Eficiência Energética nos Ventiladores. Classificação Energética de Unidades de Tratamento de Ar

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1 Eficiência Energética nos Ventiladores Classificação Energética de Unidades de Tratamento de Ar 29 Novembro 2012

2 ecodesign requisitos - Enquadramento DIRETIVA 92/42/EEC DIRETIVA 96/57/EC DIRETIVA 2000/55/EC DIRETIVA 2005/32/EC (EuP) DIRETIVA 2009/125/EC (ErP) REGULAMENTO 640/2009 (motores eléctricos) REGULAMENTO 327/2011 (ventiladores) REGULAMENTO xyz / 2013/4? (unidades de ventilação)

3 ecodesign requisitos - Objectivo DIRETIVA 92/42/EEC DIRETIVA 96/57/EC DIRETIVA 2000/55/EC DIRETIVA 2005/32/EC DIRETIVA 2009/125/EC REGULAMENTO 640/ TWh (2005) TWh (2020) 135 TWh (red. 10%) (motores eléctricos) REGULAMENTO 327/ TWh (média actual) 560 TWh (2020) 34 TWh (redução/ano) (ventiladores) Voltar Início

4 REGULAMENTO 640/2009 Fase I iniciou 16 Junho 2011 Os Motores de potência Nominal entre 0,75-375kW têm uma eficiência não inferior à definida no regulamento para a eficiência IE2 Fase II 1 Janeiro 2015 Motores entre 7,5-375 kw deverão ter uma eficiência não menor que IE3 ou IE2 caso equipados com variador de velocidade Fase III 1 Janeiro 2017 Extensão da Fase II aos motores 0,75 kw-7,5 kw ecodesign requisitos

5 REGULAMENTO 327/2011 Objeto, âmbito Aplicável a todos os ventiladores com potência elétrica de 125 W a 500 kw, integrados na ErP energyrelated products cobertos pela diretiva 2009/125/EC Exceções definidas no Artigo 1 do regulamento 327/2011 ecodesign requisitos

6 REGULAMENTO 327/ requisitos ecodesign requisitos

7 REGULAMENTO 327/2011 Tipos de ventiladores ecodesign requisitos

8 REGULAMENTO 327/2011 Tipos de montagem Tipo montagem Entrada Ventilador Saída do Ventilador A livre livre (P estática ) B livre conduta (P total ) C conduta livre (P estática ) D conduta conduta (P total ) ecodesign requisitos

9 REGULAMENTO 327/2011 Eficiência energética, % ANO Ventilador centrífugo com pás recuadas sem com envolvente envolvente Pressão estática Pressão estática Pressão total Ventilador centrífugo com pás avançadas com envolvente Pressão estática Pressão total ecodesign requisitos

10 REGULAMENTO 327/2011 Etiqueta, rótulo ecodesign requisitos

11 REGULAMENTO xyz/2013/4? Unidades de Ventilação RVU Residential Ventilation Units unidades com potência elétrica inferior a 125 W (18,7 TWh/a, taxa de crescimento anual de 5-6%) NRVU Non-residential Ventilation Units unidades com potência elétrica superior a 125 W (59 TWh/a) Fase I - Todas as unidades terão que ser equipadas com VF - A recuperação terá que ter um by-pass (?) - Eficiência energética na recuperação (> 64%?) - Velocidade máxima no túnel (1,8 m/s?) - Filtros de baixo consumo energético Fase II (2 anos depois) - Eficiência energética na recuperação (> 71%?) - Velocidade máxima no túnel (1,6 m/s?) ecodesign requisitos

12 Porquê classificar energeticamente UTA? - As Unidades de Tratamento e Ar são equipamentos responsáveis por um grande consumo energético: quer pela sua função de tratamento térmico do ar, quer pelo consumo inerente à movimentação do ar. - A classificação energética existe na maioria dos produtos como: frigoríficos, Máquinas de lavar, unidades de ar condicionado, Televisores, lâmpadas, bombas,...

13 Porquê classificar energeticamente UTA? - Atualmente, as diretivas europeias reclamam a redução na potência consumida e a introdução de sistemas de recuperação de calor nos sistemas. Existe a intenção da EU de integrar na EPBD (Energy performance of buildings directive) ou na ErP/EuP (Energy Related/Using Products) a elaboração da diretiva. - Em diversos produtos a classificação energética foi desenvolvido voluntariamente pelos fabricantes como por exemplo: bombas, lâmpadas, chillers, fan coils e Unidades de Tratamento de Ar. EPG6C AHU

14 Objetivos propostos na classificação energética Fácil compreensão uma letra A classificação mais elevada deverá estar relacionada com a tecnologia atual mais eficiente Em conformidade com as Normas Europeias (EN) Os diferentes fatores deverão estar interligados e relacionados com eficiência energética a) Eficiência e perda no sistema de recuperação de calor b) Eficiência no transporte do ar (ventilador, motor, transmissão, variador) c) Velocidade do ar na unidade d) Ponderação do SRC relativamente ao clima da zona de instalação

15 Porque é que a recuperação de calor é tão importante na classificação energética de Unidades de tratamento de ar novo?

16 Distribuição típica do consumo de energia primária em Unidade de Tratamento de Ar novo (Portugal) 5% 65% h sis = 60% 30% Caudal Insuflação / Extração: / m³/h Funcionamento: 7:00 às 24:00 Pressão estática disponível Insuflação / Extração: 200 / 200 Pa Temperatura Insuflação Inverno / Verão: 21 / 23 ºC Energia eléctrica / Energia térmica aquecimento / arrefecimento: 0,13 / 0,09 / 0,065 /kwh Movimentação do ar Arrefecimento Aquecimento

17 Distribuição típica do consumo de energia primária em Unidade de Tratamento de Ar novo, cidade 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Lisboa Porto Coimbra Evora Faro Bragança Funchal Caudal Insuflação / Extração: / m³/h Funcionamento: 7:00 às 24:00 Pressão estática disponível Insuflação / Extração: 200 / 200 Pa Temperatura Insuflação Inverno / Verão: 21 / 23 ºC Energia eléctrica / Energia térmica aquecimento / arrefecimento: 0,13 / 0,09 / 0,065 /kwh Movimentação do ar Arrefecimento Aquecimento

18 Custo de exploração /ano em Unidade de Tratamento de Ar novo (sem recuperação de calor) Lisboa Porto Coimbra Evora Faro Bragança Funchal Caudal Insuflação / Extração: / m³/h Funcionamento: 7:00 às 24:00 Pressão estática disponível Insuflação / Extração: 200 / 200 Pa Temperatura Insuflação Inverno / Verão: 21 / 23 ºC Energia eléctrica / Energia térmica aquecimento / arrefecimento: 0,13 / 0,09 / 0,065 /kwh Movimentação do ar Arrefecimento Aquecimento

19 Custo de exploração /ano em Unidade de Tratamento de Ar novo (com recuperação de calor) h T = 50% Lisboa Porto Coimbra Evora Faro Bragança Funchal Caudal Insuflação / Extração: / m³/h Funcionamento: 7:00 às 24:00 Pressão estática disponível Insuflação / Extração: 200 / 200 Pa Temperatura Insuflação Inverno / Verão: 21 / 23 ºC Energia eléctrica / Energia térmica aquecimento / arrefecimento: 0,13 / 0,09 / 0,065 /kwh Movimentação do ar Arrefecimento Aquecimento

20 Custo de exploração /ano em Unidade de Tratamento de Ar novo (com recuperação de calor) h T = 50% Lisboa Bragança Madrid Paris Londres Estocolmo Munique Roma Moscovo Caudal Insuflação / Extração: / m³/h Funcionamento: 7:00 às 24:00 Pressão estática disponível Insuflação / Extração: 200 / 200 Pa Temperatura Insuflação Inverno / Verão: 21 / 23 ºC Energia eléctrica / Energia térmica aquecimento / arrefecimento: 0,13 / 0,09 / 0,065 /kwh Movimentação do ar Arrefecimento Aquecimento

21 Parâmetros a considerar na classificação energética: Eficiência e perda no sistema de recuperação de calor Eficiência no transporte do ar (ventilador, motor, transmissão, variador) Velocidade do ar na unidade Ponderação do SRC relativamente ao clima da zona de instalação

22 Ir para Equações Potência absorvida ventilador(es) Fator potência absorvida referência Balanço e resultado Converter em energia primária Velocidade do ar secção referência Perda de carga do recuperador de calor Eficiência do recuperador de calor Influência da zona climatérica e correcção

23 Classes para unidades com ar novo T ext. < 9ºC A B C D E <E A B C D E <E Classes para unidades sem ar novo portanto de recirculação ou com ar novo T ext. 9ºC A B C D E <E Unidades de Extracção

24 Custo de exploração /ano em Unidade de Tratamento de Ar novo (sem recuperação de calor) Custo final unidade : Lisboa Porto Coimbra Evora Faro Bragança Funchal

25 Custo de exploração /ano em Unidade de Tratamento de Ar novo (com recuperação de calor) Custo final unidade : h T = 50% Lisboa Porto Coimbra Evora Faro Bragança Funchal

26 Custo de exploração /ano em Unidade de Tratamento de Ar novo (com recuperação de calor) h T = 50% Lisboa Bragança Madrid Roma Paris Londres Munique Estocolmo Moscovo

27 Custo de exploração - Lisboa Classificação E B A E D C B A A A A A A A Energética (s/ RP) (s/ RP) (RR) Vel. ref. (m/s) 2,56 2,56 2,16 2,16 1,75 1,75 1,75 1,75 1,75 1,75 1,75 1,75 1,33 1,33 Efic.Térmica (%) DP recup. (Pa) Efic. Energética (%) Típo Motor IE 2 IE 2 IE 2 IE 2 IE 2 IE 2 IE 2 IE 3 EC IE 2 IE 2 IE 2 EC EC Custo exploração ( ) Custo aquisição dono obra ( ) Custo acomuldo ao º ano Custo acomuldo ao º ano Custo acomuldo ao º ano

28 Transmissão térmica - Envolvente EN 1886 K A Q T T EXT. int. ext. Classe Coeficiente Tranferência de calor [W.m -2.K - 1 ] T1 U < 0.5 T2 0.5 < U < 1.0 T3 1.0 < U < 1.4 T4 1.4 < U < 2.0 T5 Sem requisitos

29 Aferição transmissão térmica - Envolvente Classe Coeficiente Tranferência de calor [W.m -2.K - 1 ] Custo Anual Exploração [ ] T1 U < T2 0.5 < U < T3 1.0 < U < T4 1.4 < U < T5 Sem requisitos EN 1886

30 AHU-Guideline 01 General requirements for Air Handling Units August 2011

31 Custo detalhado de exploração /ano - Lisboa sem SRC com SRC e by-pass térmico Num. Horas Funcionamento 6205 h 6205 h Num. Horas Rec. Inverno 0 h h Num. Horas Rec. Verão 0 h h Num. Horas By-pass 0 h h Num. Horas Rec. 0 h h Aquecimento kw kw Arrefecimenmto kw kw 389 Total kw kw Pot. Ventiladores kw kw CUSTO Exploração Perdas pela envolvente Inverno 577 kw kw 53 Verão 28 kw 2 95 kw 5 TOTAL 605 kw kw 58 0,7%

32 Classificação energética Europa 2011 Area Energy class (units sold in 2011 between A and E) A B C D E TOTAL AVERAGE 1 Balkan countries 7% 15% 51% 23% 3% 100% C 2 Baltic Countries 30% 48% 15% 6% 0% 100% B 3 Benelux 44% 40% 12% 3% 1% 100% B 4 CIS countries 26% 39% 22% 12% 1% 100% B Denmark 87% 4% 6% 2% 1% 100% A 5 Eastern Europe 25% 38% 23% 12% 1% 100% B/C Finland 69% 13% 12% 6% 1% 100% A/B France 23% 17% 51% 6% 3% 100% B/C Germany 52% 5% 28% 11% 3% 100% B Italy 16% 13% 59% 8% 4% 100% B/C 6 Mediterranean countries 2% 5% 92% 1% 0% 100% C Norway 82% 12% 4% 1% 0% 100% A Portugal 50% 13% 24% 9% 5% 100% B Russia 22% 34% 23% 14% 8% 100% B/C Spain 7% 1% 89% 0% 3% 100% C Sweden 83% 10% 5% 1% 0% 100% A Switzerland 54% 46% 0% 0% 0% 100% A/B UK and Ireland 78% 11% 6% 3% 2% 100% A/B AFRICA (Egypt included) 4% 7% 69% 11% 9% 100% C 7 Levant 45% 17% 25% 9% 3% 100% B 8 Arabian Peninsula 12% 14% 64% 10% 0% 100% B/C TOTAL 31,6% 24,4% 30,8% 10,0% 1,6% 100% B

33 Classificação energética Europa 2011

34 Obrigado pela atenção Pedro Sousa Lapa Referências: EN Ventilation for buildings Air handling units Rating and performance for units, components and sections EN 1886 Ventilation for buildings Air handling units Mechanical performance EUROVENT 6/8 Recommendations for calculations of energy consumption for Air Handling units EUROVENT RS 6/C/ Rating standard for Eurovent Certification of Air Handlin Units DIN Accounting for primary energy new code requires dynamic simulation VDI 6022 Hygiene requirements for ventilation and air-conditioning systems and units RLT AHU Guideline 01 General requirements for Air Handling Units EUROVENT Market intelligence EPG6C AHU - Martin Törpe (Chairman of the ECC Compliance Committee for AHU)

35 * * Nova classe de acordo com as alterações planeadas na EN 13053

36 UTA ZL 70

37 UTA H unidade tratamento de ar higiénica Em conformidade com a VDI 6022

38 EN 13053

39 Recuperação de calor

40 Eficiência global de ventilação * EN 13053

41 Motores Dados gentilmente cedidos por:

42 Dados gentilmente cedidos por: % Planas Trapezoidais Potência transmitida (kw)

43 Energia térmica Energia eléctrica O consumo de energia primária dos motores e de todos os elementos que influenciam o consumo de energia são levados ao mesma nível energético de acordo com a norma DIN A Norma prevê - relação de energia eléctrica é fixado em 2,6 - relação de energia térmica utilizável (aquecimento) em 1,3 O fator entre a energia elétrica e térmica é portanto 2.

44 Pressure - efficiency factor, Pa/% Influência do clima na classificação A correlação benefício/prejuízo de um sistema de recuperação de calor teve em consideração inúmeros estudos para diferentes cidades/zonas da Europa. O principal critério é a temperatura de projecto para a estação de inverno (aquecimento). Climate data Estimated 50,0 45,0 40,0 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0, Design outdoor temperature, C

45 Equações

46 Pressure - efficiency factor, Pa/% Equações Climate data Estimated 50,0 45,0 40,0 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0, Design outdoor temperature, C

47 Equações Relação para os 4 parâmetros:

48 Custo de exploração - Lisboa Classificação E B E D C Energética (s/ RP) (s/ RP) B A Vel. ref. (m/s) 2,56 2,56 2,16 2,16 1,75 1,75 1,75 Efic.Térmica (%) DP recup. (Pa) Efic. Energética (%) Típo Motor IE 2 IE 2 IE 2 IE 2 IE 2 IE 2 IE 2 Custo exploração ( ) Custo aquisição dono obra ( ) Custo acomuldo ao 7º ano Custo acomuldo ao 10º ano Custo acomuldo ao 20º ano

49 9.000 Custo de exploração - Lisboa Classificação Energética A A A A A A A A (RR) Vel. ref. (m/s) 1,75 1,75 1,75 1,75 1,75 1,75 1,33 1,33 Efic.Térmica (%) DP recup. (Pa) Efic. Energética (%) Típo Motor IE 2 IE 3 EC IE 2 IE 2 IE 2 EC EC Custo exploração ( ) Custo aquisição dono obra ( ) Custo acomuldo ao 7º ano Custo acomuldo ao 10º ano Custo acomuldo ao 20º ano

50

51 h h 1 1 e t h t T T INS. EXT. T T ARNOVO ARNOVO Q SRC P el. P DP REC. DP REC. q INS. EXT. P el. INS. el. aux. hsis.

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