XI Congresso Nacional de Engenharia Mecânica, Metalúrgica e Industrial
03 a 05 agosto de 2011, Porto Alegre - RS
ID-12
ANÁLISE ENERGÉTICA E FINANCEIRA DE UM SISTEMA COM
VAZÃO DE AR EXTERIOR VARIÁVEL E REGENERAÇÃO DE ENERGIA
1
Rodrigo Lopes – [email protected]
1
Laércio de S.Teixeira , – [email protected]
1,2
Raphael Gonzales – [email protected]
1, 2
João Pimenta – [email protected]
1
Universidade de Brasília, Núcleo de Projetos de Engenharia (NPEng)
2
Universidade de Brasília, Laboratório de Ar Condicionado e Refrigeração (LaAR)
Resumo. No presente trabalho se estuda a aplicação de sistemas de condicionamento de ar de
renovação por meio de vazão variável em função da concentração de CO2 bem como a
recuperação térmica da corrente de ar rejeitado. Basicamente, parte-se de uma instalação de
condicionamento de ar composto por um trocador de calor regenerador, uma rede de dutos de
insuflamento e uma rede de dutos de retorno. A partir disso, é integrado o trocador
regenerador junto a um duto de ar de renovação e de rejeição, onde o primeiro cede calor ao
segundo. As vazões são controladas a partir de um damper motorizado em função de uma ação
proporcional a leitura de um sensor de CO2 posicionado no ar de retorno. Como caso de estudo
se considerou um auditório com capacidade para 142 pessoas, localizado no novo prédio da
Engenharia Florestal do campus da UnB ainda em projeto pelo Laboratório de Projetos da
UnB (LabPrj). Um modelo matemático é proposto e usado para a obtenção de resultados
simulados em diferentes cenários mostrando o potencial de economia possível que chega a 60
%. Uma análise econômica é feita com base nos ganhos de eficiência energética, custos de
instalação, manutenção e operacional, além do tempo de retorno do investimento.
Palavras-chave: Regeneração de energia, Vazão de ar exterior variável, Climatização.
1 INTRODUÇÃO
No cenário atual, diversas discussões acerca dos impactos ambientais causados pelo crescimento
desenfreado da população e das cidades se tornaram mais constantes. Acredita-se que se nenhuma atitude
for tomada para desacelerar os danos causados, o planeta será tomado por desastres naturais mais
freqüentes, por escassez de recursos essenciais e outros fatores que mudarão drasticamente o meio de vida
na Terra. Por causa disso, diversas pesquisas em várias áreas das ciências buscam tecnologias que
aumentam a eficiência dos sistemas atuais e diminuam os impactos causados.
Isso também se aplica na área de climatização, ainda mais com o crescente uso de sistemas de
condicionamento de ar no mundo. Já é bastante notório o desenvolvimento de equipamentos e meios para
diminuir e evitar maiores danos no ambiente, como por exemplo, a troca de fluidos refrigerantes por
outros mais ecológicos, soluções alternativas como o resfriamento evaporativo, o aumento da eficiência
de trocadores de calor, bombas, compressores e outros, demandando menor quantidade de energia. No
entanto, tais equipamentos têm que ser selecionados dentro de um projeto também eficiente.
Sabe-se que atualmente um projeto de climatização que não leva em consideração a variação das cargas
térmicas em um ambiente e não se preocupa em modular o sistema para cargas mais baixas é um projeto
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ineficiente, gera um alto consumo energético e, portanto um maior impacto ambiental, já que o sistema
estará sempre atuando em carga máxima, mesmo que o ambiente não demande isso. Além da
preocupação com a variação das cargas de climatização um projeto que visa um aumento da
sustentabilidade ambiental deve conter meios de regeneração de energia com trocadores de calor. Esse é
o caso dos regeneradores de calor alocados entre o ar de exaustão e a tomada de ar externo nos sistemas
atuais. Esse equipamento tem como objetivo realizar uma troca de calor, por meio de condução indireta,
do ar frio que é retirado da sala com o ar quente obtido do ambiente externo. Dessa forma o equipamento
de climatização precisaria de um menor consumo energético para resfriar o ar.
O presente trabalho tem como objetivo verificar por meio de análise econômica quatro cenários
diferentes: o primeiro cenário um sistema sem nenhum cuidado com variação de vazões e regeneração de
energia, o segundo utilizando vazão de ar exterior variável, o terceiro utilizando vazão de ar exterior fixa
com um regenerador de energia, e por último um caso utilizando vazão de ar exterior variável e
regeneração de energia. O ambiente escolhido para o diagnóstico dos sistemas é um auditório.
Este foi escolhido, pois é um ambiente tipicamente de operação irregular onde tanto os horários quanto a
taxa de ocupação variam. Esse aspecto permite uma melhor exploração dos efeitos da variação de ar
exterior.
CERTIFICAÇÃO LEED
A certificação de Edifícios Verdes é realizada por entidades não governamentais como a USGBC
(“United States Green Building Council”), que desenvolveu um sistema de classificação chamado LEED
(“Leadership in Energy and Environmental Design”) que é mundialmente aceito e reconhecido. No
Brasil, recentemente, foi criado o “Green Building Council Brasil” (www.gbcbrasil.org.br), entidade que
será responsável pela adaptação dos critérios do LEED para as condições e realidades brasileiras.
Para obter a certificação LEED de uma edificação, primeiramente, o projeto deve ser registrado junto
ao USGBC para indicar se atenderá a todos os pré-requisitos exigidos para atingir uma determinada
pontuação. A certificação só será efetivada após a construção do prédio e a confirmação de que os prérequisitos foram atendidos. De acordo com o número de pontos obtidos por uma determinada edificação,
esta poderá ser certificada em uma das seguintes classificações: Platinum (“platina”), Gold (“ouro”) ou
Silver (“prata”).
ASHRAE 90.1 2010
A última atualização da ASHRAE 90.1 em 2010 apresentou um grande salto na evolução do padrão
utilizado. No que compete a climatização, em uma abordagem simplificada, foram adotados novos
critérios para alguns sistemas.
Por exemplo, novos requisitos para fluxo de ar variável, recuperação de energia através do ar
rejeitado, consumo e sistemas de exaustão, ventilação, controle de demanda, ventilação em garagem,
entre outros.
O ponto mais significativo desta nova versão é relativo ao volume de ar variável (VAV) sobre os
sistemas de controle de zona única. Manipuladores de água gelada, ventiladores de 5 cv ou superiores
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terão de possuir controle de velocidade através de inversores de freqüência (VFDs) ou duas velocidades
pré-estabelecidas, quando a demanda for inferior a 50%.
As disposições da nova norma foram ampliadas para melhor satisfazer as necessidades de controle
dos níveis de vazamentos e de controle da ventilação. Também estão incluídas informações para as
exigências do shut-off incluindo ventilação de ar exterior e exaustão / alívio.
Há também adições prescritivas para sistemas multizone VAV, com controle digital direto (DDC)
para reduzir automaticamente o consumo de ar exterior em resposta às mudanças nos requisitos do
sistema de ventilação. Obriga-se a adição de um controle para a entrada de ar externo em sistemas
multizone para equilibrar o aumento na demanda de ar interna, de acordo com o aumento de carga do
ambiente ou a temperatura do ar exterior, a fim de redefinir automaticamente o suprimento de ar.
2 ESTUDO DE CASO
2.1 Auditório EFL/UnB
O objeto de estudo é um auditório de 196 m² com capacidade para 142 pessoas, localizado no prédio
da Engenharia Florestal do campus da Universidade de Brasília. No momento, o prédio se encontra em
fase de projeto sendo executado pelo CEPLAN - Centro de Planejamento Oscar Niemeyer. O layout do
projeto arquitetônico é representado na Fig. 1.
Figura 1. Objeto de estudo – Auditório Departamento de Engenharia Florestal da UnB.
Para o cálculo de carga térmica de um dia típico de projeto nas condições climáticas de Brasília e
taxa de ocupação máxima, foi encontrado o seguinte perfil médio de carga térmica:
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Figura 2. Variação de carga térmica no dia de projeto para o objeto de.
Por se tratar de um espaço em ambiente acadêmico, foi considerado um regime de operação do
auditório condizente com essa realidade. Os valores são simplificados e arredondados para fins de
simplicidade nos cálculos. A tabela 1 apresenta um perfil semanal de uso com os horários e os respectivos
percentuais relativos à ocupação máxima (142 pessoas).
Tabela 1. Padrão assumido para a ocupação (%) em uso semanal do auditório em estudo.
Horário
08:00
09:00
10:00
11:00
12:00
13:00
14:00
15:00
16:00
17:00
18:00
19:00
20:00
21:00
22:00
Seg
0
0
0
0
0
0
25
75
100
75
100
25
50
0
0
Ter
25
50
50
50
50
0
25
75
1
75
100
25
50
0
0
Qua
25
50
50
50
50
0
25
75
100
75
100
25
50
75
75
Qui
0
0
0
0
0
0
25
75
100
75
100
25
0
0
0
Sex
25
25
25
25
25
0
0
25
25
50
50
50
75
100
100
Sab
25
50
75
75
50
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
2.1.1 Solução Convencional
Para a solução convencional do sistema, ou seja, sem regeneração e sem vazão de ar exterior variável
foi utilizado um condicionador do tipo “splitão” com unidade condensadora a ar localizada sobre o
telhado. A unidade evaporadora, localizada sobre o forro logo acima do palco, condiciona o ar, que é
distribuído pelo ambiente através de uma rede de dutos e insuflado por meio de difusores de alta indução.
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O retorno acontece por meio de 5 grelhas de retorno, localizadas acima do palco, e o ar é dutado até a
caixa de mistura junto à unidade evaporadora.
2.1.2 Solução com vazão de ar exterior variável
A solução descrita a seguir é a solução convencional com a adição de caixas VAV na admissão de ar
exterior. Além das 5 grelhas de retorno, existem mais 2 que extraem o ar de rejeição. A vazão de ar de
renovação varia de acordo com a concentração de CO2 do ambiente. Uma caixa VAV posicionada no
duto de ar de rejeição e outra no de ar de renovação controlam, em sincronia, a vazão de ar de acordo com
a leitura feita pelo sensor de CO2 posicionado no duto do ar de retorno.
2.1.3 Solução com regeneração térmica
A solução descrita a seguir é a solução convencional com a adição do regenerador de energia. Além
das 5 grelhas de retorno, existem mais 2 que extraem o ar (ar de rejeição) onde há a troca de calor no
regenerador junto ao ar exterior. A vazão de ar é constante e igual à máxima calculada de 3410 m³/h.
2.1.4 Solução Completa de Projeto
Esta solução contempla o uso de regeneração de energia e vazão de ar exterior variável. Existem
duas grelhas extras para o ar de rejeição que, antes de ser descarregado na atmosfera, passa por um
regenerador e troca calor com o ar de renovação. A vazão mínima do ar de renovação é de 800 m³/h por
limitação das caixas VAV, e a máxima é de 3410 m³/h para o auditório cheio.
3. MODELO MATEMÁTICO
A fim de efetuar a simulação do desempenho de um recuperador de calor, adotaremos uma
representação como ilustrado esquematicamente pela Fig. 3. Essa representação apresenta o caso mais
geral onde um trocador de calor recuperador térmico (ERV, energy recovery ventilator) é usado,
juntamente com um sistema de controle da vazão de ar externo (CO2 Ctrl).
Figura 3. Representação esquemática do sistema de condicionamento do ar externo em estudo.
Admite-se o uso de um sensor de CO2 para o ar de retorno da zona ocupada com base no qual uma
ação de controle proporcional é exercida cobre um damper que controla a vazão de ar externo (
). A
representação deste controle no modelo é simplesmente representada por uma vazão de ar externo
variável de acordo com a seguinte equação,
(1)
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onde,
é a vazão de ar externo recomendada por ocupante (adotou-se 27 m3/h-ocupante)
numero de ocupantes na zona, definido pela fração de ocupação (
(
éo
) da capacidade da zona
neste caso, 142 ocupantes),
(2)
No recuperador de energia (ERV), ocorre não apenas uma recuperação de calor sensível, mas
também de calor latente. O desempenho nessa recuperação, é definido por efetividades sensível ( ) e
latente (
) dadas por,
(3)
(4)
onde,
temperatura do ar externo de renovação
[oC]
umidade absoluta do ar externo de renovação
[kg/kg]
temperatura do ar de renovação após o trocador recuperador
[oC]
umidade abs. ar ext. de renovação após o trocador recuperador
[kg/kg]
temperatura do ar rejeitado da zona
[oC]
umidade absoluta do ar rejeitado da zona
[kg/kg]
Então, das Eqs. (3) e (4) pode-se definir o estado psicrométrico do ar na saída do trocador
recuperador fazendo,
(5)
(6)
Destas equações, uma vez obtidos
e
, a entalpia do ar
pode ser determinada
e, com isso, é possível calcular o calor total transferido entre as correntes de ar graças ao recuperador de
energia, como,
(7)
onde
é a vazão mássica de ar calculada por,
(8)
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sendo
a vazão volumétrica de ar dada pela Eq.(1).
Um aspecto importante considerado pelo presente modelo é o fato das efetividades sensível e latente
assumirem valores que dependem, basicamente, das propriedades do fluido e regime de escoamento.
Valores típicos aproximados para equipamentos comerciais variam entre 70 e 80 % para a efetividade
sensível e de 50 a 60 % para a efetividade latente.
De acordo com resultados apresentados por alguns pesquisadores (Pastor, 2010, Nasif et al., 2005),
tanto a efetividade latente quanto a efetividade sensível decrescem linearmente com o aumento da
velocidade de escoamento da corrente de ar sobre a superfície de troca. Os resultados indicam, para a
configuração em contra-corrente uma variação de -0,2 % por cada elevação unitária (m/s) na velocidade.
No presente trabalho assumiremos uma correspondência direta entre velocidade e vazão de ar, fazendo
então:
(9)
(10)
onde ks e kl são constantes de proporcionalidade empíricas que, baseado nas considerações anteriores,
serão assumidas da seguinte forma,
(11)
Outro ponto refere-se a necessidade de levar em conta um fator de by-pass do recuperador de
energia, fbp. Tal fator considera situações em que as condições climáticas externas são similares às de
conforto no ambiente. Tal by-pass da corrente de ar é, de fato, empregado pelos recuperadores de energia
comerciais. Para considerar esse efeito, adotaremos a seguinte abordagem:
fbp = 1 quando Ta,ext,in ≤Ta,indoor
(12)
fbp = 0 quando Ta,ext,in >Ta,indoor
(13)
3.1 Simulação Computacional
O modelo apresentado foi implementado computacionalmente através do programa EES
(Engineering Equation Solver, FlowChart, 2008). Isso possibilitou simulações de desempenho do sistema
de condicionamento do ar externo operando nas condições climáticas da cidade de Brasília/DF.
O gráfico da Fig. 4 apresenta dados horários para a temperatura de bulbo seco e umidade relativa em
Brasília de acordo com o disponível no arquivo climático padrão. Tais dados foram utilizados para
determinar o estado psicrométrico da admissão do ar externo de renovação.
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35
Temperatura [oC]
30
25
20
15
10
5
0
0
720
1440
2160
2880
3600 4320 5040
Tempo (horas)
5760
6480
7200
7920
8640
0
720
1440
2160
2880
3600 4320 5040
Tempo (horas)
5760
6480
7200
7920
8640
1
Umidade Relativa
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
Figura 4. Dados meteorológicos anuais para Brasília: temperatura de bulbo seco e umidade relativa
Como mencionado antes, as simulações efetuadas adotam como caso de estudo uma zona (auditório)
com capacidade máxima para 142 ocupantes, cujo padrão de uso semanal é repetitivo ao longo de todo
ano. O cronograma semanal de ocupação foi assumido como mostrado na Fig. 5. que reflete a variação
pré-definido, tal que,
assumida para o fator de ocupação
(14)
1,00
Ocupação
0,75
0,50
0,25
0,00
0
24
48
72
96
120
144
168
Semana
Figura 5. Padrão semanal de ocupação do auditório considerado como caso de estudo.
Dado esse padrão de ocupação, no caso em que o sistema de controle da vazão de ar externo é
usado, a Eq. (1) é aplicada. Na medida em que se pode ajustar a vazão de ar ao estritamente necessário. A
carga térmica devido ao ar externo é dada pela Eq. (7).
Tabela 2. Cenários avaliados.
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Cenário
1
2
3
4
ERV
0
0
1
1
CO2
0
1
0
1
Para a geração de resultados foram definidos 4 cenários ou configurações de uso como mostrado na
Tab. 2 onde ERV indica o recuperador térmico e CO2 indica o controle de ar externo por sensor de CO2.
Quando um valor nulo é atribuído, o recurso não é usado enquanto um valor unitário indica que o recurso
é empregado.
A figura 6 apresenta o resultado dos valores médios diários de carga térmica devido ao ar externo de
renovação, para as configurações estabelecidas. A curva em vermelho representa o caso usual onde
nenhum recurso especial é usado, ou seja, não é utilizada recuperação térmica nem controle de ar externo.
Em tal caso atingem-se valores máximos para a carga térmica devido ao ar externo.
15
ERV=0,CO2=0
13
Q_a [kW]
ERV=0,CO2=1
ERV=1,CO2=0
10
ERV=1,CO2=1
8
5
3
0
0
720
1440
2160
2880
3600
4320
5040
5760
6480
7200
7920
8640
Tempo (horas)
Figura 6. Valores médios diários da carga térmica devido ao ar externo para cada configuração.
Conhecidos os valores de carga térmica podemos integrar hora-a-hora para obter os valores anuais
em kWh para a carga térmica (Q), redução de carga térmica propiciada (Q), redução do consumo de
energia (E) além dos correspondentes custos financeiros envolvidos para cada configuração. A Tabela 3
apresenta esses valores juntamente com uma estimativa do consumo de energia e economia gerada em
cada caso.
Para a estimativa da economia de energia assumiu-se um COP médio de 2,5 enquanto para a uma
aproximação da economia anual gerada foi admitido uma tarifa de 0,30 R$/kWh. Valores distintos destes
obviamente conduziriam a resultados quantitativos diferentes mas isso não invalidam a comparação entre
as configurações em estudo pois modificações nos valores assumidos afetam igualmente cada
configuração.
Tabela 3. Resultados simulados para cada configuração.
1
2
3
4
VER=0,CO2=0 ERV=0,CO2=1 ERV=1,CO2=0 ERV=1,CO2=1
Q [kWh]
40762
23982
28376
15060
Q
[kWh]
0
16781
12386
25702
E[kWh]
16305
9593
11351
6024
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E
[kWh]
R$/ano
Economia
1
2
3
4
5
R$
R$
R$
R$
R$
R$
R$
0
4.891
4.891
9.783
14.674
19.566
24.457
R$
R$
R$
R$
R$
R$
R$
6712
2.878
2.014
2.878
5.756
8.633
11.511
14.389
R$
R$
R$
R$
R$
R$
R$
4954
3.405
1.486
3.405
6.810
10.215
13.621
17.026
R$
R$
R$
R$
R$
R$
R$
10281
1.807
3.084
1.807
3.614
5.422
7.229
9.036
Uma análise econômica simplificada pode ser feita utilizando os dados da tabela. Como pode ser
visto, a maior vantagem é obtida pela utilização combinada do recuperador térmico com o controle de
vazão de ar externo (ERV=1,CO2=1) que conduz a redução do consumo de energia devido à carga
térmica anual do ar de renovação de 10.281 kWh ou seja, uma redução de mais de 60%. Em termos de
custos, essa solução combinada permite uma economia anual superior a R$ 3.000,00. Após 5 anos, o
custo do consumo de energia soma aproximadamente R$ 9.000,00 contra mais de R$ 24.000,00 na
solução convencional (ERV=0,CO2=0).
Um resultado interessante é observado na comparação entre a solução onde se faz uso apenas do
controle de ar externo (ERV=0,CO2=1) contra aquela onde somente o recuperador de energia é usado
com vazão de ar externo constante (ERV=1,CO2=0). Nota-se que a economia obtida com o controle de ar
externo (2014 R$/ano) é maior que a obtida com o recuperador (1486 R$/ano). Essa vantagem do sistema
com controle de ar externo será na verdade ainda maior se considerarmos a redução do custo devido ao
ventilador, não incluído na presente análise.
4. ANÁLISE ECONOMICA
Nesta seção é feita uma análise econômica mais profunda e detalhada a fim de comparar as diversas
configurações do sistema e determinar qual seria a mais vantajosa.
Os custos iniciais levam em consideração o custo dos materiais, o custo do transporte, o custo da
mão-de-obra de instalação, custo de automação e o custo de comissionamento e balanceamento. O custo
operacional leva em consideração o custo de energia elétrica (tarifação) e o custo de manutenção dos
equipamentos. Os custos iniciais são calculados no mercado em função da carga térmica do
empreendimento (R$/TR).
Foi utilizado o método do custo benefício. Este indicador representa o quanto se paga pela energia
utilizada em determinada situação de projeto. Em outras palavras, é o custo em reais por quilowatt hora
(R$/kWh).
Os parâmetros que necessita para o cálculo do custo benefício são:
I: Investimento Inicial;
CM: Custo de Manutenção e Operação;
CC: Custo do Insumo Energético;
VS: Valor do Subproduto;
R: Valor Residual do Investimento ao fim da vida útil da Instalação;
V: Vida útil da Instalação;
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CT: Carga Térmica Total Anual;
i: Taxa de Juros.
Sabendo o valor de todos esses parâmetros os mesmos se enquadram na seguinte fórmula:
onde, C/B é a relação custo benefício, obtendo o custo em R$/kWh de cada sistema de climatização em
cada ano.
4.1 EFL/UnB
Foram consideradas quatro situações. A primeira situação é a convencional, ou seja, sem a utilização
do regenerador de energia e sem vazão de ar exterior variável. Na segunda situação é utilizado somente a
vazão de ar exterior variável. Já na terceira situação utiliza apenas regenerador de energia e na quarta
situação é utilizado o regenerador de energia e vazão de ar exterior variável. De acordo com a simulação
numérica, apresentada no tópico 3.1, com os padrões de ocupação do auditório, se obteve uma economia
de aproximadamente 40% utilizando apenas a vazão de ar exterior variável, de 30% utilizando apenas o
regenerador e 63% utilizando o regenerador e vazão de ar exterior variável.
Partindo dessas premissas e assumindo um COP médio de 2,5 se obtém valores dos parâmetros de
custo benefício. Os parâmetros são definidos da seguinte forma:
•
Custos Iniciais:
-
Custo dos Materiais: R$ 4.050,00/TR;
-
Custo de Mão-de-Obra: R$ 2.700,00/TR;
-
Custo de Automação: R$ 1.500,00/TR;
-
Custo de Transporte: (Custo Inicial de Equipamentos)*0,03;
-
Custo de Comissionamento e Balanceamento: (Custo Inicial de Equipamentos)*0,05.
O custo inicial é a soma de todos os parâmetros citados acima.
•
Custos Operacionais:
-
Tarifa de Energia Elétrica (R$/kWh): 0,27952;
-
Custo de Energia Elétrica: Pot*hdia*0,8*d*m*tarifa*0,9;
-
Custo de Manutenção Mensal:
O custo Operacional é a soma dos parâmetros citados acima.
•
Potência dos Equipamentos:
-
Splitão de 15TR: 20,81 kW (nominal);
-
Regenerador de Calor 1000m3/h: 0,5 kW;
-
Caixa VAV com sensor de
: 0,2 kW;
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Esses parâmetros são descritos na tabela abaixo:
Tabela 4. Parâmetros de Custo Benefício
1
VER=0,CO2=
0
2
VER=0,CO2=
1
3
VER=1,CO2=
0
4
VER=1,CO2
=1
Custo Inicial (Equipamentos)
23.530
28.252
55.490
60.212
I (Custo Inicial Total)
149.162
154.262
183.679
188.779
CC (custo anual de insumo
energético – R$/ano)
21.286
11.424
14.055
7.010
CM (custo de manutenção e
operação específico –R$/ano)
22.566
13.984
16.615
10.850
0
0
0
0
14.916
15.426
18.368
18.878
10
10
10
10
142.790
126.009
130.404
117.088
12,0
12,0
12,0
12,0
0,27952
0,27952
0,27952
0,27952
PI (potência Instalada em
kW)
20,81
21,0
21,31
21,51
Potência Utilizada (em kW)
20,81
12,36
14,84
7,95
Consumo de Energia Anual
(em kWh)
57.113
33.922
40.729
21.818
Fator de Capacidade
0,3133
0,3133
0,3133
0,3133
0,75
0,83
0,81
0,87
Variáveis/Situações
VS (valor do subproduto)
R (valor residual de I após
vida útil)
v (vida útil em anos)
CT (carga térmica anual
acumulada – em kWh)- com
renovação
I (taxa de juros a.a. %)
PEE (tarifa de
elétrica – R$/kWh)
n
(rendimento
equipamento)
energia
do
A partir desses parâmetros se obtém as curvas de custo benefício, considerando as quatro situações já
com a economia de energia, para um período de dez anos. As curvas são mostradas na Fig. 7.
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XI Congresso Nacional de Engenharia Mecânica, Metalúrgica e Industrial
03 a 05 agosto de 2011, Porto Alegre - RS
Figura 7. Variação da relação custo-benefício para cada solução.
De acordo com o método de custo benefício, utilizando apenas o controle de vazão de ar externo, a
recuperação de investimento inicial se acontece logo no primeiro ano. Já utilizando o controle de vazão de
ar externo combinada com o regenerador de calor, se tem o retorno do investimento inicial em três anos.
E, por último, utilizando apenas regeneradores, o retorno de investimento inicial será apenas depois de
seis anos.
5. CONCLUSÕES
Foi apresentado um estudo de caso com quatro soluções diferentes, a primeira convencional, a
segunda apenas vazão de ar exterior variável, a terceira usando regeneração de energia, e a quarta com
regeneração de energia e vazão de ar exterior variável. Foram levantados os custos iniciais e operacionais
para cada solução, calculado o custo benefício e uma análise de retorno do investimento inicial da
instalação.
Os resultados simulados obtidos demonstram a expressiva economia potencial devido ao uso de uma
solução combinada com o recuperador de energia e o controle da vazão de ar externo. Além disso,
verificou-se que, no caso da adoção de uma ou outra solução, o controle de ar externo permite maiores
economias que o uso de um recuperador de energia isoladamente.
REFERÊNCIAS
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46
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XI Congresso Nacional de Engenharia Mecânica, Metalúrgica e Industrial
03 a 05 agosto de 2011, Porto Alegre - RS
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http://www.aneel.gov.br/area.cfm?idArea=493
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