ETIQUETAGEM PROCEL/INMETRO - cbcs.org.br · PLR = fator de carga parcial (igual a vazão de ar...
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ETIQUETAGEM DO PROCEL EDIFICA -ASPECTO DO CONDICIONAMENTO DE AR
Nathan Mendes - PUCPRFernando Westphal
ETIQUETAGEM PROCEL/INMETRO
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ENCE – Etiqueta Nacional de Conservação de Energia
Etiqueta
Edifício Completo
Pode-se obter etiquetas parciais, por sistema
ENCE – Etiqueta Nacional de Conservação de Energia
Pode-se obter etiquetas parciais, por sistema
Etiqueta
Envoltória
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ENCE – Etiqueta Nacional de Conservação de Energia
Pode-se obter etiquetas parciais, por sistema
Etiqueta
Envoltória + Iluminação
ENCE – Etiqueta Nacional de Conservação de Energia
Pode-se obter etiquetas parciais, por sistema
Etiqueta
Envoltória + AC
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ENCE – Etiqueta Nacional de Conservação de Energia
Pode-se obter etiquetas parciais, por sistema
Etiqueta
Sistemas individuais
Peso de cada sistema na pontuação geral
Pontos obtidos em função do nível de eficiência alcançado
por um determinado sistema.
Nível de classificação em função da pontuação geral
Sistema PesoEnvoltória 30%
Iluminação 30%Cond. de ar 40%
Nível PontosA 5B 4C 3D 2E 1
Nível Pont. totalA ≥4,5 a 5B ≥3,5 a <4,5C ≥2,5 a <3,5D ≥1,5 a <2,5E <1,5
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Condicionamento de ar
Equipamentos cobertos pelo PBE/INMETRO
Splits e aparelhos de janela somente com comprovação de consumo mais baixo
Pré-requisito específico:
Nível A: sombrear unidades condensadoras de splits e aparelhos de janela
26/05/2010 - 2 Seminário Sustentabilidade e Facilities, São Paulo, SP - Fernando Simon Westphal, Dr. Eng
Condicionamento de ar
Equipamentos não cobertos pelo PBE
Pré-requisitos – nível A:
1. Cálculo de carga térmica
2. Controle de temperatura por zona
3. Evitar aquecimento e
resfriamento simultâneo
4. Sistema de automação
5. Isolamento de zonas
6. Limites de potência de ventilação
7. Ciclo economizador
8. Acionamento otimizado
9. Recuperação de calor
10. Isolamento de bombas
Níveis de eficiência: tabelas de eficiência (Std 90.1)
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Condicionamento de ar
Cálculo de carga térmica com métodos aceitáveisExemplo:
o ASHRAE Handbook of Fundamentals
o Trace
o HAP (E20)
o Programas de Simulação Energética de Edificações (EnergyPlus, ESP-r, TRNSYS, Domus etc)
“20 m²/TR”... Não atende!
26/05/2010 - 2 Seminário Sustentabilidade e Facilities, São Paulo, SP - Fernando Simon Westphal, Dr. Eng
Controle de temperatura por zona
T
Não atende
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26/05/2010 - 2 Seminário Sustentabilidade e Facilities, São Paulo, SP - Fernando Simon Westphal, Dr. Eng
Controle de temperatura por zona
VA
V
T
VA
V
T
Atende
SIMULAÇÃO DE SISTEMAS
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Configuração do Sistema Primário
● Modelo empírico que fornece o consumo do chiller através das temperaturas de saída da água do evaporador (Tse) e de entrada da água do condensador (Tec) e a taxa de calor retirada no evaporador do sistema secundário (Qe). É baseado nas três curvas abaixo:
cieocicieoeo TTfTeTdTcTbaCAPFT 1
2
11
2
111
cieocicieoeo TTfTeTdTcTbaEIRFT 2
2
22
2
222
2
333 PLRcPLRbaEIRFPLR),(, cieo TTavaliadoe
e
Q
QPLR
][*][*][**min. EIRPLREIRTCAPFTEIRalNoCapPot
onde
Parâmetros de Entrada (Sistema Primário)
Modelo do Resfriador de Líquido
- Curva da capacidade em função das temperaturas:
- Curva da eficiência em função das temperaturas:
- Curva da eficiência em função da carga parcial:
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Parâmetros de Entrada (Sistema Primário)
Modelo do Resfriador de Líquido
Dados de Entrada
● Capacidade (kW)
● Queda de temperatura no evaporador (ºC)
● Vazão de água (L/s)
● COP
● Temperatura de saída da água no evaporador (ºC)
● Temperatura de entrada da água ou do ar no condensador (ºC)
● Dados de desempenho para se obter os coeficientes das curvas.
Dados de Desempenho Necessários:
Variação da capacidade em função das temperaturas de entrada do condensador e saída do evaporador.
Variação da eficiência em função das temperaturas de entrada do condensador e saída do evaporador.
Variação da eficiência em função das condições de carga parcial (25, 50, 75 e 100 %).
Parâmetros de Entrada (Sistema Primário)
Modelo do Resfriador de Líquido
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Exemplos das Curvas
Exemplo de uma curva de
capacidade (CAPFT) em
função das temperaturas.
Exemplo de uma curva de
eficiência (EIRFT) em
função das temperaturas.
Exemplo de uma curva de
eficiência em função do PLR
(carga parcial
Parâmetros de Entrada (Sistema Primário)
Modelo do Resfriador de Líquido
Coeficientes das Curvas Polinomiais do modelo matemático do Chiller
Exemplo do Ajuste da Curva CAPT:
Onde,
Z- é a razão entre a capacidade atual pela capacidade nominal.
X – temperatura da água na saída do evaporador.
Y – temperatura do ar na entrada do condensador para o Chillera Ar ou temperatura da água de condensação da entrada do condensador para Chiller a Água.
Ajuste da Curva CAPFT
cieocicieoeo TTfTeTdTcTbaCAPFT 1
2
11
2
111
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Coeficientes das Curvas Polinomiais do modelo matemático do Chiller
EquipamentoCapacidade
(KW)COP CAPFT (Eq. 1) EIRFT (Eq. 2) EIRPLR (Eq. 3)
RTAA155 531,0 2,75
A=0,8816241
B=0,0615039
C=-0,0004985
D=0,0009777
E=-0,0001096
F=-0,0007123
A=2,0501290
B=0,0266979
C=0,0003846
D=-0,0415196
E=0,0002372
F=-0,0003553
A=2,1024990
B=-1,4347960
C=0,3439976
RTAA200 668,6 2,64
A=0,5053421
B=0,0563945
C=0,0003099
D=0,0263949
E=-0,0004738
F=-0,0009853
A=2,0397820
B=0,0262165
C=-0,0005395
D=-0,0426015
E=0,0002611
F=-0,0000646
A=2,0487470
B=-0,8497879
C=-0,1800091
RTAA240 827,9 2,75
A=0,8128856
B=0,0551361
C=-0,0000709
D=0,0069322
E=-0,0001980
F=-0,0007431
A=2,0160210
B=0,0310516
C=-0,0001240
D=-0,0405658
E=0,0002270
F=-0,0003199
A=2,1624960
B=-1,0359840
C=-0,1280127
RTAA300 1.000,2 2,70
A=0,5562696
B=0,0595192
C=0,0002423
D=0,0221307
E=-0,0003960
F=-0,0010550
A=2,0645490
B=0,0182880
C=0,0000141
D=-0,0430056
E=0,0002661
F=-0,0000356
A=2,1660000
B=-0,8767992
C=-0,3040006
Segue abaixo quadro resumo com coeficientes das curvas obtidos para alguns equipamentos de um determinado fabricante:
Dados de Entrada
● Potência nominal do motor do ventilador.
● Temperatura de bulbo úmido de projeto (ºC)
● Temperatura de entrada da água (ºC)
● Temperatura de saída da água (ºC)
● Vazão de ar e de água (m3/h)
● Vazão de ar (m3/h)
● Capacidade (kW).
Parâmetros de Entrada (Sistema Primário)
Modelo da Torre de Resfriamento
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Dados de Entrada
● Eficiência nominal do motor
● Potencia necessária nominal
● Altura manométrica nominal
● Vazão de água nominal
● Variação da potência em função da vazão para se obter a curva do fator de ajuste de potência em carga parcial
Parâmetros de Entrada(Sistema Primário)
Modelo da Bomba de Circulação
3
3
2
210 PLRCPLRCPLRCCP
P = fator de ajuste de potência do ventilador em carga parcial.
PLR = fator de carga parcial (igual a vazão de ar atual/vazão de ar de projeto).
Configuração do Sistema Secundário
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Parâmetros de Entrada (Fan-Coil)Modelo da Serpentina de Resfriamento
Altura da serpentina (H)
Comprimento da serpentina (C)
Largura da serpentina (L)
Distância entre tubos (b)
Distância entre fileiras (a)
Diâmetro do tubo externo (dt,ext)
Diâmetro do tubo interno (dt,int)
Espessura da aleta (e)
Número de aletas por metro
Número de fileiras
Número de Tubos por fileira
Número circuitos
Condutividade térmica da aleta (kf)
Condutividade térmica do tubo (kt)
Vazão de água (l/s)
C
H
L
dt,ext
dt,int
b
a
Parâmetros Necessários
Parâmetros de Entrada (Fan-Coil)Modelo do Motor Ventilador
Parâmetros Necessários:
Potência do motor (W)
Eficiência (%)
Vazão de ar (m3/h)
Dados suficientes para obter a variação da potência
em carga parcial
3
3
2
210 PLRCPLRCPLRCCP
Curva da Potência em Função da Carga
Parcial:
P = fator de ajuste de potência do ventilador em carga parcial.
PLR = fator de carga parcial (igual a vazão de ar atual/vazão de ar de projeto).
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Curvas de desempenho
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
0.90
1.00
PLR =
100%
PLR =
90%
PLR =
80%
PLR =
70%
PLR =
60%
PLR =
50%
PLR =
40%
PLR =
30%
PLR =
20%
PLR =
15%
Efi
ciê
ncia
(k
W/
TR
)
Carga Parcial
Tcond = 29.5
Tcond = 28.9
Tcond = 28.4
Tcond = 27.8
Tcond = 27.3
Tcond = 26.7
Tcond = 26.2
Tcond = 25.6
Tcond = 25.1
Tcond = 24.5
Tcond = 23.9
Tcond = 23.4
Tcond = 22.8
Tcond = 22.3
Tcond = 21.7
Tcond = 21.2
Tcond = 20.6
Eficiência em carga parcial e diferentes temperaturas de condensação
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
0.45
0.50
0.55
0.60
0.65
0.70
0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00
Efi
ciê
ncia
(k
W/
TR
)
Carga Parcial
21 a 22°C
22 a 23°C
23 a 24°C
acima de 24°C
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Chiller (Eficiência X PLR X Tcond)
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
15
17
19
21
23
25
27
29
31
0:0
0
6:0
0
12:0
0
18:0
0
0:0
0
6:0
0
12:0
0
18:0
0
0:0
0
6:0
0
12:0
0
18:0
0
0:0
0
6:0
0
12:0
0
18:0
0
0:0
0
6:0
0
12:0
0
18:0
0
0:0
0
6:0
0
12:0
0
18:0
0
0:0
0
6:0
0
12:0
0
18:0
0
0:0
0
Va
zã
o d
e á
gu
a
Te
mp
era
tura
(°C
)
Hora
Vazão (m³/s)
TBU ext
T cond IN
T cond OUT
Sistemas de Expansão Direta
Equipamentos cobertos pelo PBE/INMETRO - Necessidades
ITINERÁRIOITINERÁRIO
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Sistemas de Expansão Direta
Equipamentos cobertos pelo PBE/INMETRO
ITINERÁRIOITINERÁRIO
lrlprwwttc WhhP 21
Sistemas de Expansão Direta
Equipamentos cobertos pelo PBE/INMETRO
ITINERÁRIOITINERÁRIOITINERÁRIO
Características dos condicionadores de ar
# CTnom (Btu/h)
EERnom (Btu/hW)
CSnom (Btu/h)
Tipo do Compressor
Vazão de ar na condição normalizada
(kg/s)
Faixa ensaiada de Tbuint,e (°C)
Faixa ensaiada de Text,e (°C)
01 9.060 7,0 6.939 Alternativo 0,1438 10,9-24,2 22,4-40,9
02 9.900 9,4 5.871 Rotativo 0,1346 12,4-23,2 26,6-41,1
03 11.960 10,1 7.619 Rotativo 0,1495 11,5-23,9 26,1-42,8
04 7.150 9,8 4.370 Rotativo 0,0800 11,0-24,1 24,1-42,8
05 8.100 5,5 6.319 Alternativo 0,1600 17,8-32,1 16,8-44,9
06 10.546 7,6 7.374 Rotativo 0,1389 16,9-32,2 16,6-45,3
extint5
2ext4ext3
2int2int10EERCSCT TbsTbuaTbsaTbsaTbuaTbuaaZ,Z,Z
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Sistemas de Expansão Direta
Equipamentos cobertos pelo PBE/INMETRO
ITINERÁRIOITINERÁRIOITINERÁRIO
Resultados obtidos para o condicionador de ar tipo split
Ensaio Tbsext
(°C)
Tbuint
(°C)
Potência AC
(kW)
Capacidade Total
(Btu/h)
Capacidade Sensível
(Btu/h)
0 (Norma) 34,95 18,93 1,380 10.537 7.375
1 16,84 17,04 0,962 12.081 6.277
2 16,63 32,17 0,962 15.717 6.933
3 23,71 28,38 1,093 14.967 8.638
4 23,89 20,92 1,082 12.554 7.291
5 31,11 16,99 1,187 9.877 4.957
6 30,34 32,18 1,246 15.830 6.890
7 37,25 28,42 1,410 14.583 8.131
8 37,88 20,90 1,349 10.865 6.408
9 45,34 16,93 1,447 7.224 3.532
10 44,09 32,16 1,623 15.251 6.308
Simulação do Sistema DX
Equipamentos cobertos pelo PBE/INMETRO
ITINERÁRIOITINERÁRIOITINERÁRIO
0
5
10
15
20
25
30
35
40
1
Co
ns
um
o a
nu
al
(kW
h/m
2)
# 01 # 01N # 02 # 02N # 03 # 03N
# 04 # 04N # 05 # 05N # 06 # 06N
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Considerações finais
Dados nominais não são suficientes para estimar o desempenho energético
Nem sempre o condicionador de ar com maior eficiência energética nominal será o que proverá
menor consumo de energia em condições reais de utilização
Necessidade de melhorar catálogos, provendo informações para levantamento de curvas
características tanto de sistemas de expansão tanto direta como indireta
Necessidade de treinamento em sistemas de climatização, em projetos e em simulação