MÉTODO PARA ESTIMAR O USO FINAL DE ENERGIA ELÉTRICA COM SISTEMAS DE AR CONDICIONADO

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1 MÉTODO PARA ESTIMAR O USO FINAL DE ENERGIA ELÉTRIA OM SISTEMAS DE AR ONDIIONADO José Fracisco ampos Moreira (1); Eedir Ghisi (2) (1) MSc, Egeheiro Eletricista, Professor do etro Federal de Educação Tecológica de Mias Gerais (EFET-MG) - Belo Horizote/MG, jfcm@uai.com.br (2) PhD, Professor do Departameto de Egeharia ivil, eedir@labeee.ufsc.br Uiversidade Federal de Sata ataria, Departameto de Egeharia ivil, Laboratório de Eficiêcia Eergética em Edificações, x Postal 476, Floriaópolis - S, , Tel.: (48) RESUMO O setor público brasileiro tem uma alta depedêcia de eergia elétrica, represetado cerca de 85% de todos os recursos eergéticos utilizados por este setor, o qual tem o sistema de ar codicioado o pricipal uso fial da eletricidade, resposável por aproximadamete 48% do cosumo. O objetivo deste trabalho é propor um método para estimar o uso fial de eergia elétrica em sistemas de ar codicioado. O método proposto foi aplicado o Hospital Público Regioal de Betim, em Mias Gerais. Baseia-se a obteção do cosumo a partir de amostras de medições realizadas durate sete dias represetativos do período mais quete do ao e de sete dias represetativos do período mais frio. Uma comparação da temperatura do ar extero com o cosumo total do hospital e também com o cosumo específico do sistema de ar codicioado apotou correlações satisfatórias em ambos os casos, o que permitiu simplificar a estimativa do uso fial do referido sistema. Ratificou-se que o sistema de codicioameto de ar do citado hospital represeta o mais sigificativo uso fial de eergia elétrica, atigido 31,9% do cosumo total do estabelecimeto. ocluiuse que as variações da temperatura média do ambiete extero impactam diretamete o cosumo do sistema de ar codicioado. omo os demais sistemas existetes ão depedem da temperatura, ou seja, têm uma demada de eergia homogêea, deduz-se que as variações que ocorrem ao logo do ao o cosumo total de eergia elétrica do hospital podem ser explicadas pelas variações da temperatura média do ar extero. Desta forma pode-se afirmar que o método proposto é adequado para a realização de estimativas de cosumo de eergia elétrica do sistema de ar codicioado. Palavras-chave: Sistema de ar codicioado, hospital, uso fial de eergia elétrica. ABSTRAT The Brazilia public sector is highly depedet o electricity, which represets approximately 85% of all eergy resources cosumed by this sector; ad air coditioig systems are the major cosumers of electricity, accoutig for approximately 48%. The aim of this work is to propose a method for estimatig the electricity ed-use for air coditioig systems. The proposed method was applied to a public hospital called Hospital Regioal de Betim, located i Mias Gerais, Brazil. The method is based o obtaiig electricity cosumptio from measuremets take durig seve days over the hottest period of the year ad seve days over the coldest period. A compariso of room temperature with the total electricity cosumptio of the hospital ad also with the specific cosumptio of air coditioig system showed good correlatios i both cases. This allowed to simplify the estimatio of the air coditioig ed-use. Results showed that the air coditioig system of the hospital is the most sigificat electricity ed-use, reachig 31.9% of total electricity cosumptio. It was cocluded that variatios i exteral average temperature affect the electricity cosumptio of the air coditioig system. As all existig systems are ot depedet o temperature, i.e., have a homogeeous eergy demad, it appears that the variatios i the total electricity cosumptio of the hospital that occur throughout the year are due to variatios i exteral average temperature. Fially, it ca be cocluded that the method proposed herei allows to obtaiig a reliable estimate of the electricity eduse for air coditioig systems i hospitals. Keywords: air coditioig, hospital, electricity ed use.

2 1. INTRODUÇÃO A ecessidade de codicioameto de ar vem aumetado cosideravelmete os últimos aos como coseqüêcia tato das mudaças climáticas (EEDAL, 2006; LAM et al., 2007) quato das variações do microclima (BEALLI et al., 2007). Adicioalmete, a drástica redução de preços dos aparelhos de ar codicioado tem facilitado sua aquisição e cosequetemete cotribuído para o crescete cosumo de eergia elétrica deste segmeto (WILKENFELD, 2006; PILLI-SIHVOLA et al., 2010). Estudo feito sobre o cosumo em quatro edifícios comerciais de Hog Kog, por Lam et al. (2002), apotou o sistema de ar codicioado como o pricipal uso fial de eletricidade. Idetificou-se os resfriadores a líquido (chillers) como os maiores resposáveis pelo pico de demada. O estudo coclui que se o sistema de ar codicioado fosse reprogramado para acumular água gelada durate os horários de meor cosumo, poder-se-ia reduzir a carga de pico dos prédios em até 20%. Ao se estudar o cosumo com os sistemas de ar codicioado é prepoderate que se coheça bem as variações da temperatura do ar extero. Räsäe et al. (2010) recomedam que a temperatura seja coletada preferecialmete o local do estudo de caso. Em sua pesquisa sobre o comportameto do cosumo ao logo de cada hora do dia de um grade úmero de pequeos cosumidores a Filâdia, os autores costataram grade dificuldade em trabalhar com esta gradeza, ode a maioria dos casos verificou-se ão liearidade com o cosumo. Isso também foi costatado por Pilli-Sihvola et al. (2010) em seu estudo sobre a relação etre mudaças climáticas e cosumo de eletricidade para cico países europeus. Por outro lado, Lam e Li (2002) costataram fortes correlações etre o uso da eletricidade e a temperatura do ar extero em seu estudo sobre o cosumo de eergia elétrica em quatro shoppigs ceters a cidade de Hog Kog. No Brasil, os sistemas de ar codicioado respodem por quase a metade do cosumo de eergia elétrica do setor público, o qual, de forma geral, tem alta depedêcia do setor elétrico. O primeiro gráfico da Figura 1(A), baseado em dados de 2009, mostra que cerca de 85% do cosumo eergético deste setor está cocetrado a eletricidade (BEN, 2010). A desagregação por usos fiais produz o perfil idicado o segudo gráfico da Figura 1(A), baseado os dados do último relatório de avaliação do mercado de eficiêcia eergética do Brasil e elaborado sobre uma base de dados de 2005 (ELETROBRAS, 2010). Segudo Vargas Jr (2006), os sistemas de ar codicioado dos hospitais públicos brasileiros, em média, são resposáveis por cerca de 44% do cosumo total destes estabelecimetos. A Figura 1(B) mostra os usos fiais desagregados de hospitais públicos como uma média que ocorre o Brasil, etretato ressaltase que o autor ão cita a localidade em a quatidade de hospitais pesquisados. Outras 10,1% Óleo ombustível 2,3% Óleo Diesel 2,6% Ilumiação Eletricidade 23,0% 84,9% Outras argas 14,0% Ar codicioado 48,0% Equip. de Escritório 15,0% Outros 36% Ilumi. 20% Ar codic. 44% (A) (B) Figura 1. Usos fiais de eergia o Brasil: (A) setor público, (B) hospitais públicos. Szklo (2003) classifica o porte dos hospitais brasileiros em fução da relação da quatidade de leitos dispoíveis com a quatidade de quartos para iteração. O Hospital Público Regioal de Betim equadrase, segudo a metodologia do autor, em hospital médio com baixo ível de coforto. Para este porte, Szklo (2003) apota que os sistemas de ar codicioado do tipo cetralizado estão presetes em cerca de 10% dos estabelecimetos. Aida segudo o referido autor, o uso fial da eletricidade com sistemas de ar codicioado para os citados hospitais varia etre 24 e 27%, podedo atigir até 41% para hospitais de grade porte. É de coseso geral que para avaliação de retrofits em sistemas de eergia elétrica deve-se cohecer os usos fiais da eletricidade (GHISI et al., 1997). ohecer o uso fial especificamete em sistemas de ar codicioado é ecessário em algumas ocasiões, por exemplo, para se determiar o dispêdio setorizado com eergia elétrica ou mesmo como uma ferrameta de cohecimeto dos usos fiais do hospital. Barros Filho (2007) ressalta a importâcia de se cohecer os usos fiais da eergia elétrica como ferrameta iicial para elaboração de estudos de eficiêcia eergética. Em sua pesquisa, o citado autor apota o uso fial com sistemas de ar codicioado como resposável por 38%, em média, em relação ao cosumo total de um prédio comercial a cidade de São Paulo. 2

3 Se fosse viável efetuar-se medições do cosumo de eergia elétrica o sistema de ar codicioado ao logo de todo o ao, este uso fial seria facilmete determiado. Porém, em geral, isto ão é possível, devido pricipalmete ao elevado custo da mão-de-obra e idispoibilidade de recursos materiais para tal. Assim o mesmo deve ser estimado. Para uma maior cofiabilidade e precisão, as estimativas devem ser baseadas em amostras de medições. Estas amostras devem ser coletadas durate um período que seja suficiete para avaliar o perfil do citado uso fial. 2. OBJETIVO O objetivo deste trabalho é apresetar um método para estimar o uso fial de eergia elétrica com sistemas de ar codicioado em hospitais por meio de amostras de medições. 3. MÉTODO O método proposto foi aplicado o Hospital Público Regioal de Betim, em Mias Gerais. O hospital atede a população local e de vite e sete cidades vizihas. O hospital possui uma área costruída de m², sedo que cerca de 28% dessa área é codicioada artificialmete por refrigeração de ar. Ates de se iiciar efetivamete a estimativa do cosumo aual com os sistemas de ar codicioado, devem ser observadas as variações o cosumo de eergia elétrica do hospital, a partir da aálise das cotas emitidas pela cocessioária local. Recomeda-se a aálise das cotas de pelo meos cico aos mais recetes. Este período proposto vai ao ecotro da determiação do ódigo ivil Brasileiro, que etrou em vigor em jaeiro de 2003, istituído pela lei de 10 de jaeiro de 2002 (BRASIL, 2002), da obrigatoriedade de guarda deste tipo de documeto por pelo meos cico aos, para efeitos legais. Após padroizar os cosumos registrados as cotas para um período de 30 dias, deve-se verificar a existêcia de correlações etre os cosumos médios e as temperaturas exteras médias de cada mês do ao. aso o R 2 seja superior a 0,60, ou seja, se pelo meos 60% das variações os cosumos médios estiverem relacioadas às variações das temperaturas médias do ar extero mais próximo possível do hospital, admitese que as variações de cosumo do estabelecimeto são decorretes das variações de cosumo do sistema de ar codicioado. No etato, esse procedimeto deve ser adotado somete quado os demais sistemas cosumidores de eergia ão depedem diretamete da temperatura do ar extero. Isso pode ser feito desde que ão existam outras variações sazoais do cosumo, como ligação sistemática de máquias e equipametos em determiadas estações do ao, e ão haja alterações sigificativas a quatidade de leitos ocupados ao logo do ao. Satisfeitas as codições supra citadas, o cosumo médio o ivero deve ser comparado com o cosumo médio o outoo. Da mesma forma, deve ser feita a comparação etre os cosumos médios o verão e a primavera. Não havedo difereças sigificativas o valor do cosumo típico o verão pode ser cosiderado igual ao da primavera. Da mesma forma, o cosumo o ivero pode ser cosiderado igual ao do outoo. Este procedimeto reduz o tempo de pesquisa e cosequetemete os custos. aso haja difereças sigificativas, deve-se aalisar se houve alguma alteração o sistema elétrico com a iclusão ou exclusão de cargas, que possam justificar as difereças de cosumo etre as estações. Aceita-se como tolerável uma difereça de cosumo detro das estações quetes (verão e primavera) ou das estações frias (ivero e outoo) de até 10%. om base em uma expectativa de represetatividade de 44% do cosumo do sistema de ar codicioado em relação ao cosumo total de hospitais (VARGAS Jr., 2006), essa difereça provocaria, o máximo, erros de estimativa de 2,2% em relação ao cosumo total do estabelecimeto (MOREIRA, 2010). Valor este iferior aos 2,22% de máxima icerteza provável de medição 1 para medidores de eergia já istalados, permitido pela ANEEL (BRASIL, 2005). Uma vez costatadas que as difereças ão superam o valor acima proposto, devem ser iiciadas as medições o sistema de ar codicioado, as quais devem ser feitas ao logo das 24 horas do dia, durate uma semaa que compreeda as datas dos solstícios de verão e ivero. As medições durate uma semaa completa objetivam verificar se existem variações de cosumo ao logo dos dias da semaa. As datas dos solstícios de verão e ivero devem ser adotadas por represetar os dias mais prováveis de maiores e meores temperaturas médias, respectivamete Os equipametos de medição As medições das gradezas elétricas podem ser realizadas com aalisadores e/ou registradores de eergia que meçam pelo meos tesão, correte e potêcia ativa as três fases e que possuam memória de massa. As medições sobre as quais este trabalho se desevolveu foram realizadas utilizado-se um aalisador de 1 Icerteza provável de medição: É a raiz quadrada da soma dos quadrados das classes de exatidão dos trasformadores de correte (T), potecial (TP) e do próprio medidor de eergia, adicioado ao resultado, o valor de 0,05% referete ao erro imposto pelos cabos dos TP (BRASIL, 2005). 3

4 eergia de fabricação Sultech, tipo ST9600R, que mede diversas gradezas elétricas trifásicas, através de três sesores flexíveis que suportam corretes de 3 a 3.000A. A classe de exatidão das medições de potêcia e de correte é meor que 1%. Os dados são armazeados a memória de massa do aparelho e descarregados em computador para o devido tratameto. A Figura 2(A) mostra a foto do aalisador. Em algumas situações pode ser ecessário avaliar a potêcia idividualmete absorvida por equipametos, tais como pequeos motores, aparelhos de ar codicioado de jaela, etre outros. Ode ão for possível a medição de potêcia diretamete com o aalisador e/ou registrador de eergia, deve-se cohecer o fator de carga idividual. O fator de carga multiplicado pela potêcia de placa do equipameto em aálise forece a potêcia absorvida. O fator de carga idividual é a razão etre a correte medida por um amperímetro e a correte de placa do equipameto, estado o mesmo em seu regime omial de fucioameto. Sugere-se utilizar um amperímetro alicate para as medições de correte, a exemplo do utilizado este trabalho e ilustrado através da Figura 2(B), o qual possui classe de exatidão de 2%. (A) (B) Figura 2. Istrumetos de medição: (A) Aalisador de eergia; (B) Amperímetro alicate. As temperaturas do ar extero preferecialmete devem ser obtidas o mesmo local de estudo ou em suas proximidades. No presete trabalho, por ão existir uma estação meteorológica a cidade de Betim, optou-se por utilizar os valores de temperatura do ar iformados pela ompahia Eergética de Mias Gerais (EMIG), com base as medições feitas a estação climatológica existete em uma de suas subestações elétricas, desigada Subestação Barreiro. Esta subestação está localizada o bairro Barreiro, em Belo Horizote, local mais próximo do estabelecimeto em estudo, distate aproximadamete 30km e com características ambietais semelhates à cidade de Betim. A citada estação climatológica da EMIG coleta as temperaturas através de um termômetro eletrôico com sesor de resistêcia de platia (Pt-100), faixa de medição -40 a +60, erro de liearidade meor que ±0,5%, estabilidade com desvio aual meor que 1% e fabricação Vaiasala. As iformações são automaticamete gravadas em computadores e geradas plailhas eletrôicas com os valores O sistema de codicioameto de ar cetral Na impossibilidade de se efetuar medições com os equipametos em regime omial de fucioameto, a potêcia absorvida pelos mesmos pode ser calculada como o somatório da razão etre o produto da potêcia de placa de cada equipameto pelo seu fator de carga, e o redimeto, coforme Equação 1. P t p j 1 P x I I m p Equação 1 Ode: P t é a potêcia total absorvida pelos equipametos [kw]; P p é a potêcia de placa de cada equipameto [kw]; é o redimeto de cada equipameto [adimesioal]; I m é a correte absorvida pelo equipameto em codições omiais [A]; I p é a correte lida diretamete a placa de características técicas do equipameto [A]; é o úmero que idetifica cada equipameto cosiderado. Geralmete o valor do redimeto dos equipametos pode ser obtido a placa de características técicas dos mesmos. O tempo médio de fucioameto pode ser obtido através de etrevistas com as pessoas usuárias ou mateedoras dos sistemas de codicioameto de ar ou aida calculado com base em amostras de medições de cosumo e de potêcia absorvida pelos equipametos. Assim, o tempo médio de fucioameto a estação de iteresse deve ser calculado através da Equação 2. 4

5 m Tm Equação 2 Pt Ode: T m é o tempo médio de fucioameto em um dia [h]; m é o cosumo médio em um dia de fucioameto do sistema, calculado com base a quatidade de dias de medição [kwh]; P t é a potêcia total absorvida pelos equipametos que compõem o sistema em aálise, calculada através da Equação 1 [kw]. Geralmete, a quatidade de climatizadores é grade e a potêcia total dos mesmos, comparada com a do sistema de geração de água gelada, é pequea. Logo, com vistas a agilizar os levatametos, pode-se admitir que o tempo médio diário de fucioameto dos climatizadores seja o mesmo obtido o sistema de geração de água gelada. Isto é coerete, pois, o acioameto dos resfriadores a líquido e bombas por períodos maiores ou meores depedem diretamete da temperatura da água de alimetação dos climatizadores, cujo acioameto é feito através de termostatos. Desta forma o cosumo com os climatizadores, portato, pode ser calculado através da Equação 3. c P x (N x T N x T ) Equação 3 t f mf q Ode: c é o cosumo aual estimado para os climatizadores [kwh]; P t é a potêcia total absorvida pelos equipametos, calculada através da Equação 1 [kw]; N f é o úmero de dias que compõem as estações frias (ivero e outoo), subtraído da fração que represeta, em dias, a quatidade de horas em que o sistema está desligado para mauteção estas estações [dia]; N q é o úmero de dias que compõem as estações quetes, subtraído da fração que represeta, em dias, a quatidade de horas em que o sistema está desligado para mauteção estas estações [dia]; T mf é o tempo médio de fucioameto as estações frias, calculado através da Equação 2 [h/dia]; T mq é o tempo médio de fucioameto em um dia as estações quetes, calculado pela Equação 2 [h/dia]. Havedo correlações superiores a 60% etre os cosumos médios e as temperaturas médias do ar, o cosumo de um dia típico do verão e do ivero, calculado como a média diária de cosumo a partir de sete dias de medição em cada estação, servirá de base para o cálculo da estimativa de cosumo aual. Será admitido que o cosumo médio diário calculado para o verão servirá de base para o cálculo da estimativa de cosumo dos dias que compõem as estações quetes. Os sistemas de ar codicioado cetral geralmete ão são desligados itecioalmete em ehum mometo ao logo do ao, iclusive o ivero Portato, o cosumo esta estação pode ser cosiderado igual ao cosumo míimo que ocorre durate o ao. Desta forma, a estimativa do uso fial com o sistema ar codicioado pode ser feita através da Equação 4. x N mq agq agf x Nq c ac agf a Equação 4 Ode: ac é o cosumo aual estimado para o ar codicioado cetral [kwh]; agf é o cosumo médio diário do sistema de geração de água gelada as estações frias, calculado como a média aritmética do cosumo dos sete dias de medição próximos ao solstício de ivero [kwh]; agq é o cosumo médio diário do sistema de geração de água gelada as estações quetes, calculado como a média aritmética do cosumo dos sete dias de medição próximos ao solstício de verão [kwh]; N a é o úmero de dias dos 12 últimos meses ateriores à pesquisa, subtraído da fração que represeta, em dias, a quatidade de horas em que o sistema está desligado para mauteção o ao [dia]; N q é o úmero que represeta a soma dos dias que compõem as estações quetes (verão e primavera) dos 12 últimos meses ateriores à pesquisa, subtraído da fração que represeta, em dias, a quatidade de horas em que o sistema está desligado para mauteção prevetiva ou corretiva estas estações [dia]. c é o cosumo do sistema de climatização, calculado coforme Equação 3 [kwh]. A quatidade de horas em que o sistema está desligado para mauteção, prevetiva ou corretiva, pode ser obtida com o setor de mauteção do estabelecimeto. 5

6 3.3. O sistema de codicioameto de ar de jaela Os aparelhos de ar codicioado de jaela, se existetes, devem ter seus cosumos estimados a partir da potêcia istalada, da estimativa do tempo médio de fucioameto por dia e do úmero de dias de fucioameto por ao. A potêcia istalada deve ser obtida com base em medições a serem realizadas em pelo meos um aparelho de cada capacidade de refrigeração. Para a determiação do tempo médio de fucioameto por dia admitiu-se que os ar codicioados de jaela fucioam iiterruptamete equato há expediete os ambietes os quais estão istalados, a primavera e verão e ficam totalmete desligados o outoo e ivero. Para a obteção do horário de expediete bem como dos dias de fucioameto por ao, deve-se etrevistar os fucioários dos ambietes ode os aparelhos estão istalados. Assim, o cosumo aual com o sistema de ar codicioado de jaela deve ser calculado por meio da Equação 5. aj j 1 P i.t m. N j Equação 5 Ode: aj é o cosumo aual estimado para o sistema de ar codicioado de jaela [kwh]; P i é a potêcia istalada de cada aparelho de ar codicioado de jaela [kw]; T m é o tempo médio de fucioameto diário [h]; N j é o úmero de dias de fucioameto por ao do aparelho de ar codicioado de jaela [dia]; é o úmero que represeta cada aparelho de ar codicioado de jaela existete O uso fial com o sistema de ar codicioado O cosumo total aual estimado do sistema de ar codicioado deve ser calculado através da equação 6. ac aj Equação 6 Ode: é o cosumo aual estimado para o sistema de ar codicioado [kwh]; ac é o cosumo aual estimado para o sistema de ar codicioado cetral [kwh]; aj é o cosumo aual estimado para o sistema de ar codicioado de jaela [kwh]. Para referedar a Equação 6, pode-se comparar o cosumo real de eergia elétrica do estabelecimeto, registrado ao logo dos aos em aálise, com o mesmo cosumo, porém estimado a partir da referida equação. A estimativa do cosumo deverá basear-se apeas as iformações cotidas as cotas de eergia, portato, sem utilizar quaisquer amostras de medições. Deve-se admitir que o mês de meor cosumo de eergia elétrica cada ao refere-se ao cosumo ormal do estabelecimeto, já icluído o cosumo do sistema de codicioameto de ar, cosiderado como o míimo. Deve-se admitir também que o mês de maior cosumo refere-se ao cosumo ormal do estabelecimeto, já icluído o cosumo do sistema de ar codicioado, cosiderado como o máximo. Logo, a difereça etre o cosumo máximo e míimo reflete a máxima variação de potêcia do sistema de ar codicioado, em fução da variação da temperatura do ar que ocorreria o dia mais quete do ao, teoricamete o solstício de verão. A difereça etre o maior e o meor cosumo mesal de eergia detro do ao pode ser cosiderado como a demada adicioal de eergia do sistema de ar codicioado para cada mês das estações quetes. O cosumo míimo mesal registrado as cotas de eergia pode ser cosiderado como o meor cosumo de eergia que ocorre ao logo de todo o ao. Para esta simulação deve-se desprezar o cálculo do cosumo do sistema de climatização (fa coils) e do cosumo dos aparelhos de ar codicioado de jaela, uma vez que o reflexo destes cosumos já se ecotra embutido os valores registrados a cota de eergia, ou seja, a mesma carga foi cosiderada para os períodos em aálise. A determiação do percetual de represetatividade do uso fial com o sistema de ar codicioado em relação ao cosumo total do hospital pode ser calculado através da Equação 7, que baseia-se a relação etre o cosumo aual estimado do sistema de ar codicioado, calculado através da Equação 6, e o cosumo total de eergia registrado o mesmo período cosiderado. Neste trabalho, cosiderou-se o período equivalete aos últimos 12 meses ateriores ao iício da pesquisa. Pac x100% Equação 7 ee Ode: P ac é o uso fial com o sistema de ar codicioado em relação ao cosumo total do estabelecimeto [%]; é o cosumo aual estimado para o sistema de ar codicioado [kwh], calculado coforme a Equação 6; 6

7 ee é o cosumo aual de eergia elétrica do estabelecimeto, calculado pela soma dos cosumos mesais com eergia dos últimos 12 meses ateriores à pesquisa [kwh]. 4. RESULTADOS O sistema pricipal de codicioameto de ar usado o Hospital Público Regioal de Betim é do tipo cetralizado com expasão idireta, com termoacumulação de água gelada. A cetral é composta pelo sistema de geração de água gelada e pelo sistema de climatização. O sistema de geração de água gelada, com capacidade total de refrigeração de 150TR, é composto por resfriadores a líquido tipo alterativo, por bombas de água gelada primárias (BAGP) que fazem a recirculação de água etre o taque de termoacumulação e os próprios resfriadores a líquido e por bombas de água gelada secudárias (BAGS) que pressurizam a rede de alimetação de água dos climatizadores. A potêcia omial istalada do sistema de geração de água gelada é de 238,0kW. A Tabela 1 relacioa os equipametos costituites do sistema de geração de água gelada. O sistema de climatização dos ambietes é composto por 42 climatizadores, totalizado uma potêcia istalada de 60,3kW, que absorvem efetivamete 52,0kW sob regime omial. Tabela 1. Equipametos do sistema de geração de água gelada. Potêcia uitária Equipameto Quatidade [cv] Resfriadores 50TR 3 86,4 BAGP 4 2 BAGS Determiação do cosumo médio de eergia elétrica do hospital Após a padroização do cosumo para 30 dias, das 60 cotas de eergia forecidas pelo Hospital etre jaeiro de 2004 e dezembro de 2008, verificou-se um cosumo com comportameto uiforme, com coeficiete de variação de 5,3%. Esta pequea variação do cosumo o período pode ser visualmete idetificada a Figura 3 ode pode-se também observar as variações da temperatura média mesal do ar extero. Nota-se uma semelhaça etre as variações do cosumo e a curva das variações da temperatura. oumo Médio Mesal [MWh] Temperatura Média [º] - 15 ja/04 abr/04 jul/04 out/04 ja/05 abr/05 jul/05 out/05 ja/06 abr/06 jul/06 out/06 ja/07 abr/07 jul/07 out/07 ja/08 abr/08 jul/08 out/08 osumo registrado osumo padroizado para 30 dias Temperatura média mesal Figura 3. Médias mesais de temperatura do ar e cosumo de eergia elétrica do HPRB Verificou-se que o cosumo de eergia elétrica os aos aalisados sofreu pequeas variações, coforme mostra a Tabela 2. Tabela 2. osumo aual de eergia elétrica do Hospital Público Regioal de Betim osumo aual [kwh] Variações do cosumo em relação ao ao aterior -0,60% 2,69% -0,26% 2,48% Houve um pequeo crescimeto atural do cosumo de eergia, em média de 0,85% ao ao, uma vez que a área costruída ão teve majoração este período. Ao se comparar o cosumo as estações do ao, ota-se uma elevação o verão, em toro de 5%, em relação ao cosumo médio aual do período aalisado. Segudo iformações do setor de mauteção, o período aalisado ão houve ehuma iterveção 7

8 o sistema elétrico que pudesse modificar o perfil de cosumo as estações. Aalisado-se os dados forecidos pelo setor de estatística hospitalar, verifica-se que a maior amplitude de variação da taxa de ocupação de leitos, detro de um ao, acoteceu em 2007, variado etre 92% e 107% 2, portato bastate estável. Estas observações remetem a se iferir que exista depedêcia etre os cosumos as estações e as respectivas temperaturas do ar extero. De fato, pode-se observar através da Figura 4(A) que há relação etre as variações de temperaturas as estações dos cico aos aalisados e as variações de cosumo. álculos realizados apotaram correlações superiores a 0,95 etre o cosumo médio e a temperatura extera média em cada estação do ao. A Figura 4(B) mostra que correlações satisfatórias cotiuam a existir mesmo quado se observa o comportameto das variações mesais de temperatura do ar e de cosumo. Em face das aálises ateriores, coclui-se que as variações sazoais de cosumo do estabelecimeto são decorretes do meor uso do sistema de codicioameto de ar o ivero e maior o verão. osumo Médio [MWh] Outoo Ivero Primavera Verão osumo Médio Temperatura Média Temperatura Média [º] osumo Médio [MWh] R 2 = 0,8286 R 2 = 0,7099 R 2 = 0,8002 R 2 = 0,6805 R 2 = 0, Temperatura Média [º] (A) (B) Figura 4. (A) osumo médio mesal e temperatura média do ar extero as estações etre jaeiro/2004 e dezembro/2008, (B) orrelação etre as médias mesais de cosumo e temperatura do ar extero Determiação do cosumo médio de eergia elétrica do sistema de ar codicioado cetral as estações quetes Medições de verão, realizadas com vistas a se determiar o cosumo de um dia típico das estações quetes, foram feitas etre os dias 18/12/2008 e 24/12/2008. Os valores médios de cosumo em cada hora ao logo dos dias de medição estão idicados a Figura 5(A). osumo em 1 hora [kwh] :00 2:00 4:00 6:00 8:00 10:00 12:00 14:00 Hora do Dia 16:00 18:00 20:00 22:00 Seguda Terça Quarta Quita Sexta Sábado Domigo osumo Médio em 1 Hora [kwh] R 2 = 0, Temperatura Média [º] (A) (B) Figura 5. Sistema de ar codicioado cetral: (A) osumo médio a cada hora os dias moitorados o verão, (B) correlações etre o cosumo médio de eergia e a temperatura média do ar extero. Através da observação da Figura 5(B), verifica-se a existêcia de forte correlação etre o cosumo médio do sistema de geração de água gelada e a temperatura média do ar extero, com R² superior a 0,94. A temperatura do ar foi calculada como a média aritmética das temperaturas medidas a cada hora o mesmo período em que as medições de cosumo foram realizadas. A potêcia média absorvida as estações quetes é de 162,31kW que produz um cosumo médio diário de 2.262kWh, com uma variação etre e 2.572kWh. om base estes dados pode-se afirmar que o sistema de geração de água gelada equivale ao fucioameto, em média, 13,94 horas por dia sob regime omial, as estações quetes. Observou-se também que o cosumo idepede do dia da semaa. 2 A taxa de ocupação maior que 100% idica que em algus períodos houve ecessidade de se istalar leitos provisórios (macas) os corredores para atedimeto da demada. 8

9 4.3. Determiação do cosumo de eergia elétrica do sistema de ar codicioado cetral as estações frias As medições de ivero, realizadas para se determiar o cosumo de um dia típico das estações frias, foram feitas etre os dias 18/06/2009 e 24/06/2009. Para as estações frias foi realizado um estudo semelhate ao feito para as estações quetes, o qual cofirma também a existêcia de correlação etre o cosumo médio do sistema de geração de água gelada e a temperatura média do ar. O R² ecotrado de 0,64, meor que o verão, pode ser justificado pela atividade míima e mais costate do sistema de geração de água gelada. A potêcia média efetivamete absorvida as estações frias é também de 162,31kW que produz um cosumo médio diário de 1.676kWh, com uma variação etre e 1.829kWh. Desta forma, coclui-se que o sistema de geração de água gelada equivale ao fucioameto, em média, 10,32 horas por dia sob regime omial, as estações frias. Ratificou-se que o cosumo idepede do dia da semaa Determiação do cosumo de eergia elétrica do sistema de ar codicioado cetral Nos cico aos aalisados, verificou-se variações de cosumo do hospital o verão em relação à primavera etre 0,5%, ocorrido em 2008, e 5,1%, ocorrido em As variações de cosumo o ivero em relação ao outoo tiveram o valor míimo de 0,4% em 2004 e 2005 e máximo de 3,0% em ostata-se, portato, que pequeas variações de cosumo ocorreram as estações quetes e também as frias. O cosumo médio diário o ivero será cosiderado como o cosumo míimo do sistema de geração de água gelada ao logo de todo o ao, uma vez que o mesmo fucioa iiterruptamete, desligado apeas pelos sesores de temperatura. O tempo médio diário de fucioameto do sistema de climatização foi cosiderado igual ao obtido o sistema de geração de água gelada. Portato, o cosumo aual com o sistema de climatização, calculado coforme a Equação 3, é de 229,90MWh. Para o cálculo do úmero de dias de fucioameto dos sistemas o estabelecimeto estudado, cosiderou-se o ao de 2008, uma vez que a pesquisa ocorrera aquele ao, subtraido o úmero de dias em que os equipametos ão foram utilizados. Segudo a gerêcia de mauteção, em média, o sistema de ar codicioado cetral fica idispoível durate cerca de 20 horas por ao, devido às mauteções prevetivas e corretivas. omo ão se obteve iformação sobre a quatidade de horas em que o sistema fica desligado para mauteção prevetiva ou corretiva em cada estação, arbitrou-se que a metade das mesmas ocorre as estações quetes e a outra metade as estações frias. Assim, o cosumo aual estimado do sistema de codicioameto cetral de ar, calculado coforme a Equação 4, é de 947,11MWh Determiação do cosumo de eergia elétrica do sistema de ar codicioado de jaela Os poucos aparelhos de ar codicioado de jaela existetes tiveram seus cosumos estimados a partir da potêcia istalada, da estimativa do tempo médio de fucioameto por dia e do úmero de dias de fucioameto por ao, coforme Equação 5. Admitiu-se que os aparelhos de ar codicioado ficam ligados em tempo itegral os dias de expediete ormal dos setores ode os mesmos estão istalados, durate as estações quetes e ficam desligados durate as estações frias. Logo, o cosumo aual com os aparelhos de ar codicioado de jaela, calculado por meio da Equação 5 é de 44,64MWh Determiação do cosumo de eergia elétrica do sistema de ar codicioado do hospital Fialmete, coclui-se que o cosumo aual estimado do sistema de ar codicioado do Hospital Público Regioal de Betim, calculado através da Equação 6 é de 991,74MWh, que represeta 31,9% do cosumo. Para referedar a Equação 6, comparou-se o cosumo real de eergia elétrica do hospital em estudo, registrado os cico aos aalisados, com o cosumo estimado a partir da citada equação, coforme mostrado a Tabela 3. Tabela 3. Aálise da difereça etre o cosumo real de eergia elétrica do Hospital Púbico Regioal de Betim e o estimado através da Equação osumo míimo diário [kwh] osumo máximo diário [kwh] Máxima difereça de cosumo* [kwh] osumo aual projetado [kwh] osumo aual real [kwh] Difereça cosumo real/estimado -1,37% -1,69% 0,38% -2,17% * osiderada como o cosumo adicioal do sistema de codicioameto de ar os meses quetes. 0,97% A difereça etre o cosumo real registrado as cotas de eergia e o cosumo estimado, utilizado-se a Equação 6, foi bastate satisfatória, coforme pode ser observado a Tabela 3, mostrado que a referida equação é adequada para as estimativas a que se propõe. 9

10 Admitiu-se que o mês de meor cosumo de eergia elétrica de cada ao da série aalisada refere-se ao cosumo ormal do hospital o qual já está icluído o cosumo do sistema de codicioameto de ar fucioado com atividade míima. Admitiu-se também que o mês de maior cosumo refere-se ao cosumo ormal do estabelecimeto, já icluído o cosumo do sistema de ar codicioado, operado com atividade máxima. Desta forma, a difereça etre o maior e o meor cosumo reflete a máxima variação de potêcia do sistema de ar codicioado, em fução da variação da temperatura do ar. O valor da difereça foi cosiderado como o cosumo médio diário adicioal do sistema de ar codicioado as estações quetes. O meor cosumo mesal foi cosiderado como o cosumo míimo que ocorre ao logo de todo o ao. 5. ONLUSÕES O método proposto foi aplicado o Hospital Público Regioal de Betim ode apresetou resultados satisfatórios, uma vez que mostrou-se uma ferrameta simples para se estimar o uso fial com o sistema de ar codicioado. A partir de poucas amostras de medição e obteção de algumas variáveis fáceis de se cohecer, como dados de placa de equipametos e realização de etrevistas, pôde-se estimar com facilidade o uso fial com o sistema de codicioameto de ar do hospital. Ademais, pôde-se cocluir que em uma aálise de cosumo de eergia elétrica de um hospital ao logo de uma série de aos, pode-se estimar o cosumo do sistema de ar codicioado de forma a admitir-se que o cosumo dos demais sistemas é costate. Etretato, deve-se verificar que o período aalisado ão haja iterveções em algum sistema que altere sigificativamete o cosumo do estabelecimeto. Pôde-se costatar também que o cosumo de eergia elétrica do sistema de ar codicioado as estações quetes (primavera e verão) e as estações frias (outoo e ivero) é bastate estável. Logo, uma medição de cosumo o verão e outra o ivero são suficietes para represetar bem o cosumo as estações quetes e frias, respectivamete. REFERÊNIAS BIBLIOGRÁFIAS AUSTRÁLIA. Bureau Of Meteorology. (Org.). Aual Australia limate Statemet Dispoível em: < aoucemets/media_releases/-cimate/chage/ shtm>. Acesso em: 29 dez BALANÇO ENERGÉTIO NAIONAL (BEN). Brasília, DF, Ao base Relatório Fial. Dispoível em: < Acesso em: 31 out BARROS FILHO, Airto Meezes de; PRADO, Racie Tadeu Araújo. osumo desagregado de eergia por uso fial em shoppig ceters a cidade de São Paulo: estudo de caso. São Paulo: Escola Politécica da USP, p. BRASIL. Agêcia Nacioal de Eergia Elétrica. Miistério Das Mias e Eergia. Procedimetos de Distribuição de Eergia Elétrica o Sis-tema Elétrico Nacioal PRODIST: Módulo 5 Sistemas de Medição. Brasília, DF p.. Impresa Nacioal. ódigo ivil. Brasileiro Dispoível em: < L10406.htm>. Acesso em: 27 ov EEDAL: INTERNATIONAL ENERGY EFFIIENY IN DOMESTI APPLIANES & LIGHTING, 2006, Lodo. Buildig demad respose capability ito appliaces: A help i difficult times. Lodo, ELETROBRAS. Rio de Jaeiro, RJ, Avaliação do Mercado de Eficiêcia Eergética o Brasil. Sumário Executivo Ao Base Dispoível em: B335-95D83F8DFB98%7D&Team=&params=itemID=%7B99EBBA5-2EA1-4AE-8AF2-5A DAF9%7D;&UIPartUID=%7B E3F-A E9EB18%7D. Acesso em: 31 out LAM, J., Li, D. W., HEUNG, S.O. A aalysis of electricity ed-use i air-coditioed office buildigs i Hog Kog. Buildig ad Eviromet. v.38, p , LAM, J., Li, D. W. Electricity cosumptio characteristics i shoppig malls i subtropical climates. Eergy oversio ad Maagemet. v.44, p , LAM, J., Tag, H. L, Day, H.W. Seasoal variatios i residetial ad commercial sector electricity cosumptio i Hog Kog. Eergy. v.33, p , GHISI, E.; WESTPHAL, F.S.;LAMBERTS, R. Determiação do cosumo de eletricidade e da potêcia de equipametos através de medidor portátil. I: ENONTRO NAIONAL DE ONFORTO DO AMBIENTE ONSTRUÍDO, 4., 1997, Salvador. Aais... Salvador, Bahia: ENA, MOREIRA, J.F.. Método para retrofit em sistemas de ilumiação de hospitais públicos: Estudo de caso o hospital público regioal de Betim p. Dissertação (Mestrado de Egeharia ivil). urso de pós-graduação em Egeharia ivil. Uiversidade Federal de Sata ataria. Floriaópolis, Sata ataria, PILLI-SIHVOLA, K., AATOLA, P., OLLIKAINEN, M., TUOMENVIRTA, H. limate chage ad electricity cosumptio - Witessig icreasig or decreasig use ad costs?. Eergy Policy. v.38, p , RÄSÄNEN, T., VOUKANTSIS, D., NISKAA, H., KARATZAS, K., KOLEHMAINEN, M. Data-based method for creatig electricity use load profiles usig large amout of customer-specific hourly measured electricity use data. Applied Eergy. v.87, p , SZKLO, A.S.; SOARES, J.B.; TOLMASQUIM, M.T. Eergy cosumptio idicator ad HP techical potetial i the brazilia hospital sector. Eergy oversio ad Maagemet. v. 45, p , VARGAS Jr. R.V. Aálise do potecial de coservação de eergia elétrica em hospitais públicos de pequeo porte o Brasil: Sistemas de ilumiação e ar codicioado do tipo Jaela p. Dissertação (Mestrado em Egeharia Elétrica). Uiversidade Federal do Rio de Jaeiro (OPPE), Rio de Jaeiro, Brasil,