Aplicação de Chillers a 4 tubos em Hotéis
Lisboa, 27 de Outubro de 2011
- Funcionamento de chillers 4 tubos AERMEC-NRP
- Especificações hidráulicas
- Avaliação energética de soluções em hotéis
Chillers a 4 tubos AERMEC NRP
Aermec NRP– 43 a 953 kW
- Compressores scroll
- 2 circuitos frigoríficos com 1, 2 ou 3 compressores por circuito
- R410A
- Versões de Alta eficiência (A) e Alta eficiência low-noise (E)
- EERmédio = 2,9
- COPmédio = 3,3
- NRP 2 – sistemas a 2 tubos
- NRP 4 – sistemas a 4 tubos
Chiller AERMEC NRP 2 – como funciona?
100% Frio
100 % Calor
50% Calor + 50% AQS
100% Frio + 100% AQS
100% AQS
(a prioridade pode ser dada à AQS ou ao aquecimento, mediante parametrização do controlador)
Chiller AERMEC NRP 4 – como funciona?
100% Frio
50% frio e 50% recuperação
100% Calor
100% frio e 100% recuperação
50% frio e 50% recuperação
+50% calor
Chiller a 4 tubos NRP – circuito frigorífico
Frio
Chiller a 4 tubos NRP – circuito frigorífico
Frio + Recuperação
Chiller a 4 tubos NRP – circuito frigorífico
Bomba de Calor
Chiller a 4 tubos NRP – circuito frigorífico
Circuito 2 - Bomba de Calor
Circuito 1- Frio + Recuperação
Inércia
Inércia
Chiller a 4 tubos NRP – como funciona?
O que se pretende?
- Produção de frio e de calor simultâneo;
O que se tem?
-Dois circuitos frigoríficos com recuperação total e possibilidade
de inversão de ciclo;
Modos de funcionamento:
Obriga à
utilização de
inércia
térmica
(buffer)
Modo 1
Modo 2
Modo 3
Modo 4
Circuito 1
Circuito 2
Circuito 1
Circuito 2
Circuito 1
Circuito 2
Circuito 1
Circuito 2
Frio
1
1
1
1
1
Frio + Recup
Calor
1
1
1
1
1
1
Modo que
necessita
alternância
com modo 4
- Funcionamento de chillers a 4 tubos AERMEC-NRP
- Especificações hidráulicas
- Avaliação energética de soluções em hotéis
Chillers Aermec NRP
Aermec NRP 4 2800 HA
Potência de arrefecimento:
EER:
Potência de aquecimento:
COP:
731 kW
3,02
800 kW
3,35
Em recuperação
Potência de arrefecimento: 697 kW
Potência recuperada:
943 kW
EER:
2,86
Caudal de água fria no circuito primário: 125 m3/h
Caudal de água quente no circuito primário: 138 m3/h (com DT = 5ºC)
Volume de inércia aconselhado no circuito primário:
10 litros/kW  7.000 litros
Porquê o volume de inércia?
- Para garantir o tempo mínimo de funcionamento dos compressores (3 minutos);
- Para evitar variações de temperatura durante os ciclos de descongelação;
- Para garantir o tempo mínimo de funcionamento em cada modo (10 minutos)/
para permitir a alternância entre os modos 3 e 4.
- Não serve de reserva de energia para o sistema!
Exemplo:
Chiller com 700 kW tem um volume de inércia de 7.000 litros
A carga parcial de 300 kW, se a água estiver a 7ºC
P×t = m×cp×DT
Ao fim de t=10 minutos, DT6ºC => água no depósito a 13ºC
Chillers Aermec NRP
Filtro de água e fluxostato – de série em todas as versões, com ou sem kit
hidráulico e em ambos os circuitos (água quente e fria);
Kits de bombagem (+filtro, fluxostato e vaso de expansão) – como opção, para
os circuitos de água fria e água quente;
Módulo hidráulico completo (kit de bombagem+depósito) – para o circuito de
água fria até ao modelo 750.
- Funcionamento de chillers a 4 tubos NRP
- Especificações hidráulicas
- Avaliação energética de soluções em hotéis
Caso Analisado
- Hotel de 150 Quartos na região de Lisboa;
- Simulação em Design Builder e Solterm;
- Pós processamento de dados.
Resultados simulação
Potências máximas mensais
1600
1400
1200
Potência [kW]
Pot. Arrefecimento
1000
Pot. Aquecimento
Pot. PréAquec AQS
800
600
400
200
0
Jan
Fev
Mar
Abr
Mai
Jun
Jul
Ago
Set
Out
Nov
Dez
Resultados simulação
Potências horárias - Agosto
1.000,0
1.000,0
900,0
900,0
800,0
800,0
700,0
700,0
600,0
Pot. Arrefecimento
500,0
Pot. Aquecimento
400,0
Pot. PréAquec AQS
Potência [kW]
1.100,0
600,0
Pot. Arrefecimento
500,0
Pot. Aquecimento
400,0
Pot. PréAquec AQS
300,0
300,0
200,0
200,0
100,0
100,0
-
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Potências horárias - Abril
1.100,0
1.000,0
900,0
800,0
Potência [kW]
Potência [kW]
Potências horárias - Janeiro
1.100,0
700,0
600,0
Pot. Arrefecimento
500,0
Pot. Aquecimento
400,0
Pot. PréAquec AQS
300,0
200,0
100,0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Hipóteses de sistemas
Cenário 1 – Chiller só frio + Caldeira
Cenário 2 – Chiller só frio + Caldeira + Painéis Solares
Cenário 3 - Chiller com recuperação parcial + Bomba Calor + Caldeira
(potência total em frio, bomba de calor só aquecimento)
Cenário 4 – Chiller com recuperação parcial + Bomba de Calor + Caldeira
(metade da potência em frio, bomba de calor aquec./arref.)
Cenário 5 – Chiller a 4 tubos + Caldeira
Cenário 6 – Chiller a 4 tubos + Caldeira + Painéis Solares
Aplicação de chillers a 4 tubos em hotéis
Cenário 1 – Chiller só frio + Caldeira
NRL
Caldeira
Água da
rede
AQS
AQS
Aplicação de chillers a 4 tubos em hotéis
Cenário 2 – Chiller só frio + Caldeira + Painéis Solares
NRL
Caldeira
Água da
rede
-Redução consumo caldeira (painéis solares)
AQS
Preaquec.
AQS
AQS
Aplicação de chillers a 4 tubos em hotéis
Cenário 3 – Chiller só frio Rec Parcial + Bomba de Calor + Caldeira
(potência total em frio, bomba de calor só aquecimento)
NRL
NRL-H
Caldeira
Água da
rede
-Igual consumo em arrefecimento (recuperação
parcial não reduz eficiência)
-Redução do consumo da caldeira (recup. de calor e
Preaquec.
aquec. em bomba calor)
AQS
-Maior consumo de bombagem (aquecimento DT=5ºC)
AQS
AQS
Aplicação de chillers a 4 tubos em hotéis
Cenário 4 – Chiller só frio Rec Parcial + Bomba de Calor + Caldeira
(metade da potência em frio, bomba de calor aquec./arref.)
NRL
NRL-H
Caldeira
Água da
rede
-Igual consumo em arrefecimento (recuperação
parcial não reduz eficiência)
-Maior consumo na caldeira (aquecimento quando a
bomba calor está em frio)
-Menor consumo bombagem (menor consumo no
primário)
AQS
Preaquec.
AQS
AQS
Aplicação de chillers a 4 tubos em hotéis
Cenário 5 – Chiller a 4 tubos + Caldeira
NRP
Caldeira
Água da
rede
AQS
-Aumento do consumo em arrefecimento (menor
eficiência)
-Aquecimento em bomba calor e recuperação
Preaquec.
-Redução consumo caldeira (recuperação)
AQS
-Aumento consumo bombagem (aquecimento DT=5ºC)
AQS
Aplicação de chillers a 4 tubos em hotéis
Cenário 6 – Chiller a 4 tubos + Caldeira + Painéis Solares
NRP
Caldeira
Água da
rede
AQS
-Redução do consumo em arrefecimento (menor
tempo em recuperação)
-Redução consumo caldeira (recuperação +
painéis solares)
Preaquec.
AQS
AQS
Aplicação de chillers a 4 tubos em hotéis
Chiller + Caldeira
Consumo Chiller
Consumo Caldeira
Chiller + Caldeira + Painéis Solares
438 MWh
1709 MWh
Bombagem
178 MWh
CH "Grande" Rec Parcial + Bomba Calor + Caldeira
Consumo Chiller
Consumo BombaCalor
438 MWh
406 MWh
Consumo Caldeira
220 MWh
Bombagem
250 MWh
Ch "Pequeno" Rec Parc + Bomba Calor + Caldeira
Consumo Chiller
Consumo BombaCalor
438 MWh
371 MWh
Consumo Caldeira
340 MWh
Bombagem
216 MWh
Chiller 4 tubos + Caldeira
Consumo Chiller
Consumo Caldeira
Bombagem
438 MWh
1513 MWh
181 MWh
Chiller 4 tubos + Caldeira + Painéis Solares
Consumo Chiller
532 MWh
Consumo Chiller
519 MWh
Consumo BombaCalor
286 MWh
Consumo BombaCalor
263 MWh
Consumo Caldeira
136 MWh
Consumo Caldeira
125 MWh
Bombagem
250 MWh
Bombagem
253 MWh
Aplicação de chillers a 4 tubos em hotéis
Chiller + Caldeira
Custo Energia
Acréscimo Investimento
144.806 €
--
Chiller + Caldeira + Painéis Solares
Custo Energia
Acréscimo Investimento
135.527 €
165.000 €
17,8 anos
Custo Energia
Acréscimo Investimento
122.115 €
111.500 €
4,9 anos
Custo Energia
Acréscimo Investimento
120.772 €
79.700 €
3,3 anos
Custo Energia
Acréscimo Investimento
115.528 €
92.000 €
3,1 anos
Custo Energia
Acréscimo Investimento
111.441 €
224.500 €
6,7 anos
Chiller "Grande" Rec Parcial + Bomba Calor + Caldeira
Chiller "Pequeno" Rec Parcial + Bomba Calor + Caldeira
Chiller 4 tubos + Caldeira
Chiller 4 tubos + Caldeira + Painéis Solares
Painéis Solares
Poupança
4.087 €
Acréscimo Investimento
165.000 €
Payback Simples
40,4 anos
Aplicação de chillers a 4 tubos em hotéis
-Conclusões:
-É uma boa aplicação em sistemas com elevadas
necessidades de aquecimento, com cargas simultâneas de
calor e de frio;
-Possibilidade de menos bom funcionamento com cargas de
calor elevadas e cargas de frio reduzidas;
-A inércia dos circuitos hidráulicos deve ser elevada (as
situações de funcionamento devem ser avaliadas);
-Neste sistema, a poupança de energia permite um pay-back do
investimento em 3 anos;
-O investimento em painéis solares tem um pay-back muito
elevado.
Muito Obrigado!
Apresentação disponível em www.cest.pt