Desenvolvimento de ferramenta para avaliação do desempenho energético de chillers/bombas-de-calor para climatização

Abstract

Atualmente, no sector dos edifícios, o consumo de energia do sistema de AVAC (Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado) pode representar mais de 50% do consumo total do edifício. Neste sentido, o desempenho energético dos equipamentos mais consumidores, como é o caso dos Chillers / Bombas-de-calor, assume a maior importância, apesar das dificuldades na sua avaliação em instalações reais existentes. O trabalho que aqui se apresenta tinha como objetivo o desenvolvimento de uma ferramenta informática de apoio à realização de auditorias de avaliação do desempenho energético de Chillers/Bombas-de-calor pertencentes aos sistemas de climatização instalados nos edifícios. Os trabalhos decorreram sob a forma de estágio em ambiente empresarial, enquadrado na equipa de gestão de energia da empresa Virtual Power Solutions, em parceria com a Universidade de Coimbra. A ferramenta foi desenvolvida em MS Excel + VBA e assenta na comparação do desempenho energético do equipamento instalado em ambiente real (funcionando a carga parcial ou total) com duas referências: o desempenho que este equipamento teria se fosse “novo” e o de um dos melhores equipamentos existentes no mercado. Quando aliada a outras ferramentas de simulação dinâmica permite obter estimativas de gastos anuais para os cenários considerados e assim ajudar na tomada de decisões sobre eventuais medidas de melhoria do desempenho energético dos equipamentos auditados. O tempo disponível para realizar este trabalho não permitiu que fosse viável testar a ferramenta em situação de auditoria real a Chillers / Bombas-de-calor de sistemas de climatização de edifícios. Para contornar esta limitação recorreu-se a simulações produzidas por um software de simulação dinâmica detalhada monozona, tendo-se assim criado auditorias energéticas (hipotéticas) a uma Clínica privada e a uma Escola secundária. Analisando os resultados obtidos para os dois casos selecionados para testar o comportamento da ferramenta informática desenvolvida, constatou-se a sua grande utilidade na previsão do desempenho energético dos Chillers / Bombas-de-calor auditados.

Nowadays, in the buildings’ sector, the energy consumption of HVAC (Heating Ventilation and Air Conditioning) systems can represent more than 50% of the building’s total consumption. Therefore, the energy performance of the most consuming equipment, such as Chillers / Heat-pumps, assumes major importance, despite all the difficulties in its evaluation in real existing installations. This thesis’s main objective was the development of an informatics tool to support energy performance evaluation audits of Chillers / Heat-pumps, belonging to the buildings’ air conditioning system. The work was developed in the course of an internship in professional environment, framed in the energy management team of the enterprise Virtual Power Solutions, in partnership with University of Coimbra. The tool was developed in MS Excel + VBA and is based on the comparison between the energy performance of the equipment installed in the real environment (operating at partial or total load) and two references: the performance of this equipment if it was “new” and the one of the best equipment on the market. When combined with other dynamic simulation tools allows the estimation of annual expenses for the considered scenarios and therefore help in decision-making about potential measures for the improvement of the energy performance of the audited equipment. The time available to prepare this dissertation wasn’t enough to test the tool in real audit situation to Chillers / Heat-pumps of air conditioning buildings’ systems. To work around this limitation, simulations were produced by a mono-zone dynamic simulation software, having thus created (hypothetical) energy audits to a private clinic and to a high school. The analysis of the results obtained for the two selected cases to test the developed software tool revealed its great utility in predicting the energy performance of the Chillers / Heat-pumps audited.