Água
da chuva
A captação das águas da
chuva é feita através de calhas no telhado. As águas são armazenadas
em reservatórios após passarem por um filtro especial para águas da
chuva modelo VF1 da 3Ptechnik. Os reservatórios tem capacidade
para cerca de 15.000 litros, o que proporciona uma autonomia, quando
totalmente cheios, de 75 dias. A água da chuva na Casa Autônoma será
usada na lavanderia, lavagens de pisos e calçadas e na alimentação
dos espelhos d'água. O sub-sistema de captação de água da chuva faz
parte do Sistema
hidro-sanitário.
Tratamento
do esgoto secundário
As águas do esgoto secundário
são tratadas através de um equipamento exclusivo desenvolvido pelo LabCau.
Considera-se como esgoto secundário as águas provenientes da
lavanderia, ralos, chuveiro e pias de banheiro. O equipamento modelo TAS
1000 pesquisado pela Fitoplannus através de sua marca Agá-dois-óh, é capaz de tratar 1000 litros de águas servidas por
dia, através de processos de retenção de sólidos e diversas
filtragens.
Tratamento
do esgoto primário
As águas do esgoto primário
são tratadas através de um sistema que prevê todas as etapas listadas
nas normas NBR 7229 e NBR 13969. São elas:
1) Tanque séptico
2) Reator anaeróbico
3) Reator aeróbico
4) Tanque de decantação
5) Reativação do lodo
6) Esterilização
7) Filtragem
Os equipamentos utilizados
nesta central de tratamento são fornecidos pela Rotogine
e pela Fitoplannus.
Esterilização
As águas
utilizadas em alguns sistemas do Projeto são esterilizadas através de
um processo que utiliza lâmpadas ultra-violeta como bactericida. Estas
lâmpadas, utilizadas com o comprimento de onda adequado, tem a
propriedade de destruir o material genético das bactérias impedindo
que as mesmas se reproduzam e formem colônias. Neste processo é
utilizado um equipamento especial desenvolvido pelo LabCau
que consiste em uma câmara por onde circula a água que entra em
contato com a lâmpada ultra-violeta. Um controlador de vazão regula a
intensidade da saída da água proporcionando assim a possibilidade de
regulagem do tempo de exposição da lâmina d’água aos raios
esterilizadores.
Economia
de água
São
utilizados na casa, metais sanitários especiais que tem a característica
de serem economizadores de água. Estes metais são produzidos pela DOCOL.
Destaque para a linha..... que contém sensores de acionamento por presença.
Outra novidade são as válvulas de controle de vazão de água,
instaladas nos chuveiros e pias.
Dimensionamento elétrico
O
dimensionamento de sistemas autônomos está ligado diretamente ao
desempenho do sistema como um todo. O desempenho relaciona três variantes
principais: a energia requerida, a eficiência e a capacidade produtiva.
A
energia requerida é definida pelos elementos de utilização do sistema e
pelas exigências específicas de conforto requeridas pelo clima. É
calculada em função da potência, do consumo dos elementos e do tempo de
utilização.
A
eficiência consiste da capacidade de obtenção do insumo com o mínimo
de perda. As perdas são as parcelas de energia elétrica que são
dissipadas em outras formas de energia e que não chegam ao destino final
ou elemento de utilização.
A
capacidade produtiva é definida pela quantidade nominal de energia possível
de ser gerada ou captada.
A
relação do desempenho do sistema é assim a relação entre estas três
variantes. Um sistema autônomo com alto desempenho deve possuir alta
eficiência com boa capacidade produtiva atendendo ao mínimo de energia
requerida.
O dimensionamento é a aplicação prática do estudo do
desempenho e de suas variantes.
No
dimensionamento de um sistema autônomo de energia são analisados os
geradores que são os fornecedores do insumo energético, os condutores
que transmitem a energia (fios e cabos), os controladores de carga que
regulam a voltagem do gerador e o estado de carga das baterias, os
acumuladores (baterias) que armazenam a energia gerada para o
aproveitamento futuro e os inversores transformam a corrente contínua
gerada em corrente alternada própria a utilização na maioria dos
equipamentos eletrodomésticos. A figura 28 representa um esquema típico
de uma instalação autônoma
Para o
dimensionamento dos painéis e banco de baterias foi utilizado um método
simplificado de avaliação horária. A tabela 3
apresenta as médias de horas de insolação para Brasília e o
valor adotado em projeto de 6,8 horas /dia de insolação:
Para atender a energia requerida o dimensionamento do
Projeto Casa Autônoma deve ter as seguintes configurações:
Características do Sistema Híbrido adotado em projeto: 9/1
(90% de geração solar e 10% de geração eólica)
Total de energia ativa consumida diariamente: 6895 Wh/dia
Tensão do sistema: 12 volts
Energia
fotovoltaica
A
energia fotovoltaica é aquela obtida a partir da transformação da
energia solar. Para esta transformação são utilizadas células
fotovoltaicas na sua maioria fabricadas a partir do silício amorfo. Na
Casa Autônoma, a energia fotovoltaica está sendo implantada de forma
progressiva atendendo ao seguinte cronograma:
PRIMEIRA
ETAPA: (já implantada) circuitos
de iluminação;
SEGUNDA
ETAPA: circuitos de tomada para aparelhos de uso esporádico (tv, som,
forno microondas, batedeira, liquidificador);
TERCEIRA
ETAPA: circuitos de tomada para aparelhos de uso contínuo (geladeira,
freezer, bombas automáticas, computador de controle);
QUARTA
ETAPA: circuito de segurança e reserva.
O
projeto total obedecerá ao seguinte dimensionamento:
PRIMEIRA ETAPA
A
primeira etapa já implantada possui a seguinte configuração:
4
Painéis fotovoltaicos de 75 Wp
3
baterias de 150 Ah
1
controlador de carga e descarga de 30 ampéres
1
controlador de carga e descarga de 10 ampéres
Energia
eólica
É
sabido que Brasília possui quase nenhuma viabilidade para a energia eólica.
As pequenas turbinas disponíveis no mercado começam a produzir energia
com ventos de 2,8 m/s. A média para Brasília na região urbana é de 3
m/s, ou seja, se tirarmos
pela média, quase não teremos produção eólica. Para o Projeto Casa
Autônoma, a energia eólica estará entrando mais como objeto de
pesquisa, ou seja, poderemos estar monitorando a geração instantânea
dia-a-dia e montando um quadro do comportamento eólico na prática.
A
pesquisa também abrange o estudo de um
método de avaliação e dimensionamento conhecido como Método de
Freqüência Relativa. Este método serve como dimensionador de uma futura
estação eólica e avalia com qual freqüência cada velocidade de vento
incide ao longo do dia de forma percentual. Ao fim de um determinado período
de tempo, podemos estabelecer
a freqüência relativa de cada velocidade e estabelecer a produção eólica
com mais segurança do que o tradicional método da velocidade média.
Circuitos e lâmpadas
A planta elétrica tem como principal característica a
separação entre os circuitos de tomada e de iluminação:
Os circuitos de tomada são separados em circuitos de tensão
110 V estabilizada e circuitos de tensão 220V estabilizada. Alguns cômodos
que se utilizem de equipamentos de tensão 110V, (computadores e periféricos),
possuem um cabeamento elétrico semi-estruturado, ou seja, um pequeno
quadro de comando que possibilita a habilitação das tomadas em 110V ou
220V .
Os cômodos são ainda supridos com um circuito opcional de
tensão 24V com tomadas especialmente confeccionadas para a Casa Autônoma.
Estes circuitos se prestam a alimentar equipamentos como câmeras de
segurança, controladores do sistema de automação, mostruários digitais
de temperatura, umidade , válvulas solenóide e outros.
Os circuitos de iluminação estão divididos em dois
circuitos alimentados com 12V,
operando com quatro tipos de lâmpadas:
1) Lâmpadas fluorescentes 4 pinos de 5W, 9W e 12 W com
reator/inversor e alimentação 12V, cor amarela, instaladas em luminárias
decorativas especialmente adaptadas para o Projeto Casa Autônoma;
2) Lâmpadas automotivas de 1W, 3W e 5W , alimentadas com
12V, cor amarela e luminárias projetadas e desenvolvidas pelo Projeto
Casa Autônoma para se obter o máximo de eficiência luminotécnica.
3) Lâmpadas dicróicas 20W e bipino 20 W - 12V
4) LEDs operando com 12 volts.
Cabeamento
estruturado
O
Projeto conta com uma solução de cabeamento estruturado com 47 pontos não
dedicados que operam os sistemas de telefonia, rede de computadores e
equipamentos de controle e medição. Toda a solução de cabeamento foi
desenvolvida pela ANP através de sua representante em Brasília a empresa
NDI TELECON.
Shafts
de instalações
As
instalações elétricas e hidro-sanitárias passam, na sua maioria, por
shafts de instalações colocados em posições estratégicas da edificação.
Este sistema possibilita a adequação das instalações às possíveis
mudanças, bem como a inserção de novas redes para atender equipamentos
e sistemas complementares.
SPDA
Um
sistema completo de proteção contra descarga atmosféricas foi instalado
na casa. O sistema compõe-se de aterramento completo das partes
metálicas expostas e protetores dos quadros elétricos
Canaletas
para instalações
Dentro
de uma concepção sistêmica de projeto integrado, foram planejadas
canaletas de instalações que são decoradas com tabeiras de madeira. Sob
estas canaletas passam todas as instalações horizontais dos dois pisos
da residência.
Iluminação
natural
Os
conceitos de eficiência energética contemplaram uma farta participação
da iluminação natural nos ambientes internos da casa. Grandes índices
de aclaramento natural foram obtidos na totalidade dos ambientes de estar
e de trabalho.
Eficiência
energética
Os
princípios de eficiência energética são fundamentais ao sucesso do
projeto devido principalmente à necessidade da redução da carga
instalada e do consumo de
energia.
Além
dos conceitos de eficientização, o projeto procura também pesquisar a
adequação das tecnologias de geração elétrica alternativa ao nível
urbano, como alternativa para a economia doméstica e para o planejamento
do sistema energético global.
São
premissas do projeto:
1)
Otimização da iluminação natural;
2)
Aquecimento de água através
de captação solar;
3)
Geração de energia por meios alternativos (solar e eólico);
4)
Adequação da carga térmica aos níveis de conforto para minimizar o
consumo energético com equipamentos climatizadores;
5)
Prioridade de climatização por meios não mecânicos;
6)
Controle luminotécnico;
7)
Monitoração de equipamentos e de consumo;
8)
Autonomia de nobreak;
9)
Utilização de equipamentos com comprovada eficiência a nível de
consumo;
10)
prioridade na utilização de lâmpadas de baixo consumo (9W e
automotivas);
11)
Iluminação de tarefas;
12)
Cálculo rigoroso da iluminação requerida e fornecida;
13)
Sistema autônomo de bloqueio de circuitos.
Irrigação
automatizada
Todos
os jardins contam com um sistema de irrigação automatizada com
controladores programáveis que estabelecem o dia e as horas de irrigação.
O controle é feito a partir de válvulas solenóides interligadas a um
controlador de seis seções. Para as épocas de chuva, um sensor avalia a
quantidade de umidade e controla o acionamento automático.
Climatização
por vaporização
Para
os períodos extremamente secos, em que a umidade em Brasília cai abaixo
dos índices de conforto, foi instalado na Casa Autônoma um eficiente
sistema de umidificação por vaporização fornecido pela PRIMETECH. O
sistema consiste de uma bomba de alta pressão controlada eletronicamente
que injeta a água em bicos vaporizadores com proteção ati-gotejamento.
Irrigação
dos telhados
O
sistema de climatização se completa com uma irrigação do telhado feita
com micro aspersores que se utilizam da água da chuva para reduzir o
calor incidente na cobertura.
Isolamento
acústico e térmico
A
arquitetura e o acabamento da construção se utilizaram de materiais com
características especiais no que se refere às propriedades térmicas e
de conforto ambiental. Alguns deles:
Janelas
e portas de PVC com isolamento múltiplos e vidros laminados - fornecedor
TIGRE - CLARIS
Forros
especiais com propriedades térmicas - fornecedor ARMSTRONG
Pisos
flutuantes - fornecedor DURAFLOR
Telhas
térmicas com enchimento de poliuretano - fornecedor PANISSOL
Aquecimento
solar
O
aquecimento da água será feito através do tradicional sistema de placas
de aquecimento com acumulação em boiller. Serão utilizados equipamentos
já consagrados no mercado e também testada uma nova tecnologia para
aquecer a piscina que consiste de um sistema que trabalha com temperaturas
mais elevadas (60° a 80 °) e com redução das perdas do sistema.
Estudos estão sendo realizados no sentido de eliminar a resistência
auxiliar do reservatório.
CFTV
e alarme monitorado
O
sistema segurança se compõe do alarme monitorado 24 através de central
que funciona a partir de sensores instalados nas paredes e portas. O
circuito interno de TV completa a segurança e proporciona uma visualização
de áreas inacessíveis através de 8 câmeras instaladas na fachada que
controlam os acessos e áreas externas próximas.
 
Estrutura
– sistema SIC
A
solução estrutural adotada compreende um vigamento de madeira
independente com fechamentos de tijolo maciço em panos auto-portantes.
Esta solução estrutural possibilitou uma amarração especial de toda a
estrutura de forma a possibilitar o trabalho higromórfico da madeira,
pois em nenhum momento a estrutura interage com os panos de fechamento,
evitando as trincas na alvenaria e envergamentos na madeira que ocorrem
freqüentemente em climas com grande variação de temperatura e umidade.
Baseado
neste princípio, foi criado um sistema estrutural para a Casa Autônoma
batizado de SIC - Sistema Independente Compartilhado. No SIC, os panos de
lajes estão simplesmente apoiados sobre a estrutura travada de madeira,
permitindo a trabalhabilidade da mesma. As lajes funcionam como no sistema
Steeldeck, contendo uma armação metálica como forma permanente
sobre a armação de madeira e o interior de concreto armado.
Para os fechamentos de alvenaria, foram utilizados
os blocos de concreto celular que são leves e fáceis de trabalhar. A
interação da alvenaria com a estrutura no sistema compartilhado se dá
através de pinos metálicos e uma interface que pode ser de metal ou
borracha. Neste conceito, toda a alvenaria se torna portante mas permanece
guiada pela estrutura, permitindo ainda a trabalhabilidade da mesma.
Automação
residencial
O sistema de
gerenciamento e automação é composto de uma central micro-processada
monitorada via computador através de um software específico. A central
é capaz de comandar diversas funções como controle de temperatura e
umidade, acionamento de equipamentos e detecção de acesso. A central é
composta de módulos que se interagem de acordo com o esquema da figura a
seguir.
Monitoramento
O
monitoramento energético é capaz de avaliar os parâmetros de consumo diário,
produção diária dos geradores (solar e eólico), estado de carga das
baterias, desempenho do sistema em relação ao projetado e desvio do
desempenho.
Como respostas
à avaliação dos parâmetros, o sistema deve ser capaz de produzir as ações
de alarme do sobreconsumo, alarme da situação crítica e bloqueio de
circuitos. O sobreconsumo é o consumo acima do parâmetro previsto para
determinada situação. Um estudo dos riscos do sobreconsumo avalia a
situação de fartura que é quando a produção excede o consumo diário,
sobrando carga para a reposição do banco de baterias, a situação de
normalidade, na qual a produção é suficiente para garantir o
abastecimento normal, a situação de alerta em que a produção é
ligeiramente inferior ao consumo diário, provocando um decréscimo
acumulativo do estoque do banco de baterias e a situação crítica em que
há um grande decréscimo da carga do banco de baterias que coloca em
risco o atendimento ao sistema, requerendo uma ação imediata através do
bloqueio de circuitos.
O
monitoramento climático consiste na análise da situação térmica e de
umidade ao longo do dia e durante todos os dias do ano. Este monitoramento
é executado através do sistema de sensores e controladores. O
monitoramento deve avaliar os dados diários, compará-los com os parâmetros
e fornecer a informação ou comando para uma ação reguladora. A ação
reguladora age diretamente nos elementos termo-reguladores com o objetivo
de produzir um ajuste de temperatura ou umidade. Logicamente só poderão
receber uma ação reguladora os elementos passivos e mecânicos que
tiverem as condições de mobilidade e autonomia previamente estabelecidos
em projeto. A possibilidade de utilização de um software de controle
propicia a avaliação do ajuste efetuado, checando os dados com os cálculos
prévios e gerando relatórios diários. A avaliação dos dados diários
de temperatura e das ações ao longo de um período possibilita a avaliação
do desempenho dos elementos termo-reguladores indicando o grau de sua
eficiência.
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