverage Execute a simulao e abra o arquivo Tab
(UmaZonaSchedulesTable.tab) usando o painel de acesso rpido (boto )
ou tecle no EP-Launch. tipo
40
01/01 23:00:00
Temperatura Schedules
Dever ser aberto um documento no bloco de notas com alguns dados
da simulao. Os resultados que precisamos se encontra no final do
documento, como ilustrado na figura abaixo:
41
Selecione os dados sinalizados pela figura acima e cole em uma
planilha do Excel. Voc ter uma planilha deste tipo:
Verifique se o consumo anual obtido foi este: Iluminao =
Equipamentos = 2300 kWh 5256 kWh
TOTAL = 7555 kWh Selecione as clulas que contm os dados:
42
Inserir grfico de pizzaClique na aba Inserir Pizza clique no 1
desenho em forma de pizza que ir aparecer conforme a figura
abaixo:
Voc obter o seguinte grfico:
Iluminao kwh
Equipamentos kWh
Para adicionar o rtulo dos dados clique com o boto direito sobre
o grfico de pizzaAdicionar Rtulo de Dados.
43
O grfico abaixo ser obtido:
Clique com o boto direito sobre os valores do grfico:
Selecione as opes Valor e Porcentagem para que elas possam
aparecer no grfico:
O grfico final ficar dever ficar desta forma:44
2300, 30% 5256, 70% Iluminao kwh
Agora j podemos partir para a caracterizao do sistema de
condicionamento de ar do nosso modelo.
45
Exerccio 10 Modelo: UmaZonaArIdeal.idfA caracterizao do sistema
de condicionamento de ar em um modelo para simulao no EnergyPlus um
processo complexo e trabalhoso. Por isso, em cada nova verso do
programa os desenvolvedores buscam maneiras de simplificar e
facilitar esta etapa da modelagem.O sistema mais simples disponvel
no programa o HVACTemplate:Zone:IdealLoadsAirSystem. Este modelo
representa um sistema virtual (na realizada ele no existe, pois
corresponde a um sistema 100% eficiente, sem consumo de energia)
que proporciona a carga trmica necessria para atingir a temperatura
de controle em cada hora. Ele pode tanto adicionar carga trmica
(aquecimento) quanto retirar a carga (resfriamento) em busca da
temperatura de controle (setpoint). Vamos estudar o exemplo para o
IdealLoadsAirSystem, configurando um sistema deste tipo, com
capacidade infinita, ajustado para manter a temperatura da zona
entre 20oC e 25oC, 24 horas por dia, o ano inteiro. 1. Salve o
modelo anterior UmaZonaSchedules.idf com outro nome, por exemplo:
UmaZonaArIdeal.idf. 2. Localize a classe de objetos HVACTemplates e
adicione um objeto HVACTemplate:THERMOSTAT. Este objeto ir definir
como ser o controle da temperatura interna da zona trmica
condicionada. 3. Configure os parmetros desta forma:
ThermostatName: Termostato Zona1 Thermostat Heating Setpoing
Schedule: Thermostat Constant HeatingSetpoing: 20 Thermostat
Cooling Setpoing Schedule: Thermostat Constant CoolingSetpoing: 25
4. Insira um objeto do tipo HVACTemplate:Zone:IdealLoadsAirSystem e
defina o nome da zona (Zona1) e o nome do termostato para esta zona
(Termostato Zona1, caracterizado acima). 5. Execute a simulao e
veja como ficou a temperatura interna ao longo do ano. Experimente
plotar um grfico para o ano inteiro e veja como a temperatura da
zona mantida sempre entre 20 e 25oC. Para isso, importe o arquivo
UmaZonaArIdeal.csv para o Excel, selecione as clulas A1:C8761 e
insira um grfico de linha.
46
45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 01:00:00 22:00:00 19:00:00 16:00:00
13:00:00 10:00:00 07:00:00 04:00:00 01:00:00 22:00:00 19:00:00
16:00:00 13:00:00 10:00:00 07:00:00 04:00:00 01:00:00 22:00:00
19:00:00 16:00:00 13:00:00 10:00:00 07:00:00
Temperatura Externa
Temperatura Ar Ideal
Observe que a temperatura interna da zona se manteve dentro da
faixa adotada (20 a 25C), onde para os dias quentes o ambiente foi
refrigerado e para os dias frios,
com temperatura menor que 20C, o ambiente foi aquecido. Sem
dvidas este seria um sistema ideal.Agora, compare a temperatura
interna do dia 1de janeiro deste modelo com o modelo anterior
(UmaZonaSchedules.idf). O resultado ser semelhante a este:45 40 35
30 25 20 15 10 5 0 01/01 01:00:00 01/01 03:00:00 01/01 05:00:00
01/01 07:00:00 01/01 09:00:00 01/01 11:00:00 01/01 13:00:00 01/01
15:00:00 01/01 17:00:00 01/01 19:00:00 01/01 21:00:00 01/01
23:00:00 Temperatura Externa Temperatura Ar Ideal Temperatura
Schedules
Obtendo os dados de carga trmica do modeloO objeto
HVACTemplate:Zone:IdealLoadsAirSystem muito til para o
dimensionamento de sistemas de condicionamento de ar, j que fornece
toda a carga trmica necessria para atingir as temperaturas de
setpoint da zona, tanto para aquecimento, quanto para resfriamento.
Vamos agora verificar qual a carga trmica do nosso modelo para
saber qual capacidade adequada de um aparelho de condicionamento de
ar para essas condies. 7. Abra o arquivo RDD e veja que existem
algumas variveis tratando de Cooling Rate, Heating Rate, Cooling
Energy. (Para localizar facilmente estas variveis, com o arquivo
RDD aberto, digite ctrl+f e digite SensibleCooling Rate e clique em
localizar 47
01/01 01/16 02/01 02/17 03/05 03/21 04/06 04/22 05/08 05/23
06/08 06/24 07/10 07/26 08/11 08/27 09/12 09/27 10/13 10/29 11/14
11/30 12/16
prxima). Procure saber a definio correta de cada uma delas
atravs do manual InputOutputReference.idf. No nosso modelo, vamos
solicitar as variveis: HVAC,Average,Ideal Loads Air Sensible
Cooling Rate [W] HVAC,Average,IdealLoads Air Total Cooling Rate [W]
HVAC,Average,Ideal Loads Air Heating Rate [W] que correspondem s
cargas de resfriamento sensvel e total retiradas pelo
HVACTemplate:Zone:IdealLoadsAirSystem e carga de aquecimento
adicionada pelo HVACTemplate:Zone:IdealLoadsAirSystem. 8. Localize
o objeto Output:Variablese adicione trs novos objetos; 9. Selecione
as variveis abaixo relacionadas em cada objeto. Ideal Loads Air
Sensible Cooling Rate Ideal Loads Air Total Cooling Rate [W] Ideal
Loads Air Heating Rate [W] A figura abaixo ilustra o preenchimento
correto para as novas variveis de sada:
Picos de carga10. Salve o modelo e execute a simulao. Importe o
arquivo de resultados csvparao Excel. Procure identificar quando
ocorre o maior valor de carga trmica e qual este valor. Confira com
as informaes abaixo: Pico de carga de resfriamento: Data e hora:
01/09 s 17 horas Temperatura externa: 33,48oC Carga trmica total:
9433 W Carga trmica sensvel: 8337 W Pico de carga de aquecimento:
Data e hora: 07/06 s 8 horas Temperatura externa: 11,07oC Carga
trmica total: 2067W
Dica: Para localizar esta informao, proceda da seguinte
forma:Pico de carga de resfriamento:Selecione a coluna com o ttulo
ZONA1ZONEHVAC: IDEALLOADSAIRSYSTEM: Ideal Loads Air Total
CoolingRate[W](Hourly). Clique em classificardo maior para o menor
selecione expandir seleo Classificar O valor a ser apresentado na
primeira linha o da maior carga trmica. Basta coletar os dados
requeridos. Pico de carga de aquecimento: De forma anloga ao
anterior, selecione a colunaHeating Rate.
48
Exerccio 11 Modelo: UmaZonaArSplit.idf Inserindo um aparelho
Split do tipo HVACTemplateAdicionar um sistema de condicionamento
de ar do tipo split no modelo,utilizando a classe dos objetos HVAC
Templates. 1. Salve o modelo anterior UmaZonaArIdeal.idf com outro
nome, por exemplo: UmaZonaArSplit.idf. 2. Apague o objeto
,HVACTEMPLATE:ZONE:IDEALLOADSAIRSYSTEM 3. Adicione um objeto
COMPACT:HVAC:SYSTEM:UNITARY e defina apenas estes parmetros. Air
Handling System Name: Sistema1 System Availability Schedule:
Sch_Ocupacao Control Zone Name or Thermostat Location: Zona1 Zone
Name: Zona1 Supply Fan Operating Mode: Cycling Cooling Coil
Availability Schedule: Sch_Ocupacao Heating Coil Type: Electric
Heating Coil Availability Schedule: Sch_Ocupacao Vasculhe todos os
demais campos e deixe com os valores , para no gerarFatal Error e
abortar a simulao.
49
4. Adicione um objeto COMPACT:HVAC:ZONE:UNITARY e defina os
parmetros: Zone Name: Zona1 Air Handling System Name: Sistema1
ThermostatName: Termostato Zona1 Vasculhe todos os demais campos e
deixe com os valores , para no gerarFatal Error e abortar a
simulao.
AutodimensionamentoComo deixamos alguns parmetros com o termo
autosize, o programa precisa rodar a simulao para os dias de
projeto (Design Days) para estabelecer a capacidade nominal do
sistema de condicionamento de ar. Por isso, so necessrias mais
algumas modificaes neste modelo.
Configurando os dias de projeto5. Localize a Classe de grupos
LocationandClimatee apague os
objetosSiteLocationeSizingPeriod:DesignDayexistentes.Esses objetos
eram referentes cidade de Denver, nos Estados Unidos. Vamos
configurar os nossos objetos de acordo com a cidade de Cuiab, que
corresponde ao clima que estamos utilizando nas simulaes at agora.
6. Insira um objeto Location e caracterize estes parmetros:
LocationName: Cuiab Latitude:-15.65 Longitude: -56.10 TimeZone:
-4.0 Elevation: 182.0
7. Insira dois objetos SizingPeriod:DesignDaye caracterize estes
parmetros: DesignDayName: MaximumDry-Bulb Temp.: Daily Temperature
Range: HumidityIndicating Cond.: BarometricPressure: Wind Speed:
Wind Direction: Sky Clearness: Day ofMonth: Month: Day Type:
CBA_Umido 26 11.20 24.70 99265 3.00 270 0 21 12 Wednesday CBA_Seco
35 11.20 4.70 99265 0.70 0 1 21 5 Wednesday
50
Agora precisamosconfigurar o EnergyPlus para rodar os dias
deprojeto.
Rodando a simulao para os dias de projeto8. Localize o objeto
SimulationControl e mude os dois primeiros campos para Yes: Do the
zone sizing calculation: Yes Do the system sizing calculation:
Yes
Selecionando as variveis de sadaLocalize a classe de objetos
Output:Variable e exclua os objetos que foram includos para mostrar
os dados de refrigerao e de aquecimento para o sistema ideal,
utilizado no exerccio anterior. Devero ficar apenas os objetos 1 e
2.
Incluindo o ar-condicionado no relatrio de uso final9. Execute a
simulao e gere o grfico para a temperatura interna e externa para
01 de janeiro. (Importe o arquivo de dados csv para o Excel e gere
o grfico de linhas selecionando as cluasA1:C25.)Veja como ficou a
temperatura interna ao longo do dia. Note como a temperatura
interna da zona se manteve abaixo da temperatura externa durante o
horrio de ocupao da zona.
51
40 35 30 25 20 15 10 5 0 ZONA1:Zone Mean Air Temperature
[C](Hourly) Environment:Outdoor Dry Bulb [C](Hourly)
01/01 21:00:00
01/01 01:00:00
01/01 03:00:00
01/01 05:00:00
01/01 07:00:00
01/01 09:00:00
01/01 11:00:00
01/01 13:00:00
01/01 15:00:00
01/01 17:00:00
10. Abra o arquivo UmaZonaArSplitTable.tab e veja que o consumo
total da edificao (ELECTRICITY:FACILITY) no mais a soma do consumo
de iluminao e equipamentos, pois agora tempos um sistema de
condicionamento de ar consumindo energia no nosso modelo. OBS: para
ficar mais fcil de visualizar, abra o arquivo .tab, v para o final
do arquivo e copie os dados do relatrio de uso final de energia
eltrica e cole em uma nova planilha do Excel.RELATRIO DE USO FINAL
DE ENERGIA ELTRICA Meter INTERIORLIGHTS: ELECTRICITY [kWh] 195.
176. 195. 189. 195. 189. 195. 195. 189. 195. 189. 195. 2300. 176.
195. INTERIOREQUIPMENT: ELECTRICITY [kWh] 446. 403. 446. 432. 446.
432. 446. 446. 432. 446. 432. 446. 5256. 403. 446. ELECTRICITY:
FACILITY [kWh] 1351. 1213. 1401. 1292. 1307. 1240. 1190. 1350.
1363. 1500. 1342. 1428. 15976. 1190. 1500.
January February March April May June July August September
October November December Annual Sum orAverage MinimumofMont hs
MaximumofMont hs
Vamos incluir o ar-condicionado no relatrio de consumo de
energia por uso final. 11. Volte ao IDF-Editor, localize o objeto
Output:Table:Monthly einsira as linhas abaixo do objeto j
existente. Mas temos que mudar o total da energia consumida para a
52
01/01 19:00:00
01/01 23:00:00
ultimacoluna do relatrio. Logo altere os valores segundo
expresso abaixo: VariableOrMeterName03: Fans:Electricity
AggregationType03: SumOrAverage VariableOrMeterName04:
Heating:Electricity AggregationType04: SumOrAverage
VariableOrMeterName05: Cooling:Electricity AggregationType05:
SumOrAverage VariableOrMeterName06: Electricity:Facility
AggregationType06: SumOrAverage
Uso final de energia eltrica do modelo12.Salve e simule o
modelo. Abra oarquivo .Tab e ploteumgrfico de uso final de energia
eltrica do seu modelo. Para isso abra o arquivo .tab, va para o
final do arquivo, copie os dados do relatrio de uso final de
energia eltrica e cole em uma nova planilha do Excel.
Para gerar o grfico, vamos precisar selecionar os dados. Abaixo,
monte uma tabela com os dados segundo a imagem abaixo: preciso
remover os (.) para que o Excel o reconhea como nmero. Para isso,
no aps colar os dados no Excel, proceda da seguinte forma: ctrl+L
53
substituirlocalizar: .substituir por:, substituir tudo.
Selecione as cluasC22:G23 Inserir grfico de pizza. Para
adicionar o rtulo dos dados, clique com o boto direito sobre a
pizza do grfico adicionar rtulos dos dados.
2300, 14% 7227, 45% 5256, 33%
Iluminao Equipamentos Ventilao Aquecimento Refrigerao
6, 0% 1188, 8%
800.00 600.00 400.00 200.00 0.00
Iluminao Equipamentos Ventilao Aquecimento Refrigerao
Os dados de dimensionamento do sistemafeito pelo programa esto
disponveis no arquivo UmaZonaApJanela.eio. Abra esse arquivo com o
bloco de notas e localize as 54
ltimas linhas, conforme ilustrado na figura.
Identificar a capacidade deresfriamento (12.572,65 W),
aquecimento (1.531,59 W) e ventilao (0,75951 m/s) definidos pelo
programa.
55
Exerccio 12 Modelo: UmaZonaBrise.idfINTRODUO
Adicionando o brise ao modelo Definindo as coordenadas do
briseVamos adicionar uma proteo solar (brise horizontal) sobre a
janela do nosso modelo e ver o impacto no consumo de energia
eltrica do sistema de condicionamento de ar.
Adicionando a janela1. Salve o modelo anterior
UmaZonaArSplit.idf com outro nome, por exemplo: UmaZonaBrise.idf.
2. Ainda no IDF-Editor, localize e
0\DataSets\WindowGlassMaterials.idf abra o arquivo
C:\EnergyPlusV1-3-
3. Verifique que neste arquivo, apenas o grupo
MATERIAL:WINDOWGLASS possui objetos pressionando Ctrl+L. 4.
Selecione o objeto referente ao vidro CLEAR 2.5MM (Obj1). Copie-o
utilizando o boto . 5. Cole-onoarquivoUmaZonaJanela.idfusandooboto
. (Utilize omenuWindowdoIDF-Editorparaselecionar esse arquivo). 6.
No arquivo UmaZonaJanela.idf, localize e adicione um novo objeto
CONSTRUCTION, que ser o tipo de janela com o vidro claro. O nome
deste objeto poder ser Janela e ter
apenasumacamada(OutsideLayer)como objeto CLEAR 2.5MM.
Copiando um tipo de vidro para o modelo
Adicionando a janela7. Localize e adicione dentro da classe
ThermalZonesandSurfaces, um novo objeto Window, que ter as
caractersticasda janela, com osseguintes parmetros: Name: Janela
Norte Construction Name: Janela Building Surface Name: Parede Norte
Multiplier:1 StartingXCoordinate:1 StartingYCoordinate:0,5 Lenght:6
Height:2
56
2. Na classe de objetos ThermalZonesandSurfaces, adicione um
objeto do tipo Shading:Zone:Detailed e defina os parmetros: User
Supplied Surface Name: Brise horizontal Base SurfaceName: Parede
Norte TransSchedShadowSurf: Nubmer of Surface Vertex Groups: 4 As
figuras abaixo ilustra como dever se situar a brise na zona.
Observe que a brise fica na mesma cota (z=2,75)
57
Tente definir as coordenadas de cada vrtice do brise (1,50 m de
projeo e largura de 7,00 m) e confira com os dados abaixo: Vertex1
X-coordinate: 0.50 Vertex1 Y-coordinate: 7.50 Vertex1 Z-coordinate:
2.75 Vertex2 X-coordinate: 0.50 Vertex2 Y-coordinate: 6.00 Vertex2
Z-coordinate: 2.75 Vertex3 X-coordinate: 7.50 Vertex3 Y-coordinate:
6.00 Vertex3 Z-coordinate: 2.75 Vertex4 X-coordinate: 7.50 Vertex4
Y-coordinate: 7.50 Vertex4 Z-coordinate: 2.75 3. Salve o modelo e
execute a simulao. Repare que o processo de simulao agora ficou
levemente mais lento, devido complexidade do modelo, que est
aumentando. 4. Abra o arquivo .Tab e plote um grfico de uso final
de energia eltrica do seu modelo. 5. Para isso abra o arquivo .tab,
v para o final do arquivo, copie os dados do relatrio de uso final
de energia eltrica e cole em uma nova planilha do Excel. 6. Para
gerar o grfico, vamos precisar selecionar os dados. Abaixo, monte
uma tabela com os dados segundo a imagem abaixo: 7. preciso remover
os (.) para que o Excel o reconhea como nmero. Para isso, no aps
colar os dados no Excel, proceda da seguinte forma: ctrl+L
substituir localizar: .substituir por:, substituir tudo.
Uso Final de Energia Eltrica kWh/ano
2300, 15%Iluminao
7125, 45% 5256, 33%
Equipamentos Ventilao Aquecimento Refrigerao
5, 0% 1170, 7%
Abra o arquivo DXF para ver o desenho do brise sobre a
janela.
58
Exerccio 13 Modelo: DuasZonas.idfNo ltimo exerccio deste curso
de introduo ao EnergyPlus vamos adicionar uma zona trmica fachada
leste do nosso modelo. Para facilitar o exerccio, vamos apenas
duplicar a zona existente.
Duplicando a zona existente1. Salve o modelo anterior
UmaZonaBrise.idf com outro nome, por exemplo: DuasZonas.idf. 2. Na
classe de objetos Thermal Zone andSurfaces, Duplique o objeto ZONE
existente e mude o nome da nova zona para Zona2. E o X Origin para
8. 3. Duplique todas as BuildingSurfaceDetailed existentes e altere
o nome de cada superfcie acrescentando o sufixo Zn2, para no
confundir: Ex: Parede Norte Parede Norte Zn2 4. Mude o campo Inside
Face Environment de cada nova superfcie para Zona2. 5. Para
representar o contato entre as duas zonas necessrio alterar o campo
OutsideFaceEnvironment e OutsideFaceEnvironmentObjectdas paredes
que fazem ocontato entre as duas zonas. No nosso modelo, essas
paredes seriam: Parede Leste da Zona 1e Parede Oeste da Zona 2 6.
No objeto Parede Leste, altere os campos: OutsideFaceEnvironment:
Zone OutsideFaceEnvironmentObject: ParedeOeste Zn2 Sun Exposure:
NoSun Wind Exposure: NoWind 7. E no objeto Parede Oeste Zn2, altere
os campos: OutsideFaceEnvironment: Zone
OutsideFaceEnvironmentObject: ParedeLeste Sun Exposure: NoSun Wind
Exposure: NoWind Salve o modelo e execute a simulao. Verifique os
efeitos da adio desta nova zona no consumo de energia eltrica anual
do modelo UmaZonaBrise.idf (reduo de 4%) e veja como ficou o
desenho em 3D no arquivo DXF. Agora voc pode adicionar a esta nova
zona: uma janela, cargas internas, infiltrao e tudo o mais que foi
visto no decorrer dos exerccios at aqui.
59
Exerccio 14 CustoFinalO Energyplus tambm emite uma listagem com
o custo do consumo final de energia eltrica. 1. Salve o modelo
UmaZonaBrise.idf com outro nome, por exemplo:
UmaZonaBriseFatura.idf. 2. Localize a classe de objeto Economics e
insira um novo objeto noCurrencyType. Este campo especifica a moeda
a ser utilizada para os valores da tarifa. Monetary Unit: BRL (R$
ser adicionado ao relatrio). Para que o Energyplus simule
corretamente as tarifas, necessrio criar duas schedules, uma de
pico e outra de estaes do ano. 3. Insira novos objetosSchedule
CompactUtilityCost:Tariff com os seguintes dados:Field Name
Schedule TypeLimitsName Field 1 Field 2 Field 3 Field 4 Field 5
Field 6 Field 7 Field 8 Obj5 Sch_Pico Qualquer Through:31 December
For:alldays Until:17:30 3 Until:20:30 1 Until:24:00 1 Obj6
Sch_Estacao Qualquer Through:31 December Until:24:00 1 Obj7
Sch_Conv Qualquer Through:31 December Until:24:00 3
Obs: Sch_Pico:O valor 1 corresponde ao pico e o valor 3 for a de
pico Sch_Estacao:O valor 1 corresponde ao inverno; o valor 2
corresponde a primavera, ovalor 3 corresponde ao vero e o valor 4
corresponde ao outono 4. Insira um novo objeto UtilityCost:Tariff
com os seguintes dados: Name: HSV HSA Output meter name:
electricity:facility electricity:facility Conversionfactorchoice:
kWh kWh Time of use period schedule name: Sch_Pico Sch_Pico Season
Schedule name: Sch_Estacao Sch_Estacao Demandwindowlenght:
quarterhour quarterhour Para facilitar, vamos utilizar a legenda:
HSV: Horo sazonal verde HSA: Horo Sazonal azul CONV: Convencional
5. Insira novos objetos seguintesdados: no
UtilityCost:Charge:Simple com os
CONV electricity:facility kWh Sch_Conv Sch_Estacao
quarterhour
60
Field Charge VariableName TariffName SourceVariable
CategoryVariableName Cost per Unit or Variable Name
Tarifa Horo-Sazonal Verde CPU_HSV CPS_HSV CFPU_HSV HSV HSV HSV
peakenergy peakenergy offpeakenergy Annual Annual Annual
EnergyCharges EnergyCharges EnergyCharges CPUHSV CPSHSV CFPUHSV
CFPS_HSV HSV offpeakenergy Annual EnergyCharges CFPSHSV
DEM_HSV HSV peakenergy Annual DemandCharges DEMHSV
Field Charge VariableName TariffName SourceVariable
CategoryVariableName Cost per Unit or Variable Name
CPU_HSA HSA peakenergy Annual EnergyCharges CPUHSA
CPS_HSA HSA peakenergy Annual EnergyCharges CPSHSA
Tarifa Horo-Sazonal Azul CFPU_HSA HSA offpeakenergy Annual
EnergyCharges CFPUHSA
CFPS_HSA HSA offpeakenergy Annual EnergyCharges CFPSHSA
DEMP_HSA HSA peakenergy Annual DemandCharges DEMPHSV
DEMFP_HSA HSA peakenergy Annual DemandCharges DEMFPHSA
Tarifa Convencional Field C_CONV Charge VariableName HSV
TariffName offpeakenergy SourceVariable Annual CategoryVariableName
EnergyCharges Cost per Unit or Variable Name CCONV
DEM_CONV HSV offpeakenergy Annual DemandCharges DEMCONV
Para a tarifa convencional, vale lembrar que h tarifao apenas
para consumo e demanda. Mas como estamos realizando a simulao
utilizando a Schedule de pico, termos que considerar a energia
consumida durante o horrio de pico e fora de pico, com a mesma
tarifa.
6. Insira novos objetos no UtilityCost:Variable com os dados das
tarifas de energia eltrica. No caso, vamos utilizar as tarifas da
CEMAT de 05 de abril de 2011, enquadrando como consumidor do
subgrupo A4: 61
Tarifa Horo-Sazonal VerdeName TariffName VariableType
JanuaryValue FebruaryValue MarchValue AprilValue May Value
JuneValue July Value August Value SeptemberValue OctoberValue
NovemberValue DecemberValueCPUHSV HSV Energy 1,37684 1,37684
1,37684 1,37684 0 0 0 0 0 0 0 1,37684 CPSHSV HSV Energy 0 0 0 0
1,4069 1,4069 1,4069 1,4069 1,4069 1,4069 1,4069 0 CFPUHSV HSV
Energy 1,18035 1,18035 1,18035 1,18035 0 0 0 0 0 0 0 1,18035
CFPSHSV HSV Energy 0 0 0 0 0,19779 0,19779 0,19779 0,19779 0,19779
0,19779 0,19779 0 DEMHSV HSV Energy 13,87 13,87 13,87 13,87 13,87
13,87 13,87 13,87 13,87 13,87 13,87 13,87 CPUHSA HSA Energy 0,28613
0,28613 0,28613 0,28613 0 0 0 0 0 0 0 0,28613 CPSHSA HSA Energy 0 0
0 0 0,31619 0,31619 0,31619 0,31619 0,31619 0,31619 0,31619 0
Tarifa Horo-Sazonal AzulCFPUHSA HSA Energy 0,18035 0,18035
0,18035 0,18035 0 0 0 0 0 0 0 0,18035 CFPSHSA HSA Energy 0 0 0 0
0,19779 0,19779 0,19779 0,19779 0,19779 0,19779 0,19779 0 DEMPHSV
HSA Energy 46,97 46,97 46,97 46,97 46,97 46,97 46,97 46,97 46,97
46,97 46,97 46,97 DEMFPHSA HSA Energy 13,97 13,97 13,97 13,97 13,97
13,97 13,97 13,97 13,97 13,97 13,97 13,97
Tarifa ConvencionalCCONV CONV Energy 0,20069 0,20069 0,20069
0,20069 0,20069 0,20069 0,20069 0,20069 0,20069 0,20069 0,20069
0,20069 DEMCONV CONV Energy 33,52 33,52 33,52 33,52 33,52 33,52
33,52 33,52 33,52 33,52 33,52 33,52
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6) Execute a simulao; 7) Abra o arquivo Table.csv e observe o
custo final da edificao com autilizao da tarifa HSV, HSA e
Convencional.
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