ETIQUETAGEM PROCEL/INMETRO - cbcs.org.br · PLR = fator de carga parcial (igual a vazão de ar atual/vazão de ar de projeto). Configuração do Sistema Secundário. ... Tbu int,e

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1

ETIQUETAGEM DO PROCEL EDIFICA -ASPECTO DO CONDICIONAMENTO DE AR

Nathan Mendes - PUCPRFernando Westphal

ETIQUETAGEM PROCEL/INMETRO

http://www.cbcs.org.br/index.php?


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ENCE – Etiqueta Nacional de Conservação de Energia

Etiqueta

Edifício Completo

Pode-se obter etiquetas parciais, por sistema



Etiqueta

Envoltória



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3



Etiqueta

Envoltória + Iluminação



Etiqueta

Envoltória + AC



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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


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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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!


Controle de temperatura por zona

T

Não atende



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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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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 %).





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Exemplos das Curvas

Exemplo de uma curva de

capacidade (CAPFT) em

função das temperaturas.


eficiência (EIRFT) em

função das temperaturas.


eficiência em função do PLR

(carga parcial



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).


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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ITINERÁRIOITINERÁRIO

lrlprwwttc WhhP 21



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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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



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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IBPSA



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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



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