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The performance of photovoltaic shading devices integrated into institutional buildings
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Keywords

Photovoltaic systems
Solar shading
Energy efficiency

How to Cite

SANTOS, Maurício Picetti dos; SANTOS, Ísis Portolan dos; SALAMONI, Isabel Tourinho. The performance of photovoltaic shading devices integrated into institutional buildings. PARC Pesquisa em Arquitetura e Construção, Campinas, SP, v. 13, n. 00, p. e022019, 2022. DOI: 10.20396/parc.v13i00.8664618. Disponível em: https://periodicos.sbu.unicamp.br/ojs/index.php/parc/article/view/8664618. Acesso em: 16 aug. 2024.

Abstract

Photovoltaic solar energy is an important source of renewable energy with less environmental impact. It brings electricity generation closer to consumption units and reduces losses in energy transmission. In addition, the geometric characteristics of photovoltaic modules allow integration with the building envelope, establishing passive components to promote energy efficiency. Acting in the consumer units as a solar shading component, they limit the thermal gains in indoor environments, controlling solar irradiation incidence and reducing energy consumption by air conditioning. This article evaluated the performance of photovoltaic integrated shading devices in the building Institute of Intelligent Networks of the Federal University of Santa Maria regarding the generation of electricity and its influence on the electricity consumption of the building. Simulations were performed in the PVsyst v6.8 software to evaluate the energy generation of the photovoltaic set and in the DesignBuilder v6.1 software to estimate the energy consumption of the building. The photovoltaic integrated shading devices, composed of 34 modules, performed better than the set of the same number of modules installed on the roof of the virtual model, reducing 21.94 MWh/m².year the resulting energy consumption of the model. Therefore, the insertion of photovoltaic modules in the form of shading devices appears as an alternative for integration in buildings with reduced coverage area, presenting a similar generation to traditional systems and reducing electricity consumption.

https://doi.org/10.20396/parc.v13i00.8664618
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References

ABNT. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 15.220-2. Desempenho térmico de edificações. Parte 2: Método de cálculo da transmitância térmica, da capacidade térmica, do atraso térmico e do fator solar de elementos e componentes de edificações. Rio de Janeiro: ABNT, 2005.

ABNT. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 16.401-3: Instalações de ar-condicionado - Sistemas centrais e unitários. Parte 3: Qualidade do ar interior. Rio de Janeiro: ABNT, 2008.

ABNT. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR ISO/CIE 8.995-1. Iluminação de ambientes de trabalho. Parte 1: Interior. Rio de Janeiro: ABNT, 2013.

ABSOLAR. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA. Energia solar voltaica no Brasil: Infográfico ABSOLAR. São Paulo, SP, 2020. Disponível em: https://www.absolar.org.br/mercado/infografico/. Acesso em: 22 dez. 2020.

ANEEL. AGÊNCIA NACIONAL DE ENERGIA ELÉTRICA Perdas de Energia Elétrica na Distribuição. Edição 01. Brasília, DF, 2020. Disponível em: https://antigo.aneel.gov.br/documents/654800/18766993/Relat%C3%B3rio+Perdas+de+Energia_+Edi%C3%A7%C3%A3o+1-2021.pdf/143904c4-3e1d-a4d6-c6f0-94af77bac02a. Acesso em: 14 jan 2020.

ANEEL. AGÊNCIA NACIONAL DE ENERGIA ELÉTRICA. Resolução Normativa nº 687/2015: altera a Resolução Normativa nº 482, de 17 de abril de 2012, e os Módulos 1 e 3 dos Procedimentos de Distribuição – PRODIST. Brasília, DF, 2015. Disponível em: http://www2.aneel.gov.br/cedoc/ren2012482.pdf. Acesso em: 20 dez. 2020.

ASHRAE. AMERICAN SOCIETY OF HEATING, REFRIGERATING AND AIR CONDITIONING ENGINEERS. ASHRAE Standard 90.1: Energy Standard for Buildings Except Low-Rise Residential Buildings. Atlanta: ASHRAE, 2019. Disponível em: https://www.techstreet.com/ashrae/standards/ashrae-90-1-2019-i-p?gateway_code=ashrae&product_id=2088527. Acesso em: 18 dez. 2021.

BITTENCOURT, L.; CÂNDIDO, C. Introdução à ventilação natural. 2. ed. Maceió: EdUFAL, 2006. 163 p.

CARTANA, R. P.; PEREIRA, F. O. R. Elementos de controle solar desenvolvidos com modelagem paramétrica e algoritmos evolutivos. PARC Pesquisa em Arquitetura e Construção, Campinas, v. 7, n. 3, p. 133–144, out. 2016. DOI: http://dx.doi.org/10.20396/parc.v7i3.8647516.

DESIGNBUILDER. Defining set point temperature and RH schedules. 2010. Disponível em: https://designbuilder.co.uk/helpv4.2/Content/Defining_setpoint_temperature_schedules.htm. Acesso em: 05 jun. 2020.

DOBRZYCKI, A.; KURZ, D.; MIKULSKI, S.; WODNICKI, G. Analysis of the Impact of Building Integrated Photovoltaics (BIPV) on Reducing the Demand for Electricity and Heat in Buildings Located in Poland. Energies, v.13, n. 10, 2020. DOI: https://doi.org/10.3390/en13102549.

ELETROBRÁS. CENTRAIS ELÉTRICAS BRASILEIRAS. Manual para aplicação do RTQ-R: baseado na Portaria nº 18/2012. Versão 1. Rio de Janeiro: Eletrobrás/ Procel, 2012. Disponível em: http://www.pbeedifica.com.br/sites/default/files/projetos/etiquetagem/residencial/downloads/Manual_de_aplica%C3%A7%C3%A3o_do_%20RTQ-R-v01.pdf. Acesso em: 21 dez. 2020.

EPE. EMPRESA DE PESQUISA ENERGÉTICA. Balanço Energético Nacional 2020: Ano base 2019. Rio de Janeiro: EPE, 2020. 292 p. Disponível em: https://www.epe.gov.br/sites-pt/publicacoes-dados-abertos/publicacoes/PublicacoesArquivos/publicacao-479/topico-528/BEN2020_sp.pdf. Acesso em: 14 jan 2020.

EPE. EMPRESA DE PESQUISA ENERGÉTICA. Plano Decenal de Expansão de Energia 2026. Brasília: Ministério de Minas e Energia Empresa de Pesquisa Energética, 2017. Disponível em: https://www.epe.gov.br/sites-pt/publicacoes-dados-abertos/publicacoes/PublicacoesArquivos/publicacao-40/PDE2026.pdf. Acesso em: 8 out. 2021.

EVANGELISTI, L.; GUATTARI, C.; ASDRUBALI, F.; VOLLARO, R. L. An experimental investigation of the thermal performance of a building solar shading device. Journal of Building Engineering, v. 28, Mar. 2020. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jobe.2019.101089.

GHOSH, A.; NEOGI, S. Effect of fenestration geometrical factors on building energy consumption and performance evaluation of a new external solar shading device in warm and humid climatic condition. Solar Energy, v. 169, p. 94–104, July 2018. DOI: https://doi.org/10.1016/j.solener.2018.04.025.

HOFER, J.; GROENEWOLT, A.; JAYATHISSA, P.; NAGY, Z.; SCHLUETER, A. Parametric analysis and systems design of dynamic photovoltaic shading modules. Energy Science & Engineering, v. 4, n. 2, p. 134-152, Mar. 2016. DOI: https://doi.org/10.1002/ese3.115.

INMET. INSTITUTO NACIONAL DE METEOROLOGIA. Normais climatológicas 1961-1990. Brasília: INMET, 1992. Disponível em: https://portal.inmet.gov.br/normais. Acesso em: 17 dez. 2021.

INMETRO. INSTITUTO NACIONAL DE METROLOGIA, NORMALIZAÇÃO E QUALIDADE INDUSTRIAL. Anexo geral V: Catálogo de propriedades térmicas de paredes, coberturas e vidros. Portaria no 50/2013. Rio de Janeiro, 2017. Disponível em: http://www.inmetro.gov.br/consumidor/produtospbe/regulamentos/anexov.pdf. Acesso em: 8 dez. 2021.

INMETRO. INSTITUTO NACIONAL DE METROLOGIA, NORMALIZAÇÃO E QUALIDADE INDUSTRIAL. Portaria Nº 42, de 24 de fevereiro de 2021. [Aprova a Instrução Normativa Inmetro para a Classificação de Eficiência Energética de Edificações Comerciais, de Serviços e Públicas (INI-C) que aperfeiçoa os Requisitos Técnicos da Qualidade para o Nível de Eficiência Energética de Edifícios Comerciais, de Serviços e Públicos (RTQ-C). Diário Oficial da União: Edição 45, Seção 1, p. 44. Brasília, DF, 24 fev. 2021. Disponível em: http://www.inmetro.gov.br/legislacao/rtac/pdf/RTAC002707.pdf. Acesso em: 08 dez. 2021.

ISO. INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARD. ISO 7730: moderate thermal environments: determination of the PMV and PPD Indices and Specification of the conditions of Thermal Comfort. Geneva: ISO, 2005.

JOVANOVIC, J.; SUNB, X.; STEVOVIC, S.; CHEN, J. Energy-efficiency gain by combination of PV modules and Trombe wall in the low-energy building design. Energy and Buildings, v. 152, p. 568-576, Oct. 2017. DOI: 10.1016/j.enbuild.2017.07.073.

LAMBERTS, R.; DUTRA, L.; PEREIRA, F. O. R. Eficiência energética na arquitetura. 3. ed. Rio de Janeiro: Eletrobrás/ PROCEL: Ministério de Minas e Energia, 2014. 366 p.

LEITZKE, R. K.; CUNHA, E. G.; SILVA, O., M.; SILVA, A. C. S. B.; BELTRAME, C. M. Avaliação de dispositivos de proteção solar fixos e automatizados para edifício residencial. PARC Pesquisa em Arquitetura e Construção, Campinas, v. 8, n. 1, p. 59–72, 2017. DOI: https://doi.org/10.20396/parc.v8i1.8649657.

LI, X.; PENG, J.; LI, N.; WANG, M.; WANG, C. Study on optimum tilt angles of photovoltaic shading systems in different climatic regions of China. Procedia Engineering, v. 205, p. 1157-1164, 2017. DOI: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2017.10.185.

PEREIRA, I. M.; SOUZA, R. V. G. Proteção Solar em Edificações Residenciais e Comerciais: Desenvolvimento de Metodologia. In: ENCONTRO NACIONAL DE TECNOLOGIA DO AMBIENTE CONSTRUÍDO-ENTAC, 12, Fortaleza, 2008. Anais [...]. Porto Alegre: ANTAC, 2008.

PROCEL. PROGRAMA NACIONAL DE CONSERVAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA. Módulos Fotovoltaicos. 2021. Disponível em: http://www.procelinfo.com.br/main.asp?View=%7BB70B5A3C-19EF-499D-B7BC-D6FF3BABE5FA%7D. Acesso em: 4 fev. 2022.

RODRIGUES, T. T. V.; CARLO, J. C.; OLIVEIRA FILHO, D. Modelagem térmica de fotovoltaicos semitransparentes: impactos na eficiência da célula e no desempenho da zona. PARC Pesquisa em Arquitetura e Construção, Campinas, v. 9, n. 4, p. 305–318, 2018. DOI: https://doi.org/10.20396/parc.v9i4.8652785.

RUSCHEL, C. S.; GASPARIN, F. P.; KRENZINGER, A. Determinação da capacidade térmica de módulos fotovoltaicos de diferentes tecnologias. Revista Brasileira de Energia Solar. v. 6, n. 2, dec. 2015. Disponível em: https://rbens.emnuvens.com.br/rbens/article/view/130/129. Acesso em: 15 jan. 2021.

RÜTHER, R. Edifícios solares fotovoltaicos: o potencial da geração solar fotovoltaica integrada a edificações urbanas e interligada à rede elétrica pública no Brasil. Florianópolis: UFSC/ LABSOLAR, 2004. 114 p. Disponível em: https://fotovoltaica.ufsc.br/sistemas/livros/livro-edificios-solares-fotovoltaicos.pdf. Acesso em: 15 jan. 2021.

STAMATAKIS, A.; MANDALAKI, M.; TSOUTSOS, T. Multi-criteria analysis for PV integrated in shading devices for Mediterranean region. Energy and Buildings, v. 117, p. 128-137, Apr. 2016. DOI: https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2016.02.007.

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