Estudo comparativo de alternativas baseadas em energia renovável para procução de AQS no sector residencial

Abstract

A presente dissertação compreende o estudo e análise energética de alternativas de produção de energia renovável num edifício de habitação antigo, situado no centro histórico da cidade de Coimbra, na zona protegida pela UNESCO. O estudo tem como finalidade encontrar opções vantajosas, económica e energeticamente, que permitam contribuir para o cumprimento das metas impostas pela União Europeia. Este estudo dá continuidade a projetos anteriores da autoria do Nelson da Silva Brito (Arq.) e do Gonçalo Brites (Eng.) [1], e da Sara Henriques (Eng.) [2], explorando alternativas de energia renovável para a produção de águas quentes sanitárias O estudo energético dos diferentes sistemas de preparação de AQS foi realizado através da modelação destes sistemas no software EnergyPlus 8.5. A simulação inicial compara três tipos de sistemas de preparação de AQS viáveis para serem instalados no edifício habitacional, considerando uma ocupação de 2 pessoas: um cilindro elétrico (considerado como a solução de base e que serve para comparação dos sistemas com energias renováveis), um sistema solar térmico e uma bomba de calor com painéis fotovoltaicos. A análise dos resultados da simulação possibilita a quantificação detalhada dos gastos energéticos e monetários no aquecimento da água ao longo do ano. Foram igualmente realizados estudos para avaliação do impacto de maiores consumos de AQS na eficiência do sistema solar térmico e o solar fotovoltaico com bomba de calor, e testadas medidas como a instalação de temporizadores e de baterias, bem como a alteração da inclinação dos painéis. Esta dissertação demonstra que as alternativas baseadas em energias renováveis na preparação de AQS representam um contributo para alcançar edifícios de balanço energético quase nulo, com um desempenho energético sustentável.

This dissertation presents an energetic and economical analysis of renewable energy alternatives for Domestic Hot Water (DHW) production in an old building, located in Coimbra’s historic center - UNESCO protected area. This study aims to find economical and energetic advantageous options that contribute to the targets set by the European Union. This study is a continuation of previous projects performed by the Nelson da Silva Brito (Arc.) and the Gonçalo Brites (Eng.) [1], and Sara Henriques (Eng.) [2], exploring renewable energy alternatives for the production of domestic hot water. The energetic analysis of the different DHW production systems was performed through different system simulations using EnergyPlus 8.5. The initial simulations compare three types of feasible DHW preparation systems to be installed on the house with two occupants. The systems simulated in EnergyPlus are an electrical cylinder (considered the correspondent base solution and used for comparison purposes), a solar thermal system and a heat pump with photovoltaic panels. The analysis of the simulation results provides a detailed quantification of energy and operating costs on heating water through the year. Studies were also conducted in order to assess the impact of higher DHW consumption in the solar thermal and solar photovoltaic with heat pump system efficiency, and to test measures such as installing timer and batteries, as well as the modification of the tilt angle of PV panels. This dissertation aims to demonstrate alternatives based on renewable energy in the preparation of DHW to contribute for nearly zero building balance, with a sustainable energy performance.