Oswaldo Bueno Engenharia e Representações Ltda

Transcrição

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2 Programa Apresentação Introdução Carga Térmica Sistemas de controle simultâneo de temperatura e de umidade Equipamentos de transporte e de transferência de calor Coeficiente de Desempenho Refrigeração Aquecimento Simultâneo refrigeração e aquecimento 2

3 Meio Ambiente. Rejeito Lixo Poluição Água Energia Fonte: Edison Tito 3

4 Ar Condicionado e Ar Refrigerado Funções de um sistema de condicionamento de ar: Mantém e controla as seguintes variáveis de um ambiente: Temperatura de bulbo seco, através de aquecimento e/ou refrigeração Umidade absoluta, através da umidificação e/ou desumidificação Renova o ar do ambiente pela mistura ar externo com o ar de retorno e melhora a sua qualidade através da sua filtragem Movimenta e distribui o ar 4

5 Aquecimento Funções do aquecimento: Mantém e controla a temperatura de um fluído Maior temperatura para conforto humano Aquecimento do ar Conforto/Produtividade Aquecimento da água: Banho Limpeza Lazer Maior temperatura de processos industriais Processo de controle da umidade - reaquecimento 5

6 Refrigeração Funções da Refrigeração: Mantém e controla a temperatura de um fluído Menor temperatura para: Conforto Produtividade Conservação de alimentos Processos industriais Controle da umidade Processo químico de adsorção/absorção de umidade Controle da umidade 6

7 Conceito de Carga Térmica Sistema de Aquecimento Sistema de Refrigeração Quente Ambiente temperatura Frio Ganho de calor Perda de calor Fonte: Programa Smacna de Educação Continuada em Tratamento de Ar 7

8 Sistemas de Refrigeração Arquitetura Envoltória do Edifício - Clima Forma construtiva: área transparente e opaca à insolação Isolamento e inércia térmica Infiltrações de ar Carga térmica Iluminação A análise da envoltória deve sempre considerar simultaneamente as seguintes características: Carga térmica transmissão e insolação Luz natural X artificial Equipamentos de condicionamento de ar Custo inicial X custo operacional 8

9 Sistemas de Refrigeração Uso Temperatura Material resfriado/congelado Ar externo Ar interno Produto: manutenção, congelamento etc. Elementos internos: pessoas, iluminação, equipamentos etc Renovação de ar Ciclo de degelo Carga térmica 9

10 Valores de Projeto ASHRAE Fundamentals Handbook 2005 Chapter 17 Energy Resources Descrição Unidades Brasil ASHRAE 2001 ASHRAE 2005 Iluminação Instalada W/m ,6 Calor sensível W/m Aquecimento W/m2?? Pressão do sistema de ventilação Pa Vazão de ar insuflada M3/h*m Potência elétrica geral W/m Potência Térmica geral W/m2 M2/Tr Pressão do sistema de água kpa Refrigerador de água condensação a água COP Equipamentos Auxiliares COP Equipamentos Unitários condensação a água COP kw/kw kw/tr kw/kw kw/tr kw/kw KW/Tr ,9 0, ,18 3,57 0, ,9 0, ,14 3,57 0, ,1 0, ,14 3,57 0,98 10

11 Valores de Projeto ASHRAE University Research Laboratory Fundamentals 2013 capítulo 35 Sustainability Total Condicionada Área do edifício m Eletricidade Iluminação Ventilação (ventiladores) Bombas de água Carga de tomadas Outras cargas Projeto W/m2 5,60 5,38 6,46 10,4-28 Total Pico de demanda W/m2 Pico de demanda kw Consumo anual MW.h/ano Índice de uso anual de energia kw.h/(m2.ano) 4,52 5,38 4,52 7,86 0, , ,28 2,04 1,012 5,24 1,03 10,72 11

12 Valores de Referência de Projeto ASHRAE Pocket 2013 Guide tabela 12.1 Classificação Ocupação m2/pessoa Iluminação e outras cargas elétricas W/m2 Carga de refrigeração m 2 /kw Menor Média Alta Menor Média Alta Menor Média Alta Apartamento 30,2 16,3 9,3 7,3 9,2 11,8 11,9 10,6 9,2 Auditórios 1,4 1,0 0,6 5,4 7,5 9,7 10,6 6,6 2,4 Escolas 2,8 2,3 1,9 8,1 10,8 11,8 6,3 4,9 4,0 Hoteis 18,6 13,9 9,3 5,4 8,1 10,8 9,2 7,9 5,8 Escritórios 12,1 10,2 7, ,5 7,4 5,0 Residencial 55,7 37,2 18,6 5,4 10,8 16,1 15,8 13,2 10 Restaurante 1,6 1,4 1,2 5,4 10,8 16,1 3,6 2,6 2,1 Potência de refrigeração: 3,516 kw = 1,0 tr = BTU/h Carga térmica 3,516 m2/kw = 1 m2/tr. Valor médio para escritório de 7,4 m2/kw = 26 m2/tr, O valor comum no Brasil é em torno de 22 m2/tr 12

13 Carga Térmica - Comentários Os valores empregados no Brasil são superiores aos americanos Envoltória Menor isolamento térmico Infiltração de ar fachadas/janelas certificadas Projeto considerando simultaneamente transmissão e insolação, iluminação natural e sistema de condicionamento de ar Maior carga de tomadas 25 W/m2 50 W/m2 Automação projetada e operada de forma limitada Controle de umidade deficiente ou de elevado consumo Recomendado equipamento dedicado de tratamento do ar externo 13

14 Controle Simultâneo de Temperatura e de Umidade Para o controle simultâneo da temperatura e da umidade é obrigatório a redução da carga latente do ar externo de renovação de ar antes de ser misturado com o ar de retorno Para a remoção da umidade do ar externo ou do ar de mistura (insuflação) é necessário resfrialo a um ponto de orvalho de 10ºC a 13ºC O ideal é usar um sistema dedicado de tratamento do ar externo DOAS 14

15 Água Gelada com Reaquecimento por Água Quente Termostato Umidostato Exaustão do ar do ambiente Entalpia (temperatura) ar externo x retorno Tomada de ar externo 15

16 Somente Resfriamento* Ar externo Ar de exaustão Ar de mistura Ar de retorno Ar após a serpentina termostato Ar insuflado inclui reaquecimento do ventilador Ambiente 16

17 Registro de Face e de Derivação* Ar externo Ar de mistura Ar após a serpentina Ar insuflado inclui reaquecimento do ventilador Ar de exaustão Ar de retorno Temperatura do ponto de orvalho Sistema de expansão direta com dois estágios controlado pela pressão de sucção umidostato Ambiente termostato 17

18 Vazão de Ar Variável* Ar externo Ar de exaustão Ar de mistura Ar de retorno Ar após a serpentina Controle do ponto de orvalho Sistema de expansão direta com dois estágios controlado pela pressão de sucção Controle do ambiente pela rotação do ventilador termostato Ambiente Ar insuflado inclui reaquecimento do ventilador 18

19 Derivação do Ar de Retorno* Temperatura do ponto de orvalho Ar externo Ar de mistura Ar após a serpentina Ar de exaustão Ar de retorno termostato umidostato Sistema de expansão direta com reaquecimento por derivação de gás quente Ambiente Ar insuflado inclui reaquecimento do ventilador 19

20 Sistema Dedicado de Tratamento de Ar Externo DOAS Ar de retorno Ar após a serpentina Ar após a serpentina Ar externo A entrada do ar externo poderá ser feita: A diretamente no ambiente B - no ar de retorno Ar de retorno O condicionador de ar externo poderá atender um ou mais zonas térmicas ou condicionadores de ar O controle do ponto de orvalho na unidade de tratamento do ar externo permite controlar a umidade interna Ambiente Umidostato termostato Ar de exaustão 20

21 Consumo de energia em Cargas Parciais Sensível Interna Derivação do CSI - calor Derivação Vazão de Sistema Sensível Interno Resfriamento de ar serp. ar variável de ar retorno DOAS Refr Consumo Elétrico kw kw kw kw kw kw 100% CSI 11,72 7,8 7,8 7,8 7,8 7,5 75% CSI 8,79 6,7 6,7 6,7 6,7 6,5 50% CSI 5,86 9,6 5,7 5,7 5,7 5,4 25% CSI 2,93 12,6 8,6 8,6 7,3 4,4 O uso de reaquecimento para manter a umidade relativa abaixo de 60%, simula uma carga sensível de reaquecimento aumentando o consumo de energia 21

22 Consumo Médio de Energia Elétrica Consumo ponderado pelo valor integrado de carga térmica parcial (IPLV) Derivação Vazão de Derivação do ar de Sistema DOAS IPLV Resfriamento de ar serp. ar variável retorno Refr % kw kw kw kw kw Capacidade 100% 1% 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 Capacidade 75% 42% 2,82 2,82 2,82 2,82 2,73 Capacidade 50% 45% 4,34 2,55 2,55 2,55 2,45 Capacidade 25% 12% 1,51 1,03 1,03 0,87 0,53 Consumo médio 100% 8,74 6,48 6,48 6,32 5,78 Consumo a 100% 7,8 7,8 7,8 7,8 7,5 IPLV Integrated Part Load Value valor Integrado de carga parcial 22

23 Sistemas de Refrigeração Equipamentos de transferência de calor Níveis de temperatura da fonte e do sumidouro Trocadores de calor: Aproximações de temperatura entre o ambiente e o refrigerante saturado área de troca, novos elementos geométricos Refrigerante empregado Refrigerantes naturais e artificiais COP Coeficiente de Desempenho (Performance) Equipamentos de transporte de calor Sistemas de vazão constante e temperatura variável Sistemas de vazão variável e temperatura constante Potência de bombeamento 23

24 Sistema de Ar Condicionado Anel de água da torre Potência de bombeamento Refrigerante gasoso a alta pressão Condenser Torre de resfriamento tratamento químico e consumo de água Potência de bombeamento ventilador Refrigerante líquido Motor Compressor Válvula de Expansão Potência de transferência de calor Refrigerante gasoso a baixa pressão Condicionador de ar potência de bombeamento Evaporator Refrigerante saturado líquido +vapor Anel de água gelada Potência de bombeamento 24

25 Níveis de Temperatura A - Sala e de retorno: 25 ºC B - TBS insuflamento: 15 ºC C - Tev evaporação do refrigerante: 5 ºC D - Tcd condensação do refrigerante: 55 ºC E - TBS ar externo: 35 ºC F - TBS de saída do ar do condensador: 45 ºC Valores somente para exemplo Ciclo termodinâmico Compressão Expansão Troca de Calor ºC Fonte Sumidouro A B C D E F Troca de Calor 25

26 Consumidores de Energia Equipamento de transferência de calor Transferência de calor do menor nível de temperatura (fonte) para o maior nível e temperatura (sumidouro) Equipamentos de troca de calor Troca de energia do ponto de maior temperatura (fonte - ambiente) para o de menor temperatura (sumidouro trocador de calor) Equipamentos de transporte de calor Movimentação do ar do ambiente e ou do fluido de transporte do calor (água, solução, refrigerante) 26

27 Consumidores de Energia Equipamento de transferência de calor: Ciclo de compressão a vapor Compressor Dispositivo de expansão Ciclo de absorção Absorvedor do vapor Bomba de solução Gerador do vapor 27

28 Consumidores de Energia Equipamento de transporte e troca de calor de calor Bombeamento de fluidos térmicos ar, água, soluções e outros Trocadores de calor: Ar/refrigerante Ar /água Água/refrigerante 28

29 Consumidores de Energia Coeficiente de Eficácia O que desejo/ gasto em obter Capacidade de refrigeração/consumo de energia kw/kw Relação kw/tr para equipamentos acionados pela energia elétrica EER Energy Efficiency Ratio BTU/Watt 29

30 Água Gelada Sistema de água gelada Quantidade Refriger unit. Refriger total Consumo Elétrico Consumo elétrico total Trocador de calor de placas entre o primário e o secundário, vazão de água e de ar variável Relação potência/ refrigeração Unidades # operação Tr Tr kw kw kw/tr Refrigeradores de água ,61 Bomba de água gelada BAGP ,04 Bomba de água gelada BAGS ,03 Bomba de água gelada BAGS ,02 Capacidade de refrigeração líquida AG ,71 Bomba d água de condensação BAC ,037 Ventilador da torre de resfriamento ,045 Consumo rejeição de calor 204 0,082 Sub-total central de água gelada ,80 Sub-total Unid. de tratamento de ar 76 37, ,33 Total sistema de água gelada ,12 Máxima demanda elétrica

31 Condensação a Ar Fluxo de Refrigerante Variável Sistema de multilas unidades internas VRF Quantidade Capacidade de refrigeração Consumo de energia elétrica Relação consumo/ refrigeração # Tr kw kw/tr Unidade Condensadora 42 tr 54 hp 66 44,1 50,2 1,14 Total de unidades condensadoras ,14 Perda de capacidade devido a linha de sucção 8 0 Capacidade de refrigeração líquida 42 tr 54 hp 66 35,8 41 1,14 Unidades Condensadoras ,14 Unidades internas 3,2 kw 0,9 tr 132 1,02 0,08 0,08 12,5 kw 4 tr 792 3,98 0,32 0,08 Capacidade total das unidades internas ,08 Capacidade de refrigeração and external ,25 Electrical Demand 3578 Catálogo Daikin VRV-III ED34-645B 31

32 Condensação a Água Fluxo de Refrigerante Variável Catálogo Daikin RWYQ-MY1 VRF System Cooling Power Water Cooled Quantity capacity Consumption Ratio Internal WB 19 Condensing Water 30ºC # Tr kw kw/tr Condensing Unit 20 HP - TC 56,5 kw - PI 12,3 kw 66 16,07 12,3 0,77 Condensing Unit 30 HP TC 84,7 kw PI 18,4 kw 66 24,09 18,4 0,76 Total Condensing units 2650, ,2 0,76 Capacity reduction due to pressure drop 8% 8% Actual Performance 66 14,78 11,32 0, ,16 16,93 0,76 Actual Condensing units ,76 Condensing water pump 3 31 Cooling Tower 3 37 Heat rejection sub-system External units ,85 Internal Units 3,2 kw 0,9 tr 132 1,02 0,08 0,08 12,5 kw 4 tr 792 3,98 0,32 0,08 Total performance evaporators ,08 Total VRF Internal WB 19,5ºC and external DB 35ºC ,96 Unit 20 HP - 14 kw Unit 30 HP - 21 kw Heat rejection sub-system Internal Units 264 Electrical demand

33 Comparação Transferência de Calor VRF x AG 100% VRF resfriado a água é o sistema mais eficiente Unidades externas sem as unidades internas VRF condensação a água 0,85 kw/tr Central de Água Gelada 0,81 kw/tr VRF condensação a ar 1,14 kw/tr 33

34 Comparação Transporte de Calor VRF x AG - 100% VRF usa menor potência para as unidades internas (F&C e Unidades de tratamento de ar) Água Gelada F&C 0,33 kw/tr VRF unidades internas 0,08 kw/tr A diferença é resultado da menor pressão estática: nos filtros de ar (interna a unidade) Distribuição de ar dutos e difusores (externa a unidade) 34

35 Comparação Completa VRF x AG 100% VRF condensação a água tem a menor relação kw/tr a plena carga VRF condensação a água 0,96 kw/tr Água Gelada 1,12 kw/tr VRF condensação a ar 1,25 kw/tr 35

36 Comparação Demanda de Energia Elétrica VRF X AG - 100% A menor demanda elétrica é com o sistema de VRF de condensação a água e o sistema de água gelada: VRF condensação a água 2800 kw Água Gelada 2800 kw VRF condensação a ar 3578 kw 36

37 Vazão de Ar de Insuflação FCS 80% A Seleção convencional 24ºC UR 50% - 11ºC UR - 92% PO = 9,5 B Seleção de baixa vazão de ar de insuflação 26ºC e UR 40% - 9ºC UR 90% - PO = 7ºC - Vazão de ar 76% da convencional B A 37 37

38 Comparação do COP Sistema de AC 1000 Tr Ventilador Bomba Bomba Ventilador Refrigeração Consumo de AC r ef Tr Ar Água Equipam. Água Equipam Total COP Janela ,81 Minisplit ,81 Self a ar ,60 Self a água Δ t 5,5ºC ,13 Self a água Δ t 8ºC ,19 Self a água Δ t 5,5ºC Sensível ,62 Refrig. de água Scroll a ar Δ t 5,5ºC ,54 Refrig. de água Scroll Δ t 5,5ºC ,04 Refrig. de água Scroll Δ t 8ºC ,19 Refrig. de água Parafuso a ar ,63 Refrig. de água Parafuso Δ t 5,5ºC ,68 Refrig. de água Parafuso Δ t 8ºC ,83 Refrig. de água Centrífugo Δ t 5,5ºC ,38 Refrig. de água Centrífugo Δ t 8ºC ,59 Os valores poderão variarem função da escolha e da hipótese feita 38

39 R-22 Efeito de Condensação Efeito de Refrigeração Efeito de compressão 39 39

40 Refrigeração e Consumo Capacidade de refrigeração q ref kw = m kg/s * (h 1 h 4 ) kj/kg Potência de compressão P compr kw = m kg/s * (h 2 h 1 ) kj/kg Calor rejeitado q rej kw = m kg/s * (h 3 h 2 ) kj/kg Refrigeração + Potência = Rejeitado 40

41 Uso Simultâneo de Refrigeração e de Aquecimento Todo equipamento de refrigeração transfere calor de um ambiente interno a menor temperatura (entalpia) para o ambiente externo a maior temperatura (entalpia) É recomendável analisar onde a refrigeração é necessária e onde o aquecimento é necessário Uso simultâneo da capacidade de refrigeração e de rejeição de calor 41

42 Coeficiente de Desempenho COP Rendimento - transformação Motor elétrico Potência elétrica em potência mecânica Potência de alimentação = potência no eixo + calor dissipado 10 kw = 9 kw + 1 kw Rendimento = potência no eixo/potência de alimentação 90% = 9 kw / 10 kw η = menor ou igual a 1 Coeficiente de desempenho transporte Refrigeração + consumo = rejeitado (aquecimento) COP ref = Refrigeração/ consumo COP aq = rejeitado/consumo Exemplo: Refrigeração = 4 kw Consumo = 1 kw Rejeitado = 4 kw + 1 kw = 5 kw COP ref = 4 kw/1 kw = 4 COP aqu = (4 kw+1 kw)/1 kw = 5 COP sim = (4 kw+(4 kw+1 kw)) / 1 kw = 9 42

43 Uso simultâneo da Refrigeração e da Rejeição de Calor Exemplo: Refrigeração = 4 kw Consumo = 1 kw Rejeitado = 4 kw + 1 kw = 5 kw Simultâneo = [4kW + (4 kw + 1 kw)] / 1 kw COP ref = 4 kw/1 kw = 4 COP aqu = (4 kw+1 kw)/1 kw = 5 COP sim = [4 kw+(4 kw+1 kw)]/1 kw = 9 43

44 Coeficiente de Desempenho COP = desejo/gasto COP = CE = Refrigeração/Potência Coeficiente de Eficácia CE = (h 1 h 4 ) kj/kg / (h 2 h 1 ) kj/kg COP = FE = Aquecimento/Potência Fator de Eficácia FE = (h 3 h 2 ) kj/kg / (h 2 h 1 ) kj/kg Refrigeração + Potência = Rejeitado 44

45 Bomba de Calor É um dispositivo que extrai calor de uma substância transferindo-o para a mesma ou outra substância a maior temperatura O equipamento de ar condicionado ou de refrigeração é uma bomba de calor, cujo objetivo é de remover o calor da fonte a baixa temperatura transferindo-o para o sumidouro a maior temperatura Bomba de calor objetivo aquecimento rejeição de calor Controle de capacidade na rejeição de calor Refrigerador objetivo refrigeração absorção de calor Controle de capacidade na absorção de calor 45

46 Bomba de Calor - Tipos Reversíveis podem refrigerar ou aquecer pela: Reversão do ciclo de refrigeração (lado do fluído frigorífico) Reversão do lado do fluído de transporte de calor (água ou ar) Recuperação de calor ou de frio podem refrigerar e aquecer simultaneamente Recuperação de calor controle de capacidade pelo lado de refrigeração e recuperação de parte do calor rejeitado Recuperação de frio controle de capacidade pelo lado de aquecimento (rejeição de calor) e recuperação de parte da refrigeração Somente aquecimento 46

47 Bomba de Calor - Fluídos Ar Ar: o ar é o fluído de absorção de calor e de rejeição de calor Unidades de ciclo reverso, quente/frio Água Água: a água é o fluído de absorção de calor e de rejeição de calor Refrigeradores e aquecedores de água Água Ar: a água é o fluído de absorção de calor e o ar de rejeição de calor Refrigeradores de água de condensação a ar Ar Água: o ar é o fluído de absorção de calor e a água de rejeição de calor Bombas de calor de aquecimento de água para conforto, higiene ou lazer Solo Ar/Água: o solo é o meio de absorção de calor e o ar/água de rejeição de calor Ar condicionado com ciclo reverso. 47

48 Refrigeradores de Água COP Refrigeração e Aquecimento Elétricos Refrigeradores de água por compressão a vapor Refrigeração - Aquecimento kw/kw Recíprocos/scroll condensação a ar 2,7 3,7 Recíprocos/scroll condensação a água 3,5 4,5 Parafusos condensação a ar 3,0 4,0 Parafusos condensação a água 6,0 7,0 Centrífugos condensação a água 6,4 7,4 Calor/Queima Ejetor de Vapor condensação a água 0,5 1,5 Absorção de simples estágio 0,7 1,7 Centrífugo com turbina 1,0 2,0 Absorção de duplo estágio 1,1 2,1 Absorção de queima direta 1,3 2,3 Centrífugo com motor a gás 1,8 2,8 Somente o calor rejeitado pelo condensador+absorvedor Condições de operação: Refrigeradores de água TEAG = 12 ºC, TEARCD 35 ºC, TEAGCD 30 ºC 48

49 Bomba de Calor Reversível Centro Comercial Itália Curitiba Projeto Termoplan Equipamentos Starco Ano 1980 Reversão no lado da água Ciclo econômico Temperatura de bulbo seco externa TBS Inferior a 12ºC aquecimento De 12ºC a 20ºC somente ventilação Acima de 20ºC - refrigeração 49

50 Bomba de Calor Reversível Centro Comercial Itália Curitiba Bomba de calor reversível no lado da água 3x RA-180-RC refrigerador de água com recuperação de calor + 1x RA-180 refrigerador de água Ciclo de verão Capacidade de refrigeração 4x 180 tr = kw Consumo 800 kw COP REF = 3,05 Ciclo de inverno Capacidade de aquecimento 2x 163 tr = 1148 kw + 50 kw (Bomba de água) Consumo 282 kw refrigerador de água Consumo equipamentos auxiliares ventilador + bombas de água = 125 kw COP AQU = 4,07 COP Sistema = ( )/( ) = 2,9 50

51 Bomba de Calor Reversível Centro Comercial Itália Curitiba Descrição Convencional Bomba de calor Aquecimento Resistência elétrica Bomba de calor Quantidade 100 X 1,5 kw 2 X 560 kw Demanda elétrica kw 407 kw COP aqu 1,0 2,9 Fiação elétrica para o aquecimento de cada escritório Sim Não Trocador de calor com o ar externo Não Sim Sistema hidráulico de reversão Não Sim Bomba de água quente Não 4 Redução de demanda elétrica de 800 kw estimado R$ ,00/mês Redução do consumo diária de 3200 kw.h estimado R$ ,00/mês 51

52 Bomba de Calor Reversível Centro Comercial Itália Curitiba Descrição Verão Inverno TBS ar externo 31ºC 5,0ºC TBS AE saída TC Não 0,0ºC TSSG saída refrigerador 7,0ºC -2,0ºC TESG entrada refrigerador 13ºC +3,0ºC TEV refrigerador +2,0ºC -7,0ºC TD refrigerador 70ºC 80ºC TCD refrigerador 40ºC 38ºC TEACD 29ºC 28ºC TSACD 35ºC 33ºC TBS de entrada F&C 26ºC 22ºC TBS de insuflação F&C 14ºC 34ºC 52 52

53 Fluxograma Verão Edifício Evaporador Recuperador de calor ar externo Compressor Recuperador de calor Condensador Face NNO Face SSE 53

54 Fluxograma Inverno Edifício Evaporador Recuperador de calor ar externo Compressor Recuperador de calor Condensador Face NNO Face SSE Torre de resfriamento 54

55 55 55

56 Recuperação de Calor Fórmula Academia Evaporador Controle de temperatura e de umidade Bomba de calor Piscina Compressor Condensador Refrigerador de água Torre de resfriamento Recuperador de calor Aquecedor a gás Alimentação de água Chuveiro 56 56

57 57

58 Recuperação de Calor Fórmula Academia Fonte de Calor Lounge+ Bar Sala de Sala de Sala de Fluxograma de água gelada Resfriador Tanque de Controle Spinning Sala de lutas Área Técnica Sala Pilates Musculação Gisnática 1 Ginástica 2 Sala Zen Ar Externo Válvula de Equipamento nome de Água Água Gelada 15,81 42,71 14,78 5,24 8,27 72,55 25,69 25,69 4,85 43,66 By pass Calor total kw 317,79 4,50 12,15 4,20 1,49 2,35 20,63 7,31 7,31 1,38 12,42 0 Tr 90,38 6,00 6,00 6,00 6,00 6,00 6,00 6,00 6,00 6,00 6,00 Temp. entrada da AG ºC 5,51 10,00 10,00 10,00 10,00 10,00 10,00 10,00 10,00 10,00 10,00 Temp. de saída da AG ºC 10,40 3,40 9,20 3,18 1,13 1,78 15,62 5,53 5,53 1,04 9,40 55,82 Vazão da água gelada m3/h 55,82 14 Volume m3 Bomba de Equipamento nome Água Gelada Vazão da água gelada m3/h 55,82 Fluxograma da água de condensação Sem recuperação de calor Torre de Equipamento Resfriamento Calor absorvidpkw 462,46 Tr 131,53 kcal/h TBU ºC 23,00 Temp de entr ºC 38,00 Temp de saída ºC 31,94 Vazão de águam3/h 65,58 65,58 Bomba de Resfriador Self Self Piscina Piscina Pré-aquec Água de Cd de Água Contained 1 Contained 2 Spinning Sala de lutas Sala Pilates Adulto Criança Chuveiro Calor rejeitado kw 4,47 408,18 27,77 22,05 19,34 3,90 3, ,08 Tr 116,09 7,90 6,27 5,50 1,11 0,89 59, , ,21 kcal/h ,26 TBU ºC Temp. de entrada ºCda Acd 32,00 32,00 32,00 38,00 38,00 38, ,39 Temp. de saída ºC da Acd 38,00 38,00 38,00 34,39 34,39 34,39 34,39 34,39 31,94 Vazão da águam3/h 65,58 58,45 3,98 3,16 4,61 0,93 0,75 49,54 9,76 65,58 58

59 Recuperação de Calor Fórmula Academia Recuperação de Calor Recuperação de Calor Aquecedor Trocadores de calor de placas Piscina Piscina Pré-aquec Piscina Piscina Local/Processo Adulto Criança Chuveiro Adulto Criança Identificação PHE-A-R PHE-I-R PHE-C-R PHE1-A-A PHE3-I-A Capacidade de troca kw kcal/h Água de Condensação/Recuperação de calor Aquecedor a gás Temperatura de entrada ºC 38,00 38,00 34,39 38,00 38,00 Temperatura de saída ºC 34,39 34,39 31,94 34,00 35,00 Vazão m3/h 49,54 9,76 65,58 27,49 7,73 Perda de carga máxima mca 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 Água do processo Temperatura de saída ºC 31,00 31,00 25,71 31,00 31,00 Temperatura de entrada ºC 29,00 29,00 20,00 29,00 29,00 Vazão m3/h 89,36 17,61 28,18 54,99 11,60 Perda de carga máxima mca 5,00 5,00 6,00 5,00 5,00 59

60 Bomba de Calor Aquecimento Johnson Controls - ASHRAE Publicado no ASHRAE Journal Volume 51 Janeiro de 2009 por Roy Hubbard Bomba de calor para aquecimento de água Rejeitado água gelada Temperatura de aquecimento de água de 50ºC a 65ºC COP ref de 2,5 a 4,5 COP aqu de 3,5 a 5,5 COP sistema de 6,0 a 10,0 60

61 Bomba de Calor Aquecimento Johnson Controls - ASHRAE ºF ºC 5,5 6,6 14,

62 Gás Natural COMGÁS e Energia Elétrica ELETROPAULO Comparação do custo por kw.h de aquecimento Valores com impostos Demanda Consumo Custo da Energia Elétrica Eletropaulo R$/kW R$/MW.h Resolução nº1759 de 03/07/2014 da ANNEL Tarifa de energia elétrica Subgrupo A2 (2,3 a 25 kv 15,90 169,50 Consumo mensal superior a 220 kw.h 171,06 Custo do gás natural - Comgás Fixo Variável Variável Deligeração ARSESP nº 496 de 27/05/2014 R$/mês R$/m3 R$/MW.h 6 - Residencial de 34,01 m3/mês a 600 m3/mês 7,88 4,71 432, Comercial de m3/mês a m3/mês 928,09 2,84 260,55 Poder calorífico do gás natural kw.h/m3 10,9 62

63 Gás Natural COMGÁS e Energia Elétrica ELETROPAULO Custo por kw.h de aquecimento fornecido COP Variável Custo Unidades kw.h kw/kw R$/kW.h R$ Aquecimento a gás residencial (Ref.) 1 0,85 0,432 0, ,0% Aquecimento a gás comercial 1 0,9 0,261 0,290 56,9% Bomba de calor residencial 50ºC 1 3,3 0,170 0,051 10,1% Somente ar condicionado subgrupo A2 1 2,5 0,171 0,068 13,5% Somente ar condicionado subgrupo A2 1 4,5 0,171 0,038 7,5% Somente aquecimento subgrupo A2 1 3,5 0,171 0,049 9,6% Somente aquecimento subgrupo A2 1 5,5 0,171 0,031 6,1% Simultâneo refrigeração + aquecimento subgrupo A ,171 0,029 5,6% 63

64 Processo de Projeto de Sistemas Eficientes Etapas de estabelecer as características de energia do edifício Reduza o impacto das necessidades funcionais do edifício com o seu meio ambiente Reduza as cargas parciais e de pico Maximize a eficiência dos subsistemas Estude meios alternativos de integrar subsistemas 64

65 Conclusão É no projeto que nascem sistemas de baixo impacto ambiental e mais econômicos Cuidado com valores típicos de projeto sempre questione! Equipamentos podem ser selecionados Custo de aquisição/instalação é uma única vez Custo de operação é para todo o tempo de vida do sistema Complexidade é sinônimo de problema 65

66 FIM Agradeço a atenção Perguntas Obrigado 66