Estudo comparativo de sistemas em aquecimento

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica

O presente estudo pretende avaliar o desempenho energético e rentabilidade do uso de equipamento de climatização para o aquecimento ambiente de uma casa sénior, através de sistemas tradicionais de produção de água aquecida, como a caldeira e a tradicional bomba de calor, e um sistema apoiado num equipamento de produção solar térmico. Perante uma determinada arquitectura, foram calculados os caudais de ar novo, de forma a garantir a qualidade do ar interior, cumprindo os requisitos da actual legislação - RSECE. Com recurso ao programa de cálculo e simulação HAP – Hourly Analysis Program – foram determinadas as necessidades térmicas para conforto de cada espaço em análise, e traçou-se o perfil de consumo energético anual do edifício. Com os valores obtidos das cargas térmicas a colmatar em cada hora do mês, ao longo de um ano, e com o auxílio de um programa de análise de desempenho de sistemas solares térmicos – SolTerm – foi optimizado um sistema solar para o caso de estudo. Analisando o rendimento e desempenho de cada tipo de equipamento e sistema, bem como os custos de instalação e de exploração, foram determinadas as poupanças energéticas na factura e o período de retorno de investimento, para cada um dos casos. Foi possível concluir que a aplicação de um sistema de produção com o auxílio de um sistema solar térmico não é viável, visto que o período de retorno demora mais de 26 anos, o que é superior ao seu tempo de vida útil. Ou seja, a poupança energética pelo sistema solar em estudo não é significativa. No entanto, a aplicação do sistema convencional a bomba de calor apresenta um período de retorno de 3,5 anos face ao sistema convencional a caldeira a gás, para as mesmas necessidades de aquecimento.

Abstract: The present study aims to evaluate the energy performance and profitability of the use of different air conditioning systems for space heating, in a senior home, normally a hot water conventional system, a gas boiler and a heat pump, and a system supported by thermal solar equipment. Due to a particular architecture, the fresh air volume was calculated in order to ensure the indoor air quality, fulfilling the current legislation requirements - RSECE. Using the HAP - Hourly Analysis Program - to calculate and simulate the thermal comfort needs for each space, it was possible to trace an annual energy consumption profile for the building. With the values obtained from the thermal loads to fill every hour of the month, over a year, and with the aid of a software performance analysis for solar thermal systems - SolTerm - a solar system was optimized to meet the loads of the case study Analyzing the yield and performance of each type of equipment, as well as the related costs of installation and operation, the energy savings were determined for the invoice period and return on investment for each case. It was concluded that the installation of a production system with the aid of a solar heating system is not viable because the return period takes more than 26 years, which is greater than the equipment lifetime. In other words, the energy savings through the solar system applied in the case study are not significant. However, installing a conventional heat pump has a payback period for 3.5 years compared to conventional gas boiler, for the same heating needs.