ANALISE DO DESEMPENHO ENERGÉTICO DO SISTEMA DE ILUMINAÇÃO E CLIMATIZAÇÃO DAS SALAS DE AULA - BLOCO A

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1 ANALISE DO DESEMPENHO ENERGÉTICO DO SISTEMA DE ILUMINAÇÃO E CLIMATIZAÇÃO DAS SALAS DE AULA - BLOCO A Nome dos autores: Halison Helder Falcão Lopes 1 ; Sergio Manuel Rivera Sanhueza 2 ; 1 Aluno do Curso de Engenharia Elétrica; Campus de Palmas; halison_falcao@hotmail.com PIVIC/UFT 2 Orientador(a) do Curso de Engenharia Elétrica; Campus de Palmas; sergiorivera@uft.edu.br RESUMO Com o aumento da preocupação referente à otimização energética de edificações, há uma crescente necessidade do uso de ferramentas de simulação de transferência de energia. [4] cita que países dependentes do petróleo para suprir seu consumo energético, começaram a financiar estratégias que promovessem o desenvolvimento de novas ferramentas, adotando medidas que diminuam o consumo de energia. Quando falamos em desempenho dos sistemas de climatização de salas ou de edifícios, [5], afirma que tais equipamentos são eficientemente energéticos quando, se mantendo o conforto térmico e a qualidade do ar, consomem menos energia, diminuindo impactos ambientais e sócios econômicos. Para conseguir avaliar esse desempenho utilizam-se estudos em programas de simulações computacionais. Estas simulações permitem prever temperaturas interiores, cargas térmicas, consumos de energia, etc. Palavras-chave: Energyplus, Eficiência Energética, de Energia elétrica. INTRODUÇÃO O alto custo para construção de novas usinas e manutenção ou ampliação das usinas já existentes, além do impacto ambiental que estas geram, contribuiu para que se iniciasse a difusão sobre conceito de eficiência energética e o estudo sobre novas ferramentas computacionais para previsão do gasto energético associado às edificações. Novos programas são desenvolvidos ou estão em desenvolvimento, [5] em seu trabalho, cita o programa chamado EnergyPlus, que é um software de simulação de carga térmica e análise energética, possuindo raízes nos programas BLAST e DOE-2, desenvolvido pelo Departamento de Energia dos EUA. [4], afirmam que o programa possui uma capacidade de simulação diferenciada,

2 como por exemplo, a possibilidade de cálculo de infiltração de ar diferenciada para cada zona térmica e integração com outros sistemas. Figura 01: Tela inicial do Energyplus EP Launch O padrão do consumo de energia elétrica da edificação analisada,será proporcional à rotina de utilização de suas salas de aula. Como todas as salas têm geometria e cargas elétricas instaladas semelhantes, para este trabalho, todo o bloco A será considerado como uma única zona de simulação com as seguintes dimensões: Comprimento - 100m, largura - 20m e altura - 3m. Figura 02: Localização do Bloco A, (Google Mapas). Figura 03: Superfícies Zona de Simulação A modelagem da geometria da edificação é realizada através de coordenadas cartesianas, sendo necessário especificar cada ponto da superfície de cada parede que constitui a zona, além de detalhar quais superfícies estão expostas ao sol, ao vento, etc. Na figura 03, podemos observar a característica da zona interpretada pelo programa Energyplus, após a inserção das coordenadas de cada parede. A vazão de ar máxima (m³/s) refere-se ao volume de troca de ar por unidade de tempo dentro da zona e será determinada para uma troca de ar por segundo. Sendo assim, a vazão nominal é de (100*20*3)/3600 = 1.67 m³/s. Adotando o número médio de 15 pessoas por sala de aula durante os horários das 08:00hs às 12:00hs, 14:00hs às 18:00hs e das 19:00hs às 23:00hs, tem-se então o total de 212 pessoas utilizando o bloco diariamente. A carga elétrica de cada sala é composta por 12 luminárias de calha dupla com potência de 80W (2x40W) e uma tv 42 com potência de 100W em cada sala, mais 24 luminárias (2x40W) no auditório, 1 luminária (2x40W) na copiadora, computador (150W) e máquina de xerox (450W), nos

3 corredores, WC s e acessos, temos um total de 28 luminárias (2x40W), totalizando: Iluminação W e equipamentos W, que serão inseridos no programa Energyplus. MATERIAL E MÉTODOS Materiais utilizados: Analisador de energia Minipa ET-5060C, Alicate Wattímetro Digital, Alicate amperímetro digital, Multímetro digital e o Software EnergyPlus. O trabalho consiste na simulação do consumo de energia elétrica do bloco de salas de aula através do software EnergyPlus, coletando-se informações referentes à geometria e rotina de uso do edifício. Em seguida, é feita a integração, no software Energyplus, do arquivo climático da região a esta zona modelada para os estudos de otimização energética. Ao final da simulação, é instalado o analisador de energia junto ao quadro geral de alimentação do bloco A, para que seja feito um mapeamento das características energéticas do bloco e aquisição dos dados referentes ao consumo real de energia elétrica pela edificação. RESULTADOS E DISCUSSÃO Uma vez definidas as variáveis que representam a rotina da zona de simulação, bem como as cargas instaladas no bloco, estes valores foram inseridos no software Energyplus, que retornou os seguintes resultados: Figura 04: Gráfico das temperaturas interna e externa do Bloco A EnergyPlus A figura 4 mostra o comportamento das temperaturas externa e interna do bloco A sem o desligamento dos ar-condicionados durante os intervalos de cada turno e ocasionando um consumo anual de energia de ,1 /ano, conforme observado na tabela 01. RELATÓRIO DE USO FINAL DE ENERGIA ELÉTRICA - BLOCO A ILUMINAÇÃO EQUIPAMENTOS REFRIGERAÇÃO TOTAL

4 Soma Anual Mínimo Máximo 61374, , ,1 4588,99 688, , , ,38 762, , ,83 Tabela 01: Relatório de uso final de energia do Bloco A sem o desligamento dos ar-condicionados EnergyPlus Figura 05: Potencia Ativa (kw). Figura 06: Temperaturas interna e externa. As características de consumo de energia do bloco são compatíveis com o esperado, onde o consumo se mantém praticamente o mesmo durante os intervalos de cada expediente, tendo uma pequena alta no consumo de energia a partir das 18:00h, que é o horário quando as luzes do bloco são acesas. Na figura 06, temos as características das temperaturas interna e externas da edificação após a adequação dos horários de funcionamento do sistema de climatização no Energyplus. RELATÓRIO DE USO FINAL DE ENERGIA ELÉTRICA - COM DESLIGAMENTO ILUMINAÇÃO EQUIPAMENTOS REFRIGERAÇÃO TOTAL Soma Anual Mínumo Máximo 43950, , ,9 3252, , , , , ,05 Tabela 02: Relatório de uso final de energia do Bloco A com gerenciamento dos horários EnergyPlus

5 A Tabela 02 retrata a característica de consumo mensal do bloco, em forma de relatório, após a simulação no EnergyPlus com a adequação nos horários de funcionamento dos ar condicionados da edificação, obtendo um consumo anual de ,9 /ano. CONCLUSÃO Utilizando a fatura com o consumo real de energia elétrica do campus (Anexo 1) para obtermos o valor do já com os impostos inseridos, foi obtido o seguinte valor: Valor (R$/) = Valor Cobrado (R$) / Demanda Faturada () Valor (R$/) = ,42/ = 0,63 A economia anual no consumo de energia é obtida fazendo a diferença dos consumos totais antes da adequação pelo consumo total depois da adequação, sendo obtido o valor de ,2, multiplicando este consumo pelo valor (R$) do observa-se uma economia de R$ ,45 por ano somente readequando os horários de funcionamento do sistema de climatização e iluminação. LITERATURA CITADA 1. ABESCO Associação Brasileira das Empresas de Serviços de Conservação de Energia. Eficiência energética. Disponível em: < Acesso em 30 de abril de Gosch, S. R.; Aplicação De Uma Metodologia Para Calibração De Um Modelo Simplificado De Edifício De Escritórios No Programa Energyplus. Universidade Federal de Santa Catarina. Florianópolis, jul/ Gosch, S. R.; Westphal, F. S.; Lamberts, R. Análise energética de edificações através da simulação de células. 10th BRAZILIAN CONGRESS - ENCIT Hagel, A. P. L. A. Análise computacional da demanda energética de climatização de edifício. Universidade de Brasília. Faculdade de Tecnologia. Departamento de Engenharia Mecânica. Brasília, jun/ Inatomi, T. A. H. Análise da eficiência energética do sistema de condicionamento de ar com distribuição pelo piso em ambiente de escritório, na cidade de São Paulo, utilizando o modelo computacional EnergyPlus. Dissertação de mestrado. Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Departamento de Engenharia de Construção Civil. São Paulo, Melo, A. P; Westphal, F. S.; Matos, M.. Apostila do curso básico do Programa EnergyPlus. Universidade Federal De Santa Catarina. Laboratório de Eficiência Energética em Edificações. Campus Universitário Trindade. Florianópolis, set/2009.