Utilização Racional de Energia em Climatização

1. Utilização Racional de Energia em Climatização Humberto Jorge Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

2. Sistemas de climatização AVAC • Em edifícios os sistemas AVAC e a iluminação são os consumidores de energia mais importantes. • Em instalações industriais os processos os processos são geralmente os maiores consumidores de energia. MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

3. Conforto humano Varia: • de indivíduo para indivíduo • com a idade • com a quantidade de roupa vestida • com a actividade Num edifício depende: • da temperatura do ar • velocidade do ar • temperatura radiante média das superfícies • humidade relativa e odores MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

4. Sistemas de climatização AVAC Parâmetros que influenciam o uso de energia: • Micro e macro climas • Local e orientação • Projecto • Ocupação e uso. MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

5. Sistemas de climatização AVAC Categorias de oportunidade de racionalização de energia: • Estratégias de operação e manutenção • Modificação do equipamento • Novo equipamento • Níveis de custos crescentes. MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

6. Sistemas de climatização AVAC Cargas de operação de um sistema de AVAC: • Transferência de calor através da envolvente do edifícios (paredes, tecto, portas, janelas) • Introdução do ar exterior por ventilação forçada ou por infiltração • Ganhos internos gerados por factores como iluminação, força motriz, pessoas, vapores de cozinha, etc. MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

7. Princípios básicos de URE em climatização • Embora o conforto tenha um significado relativo é normal considerar como temperaturas de conforto, valores entre os 18 ºC e os 25 ºC e a gama de humidade relativa entre os 30 e os 50%. • No Inverno é perfeitamente admissível um ajustamento das temperaturas entre os 18 e os 20 ºC tendo associado um vestuário adequado à época, resultando economias significativas de energia e diminuindo a importância dos choques térmicos. • No Verão a mesma técnica pode aplicar-se ao regular-se para temperaturas entre os 23 e 25 ºC. MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

8. Princípios básicos de URE em climatização • O aquecimento nocturno só deve existir para garantir que a temperatura não desça abaixo dos 10 a 13 ºC. • Só devem atingir as temperaturas de projecto quando a ocupação da edifício ou zona do edifício o justificarem. • A utilização de ar novo para renovação só deve ser utilizada quando o edifício estiver ocupado - a relação ar novo/ar de recirculação deve ser optimizada. MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

9. Princípios básicos de URE em climatização • Evitar o arrefecimento e o aquecimento simultâneos. • Fornecer apenas a potência de aquecimento ou arrefecimento necessárias - actuações nas temperaturas ou nos caudais em função das cargas reais que existam. • Seleccionar fontes de arrefecimento ou de aquecimento que possibilitem maior eficiência na utilização de energia. MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

10. Identificação de ORC’s em climatização • Limpeza periódica dos filtros de distribuição de ar -redução da resistência à passagem do ar. • Limitar a velocidade dos motores aos valores adequados - quanto menor velocidade menor potência pedida à rede. • Potência dos motores adequada. • Utilizar sistemas AVAC de capacidade variável para ajuste às necessidades. • Usar ar externo para arrefecimento sempre que possível (free cooling) MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

11. Identificação de ORC’s em climatização • Canalização de água/ar quente/fria bem isolada e concebida de modo a reduzir as perdas dos fluídos. • Aproveitamento de calor dos fluídos aquecidos (uso de recuperadores de calor). • Volume e velocidade do ar adequados aos espaços • Temperaturas ( “set points” dos termóstatos) adequadas a cada estação do ano • Funcionamento apenas nos períodos necessários com arranque/paragem óptimos do equipamento MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

12. Caudal variável Redução de consumo: (240 - 160) *103*3,6 kWh = 22222 kWh/ano Economia anual (0,053 €/kWh): 22222*0,053 = 1177,77 € Investimento no VEV: 2500 € Retorno do investimento: 2500/1177,77 = 2,1 anos 1MJ = 3600 kWh MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

13. Recuperação de calor (“Heat pipe”) • Reversível • Sem contaminação de ar • Campo vasto de aplicação MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

14. Recuperação de calor (Roda de calor) • Accionamento por motor eléctrico de baixa potência • Contaminação de ar admitido • Condutas próximas MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

15. Recuperação de calor (Permutador ar-ar) • Condutas próximas • Económico • Eficiência aceitável • Simples MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

16. Recuperação de calor (Duas serpentinas) • Possível localização afastada das duas condutas • Consumo da bomba diminuto (Fiabilidade) MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

17. Bomba de calor COP - “Coeficient of performance” CTC - Calor transferido no condensador TEC - Trabalho efectuado pelo compressor MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

18. Bomba de calor MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

19. Técnicas solares passivas em climatização • Orientação do edifício. • Sombreamento. • Armazenamento de energia térmica. • Uso das propriedades de isolamento e capacidade térmica do solo. • Uso de luz natural. • Arrefecimento e aquecimento por convecção natural. • Uso de abas e quebra ventos. MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

20. Princípios gerais de URE em climatização • Optimizar controlo • aquecer e arrefecer só quando é preciso • Optimizar a capacidade • exemplo: bombagembem dimensionadas, prever caudais variáveis • Reduzir a carga • reduzindo infiltrações, ganhos solares directos, perdas por condução ou radiação, .. • Aquecer/arrefecer as pessoas e não os edifícios • não condicionar espaços desocupados MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

21. Princípios gerais de URE em climatização • Uso de processo e equipamentos eficientes • bombas de calor ... • Uso de conceitos passivos • orientação e uso dos edifícios, palas sombreadoras, materiais adequados, etc. • Recuperação de calor • aproveitamento da energia na renovação de ar • Capacidade de armazenamento de Energia • tanques de armazenamento de água fria MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria