Análise comparativa da eficiência energética de diferentes estratégias de operação de um sistema AVAC

Abstract

Em 2015, a União Europeia assinou o Acordo de Paris, cujo principal objetivo é atingir a neutralidade de carbono até ao ano de 2050, o que implica que as emissões totais de CO2, gás que contribui para o efeito de estufa, sejam balanceadas pelas remoções [1]. Os desafios ambientais que a sociedade enfrenta têm originado uma crescente preocupação em relação ao consumo de energia e às mudanças climáticas. Sendo o setor dos edifícios dos que mais energia consome mundialmente, a simulação dinâmica surge como uma boa ferramenta para a tomada de decisões prévias à conceção dos edifícios, de forma a tornar os processos mais eficientes, baixando os consumos. A motivação para este trabalho surge da necessidade de perceber de que forma diferentes estratégias de operação dos sistemas de climatização influenciam o consumo energético de um edifício de comércio e serviços. Neste trabalho, é determinado o consumo energético de um espaço de um edifício de formações e maneiras de reduzir esse mesmo consumo. O software utilizado neste trabalho foi o EnergyPlus, através da interface do DesignBuilder. Numa primeira fase é estudada a climatização do auditório do edifício por diferentes modelos da mesma unidade Rooftop, com diferentes desempenhos, implicando diferentes custos de aquisição, para aferir a partir de que momento compensa o investimento inicial em máquinas melhores. Foi ainda possível verificar a vantagem de obter informações diretas acerca da ocupação de um espaço, através de um sensor de CO2, para dessa forma se conseguir regular a ventilação para essa ocupação. Numa segunda parte foram utilizadas estratégias relacionadas com a gestão do edifício, não havendo variações de investimento inicial. Primeiramente, foi testada a climatização do auditório variando as temperaturas de insuflação por parte da Rooftop e depois diferentes setpoints de temperatura do espaço. Diferentes temperaturas de insuflação, influenciam o tempo que o espaço demora a ser climatizado. Adicionalmente, foi possível perceber que uma maior diferença entre a temperatura exterior e o setpoint, implica um maior trabalho por parte da máquina e por consequência, um maior consumo.

In 2015, the European Union signed the Paris Agreement, whose main objective is to achieve carbon neutrality by the year 2050, which implies that total emissions of CO2, a gas that contributes to the greenhouse effect, are balanced by removals [1]. The environmental challenges that society faces have given rise to growing concern regarding energy consumption and climate change. As the building sector consumes the most energy worldwide, dynamic simulation appears as a good tool for making decisions prior to the design of buildings, in order to make processes more efficient, reducing consumption. The motivation for this work arises from the need to understand how different operating strategies for air conditioning systems influence the energy consumption of a commercial and service building. In this work, the energy consumption of a space of a service building and ways to reduce this consumption are determined. The software used in this work was EnergyPlus, through the DesignBuilder interface. In a first phase, the air conditioning of the building's auditorium is studied using different models of the same Rooftop unit, with different performances, implying different acquisition costs, to assess from what point the initial investment in better machines pays off. It was also possible to verify the advantage of obtaining direct information about the occupancy of a space, through a CO2 sensor, in order to be able to regulate ventilation for that occupancy. In a second part, strategies related to the management of the building were used, with no variations in initial investment. Firstly, the auditorium's air conditioning was tested by varying the ventilation temperatures from the Rooftop and then different space temperature setpoints. Different inflation temperatures influence the time it takes for the space to be air conditioned. Additionally, it was possible to notice that the greater the difference between the outside temperature and the setpoint, the greater the work required by the machine and, consequently, the greater its consumption.