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

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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 22003/04 MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria 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.

3 32003/04 MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria Conforto humano Varia: de indivíduo para indivíduo de indivíduo para indivíduo com a idade com a idade com a quantidade de roupa vestida com a quantidade de roupa vestida com a actividade com a actividade Num edifício depende: da temperatura do ar da temperatura do ar velocidade do ar velocidade do ar temperatura radiante média das superfícies temperatura radiante média das superfícies humidade relativa e odores humidade relativa e odores

4 42003/04 MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria Sistemas de climatização AVAC Parâmetros que influenciam o uso de energia: Micro e macro climas Micro e macro climas Local e orientação Local e orientação Projecto Projecto Ocupação e uso. Ocupação e uso.

5 52003/04 MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria Sistemas de climatização AVAC Categorias de oportunidade de racionalização de energia: Estratégias de operação e manutenção Estratégias de operação e manutenção Modificação do equipamento Modificação do equipamento Novo equipamento Novo equipamento  Níveis de custos crescentes.

6 62003/04 MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria Sistemas de climatização AVAC Cargas de operação de um sistema de AVAC: Transferência de calor através da envolvente do edifícios (paredes, tecto, portas, janelas) Transferência de calor através da envolvente do edifícios (paredes, tecto, portas, janelas) Introdução do ar exterior por ventilação forçada ou por infiltração Introdução do ar exterior por ventilação forçada ou por infiltração Ganhos internos gerados por factores como iluminação, força motriz, pessoas, vapores de cozinha, etc. Ganhos internos gerados por factores como iluminação, força motriz, pessoas, vapores de cozinha, etc.

7 72003/04 MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria 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.

8 82003/04 MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria 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.

9 92003/04 MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria 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.

10 102003/04 MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria 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)

11 112003/04 MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria 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

12 122003/04 MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria Caudal variável Redução de consumo: ( ) *10 3 *3,6 kWh = 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

13 132003/04 MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria Recuperação de calor (“Heat pipe”) Reversível Sem contaminação de ar Campo vasto de aplicação

14 142003/04 MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria Recuperação de calor (Roda de calor) Accionamento por motor eléctrico de baixa potência Contaminação de ar admitido Condutas próximas

15 152003/04 MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria Recuperação de calor (Permutador ar-ar) Condutas próximas Económico Eficiência aceitável Simples

16 162003/04 MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria Recuperação de calor (Duas serpentinas) Possível localização afastada das duas condutas Consumo da bomba diminuto (Fiabilidade)

17 172003/04 MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria Bomba de calor COP - “Coeficient of performance” CTC - Calor transferido no condensador TEC - Trabalho efectuado pelo compressor

18 182003/04 MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria Bomba de calor

19 192003/04 MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria 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.

20 202003/04 MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria Princípios gerais de URE em climatização Optimizar controlo aquecer e arrefecer só quando é preciso aquecer e arrefecer só quando é preciso Optimizar a capacidade exemplo: bombagem bem dimensionadas, prever caudais variáveis exemplo: bombagem bem dimensionadas, prever caudais variáveis Reduzir a carga reduzindo infiltrações, ganhos solares directos, perdas por condução ou radiação,.. reduzindo infiltrações, ganhos solares directos, perdas por condução ou radiação,.. Aquecer/arrefecer as pessoas e não os edifícios não condicionar espaços desocupados não condicionar espaços desocupados

21 212003/04 MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria Princípios gerais de URE em climatização Uso de processo e equipamentos eficientes bombas de calor... bombas de calor... Uso de conceitos passivos orientação e uso dos edifícios, palas sombreadoras, materiais adequados, etc. orientação e uso dos edifícios, palas sombreadoras, materiais adequados, etc. Recuperação de calor aproveitamento da energia na renovação de ar aproveitamento da energia na renovação de ar Capacidade de armazenamento de Energia tanques de armazenamento de água fria tanques de armazenamento de água fria


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