Utilização Racional
de Energia em
Climatização
Humberto Jorge
Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores
Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria
Sistemas de climatização AVAC
Em edifícios os sistemas AVAC e a
iluminação são os consumidores de
energia mais importantes.
Em instalações industriais os processos
os processos são geralmente os maiores
consumidores de energia.
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Conforto humano
Varia:




de indivíduo para indivíduo
com a idade
com a quantidade de roupa vestida
com a actividade
Num edifício depende:




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da temperatura do ar
velocidade do ar
temperatura radiante média das superfícies
humidade relativa e odores
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Sistemas de climatização AVAC
Parâmetros que influenciam o uso de
energia:




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Micro e macro climas
Local e orientação
Projecto
Ocupação e uso.
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Sistemas de climatização AVAC
Categorias de oportunidade de
racionalização de energia:

Estratégias de operação e manutenção

Modificação do equipamento

Novo equipamento
Níveis de custos crescentes.
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Sistemas de climatização AVAC
Cargas de operação de um sistema de AVAC:



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Transferência de calor através da envolvente
do edifícios (paredes, tecto, portas, janelas)
Introdução do ar exterior por ventilação
forçada ou por infiltração
Ganhos internos gerados por factores como
iluminação, força motriz, pessoas, vapores de
cozinha, etc.
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Princípios básicos de URE em
climatização
Embora o conforto tenha um significado relativo é normal
considerar como temperaturas de conforto, valores entre
os 18 ºC e os 25 ºC e a gama de humidade relativa entre
os 30 e os 50%.
No Inverno é perfeitamente admissível um ajustamento
das temperaturas entre os 18 e os 20 ºC tendo associado
um vestuário adequado à época, resultando economias
significativas de energia e diminuindo a importância dos
choques térmicos.
No Verão a mesma técnica pode aplicar-se ao regular-se
para temperaturas entre os 23 e 25 ºC.
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Princípios básicos de URE em
climatização
O aquecimento nocturno só deve existir para
garantir que a temperatura não desça abaixo
dos 10 a 13 ºC.
Só devem atingir as temperaturas de projecto
quando a ocupação da edifício ou zona do
edifício o justificarem.
A utilização de ar novo para renovação só
deve ser utilizada quando o edifício estiver
ocupado - a relação ar novo/ar de recirculação
deve ser optimizada.
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Princípios básicos de URE em
climatização
Evitar o arrefecimento e o aquecimento
simultâneos.
Fornecer apenas a potência de aquecimento
ou arrefecimento necessárias - actuações
nas temperaturas ou nos caudais em função
das cargas reais que existam.
Seleccionar fontes de arrefecimento ou de
aquecimento que possibilitem maior
eficiência na utilização de energia.
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Identificação de ORC’s em
climatização
Limpeza periódica dos filtros de distribuição de ar redução da resistência à passagem do ar.
Limitar a velocidade dos motores aos valores
adequados - quanto menor velocidade menor
potência pedida à rede.
Potência dos motores adequada.
Utilizar sistemas AVAC de capacidade variável para
ajuste às necessidades.
Usar ar externo para arrefecimento sempre que
possível (free cooling)
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Identificação de ORC’s em
climatização
Canalização de água/ar quente/fria bem isolada e
concebida de modo a reduzir as perdas dos fluídos.
Aproveitamento de calor dos fluídos aquecidos (uso de
recuperadores de calor).
Volume e velocidade do ar adequados aos espaços
Temperaturas ( “set points” dos termóstatos) adequadas a
cada estação do ano
Funcionamento apenas nos períodos necessários com
arranque/paragem óptimos do equipamento
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Caudal variável
Redução de consumo:
(240 - 160) *103*3,6 kWh = 22222 kWh/ano
Economia anual (0,053 €/kWh):
22222*0,053 = 1177,77 €
Investimento no VEV:
2500 €
Retorno do investimento:
2500/1177,77 = 2,1 anos
1MJ = 3600 kWh
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Recuperação de calor
(“Heat pipe”)
• Reversível
• Sem contaminação de ar
• Campo vasto de aplicação
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Recuperação de calor
(Roda de calor)
• Accionamento por motor
eléctrico de baixa potência
• Contaminação de ar
admitido
• Condutas próximas
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Recuperação de calor
(Permutador ar-ar)
•
•
•
•
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Condutas próximas
Económico
Eficiência aceitável
Simples
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Recuperação de calor
(Duas serpentinas)
• Possível localização afastada
das duas condutas
• Consumo da bomba diminuto
(Fiabilidade)
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Bomba de calor
CTC
COP 
TEC
COP - “Coeficient of performance”
CTC - Calor transferido no condensador
TEC - Trabalho efectuado pelo compressor
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Bomba de calor
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



Técnicas solares passivas em
climatização
Orientação do edifício.
Sombreamento.
Armazenamento de energia térmica.
Uso das propriedades de isolamento e
capacidade térmica do solo.
 Uso de luz natural.
 Arrefecimento e aquecimento por convecção
natural.
 Uso de abas e quebra ventos.
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Princípios gerais de URE em
climatização
Optimizar controlo

aquecer e arrefecer só quando é preciso
Optimizar a capacidade

exemplo: bombagem bem dimensionadas, prever
caudais variáveis
Reduzir a carga

reduzindo infiltrações, ganhos solares directos, perdas
por condução ou radiação, ..
Aquecer/arrefecer as pessoas e não os edifícios

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não condicionar espaços desocupados
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Princípios gerais de URE em
climatização
Uso de processo e equipamentos eficientes

bombas de calor ...
Uso de conceitos passivos

orientação e uso dos edifícios, palas sombreadoras,
materiais adequados, etc.
Recuperação de calor

aproveitamento da energia na renovação de ar
Capacidade de armazenamento de Energia

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tanques de armazenamento de água fria
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