Utilização Racional de Energia em Climatização Humberto Jorge Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria Cumprimentar os presentes. Objectivos: Importância iluminação Dificuldade de “trabalhar” em iluminação: subjectividade, diversidade, segurança e desempenho Peso da iluminação nos consumos de EE Principais tecnologias Algumas ORC’s

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. 2003/04 MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria 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 2003/04 MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

Sistemas de climatização AVAC Parâmetros que influenciam o uso de energia: Micro e macro climas Local e orientação Projecto Ocupação e uso. 2003/04 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 Modificação do equipamento Novo equipamento Níveis de custos crescentes. Estratégias de operação e manutenção - Limpeza dos componentes críticos do sistema - Calibração dos órgãos de controlo e comando Modificações do equipamento - de alguns componentes do sistema para aumentar rendimentos técnicos Novo equipamento - necessidade de cálculo apropriado do balanço térmico dos espaços e capacidades adequadas dos sistemas a instalar tendo em vista o máximo rendimento de operação. 2003/04 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) Introdução do ar exterior por ventilação forçada ou por infiltração Ganhos internos gerados por factores como iluminação, força motriz, pessoas, vapores de cozinha, etc. 2003/04 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. 2003/04 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. 2003/04 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. 2003/04 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) 2003/04 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 2003/04 MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria 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 2003/04 MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

Recuperação de calor (“Heat pipe”) Reversível Sem contaminação de ar Campo vasto de aplicação 2003/04 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 Accionamento por motor eléctrico de baixa potência Contaminação de ar admitido (usar pressões diferentes nos dois circuitos) Condutas próximas 2003/04 MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

Recuperação de calor (Permutador ar-ar) Condutas próximas Económico Eficiência aceitável Simples Condutas próximas Económico Eficiência aceitável Simples 2003/04 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) 2003/04 MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

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 2003/04 MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria Bomba de calor 2003/04 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. Os sistemas passivos são aqueles que não requerem fontes externas de energia para serem efectivos (em oposição dos sistemas activos) 2003/04 MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

Princípios gerais de URE em climatização Optimizar controlo aquecer e arrefecer só quando é preciso Optimizar a capacidade exemplo: bombagem bem 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 2003/04 MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

Princípios gerais de URE em climatização Uso de processo e equipamentos eficientes bombas de calor ... 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 2003/04 MEEC - Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria