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Projeto Demonstrativo para o GerenciamentoIntegrado no Setor de Chillers

CAG Otimizada para Sistemas comChillers em Série e Resfriamento

Dedicado de Ar Externo

Execução Implementação Realização

Eng. Francisco Dantas – Interplan01/04/2016 - Fortaleza

PARTE I CENÁRIO MUNDIAL ENERGIA X EMISSÕES

PARTE II EFICIENTIZAÇÃO ENERGÉTICAERV – DOAS – DCV - VAV

PARTE III PREPARAÇÃO PSICROMÉTRICADESACOPLAMENTO SENSÍVEL X LATENTE

III. 1III. 2

THIC POR DESSECAGEMTHIC POR RESFRIAMENTO PROFUNDO

PARTE IV INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS RADIANTES

IV.1IV.2

VIGAS FRIASPISO FRIO RADIANTE

PARTE V OTIMIZAÇÃO TERMODINÂMICAESCALONAMENTO DA PRODUÇÃO FRIGORÍFICA

ABORDAGENS

PARTE I CENÁRIO MUNDIAL ENERGIA X EMISSÕES

Fonte: http://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/

Fonte: Manual REHVA Nº 7Adaptado da VDI 6022

Fonte:

Fonte:REVHA Workshops Clima 2010

Fonte:

CO-GERAÇÃO COM CHILLER : .........120°CSEM CO-GERAÇÃO : ..........................500°C

DESCARGA DE GASES PARA O EXTERIOR

DESCARGA DOS GASES

(VAI AO PROCESSO)

ÁGUA GELADA(VEM DO PROCESSO)

ÁGUA GELADA

MOTOR A GÁSGERADOR

INTERFACE PARAÁGUA QUENTE PREDIAL

RECUPERADOS 100¨%

E TURBOÓLEO

RECUPERADOS 100¨%

BLOCO

CHAMINÉ

SIMPLES EFEITOCHILLER ABSORÇÃO

ENERGIA ELÉTRICAEVITADA

DUPLO EFEITOCHILLER ABSORÇÃO

(VAI AO PROCESSO)

ÁGUA GELADA(VEM DO PROCESSO)

ÁGUA GELADA

V3V

V3V

PERDAS TOTAIS = 10%

DESUMIDIFICADOR

PARA PROCESSO

120°C

GÁS NATURALENTRADA

CHAMINÉ

REDUÇÃO 37% + 11% = 48%

ENERGIA ELÉTRICA PARA UTILIDADES

ENERGIA ELÉTRICA EVITADA

AR SECO

50°C

500°C

500°C

PARA PROCESSO

AR ÚMIDO

SISTEMAS TERMICAMENTE ATIVADOS:TRANSFORMANDO ENERGIA QUE SEDEGRADARIA, EM ENERGIA NOBRE

PARTE II EFICIENTIZAÇÃO ENERGÉTICAERV – DOAS – DCV - VAV

TECNOLOGIAS DE EFICIENTIZAÇÃOTECNOLOGIAS DE EFICIENTIZAÇÃO

Fonte: http://doas.psu.edu/DOE_report.pdf

DOAS with Parallel CoolingDOAS with Parallel Cooling

Fonte:

TECNOLOGIAS DE EFICIENTIZAÇÃOTECNOLOGIAS DE EFICIENTIZAÇÃO

Fonte: http://doas.psu.edu/DOE_report.pdf

TRATAMENTO DO AR COMO MISTURA

CARGAS ACOPLADAS

PARTE III

PREPARAÇÃO PSICROMÉTRICADESACOPLAMENTO SENSÍVEL

XLATENTE (THIC)

III.1 THIC POR DESSECAGEM

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

25

26

27

28

29

30

31

32

33

-10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55

554035 45 50

-5

0

5

10

15

20

25

30

115

110

105

100

95

90

85

80

75

70

65

60

55

50

45

40

90%

80%

70%

60%

50%

40%

30%

20%

10%

Rela

tive

Hum

idity

2530

3540 En

thal

py A

t Sat

urat

ion

kJ/k

g Dr

y Ai

r

Wet Bulb or Saturation Temperature °C

Dry Bulb Temperature °C

Moi

stur

e C

onte

nt g

/kg

Dry

Air

0.80 0.85 0.90

1

2

35

67

PSYCHROMETRIC CHART - NORMAL TEMPERATURESSI METRIC UNITSBarometric Pressure 101.325 kPa SEA LEVELPONTO 1

32,0/26,0°C18,8 g/kg80,22 kJ/kg

(ar externo)

(ar externo após resfriamento sensível)PONTO 5

29,87 kJ/kg

14,6/10,3°C6,0 g/kg

(ar no ambiente)

47,75 kJ/kg9,3 g/kg24,0/17,0°C

PONTO 6

9,3 g/kg38,14 kJ/kg

14,6/13,6°C

(ar na saída dos climatizadores)PONTO 7

(ar de insuflamento)

35,38 kJ/kg8,2 g/kg14,6/12,5°C

PONTO 8

8

PONTO 2(ar externo após recuperador de energia)

13,4 g/kg26,4/21,0°C

60,62 kJ/kg

60,62 kJ/kg

44,3/21,0°C6,0 g/kg

(ar externo após desumidificador)PONTO 3

PONTO 4

6,0 g/kg28,0/24,6°C

43,43 kJ/kg

(final do resfriamento livre)

4

D I S

T R

I C

T C

O O

L I N

GDIAGRAMA PSICROMÉTRICO

RETORNO

27.168 L/s

DUTO DE RETORNO

FILTRO PLANOFILTRO BOLSA

14,6°C13.350 L/sVEM DA UNIDADE DE

TRATAMENTO DE AR EXTERNO

9,0°C

19,0°C

SERPENTINA

CAIXA DE MISTURA

VENTILADOR DEINSUFLAMENTO

40.518 L/s

MÓDULODISTANCIADOR

ATENUADOR DE RUIDO DUTO DEINSUFLAMENTO

15,0°C / 12,7°C40.518 L/s

1.8

0m

PISO

24,0°C50% UR

24,0°C

ENTRADA DE ÁGUA

SAIDA DE ÁGUA

6,0 g/Kg

INSUFLADOR9,3 g/Kg13,6°C

8,2 g/Kg

9,3 g/Kg

carga latente interna = 133.533 W ( 114.838 Kcal/h )vazão de insuflamento = 40.518 L/s ( 145.865 m /h )3

x = 114.838 Kcal/h0,72 x 145.865 m /h3 = 1,1 g/Kg

ATENUADOR DE RUIDO

24,0°C50% UR

14,6°C /

9,3 g/Kg

9,3 g/Kg

SISTEMA DE RESFRIAMENTOEXEMPLO TÍPICO

D I S

T R

I C

T C

OO

L I N

G

Matéria Revista Climatização Junho/2001Matéria Revista Climatização Junho/2001

III.2 THIC POR RESFRIAMENTO PROFUNDO

ERV (27%)

MT (44%)

BT (29%)

Reaq.

UTAEs

COP 7,2

COP 5,6

DEVOLVIDO À CAGRESF. SENSÍVEL

+DESUMIDIFICAÇÃO

FREE COLLING

2º EST.

1º EST.

PRÉ

FLUXOGRAMA HIDRÁULICO E DE AR DO CONSUMODUTO DE AR EXTERIOR SECO E FRIO

24,7°C / 20,6°C

14,0°C / 13,9°C

6,0°C / 6,0°C

12,0°C / 8,9°C

ST

V2V

28,2°C / 24,4°C

S = 1.368 TR

S = 1.135 TR

S = 828 TR

528 TR

1.896 TROBTIDAS POR

CONSERVAÇÃODE ENERGIA

POTÊNCIA DA CAG4.200 TR

DADOS DE SHOPPING IMPLANTADO E EM

S = 369 TR + 159 TR =

OPERAÇÃO DESDE OUT/2012

VOLT

A À

CAG

10°C

VEM

DA

CAG

UAB

18,5°C

filtro F7

ST

VEM

DA

CAG

4°C

V3V

30,0°C / 26,7°C

V2V

SERPENTINA - Reaq.

SERPENTINA - 2º Est.


RESFRIAMENTO SENSÍVEL

MT (100%)

UTARs

COP 7,2

RESF. SENSÍVEL

BALANÇO DE VAZÕES DE AR

RESFRIAMENTO COM MENOS AR

Fonte: ASHRAE Journal December/2009

Fonte: GUIDEBOOK No. 21 REHVA Edition

PARTE IV INTRODUÇÃO AOS PROCESSOSRADIANTES

IV. 1 VIGAS FRIAS

Fonte: Manual REHVA – Vigas Arrefecidas

Fonte: Manual REHVA – VigasArrefecidas

Fonte: Manual REHVA – Vigas Arrefecidas

IV. 2 PISO FRIO RADIANTE

Fonte: REHVA Guidebook nº 7

R R

ASHRAE PSYCHROMETRIC CHART NO.1NORMAL TEMPERATURE

BAROMETRIC PRESSURE: 101,325 kPaCopyright 1992

AMERICAN SOCIETY OF HEATING, REFRIGERATING AND AIR-CONDITIONING ENGINEERS, INC.

SEA LEVEL

10 20 30 40 50

60

70

80

90

100

110

110

120

120

ENTHALPY - KJ PER KILOGRAM OF DRY AIR

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

ENTHALPY - K

J PER KILO

GRAM OF D

RY AIR

SATURATION TEMPERATURE - °

C

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

DR

Y BU

LB T

EMPE

RAT

UR

E - °

C

,001

,002

,003

,004

,005

,006

,007

,008

,009

,010

,011

,012

,013

,014

,015

,016

,017

,018

,019

,020

,021

,022

,023

,024

,025

,026

,027

,028

,029

,030

10% RELATIVE HUMIDITY

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

5

5

10

10

15

15

20

20

25

25

30 WET BULB TEMPERATURE - °C

30

0,78

0,80

0,82

0,84

0,86 VOLUM

E - CUBIC METER PER KG

DRY AIR

0,88

0,90

0,92

0,94

HU

MID

ITY

RAT

IO -

KILO

GR

AMS

MO

ISTU

RE

PER

KIL

OG

RAM

DR

Y AI

R

New 1New 2

0

1.0 1.0

-

1,52,0

4,0

-4,0-2,0-1,0

-0,5

-0,2

0,1

0,2

0,30,4

0,5

0,60,7

0,8-5,0

-2,0

0,0

1,0

2,0

2,5

3,0

4,0

5,0

10,0

-

SENSIBLE HEAT QsTOTAL HEAT Qt

ENTHALPYHUMIDITY RATIO

hW

R R

ASHRAE PSYCHROMETRIC CHART NO.1NORMAL TEMPERATURE

BAROMETRIC PRESSURE: 101,325 kPaCopyright 1992

AMERICAN SOCIETY OF HEATING, REFRIGERATING AND AIR-CONDITIONING ENGINEERS, INC.

SEA LEVEL

AT (100%)

VFAs e PFR

COP 8,0

RESF.SENSÍVEL

FLUXOGRAMA HIDRÁULICO DO CONSUMO

TAR

VENTILADOR

DO CONDENSADOREDE DE DRENAGEM

DUTO

Q/E CAG

ARREFECIMENTO DA CAG

VENTILADOR

BARSERPENTINATRC

V2V

V2V

V3V

18,5°C10,0°C

10,0°C4,0°C

TORRE

15,0

°C

V2V

15,0°CV3V

VBC

10,0°C

ARMÁRIODISTRIBUIÇÃOE CONTROLE

PISO FRIORADIANTE

SERPENTINA

VBC

18,5

°C

4,0°

C

10,0

°C

V F

VBC

V F

18,5°C

VBC

VBC

VBC

AAG

V3V

VBC

AAG

SBT

SAT

RAG

SMT

(DESACOPLAMENTO RESFRIAMENTO/DESUMIDIFICAÇÃO)ARRANJO OTIMIZADO DO CONSUMO

V F

15,0°C

18,0

°CVBC



SERPENTINA - Reaq.

FLUXO AR

COLETA DE CONDENSADO4.613 L/h

+ 907 L/h5.520 L/h

DADOS DE SHOPPING IMPLANTADO E EMOPERAÇÃO DESDE OUT/2012

FLUXOGRAMA HIDRÁULICO E DE AR DO CONSUMODUTO DE AR PRIMÁRIO SECO E FRIO PARA VIGAS FRIAS ATIVAS

10°C

VEM

DA

CAG

UAB

15,0°C

filtro F7

VAI A CAG

17,5°C

ST

STSTST

VEM

DA

CAG

4°C

V3V

VIG

AS F

RIA

S

V3V

VIG

AS F

RIA

S

VIG

AS F

RIA

S

V3V

V3V

31,1°C / 27,2°C

V2V

SERPENTINA - Reaq.



26,5°C / 21,8°C

14,0°C / 13,9°C

6,0°C / 6,0°C

13,0°C

ST

V2V

VAI Á

CAG

18,0°C

Fonte: ASHRAE Journal December/2009

PARTE VOTIMIZAÇÃO TERMODINÂMICA PORESCALONAMENTO DA PRODUÇÃO

FRIGORÍFICA

CHILLER - MT

CHILLER - AT

CHILLER - BT

TANQUE DE TERMOACUMULAÇÃO TANQUE DE TERMOACUMULAÇÃOMÉDIA TEMPERATURA BAIXA TEMPERATURA

TANQUE

FECHADO

DE

VB

PRESSURIZADOS

EXPANSÃO

MM

M M

MM

M

M M

M M

TANQUES

M

VAI ÀS UTA´sRETORNO GERAL UTAs

10°C 4°C

19°C

14,5°C 10°C

19°C

M

UTARs UTAEs

M

10°C 4°C

4°C

14,5°C

FLUXOGRAMA HIDRÁULICO DA PRODUÇÃO

RESULTADOS

Consumo Real de Energia por TR de Rateio em Shoppings Centers

RESULTADOS DE MEDIÇÃO

153 - 115153 X 0,63 x 100 = 39,5%

SISTEMA COM CARGAS100% DESACOPLADAS

(THIC)

X SISTEMA COM CARGAS63% ACOPLADAS E 37% DESACOPLADAS

(VAV) (THIC)

1

2

3

4

5


TRADUÇÃO:

Por outro lado, comparando ao sistema convencional básico à água , o sistema de vigas frias consome mais

energia de bombeamento pois, o fluxo de água opera com um diferencial de temperatura de 2 a 3°C, quando

comparado ao diferencial convencional de 5°C.

O sistema de vigas frias requer água resfriada de 14°C à 18°C, mas, as unidades de tratamento de ar com

propósito de desumidificação, requerem tipicamente, água em torno de 6°C. A planta de água gelada pode

produzir água à 6°C e o requerimento da carga é entre 14°C e 18°C. A temperatura requerida é obtida através

de uma mistura entre a água produzida e a água de retorno. Isso não é uma solução ideal do ponto de vista de

Eficiência Energética, mas, a solução tem um importante efeito no consumo de energia quando comparado ao

sistema convencional com água à 6°C, devido à mais alta temperatura da água de retorno para a planta de

resfriamento.

O consumo de energia é minimizado se houver um sistema dedicado de produção para duas temperaturas da

água requeridas.

Esta separação melhora e Eficiência Energética pelas seguintes duas razões:

• Os chillers dedicados às vigas podem trabalhar com 14°C de temperatura da água gelada, majorando

altamente a sua relação de Eficiência Energética (EER).

Resfriamento natural (free cooling) pode ser implementado com algumas das seguintes tecnologias:

• Torres de resfriamento para climas quentes / secos;

• Ciclos economizadores ;

• Energia Geotérmica (da água ou do solo).

A análise energética deve considerar todos esses aspectos.

Fonte Original em Inglês : GUIDEBOOK No. 21 REHVA Edition

SHOPPING HIPOTÉTICO PARA

COMPARAÇÃO DE CUSTOS

SISTEMA DE AR-CONDICIONADO

ESPECIFICAÇÕES E INFORMAÇÕES PARA AS COMPOSIÇÕESORÇAMENTÁRIAS DAS POSSÍVEIS CONFIGURAÇÕES PARA O

MALL

SETEMBRO/2014

POT. EQUIVALENTE UTAS

(TR NOM.)

ESTIMATIVA DUTOS (Kg)

CONF. 1

TODO AR

AR/EXT 31.722 L/s 200 (4 x 50) 12.600

AR/DES 39.851 L/s 250 (5 x 50) 15.800

AR/REC 98.795 L/s 435 (9 x 50) 39.200

TOTAL 170.368 L/s 895 (18 x 50) 67.600

CONF. 2

AR + PFR

AR/EXT 31.722 L/s 200 (4 x 50) 12.600

AR/DES 39.851 L/s 250 (5 x 50) 15.800

PFR Eq. 52.948 L/s - -

AR/REC 45.847 L/s 200 (4 x 50) 18.200

TOTAL Eq. 170.368L/s 650 (13 x 50) 46.600

CONF. 3

AR + VFAs

AR/EXT 31.722 L/s 200 (4 x 50) 12.600

AR/DESM 39.851 L/s 250 (5 x 50) 15.800

VGF/SEC Eq. 45.960 L/s - -

AR/REC 52.835 L/s 240 (5 x 50) 21.000

TOTAL Eq. 170.368L/s 690 (14 x 50) 49.400

CONF. 4

AR + PFR + VFAs

AR/EXT 31.722 L/s 200 (4 x 50) 12.600

AR/DES 39.851 L/s 250 (5 x 50) 15.800

PFR Eq. 52.948 L/s - -

VGFS/SEC Eq. 45.960 L/s - -

AR/REC - - -

TOTAL Eq. 170.481 L/s 450 (9 x 50) 28.400 (42%)

1 - CONFIGURAÇÕES POSSÍVEIS:

CONF. 1 CONF. 2 CONF. 3 CONF. 4

UTAEs 200 TR 200 TR 200 TR 200 TR

UTADs 250 TR 250 TR 250 TR 250 TR

UTARs 450 TR 200 TR 250 TR -

PFR - 13.000 m² - 13.000 m²

VFAs - - 675 Pç 675 Pç

DUTOS 67.600 Kg 46.600 Kg 49.400 Kg 28.400 Kg

LEGENDA:PFR – Piso Frio Radiante;

VFAs – Vigas Frias Ativas

OBS: Utilizar sempre unidades de 50 TR nominais para todas as UTAs em todas asconfigurações.

2 - QUADRO COMPARATIVO DE QUANTITATIVOS DAS DISTINTAS

CONFIGURAÇÕES PARA O SISTEMA DO MALL:

3 -

QUADRO COMPARATIVO DE CUSTOS INICIAIS E OPERACIONAIS EM R$ x 1.000

ALTERNATIVA

CUSTO

INICIAL DO

SISTEMA

CUSTO ADICIONAL DA

INFRAESTRUTURA

CUSTO ADICIONAL DA OPERAÇÃO

ANUAL PAY-BACK

(ANOS)ELÉTRICA CIVIL INSUMOS

REPOSIÇÃO E MÃO

DE OBRA

TODO AR CONF. 1 18.200 + 300 (300 kVA) + 800 (400 m²) + 488 + 180 -

AR + PFR CONF. 2 19.820 + 135 (135 kVA) + 360 (180 m²) + 220 + 80 -

AR + VFAs CONF. 3 21.110 + 165 (165 kVA) + 440 (220 m²) + 268 + 100 -

AR + PFR + VFAs CONF. 4 21.616 + ZERO + ZERO + ZERO + ZERO -

DIFERENÇA ENTRE CUSTOSRELAÇÃO DIF. CUSTOS

INICIAISDIF. CUSTOS INFRAESTRUTURA

DIF. CUSTOS OPERACIONAIS

ANUAIS

PAY-BACK

(ANOS)

4-1 - 3.416 + 1.100 + 668 3,5

4-2 - 1.796 + 495 + 300 4,3

4-3 - 506 + 605 + 368 -

Execução Implementação Realização

projeto demonstrativo para o gerenciamento integrado no ......ashrae psychrometric chart no.1 normal...

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