Climasol - PT_4.qxp (Page 2

Este guia foi realizado por :

Marc Delorme, Reinhard Six : Rhônalpénergie-Environnement (França)Daniel Mugnier, Jean-Yves Quinette : Tecsol (França)

Nadja Richler : O. Ö Energiesparverband (Áustria)Frank Heunemann : Berliner Energieagentur GmbH (Alemanha)

Edo Wiemken, Hans-Martin Henning : Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems (Alemanha)

Theocharis Tsoutsos, Effie Korma : Centre for Renewable Energy Sources (Grécia)Giuliano Dall’O, Paola Fragnito, Luca Piterà : Associazione Rete di Punti Energia (Itália)

Pedro Oliveira, João Barroso : Agência Municipal de Energia de Sintra (Portugal)José Ramòn-Lopez, Santiago Torre-Enciso : Ente Vasco de la Energia (Espanha)

Com o apoio da Comissão Europeia(Direcção - Geral para a Energia e Transportes)

da Região Rhône-Alpes e da Câmara Municipal de Sintra.

A reprodução do conteúdo desta brochura está sujeita à apreciação da Comissão Europeia e do Rhônalpénergie-Environnement.

Nem a Comissão Europeia, nem qualquer outra pessoa agindo em seu nome, pode:

a) oferecer qualquer garantia ou representação, expressa ou implícita, no que respeita à informação contida nesta publicação,

b) assumir a responsabilidade no que respeita ao uso de, ou prejuízos resultantes desta informação.

A opinião expressa nesta publicação não é necessariamente a da Comissão Europeia.

A C l imat ização So lar

Í nd i c e

3

1 Introdução p 4

1.1 Porquê o arrefecimento solar ?

1.2 As tecnologias de arrefecimento solar são competitivas ?

1.3 Optar por uma instalação de arrefecimento solar ?

2 Reduzir as necessidades de arrefecimento p 6

2.1 Princípios gerais

2.2 Estratégias

2.3 Técnicas para a redução da carga térmica no Verão

3 Técnicas de arrefecimento solar p 10

3.1 Produção de água fria por chiller de absorção ou de

adsorção

3.2 Sistemas de arrefecimento exsicantes

3.3 Colectores solares

3.4 Torres de arrefecimento e Unidades de Tratamento de Ar3.5 Investimento e custos de exploração

4 Instalações de arrefecimento solar p 16

Localização

10 exemplos

5 Gestão de um projecto de arrefecimento solar p 28

5.1 Escolha da tecnologia

5.2 Regras básicas para a concepção e dimensionamento

5.3 Porquê um estudo de viabilidade ?

Bibliografia p 31

INTRODUÇÃO

Na última década a procura de ar condicionado no sector terciário aumentou, resultado da procura deum melhor conforto e das elevadas temperaturas no Verão. As técnicas passivas e semi-activas utili-zadas durante séculos para manter as condições de conforto interior, parecem ter sido esquecidas emmuitos dos novos edifícios.Este desenvolvimento da climatização em edifícios é responsável por um aumento da procura de ener-gia eléctrica durante o Verão, que por diversas vezes atinge os limites da produção e distribuição deelectricidade.Associada à procura está o aumento das emissões de gases de efeito de estufa, quer devido à produ-ção de energia, quer pelo derrame dos fluídos refrigerantes, contribuíndo para o ciclo vicioso dasmudanças climáticas.Como é demonstrado na primeira parte desta brochura, uma larga gama de soluções passivas dis-poníveis permitem melhorar as condições interiores tanto para novos edifícios em fase de projecto,como para edifícios já existentes, reduzindo o recurso a sistemas activos de ar condicionado.A tecnologia de arrefecimento de edifícios com energia solar já provou em alguns casos, perídossuperiores a 10 anos, a sua eficiência e viabilidade. Estas tecnologias utilizam como fluído refrigeran-te um fluído inofensivo (água) e muito menos energia primária que os sistemas clássicos.Assim, porque não utilizar a energia solar para manter no Verão as condições de conforto interior acon-selhadas para os edifícios?

Apesar da utilização eficiente das técnicas solares passivas, énecessário um sistema de climatização, pelo que, o arrefecimentosolar pode ser uma solução interessante. Com efeito, durante o Verão, a procura de energia eléctrica crescefortemente devido à utilização intensiva de sistemas de climatiza-ção, sendo os picos de consumo a origem da maioria dos problemasde fornecimento de electricidade. Este problema é ainda mais gravenos anos “secos”, visto que as centrais hidroeléctricas são incapazesde corresponder a uma parte desses picos.Dentro deste contexto, a utilização de energia solar para o arrefeci-mento é um conceito atractivo, pois as necessidades de arrefeci-mento coincidem, na maior parte do tempo, com a disponibilidadede radiação solar.

Os sistemas de arrefecimento solar têm a vantagem de suprir amaioria das exigências de um sistema clássico:

O consumo de energia eléctrica pode ser até 20 vezes inferior,quando comparado com um sistema clássico de compressão;

Os fluídos refrigerantes utilizados são inofensivos, utilizando-senormalmente água e soluções salinas;

O incómodo sonoro provocado pelo compressor é anulado;

Estes sistemas podem ser utilizados autonomamente ou em comple-mento com um sistema clássico de ar condicionado; o objectivoprincipal é o de utilizar tecnologias de “emissão zero” para reduzir oconsumo energético e as emissões de CO2.

1.1 - Porquê o arrefecimento solar?

4

CLIMATIZAÇÃO OU ARREFECIMENTO?Em termodinâmica, o termo climatização refere-se a uma instalação que garante um valor pré-definido para a temperatura(e em alguns casos para a taxa de humidade). Uma instalação de arrefecimento solar permite baixar a temperatura, mas ovalor pré-definido não pode ser sempre garantido (à noite por exemplo, ou durante um período sem radiação solar).Contudo é possível garantir um valor pré-definido com o apoio energético de um sistema auxiliar. Utilizar-se-à, portanto,o termo arrefecimento solar para uma instalação autónoma, e climatização solar quando tiver apoio energético auxiliar.

1

5

1.2 - As tecnologias de arrefecimento solar são competitivas ?Apesar de existir um grande potencial demercado para as tecnologias de arrefeci-mento solar, os sistemas já existentes nãosão, ainda, economicamente competitivosquando comparados com os sistemas eléc-tricos ou a gás, principalmente devido aoelevado investimento que os sistemas dearrefecimento solares acarretam e ao baixopreço da energia utilizada nos sistemas clássicos.Reduzir os custos de diferentes compo-nentes (colectores solares, chiller...) e me-lhorar a seu rendimento, mudará drastica-mente esta situação, mesmo apesar de sesaber que ainda é difícil prever a data emque esta tecnologia solar atingirá a maturi-dade económica. Por outro lado, a comparação da tecnologiasolar com a tecnologia clássica só pode serfeita se se incluir os custos externos(ambientais e sociais). O carácter imprevisí-vel do custo dos combustíveis convencio-nais, num futuro a médio/longo prazo,deverá, também, ser tido em linha de conta

numa análise económica.De um modo geral, pode-se observar quepara as tecnologias solares:

O seu custo diminui com a sua produçãoem grande série;

Ao nível técnico, são já tecnologiasmaduras;

São muito mais amigas do ambiente queos sistemas convencionais.

Estas diferentes vantagens mostram queestas tecnologias devem ser apoiadas, queratravés de um incentivo financeiro, queratravés de uma taxa energética que reflictaos custos ambientais face às energiasconvencionais. Em muitos países, o apoiofinanceiro a sistemas com energia solar per-mitem tornar esta solução economicamentemais atractiva.

1.3 - Optar por uma instalação de arrefecimento solar?Está convencido que, para parar o ciclo vicioso das alterações climáticas, necessitamos deuma abordagem mais conscienciosa em termos ambientais ao nosso consumo de energia?Que a redução das necessidades de arrefecimento através de técnicas bioclimáticas ou passi-vas são a primeira etapa desta abordagem? E que, se necessitar de um sistema de arrefeci-mento, a tecnologia de arrefecimento solar pode ser uma boa solução? Então esta brochura é para si!

A primeira parte desta brochura apresenta as principais técnicas passivas e semi-activas parareduzir as necessidades de arrefecimento.Diferentes tecnologias de sistemas de arrefecimento assistidos por energia solar são descri-tas: sistemas de absorção, adsorção e exsicantes.A brochura apresenta, igualmente, um número importante de instalações em funcionamen-to em diferentes paísesPor fim, são dados conselhos para desenvolver o seu projecto de um sistema de arrefecimen-to solar.

Nos sistemas de arrefecimento, a potência de arrefecimento é cal-culada com base na carga térmica no Verão, que é a soma de todasas cargas internas e externas, que afectam o equilíbrio entre oambiente interior a arrefecer e o ambiente exterior (não apenas oespaço exterior, mas também os espaços contíguos não climatiza-dos). No Verão, a quantidade de calor a ser rejeitado depende denumerosos factores, alguns dos quais variáveis ao longo do dia, talcomo a radiação solar incidente.Os factores que têm maior impacte nas necessidades de arrefeci-mento são os seguintes:

Efeito da radiação solar através das superfícies transparentes;Efeitos da transferência de calor por condução através de super-

fícies claras e opacas;

Inércia térmica do edifício;Cargas térmicas internas, tanto sensíveis como latentes, devido à

presença de pessoas e fontes produtoras de calor (tais como ilumi-nação, maquinaria, etc.);

Ganho de calor, sensível e latente, devido à infiltração de ar eventilação do local.

O esquema apresentado na figura 1 mostra que as necessidades dearrefecimento no Verão são fortemente influenciadas pelos elemen-tos arquitectónicos que definem a envolvente do edifício.Um sistema de arrefecimento projectado para os meses de Verãodeve ser capaz de remover tanto o calor sensível como o calor laten-te do edifício.

2.1 - Princípios gerais

2

6

Figura 1Organigrama para o cálculoda carga térmica de umedifício no Verão

Edifício Utilização

Factores climáticos

Calor sensíveltotal

Calor latentetotal

Total de calora remover

Dispositivo desombreamento

Radiação solaratravés de

envidraçados

Transmissãoatravés de paredes

e cobertura

Transmissãoexcluindo paredes

e cobertura

Radiaçãosolar

Temperaturado ar exterior

Humidadeespecifica

do ar exterior

Infiltraçãoe ventilação

Cargasinternas Pessoas

Iluminação

Outrosequipamentos

Massatérmica

Massatérmica

REDUZIR AS NECESSIDADES DE ARREFEC IMENTO

Os sistemas de arrefecimento por energia solar permitem arrefecer os edifícios, praticamentesem impactes ambientais. Contudo, apesar da energia solar ser gratuita, para uma igual capa-cidade de arrefecimento, os sistemas alimentados com energia solar apresentam custos maiselevados que os sistemas clássicos de compressão.Se decidirmos instalar um sistema de arrefecimento solar, devemos primeiro analisar as carac-terísticas do edifício e adoptar todas as medidas possíveis para reduzir as necessidades de arre-fecimento.Este capítulo apresenta os princípios, estratégias e técnicas que permitem a redução das neces-sidades de arrefecimento. Os conselhos aqui descritos são aplicáveis tanto em edifícios emfase de projecto, nos quais é possível adoptar medidas mais inovadoras, bem como, nos edifí-cios já existentes para os quais existem, também, diversas técnicas de intervenção possíveis.

7

Figura 5 Protecções solarescom avançado horizontal e estores exteriores numedifício de escritórios emDresden na Alemanha

Figura 4Dispositivos desombreamentoexterior vertical numedifício de escritóriosem Dresden, naAlemanha

Figura 3Uma redução da cargatérmica no Verão podeser obtida, na fase deprojecto de umedifício, recorrendo a estratégiasbioclimáticas

Figura 6Avançado horizontal com

módulos fotovoltaícosintegrados: (casas solares em

Friburgo na Alemanha)

Figura 2Escritórios da Câmara do Comércio e da Indústria de Friburgo na Alemanha: exemplo da redução da carga térmica no Verão (protecções solares,cobertura ventilada e ajardinada e dispositivos de sombreamento)

MateriaisOrientação

Ventilaçãon

Aberturas

Cargas internas

Vegetaçãon

Protecçõessolares

As necessidades de arrefecimento de um edifício durante o Verãopodem ser reduzidas, adoptando estratégias "bioclimáticas" (Fig. 3).Redução das cargas térmicas na fase de concepção do edifício:

Uma protecções solares nas janelas, paredes e cobertura, utilizan-do barreiras artificiais ou naturais (Fig. 4 e 5);

Uma forte inércia térmica conjuntamente com uma sobre venti-lação nocturna;

Uma ventilação adequada;

Redução da temperatura exterior, intervindo nas proximidades doedifício, através de:

Aumento da humidade relativa do ar com lagos, fontes e vegetação;Utilização de plantas para sombreamento;Redução do coeficiente de reflexão solar do meio-ambiente, por

exemplo, através da criação de espaços verdes;Escolha de cores claras para as paredes exteriores.

PROTECÇÃO DO SOL

No Verão, a radiação solar atravessa as superfícies transparentes doedifício (portas e janelas) causando um ganho de energia imediato.Diferentes dispositivos de sombreamento permitem reduzir esseimpacte:

Estrutura de sombreamento vertical para as orientações Este eOeste ou horizontal para a orientação Sul) (Fig.7);

Estores exteriores fixos ou ajustáveis;Toldos exteriores ou cortinas internas;Vidros especiais.

As estruturas de sombreamento externo são as mais eficazes, poisimpedem a radiação solar de atingir as superfícies envidraçadas.

2.2 - Estratégias

Calor sensível e latente

Calor sensível, é a soma do calor que resultaapenas no aumento da temperatura. É prove-niente do exterior e resulta da radiação solar e dadiferença de temperatura entre o exterior e ointerior do edifício (transmissão de calor porcondução através da envolvente). E provenientetambém das cargas internas, como as pessoas etodas as fontes de calor (iluminação, equipamen-to informático, máquinas, etc.).

Calor latente, é a soma do calor que conduz aoaumento da quantidade de vapor de água no ar.É proveniente da humidade emitida pelas pessoasatravés da respiração e transpiração e por todasas fontes geradoras de vapor.Sempre que é ventilado um local, o ar prove-niente do exterior traz calor sensível se a tempe-ratura externa é superior à temperatura ambien-te do local, e calor latente em função do teor devapor de água.

Figura 8Impacte térmico daradiação solar em funçãoda cor do revestimento

Se os edifícios forem concebidos cuidadosamente, tendo em contaos aspectos referidos anteriormente, a necessidade de ar condicio-nado no Verão será reduzida drasticamente.Apesar de algumas das técnicas apresentadas poderem ser aplicadaseficientemente em edifícios em fase de projecto, muitas interven-ções que tenham como objectivo reduzir as necessidades de arrefe-cimento no Verão podem ser implementadas em edifícios já exis-tentes com custos aceitáveis.

ARREFECIMENTO PASSIVO

As técnicas de arrefecimento passivo podem ser divididas em doisgrandes grupos:

As que limitam as cargas térmicas: cargas solares, cargas internas,…

As que contribuem para a remoção das cargas térmicas paraoutros ambientes: água, ar, solo...As soluções a adoptar estão claramente descritos na brochura"Natural and Low Energy Cooling in Buildings" (ver bibliografia).

2.3 - TÉCNICAS PARA A REDUÇÃO DA CARGA TÉRMICA NO VERÃO

Figura 9A ventilação natural depende da configuração do edifício. Os locais quedisponham de pelo menos duas aberturas exteriores, em fachadas opostas, permitem uma boa ventilação.

A protecção solar é também importante para as superfícies opacas,e em particular para os revestimentos exteriores, que são as super-fícies da envolvente mais expostas à radiação solar.

Mesmo que seja impossível utilizar dispositivos de sombreamentoeficazes, é aconselhável escolher superfícies exteriores com baixocoeficiente de absorção.

INÉRCIA TÉRMICA

A inércia térmica de um edifício tem um elevado impacte na trans-ferência de calor com o ambiente interior.

Um edifício caracterizado por uma massa térmica importante aque-ce lentamente, o que permite atenuar o sobreaquecimento provoca-do pela radiação solar através dos envidraçados.

De facto, a envolvente exterior acumula a radiação directa e resti-tuem-na lentamente no ambiente interior, nas horas seguintes.Deste modo, uma elevada inércia térmica limita os picos da necessi-dade de arrefecimento.

VENTILAÇÃO

No Verão, a ventilação é uma das formas mais simples de garantir oconforto térmico dos ocupantes de um edifício.Existem duas estratégias possíveis: - A primeira, que tem um impacte imediato no bem estar dos ocu-pantes, consiste em movimentar o ar no interior do edifício por agi-tação, com ventoinhas (de tecto, ou outras) ou então pela circula-ção de ar, eventualmente com a ajuda do ar exterior (correntes dear), desde que não esteja mais quente que o ar interior.- A segunda forma, direccionada para o arrefecimento do edifício,consiste em arejar fortemente as divisões com ar exterior, desde queeste esteja a uma temperatura inferior à do ar interior: desta formaas estruturas arrefecem, prolongando o conforto dos ocupantes,mesmo durante as horas mais quentes do dia.Em ambos os casos, o objectivo pode ser atingido de forma mecâni-ca ou de forma natural (correntes de ar).Para tal é necessário:

Divisões com dupla orientação (pelo menos duas paredes exte-riores e com direcções opostas);

Paredes com aberturas para espaços pouco ruidosos (para permi-tir aberturas de tomada de ar);Controlar os três parâmetros: protecção solar, inércia térmica e ven-tilação, permite uma redução das temperaturas interiores médias noVerão.

Figura 7

superfície clara superfície escura

8

Ventilação difícil Ventilação fácil

Eficácia de diferentes sistemas de protecção solar, em função de:- a geometria do dispositivo;- a orientação da fachada;- o período do ano.

S-E / S-WE / WS

SS-E / S-W

E / W

S

S-E / S-W

E /W

Protecçãosolar horizontal

Protecção solar vertical

Protecção solarcombinada

(1 horizontal + 2 verticais)

Mês

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0%0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

10%

20%

30%

40%

50%

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10%

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Fac

tor

de

tran

smis

são

Fac

tor

de

tran

smis

são

Fac

tor

de

tran

smis

são

Descrição das intervenções

Regulação da temperatura interna de cada espaço

Aumento da temperatura ambiente (p.ex.: 27ºC em vez de 25ºC)

Aumento da humidade relativa (p.ex.: 60-55% em vez de 50%)

Utilização correcta do sistema de iluminação e dos aparelhos eléctricos

Gestão correcta das aberturas exteriores, das janelas e estores

Regulação da iluminação (variação da intensidade, sensores de movimento, etc)

com lâmpadas incandescentes

Regulação da iluminação (variação da intensidade, sensores de movimento, etc)

com lâmpadas fluorescentes

Utilização de iluminação de baixo consumo (p.ex.: lâmpadas fluorescentes em

vez de lâmpadas incandescentes)

Estruturas de sombreamento interior (estores interiores, cortinas...)

Estruturas de sombreamento exterior (estores externos, toldos...)

Aplicação de avançados verticais (0,6m)

Aplicação de avançados horizontais (1,5m)

Aplicação de avançados horizontais (0,6m)

Aplicação de vidros duplos reflectores

Aplicação de película reflectora

Paredes exteriores com cores claras com baixo poder de absorção

Isolamento da cobertura

Estruturas de sombreamento na cobertura

Cobertura ventilada

Cobertura com vegetação

Central de duplo fluxo com recuperação térmica do ar extraído

Sobre ventilação nocturna

Sistema de regulação eficiente

Custo

baixo

nulo

nulo

nulo

nulo

baixo

baixo

médio

baixo

médio

elevado

elevado

elevado

elevado

médio

baixo

médio

elevado

elevado

elevado

Elevado

Médio

Elevado

Redução da carga térmica

0% - 6%

4% - 8%

1% - 5%

3% - 7%

0% - 5%

4% - 6%

2% - 4%

10% - 13%

2% - 5%

8% - 19%

2% - 18%

1% - 9%

2% - 8%

4% - 7%

3% - 11%

1% - 8%

3% - 6%

3% - 6%

2% - 8%

4% - 15%

2% - 4%

4% - 8%

2% - 8%

Gestão do edifício

Redução das cargas internas

Intervenções naenvolvente

exterior do edifício

Intervenção nosequipamentos

Tabela 1 - Intervenções técnicas para a redução da carga térmica no Verão. Os resultados, obtidos para um edifício específico, são dados a título de exemplo

REDUÇÃO DAS CARGAS TÉRMICAS EM EDIFÍCIOS EXISTENTESAs técnicas consideradas nos pontos anteriores podem reduzir dras-ticamente as cargas térmicas de um edifício, tanto ao nível da potên-cia máxima necessária como de consumo global de energia, atravésde:

Melhorando a gestão operacional do edifício;Reduzindo as cargas térmicas internas;Procedendo a intervenções estruturais na envolvente exterior do

edifício;Intervindo no sistema de ventilação.

A redução das cargas depende de vários factores: características téc-nicas da envolvente exterior, orientação, inércia térmica do edifício,latitude, condições climáticas, etc.Uma simulação numérica foi desenvolvida, considerando um hipoté-tico escritório localizado em Roma (Latitude 43º N), caracterizado poruma inércia média e uma fachada externa com 80% de envidraçado.A simulação considerou diferentes orientações do edifício e diversasmedidas de economia de energia. Os resultados, apresentados naTabela 1, demonstraram que uma redução importante das necessi-dades em frio é possível (até 45%) com a adopção de simples medi-das passivas. Estes resultados, devido à sua especificidade para umdeterminado edifício, devem ser vistos como um exemplo, e nãocomo valores gerais para qualquer outro edifício.

9

3

Método

Ciclo do refrigerante

Princípio

Fase do sorvente

Mistura utilizada

Tecnologia disponívelno mercado

Gama de potência dearrefecimento (kW frio)

COP nominal

Temperatura de funcionamento

Colectores solares

água - sílica gel

Chiller adsorção

50 – 430 kW

0.5 – 0.7

60 – 90 °C

Tubos de vácuo, colectoresplanos, CPC

Água - Brometo de lítioAmoníaco - água

Chiller absorção

15 kW – 5 MW

0.6 – 0.75 (single effect)

80 – 110 °C

Tubos de vácuo, CPC

Água - sílica gelÁgua - cloreto de lítio

Sistema exsicante

20 kW – 350 kW

(por módulo)

0.5 – >1

45 – 95 °C

Colectores planos, colectores a ar

Água - cloreto de cálcioÁgua - cloreto de lítio

Próximo de introdução no

mercado

> 1

45 – 70 °C

Colectores planos, colectores a ar

sólido líquido sólido líquido

Ciclo fechado

Ciclo do refrigerante fechado

Água refrigerada

Ciclo aberto

O refrigerante (água) está em contacto com a atmosfera

Desumidificação do ar e arrefecimento evaporativo

Tabela 2: Tecnologias de arrefecimento solar mais utilizadas actualmente.10

TÉCN ICAS DE ARREFEC IMENTO SOLAR

Os sistemas mais comuns de arrefecimento que utilizam o solar térmico para produzir frio são apresenta-

dos no quadro 2. Estes sistemas podem ser classificados em duas grandes famílias:

- Sistemas fechados: Chillers térmicos que produzem água refrigerada (absorção e adsorção) para ali-

mentação de unidades de tratamento de ar (arrefecimento, desumidificação) ou para uma rede de água

refrigerada de alimentação de sistemas descentralizados (p.ex.: ventilo-convectores). As máquinas dis-

poníveis no mercado e adaptadas à energia solar são os chillers de absorção (mais comuns) e de adsor-

ção (poucas centenas de máquinas em todo o mundo, mas com um interesse crescente para os sistemas

de ar condicionado assistidos por energia solar);

- Sistemas abertos: O ar é directamente tratado (arrefecido e desumidificado) em função das condições

de conforto desejadas. O refrigerante continua a ser a água, dado que está em contacto directo com o ar

a arrefecer. Os sistemas mais comuns utilizam uma roda exsicante giratória.

Um parâmetro chave para descrever a eficiência de um chiller assis-tido termicamente é o COeficiente de Performance térmico (COP),definido como a razão entre o calor rejeitado do ciclo de arrefeci-mento de água e o calor requerido para o sistema funcionar:COPtérmico= Qarref./Qaquec.. O COPtérmico é diferente do COPconv. de umchiller de compressão clássico, definido por COPconv.= Qarref./Eeléctrico,com Eeléctrico a representar o consumo de energia eléctrica do chiller.

Esta definição do COPtérmico não inclui nenhum consumo eléctricoadicional. Uma comparação realista das diferentes tecnologiasrequer que se considere o total de energia utilizada (térmica e ener-gia eléctrica das bombas e ventiladores). De realçar que quantomenor o COP, mais calor é requerido e mais calor terá que ser rejei-tado na torre de arrefecimento. Pelo contrário, um COP elevado tema vantagem de reduzir tanto o calor requerido, como o consumo deenergia eléctrica das bombas.

A temperatura da água refrigerada depende do sistema de distribui-ção instalado nos locais a arrefecer. No caso de ser necessário adesumidificação do ar, a temperatura da água refrigerada deverá serinferior ao “ponto de orvalho”. Para o caso de se pretender apenasuma diminuição da temperatura, sem desumidificação, a tempera-tura da água refrigerada deverá estar entre 12ºC a 15ºC, o que per-mite uma melhor rendimento do chiller.

CHILLERS DE ABSORÇÃOOs chillers de absorção são os mais utilizados em todo o Mundo. A compressão térmica do refrigerante é conseguida através da utili-zação de uma solução refrigerante/absorvente líquido, e uma fontede calor, substituindo assim o consumo de electricidade de um com-pressor mecânico. Para água arrefecida acima dos 0ºC, tal como éutilizada na climatização, é usada normalmente uma soluçãoágua/brometo de lítio (H2O/LiBr), em que a água é o refrigerante. No funcionamento de um chiller de absorção H2O/LiBr, é importan-te evitar a cristalização da solução através de um controlo internoda temperatura do ciclo de rejeição de calor.

A "produção de frio" é baseada na evaporação do refrigerante (água)no evaporador a muito baixa pressão. O refrigerante vaporizado é“aspirado” no absorvedor, diluindo assim a solução H2O/LiBr. Paratornar o processo de absorção eficiente, é necessário arrefecer asolução. Ela é bombeada continuamente para o gerador onde éaquecida (calor “motriz”). O vapor de água gerado é então enviadopara o condensador, onde, através da aplicação de água de arrefeci-mento, é condensado. A água líquida, após passar por uma válvulade expansão, é novamente reencaminhada para o evaporador.A potência de arrefecimento dos chillers de absorção são geralmen-te da ordem de várias centenas de kW. Geralmente, são alimentadospor uma rede de calor ou por um sistema de co-geração. A tempe-ratura do calor necessária é, normalmente, acima dos 80ºC para chillers de efeito simples, com um COP de 0.6 a 0.8. Os chillers deduplo efeito, com dois níveis de gerador, requerem temperaturasacima dos 140ºC, e atingem um COP na ordem de 1.2.

Figura 10Esquema de princípio do processo: Qfrio é a quantidade de calor extraido da água arrefecida no evaporador. Qcalor é a quantidade de calor requeridopara fazer funcionar o processo (calormotriz). Qrejeitado, soma de Qfrio e Qcalor, é a quantidade de calor a remover à temperatura média TM. Qcalor pode serfornecido pelos colectores solares ou por um sistema de apoio (rede de calor ou caldeira por exemplo).

Figura 12Chiller de absorção - Hotel de Rethymnon - Creta (Grécia)

11

As máquinas de absorção e de adsorção podem ser caracterizadaspor três níveis de temperatura:- Nível de temperatura alta (TA), que corresponde ao calor forneci-do ao sistema (circuito de água quente);- Nível de temperatura baixa (TB), que corresponde à temperatura deprodução de frio (circuito de água refrigerada);- Nível de temperatura média (TM), quando a temperatura do cir-cuito de água quente e do circuito de água refrigerada é rejeitada.A rejeição de calor, na maioria dos casos, é efectuada através de umatorre de arrefecimento.

3.1 - Produção de água fria por chiller de absorção ou de adsorção

Figura 11Esquema de princípio de um chiller de absorção

Qcalor

TA

Tb

TM

Qfrio

Qrejeitado

Água quente (calor “motriz")

Água de arrefecimento


Água refrigerada

Condensador

Evaporador

Gerador

Absorvedor

12

Os chillers de absorção com capacidade inferior a 50 kW são os queestão mais disponíveis no mercado. Em sistemas de ar condicionadoassistidos por energia solar com chillers de absorção, muitas vezessão utilizadas estas unidades pequenas. Um chiller, recentementedesenvolvido para pequenas capacidades permite o funcionamentoem carga parcial com uma temperatura de 65ºC e com um COP de0.7; o que é interessante para a utilização de energia solar e mostraque existe forte potencial para o desenvolvimento deste tipo demáquinas.

CHILLERS DE ADSORÇÃONeste caso, em vez de uma solução líquida, são utilizados materiaisadsorventes sólidos. As máquinas disponíveis no mercado utilizam aágua como refrigerante e um gel de sílica como adsorvente.A máquina consiste em dois compartimentos adsorventes (compar-timentos 1 e 2, da fig. 13), um evaporador e um condensador.O adsorvente do primeiro compartimento é regenerado por aqueci-mento (água quente solar), o vapor de água gerado é enviado parao condensador onde se condensa. A água líquida, através de umaválvula de expansão, é enviada a baixa pressão para o evaporadoronde se evapora (fase de "produção de frio").O adsorvente do segundo compartimento mantém a baixa pressãoao adsorver o vapor de água. Este compartimento tem que ser arre-fecido para permitir uma adsorção contínua. Quando a "produção defrio" diminui (saturação do adsorvente no vapor de água), as fun-ções dos dois compartimentos são efectuadas pela abertura e fechode válvulas. Actualmente, apenas alguns fabricantes asiáticos pro-duzem chillers de adsorção.

Com temperatura do circuíto de água quente de 80ºC, estes sistemasatingem um COP de 0.6, mas podem funcionar a temperaturas de50ºC. A potência de arrefecimento dos chillers varia entre 50kW e500kW.

A robustez dos chillers de adsorção é uma vantagem. Não apresen-ta nenhum perigo de cristalização, o que implica que não existeconstrangimentos em relação à temperatura média de arrefecimen-to. Não necessita de bomba interna, pelo que, o consumos de elec-tricidade é reduzido. Uma desvantagem é o volume e peso desteschillers quando comparados com outros. Existe, contudo, um poten-cial importante ao nível da melhoria dos permutadores nos compar-timentos de adsorção, e por conseguinte uma redução no peso e novolume das gerações futuras de chillers de adsorção. Por outro lado, devido ao reduzido número de unidades produzidas,o preço dos chillers de adsorção é, actualmente, elevado.

Figura 13Esquema de princípio de um chiller de adsorção

Figura 14Chiller de adsorção em Sarantis na Grécia

CONDENSADOR


Água quente(calor "motriz")


Água refrigeradaEVAPORADOR

13

Os sistemas de arrefecimento exsicantes são, basicamente, sistemasde ciclo aberto, que utilizam água como refrigerante em contactodirecto com o ar. O ciclo de arrefecimento é uma combinação dearrefecimento evaporativo com uma desumidificação através de um exsicante, i.e.: material higroscópico, que pode ser tanto líquidocomo sólido.O termo "aberto" significa que o refrigerante é rejeitado do sistemadepois de produzir o efeito de arrefecimento, e que uma nova quan-tidade de refrigerante seja injectada num circuito aberto. Assim,apenas é possível utilizar água como refrigerante, visto estar emcontacto directo com o ar ambiente.A tecnologia mais actual usa rodas exsicantes rotativas, equipadascom gel de sílica ou com cloreto de lítio como material adsorvente.

SISTEMA COM UTILIZAÇÃO DE MATERIALDESIDRATANTE SÓLIDO EM RODA ROTATIVAOs principais componentes do sistema são apresentados na figura15.

A: ARREFECIMENTO (Funcinamento no Verão)A circulação de ar no espaço a arrefecer, remove as cargas térmicasinternas, calor sensível e calor latente, proveniente de computa-dores, pessoas, máquinas e ganhos solares/ambiente através de jane-las, envidraçados, paredes, tectos, etc. O ar ambiente do exterior éprimeiro desumidificado adiabaticamente (1-2) numa roda quecontém o elemento exsicante (p.e. silicagel), deixando-a sob a formade ar quente e seco. É então arrefecido (arrefecimento sensível 2-3)num permutador (roda recuperadora) pelo ar mais frio provenientedo interior do edificio, que circula em contracorrente. Segue-se oprocesso de humidificação (arrefecimento adiabático 3-5) que pro-move um maior arrefecimento do ar antes deste entrar na condutade distribuição de ar pelo espaço (5) a climatizar. As cargas internase ganhos solares/ambiente atrás referidas levam ao aquecimento doar e o vapor de água produzido levam a um aumento da humidadedo ar (5-6). Ao mesmo tempo o ar é sugado para fora do edifício, éarrefecido por humidificação (6-7), aquecido na roda recuperadora(7-8), novamente aquecido ( 8-9) por uma fonte de calor externaligada ao sistema térmico solar e atravessa a roda desumidificadora(9-10) para promover a regeneração do elemento exsicante.

Uma concepção particular do sistema exsicante é necessária no casode condições climatéricas extremas, por exemplo, nas zonas costei-ras, devido à taxa de humidade elevada, uma configuração tipica dosistema exsicante não permite reduzir a humidade a um nível aceitá-vel para a aplicação de um arrefecimento evaporativo. Uma confi-guração mais complexa da central de tratamento de ar com a apli-cação, por exemplo, de mais uma roda de entalpia ou um grupo defrio complementar pode ser também utilizado.

B: AQUECIMENTO (Fucionamento de Inverno)O ar ambiente do exterior é aquecido em contracorrente com o ar pro-veniente do interior do edifício ; o desumidificador (1-2) pode estaractivo funcionando como permutador de entalpia (humidificação rege-nerativa do ar na entrada.) ou inactivo o que diminui o consumo deelectricidade pois ao desumidificador poderá ser feito um “bypass”:serão as condições climáticas que determinarão o seu estado de fun-cionamento. A roda recuperadora (2-3) estará geralmente activa e alémdisso o ar proveniente do exterior é aquecido (4-5) no permutador decalor água-ar, que está acoplado ao sistema térmico solar. Se a tempe-ratura do depósito solar for insuficiente a fonte de calor será então oapoio energético convencional. O humidificador (3-4) em geral estádesactivado podendo ser usado na humidificação do ar proveniente doexterior se necessário. O ar arrefece ao longo do seu percurso no inter-ior do espaço a climatizar (5-6) devido às perdas térmicas (paredes,janelas, etc.), e ao atravessar a roda recuperadora (7-8) préaquecendo oar proveniente do exterior e eventualmente transfere humidade e calorpara o ar proveniente do exterior (9-10). O humidificador de ar (6-7) eo permutador de calor (8-9) estão desactivados.

SISTEMA COM UTILIZAÇÃO DE MATERIAL DESIDRATANTE LÍQUIDO Um novo desenvolvimento, perto de chegar ao mercado, utiliza paraa exsicante do ar um sorvente líquido: solução água/cloreto de lítio.Por comparação com os sistemas exsicante que utilizam material umsolvente sólido, este tipo de sistemas apresenta várias vantagens:maior taxa de desumidificação do ar para a mesma temperatura e apossibilidade de um grande nível de armazenamento de energia, soba forma de solução concentrada. Esta tecnologia representa semdúvida, um futuro prometedor para o arrefecimento solar.

3.2 - Sistemas de arrefecimento exsicantes

Figura16Sistema que utiliza um material desidratante líquido,instalado no novo edifício do Centro de Inovação Solar(SOBIC) em Friburgo na Alemanha

Figura 15Esquema de princípio de um sistema exsicante

Humidificadores

Apoio(calor)

Roda de desumidificação

(exsicante)

Cargas térmicas:

Ar quente e húmido

Ar fresco e seco

Roda permutadora

Os principais tipos de colectores solares disponíveis no mercado sãoapresentados na tabela 3.O arrefecimento solar diferencia-se da produção de água quente,pelo nível elevado de temperatura à qual o calor útil deverá ser for-necido. Para os chillers térmicos (de absorção e adsorção), a tempe-ratura é, normalmente, acima dos 80ºC, sendo o valor mais baixoadmitido de 50ºC. Para sistemas de arrefecimento exsicantes, a tem-peratura necessária varia entre os 55ºC e os 90ºC. Tendo em conta oselevados caudais para alimentar o sistema, é difícil obter uma estra-tificação no armazenamento de água quente e a temperatura deretorno do colector solar é também ela relativamente elevada reflec-tindo uma limitação na escolha do tipo de colector a utilizar.

Consequentemente, colectores planos e colectores a ar adaptam-sebem aos sistemas exsicantes. Em sistemas que utilizem chillers deadsorção, a utilização de colectores planos selectivos está limitada alocais de elevada radiação solar.Para outros locais com menos radiação solar, ou para grupos de frioque necessitam de elevadas temperaturas, como os sistemas deabsorção de efeito simples, devem ser utilizados colectores de altaeficiência. Para sistemas onde é necessário atingir temperaturasainda mais elevadas, os colectores de tubo de vácuo com concen-tração óptica e os colectores tipo CPC podem ser considerados. Estaé uma opção interessante para sistemas que utilizem chillers deabsorção de alta eficiência (duplo efeito).

3.3 - Colectores solares

Tipo de colector

Abreviatura

Princípio

Aplicações Principais

Aplicações principaisem arrefecimento solar

Colector a ar

CA

Aquecimento directo do ar

Pré-aquecimento do ar de

ventilação

Sistemas abertos

exsicantes

Colector plano

CP

Aquecimento de um líquido

(água, água+glicol)

Água quente sanitária

Sistemas exsicantes, adsorção, absorção (efeitosimples) com colectores

selectivos

Colector plano comconcentrador parabólico

CPC

Aquecimento de um líquido

(água, água+glicol),

concentração da radiação

Água quente sanitária e

industrial

Adsorção e absorção

(efeito simples)

Colector de tubo de vácuo

CTV

Tubos a vácuo para reduzir

as perdas térmicas

Diferentes tecnologias:

- com “heat pipe”

- com fluxo directo

- com concentração,

tipo Sydney

Água quente sanitária

e industrial

- Adsorção, absorção

- Absorção (duplo efeito): Sydney

14

Cobertura de vidro

isolamento Absorvedor com canais de ar

caixa de colector

Cobertura de vidro

isolamento Absorvedor com tubos para fluido

caixa de colector

Cobertura de vidro

isolamentoreflectorAbsorvedor com tubos para fluido

caixa de colector

Tubo de vidro em vácuo

Absorvedor com 2 tubos concêntricos (entrada e saída)

Tabela 3

15

As unidades clássicas de tratamento de ar utilizam geralmente siste-mas de humidificação. Na maioria dos casos, uma torre de arrefeci-mento deve ser instalada com os sistemas de absorção e adsorção.As duas tecnologias podem apresentar riscos de contaminação comlegionella, se as instalações não tiverem uma manutenção regular eséria.

Este problema não é exclusivo dos sistemas de arrefecimento queutilizam energia solar. Com medidas básicas de segurança e manu-tenção o risco pode ser evitado.

3.4 - Torres de arrefecimento e unidades de tratamento de ar

A maioria das instalações existentes actualmente são de investiga-ção ou de demonstração sendo necessário reunir esforços para opti-mizar a concepção das novas instalações.O esforço técnico na implementação de um sistema de ar condicio-nado assistido por energia solar é maior quando comparado com aimplementação de um sistema clássico, pelo facto de ser necessáriocalcular e instalar o sistema solar (produção de energia não incluídanuma instalação clássica); e devido às maiores necessidades de arre-fecimento do sistema aliado à utilização dos chillers de absorção(COP mais baixo que um sistema clássico). O custo de certos compo-nentes é ainda bastante elevado, e o nível de produção está longe deter atingido uma fase de forte desenvolvimento industrial (porexemplo para os sistemas de adsorção).

Em resumo, o investimento neste tipo de sistemas são mais elevadosquando comparados investimento nos sistemas clássicos. Este factoé menos válido para os sistemas de arrefecimento exsicantes, vistoque a maioria dos custos do sistema de ventilação são necessáriostanto para o sistema assistido por energia solar como para o sistemaclássico, e os custos adicionais com os colectores são parcialmentecompensados com a ausência do chiller, que seria necessário no sis-tema clássico.

Por outro lado, os custos de exploração de um sistema assistido comenergia solar são consideravelmente mais baixos, quando compara-dos com os custos de exploração de um sistema clássico. Isto é par-ticularmente interessante quando a potência eléctrica contratadadeve ser aumentada para fazer face aos picos de consumo associa-dos a um sistema de climatização clássico.

Em geral, e embora o balanço económico de um sistema de ar-condicionado assistido por energia solar dependa da especificidadedesse mesmo sistema, em geral o custo total anual do sistema(incluíndo o investimento, os custos de funcionamento e de manu-tenção) é actualmente superior ao custo anual de um sistema clás-sico.Para sistemas de arrefecimento por exsicante, é esperado que,com um decréscimo moderado do custo dos componentes, possatornar os custos competitivos, em determinadas aplicações, comas soluções clássicas.

Para os sistemas que usam chillers térmicos, são necessárias redu-ções de custo mais importantes. Se bem que, são esperadas reduçõessobre os chillers de adsorção, colectores de tubo de vácuo e CPC, sãonecessários esforços suplementares no aumento da performancetécnica (COP) dos chillers. O aumento da experiência dos fabri-cantes, projectistas e instaladores deverá também resultar numdecréscimo no custo. Com estes melhoramentos, estes sistemaspodem chegar a um custo global aproximado aos sistemas clássicos,permitindo sempre poupar quantidades consideráveis de energiaprimária, contribuindo para os objectivos de redução dos impactesambientais da climatização.

Este benefício ambiental justifica o apoio dos poderes públicos aprojectos de demonstração, geralmente sob a forma de subsídios aoinvestimento, permitindo assim torná-los economicamente maisviáveis.

3.5 - Investimentos e custos de exploração

EscritóriosAB- 70 kWfVTC - 196 m2 - 1995

SARL WolffertsColónia (A)1 LfU

Augsburg (A)14

EcotecBremen (A)

EscritóriosAD - 70 kWfCTV - 175 m2 - 2000

16

Empresa PúblicaBückeburg (A)

Sala de conferênciasDEC - 30 kWfCA - 115 m2 - 1998

17

ILKDresden (A)

Sala de reuniõesDEC - 18 kWfCP - 20 m2 - 1996

18

GründerzentrumRiesa (A)

Sala de reuniõesDEC - 18 kWfCP - 23 m2 - 1997

19

Escola SuperiorTécnica, Estugarda (A)

Sala de exposiçõesDEC - 18 kWfCA - 20 m2 - 1999

20

MayerAlt-Hengstett (A)

FábricaDEC - 108 kWfCA - 100 m2 - 2000

21

Fraunhofer ISEFriburgo (A)

Centro de testesDEC - 24 kWfCA+CP - 40 m2 - 2000

22

NCSR "Demokritos“ Laboratório solarAtenas (GR)

Éscritórios e laboratóriosAB - 35 kWfCP - 160 m2 - 2003

23

Sarantis SAViotia (GR)

Indústria cosméticaAD - 700 kWfCP - 2700 m2 - 1999

24

Lentzakis S.A.Creta (GR)

HotelAB - 105 kWfFPC - 450 m2 - 2002

26

Hospital MalteserKamenz (A)

HospitalAD - 105 kWfCP - 140 m2 - 2000

15Ott & SpiesLangenau (A)

EscritóriosAB - 35 kWfCTV - 45 m2 - 1997

2

Escritório deimprensa federalBerlim (A)


3

HospitalUniversitárioFriburgo (D)

LaboratórioAB - 70 kWfCTV - 230 m2 - 1999

4

IHKFriburgo (A)

Sala de reuniõesDEC - 60 kWfCA - 100 m2 - 2001

5

ZAE BayernGarching (A)

Escritórios, laboratóriosAB - 7 kWfCTV - 30 m2 - 1999

8

ZanderEstugarda (A)


9

Centro tecnológicoKöthen (A)


10

Empresa públicaRemscheid (A)

EscritóriosAD - 105 kWfCP - 170 m2 - 1999

11

Bautzener StrDresden. (A)


12

GötzWürzburg (A)


13

Ministério dosTransportes, Berlim(A)

EscritóriosAB - 70 kWfCP - 229 m2 - 2000

7

Fraunhofer UmsichtOberhausen (A)

Escritórios, laboratóriosAB - 58 kWfCTV - 108 m2 - 2001

6

Rethymno VillageHotel - Creta (GR)

HotelAB - 105 kWfCP - 450 m2 - 2000

25

16

*

*

*

*

Tipo de colectorCTV : Colectores de tubode vácuoCP :Colectores planosCPC : Colectores planosconcentradoresCA: Colectores a ar

TecnologiaAB: AbsorçãoAD: AdsorçãoDEC: Arrefecimento exsicante

4Localização (País)

Tipo de edifícioTecnologia – Capacidade de arrefecimento (kW frio)Tipo de colector – Área bruta de colectores - Em funcionamento desde

N° *

* As instalações assinaladas com asterisco são apresentadascom maior detalhe nas páginas seguintes

INSTALAÇÕES DE ARREFEC IMENTO

52

50

53

32

45

27 40

33

42 3929

34

36

43

37

28353031

3844

41

1

4 5

6

9

11

2021

22

46

Guadalupe

Baleares

16

17

51

Escritórios, sala deconferênciasAD - 245 kWfCP - 2000 m2 - 2000

Centro ClaraCampoamor, Barakaldo (E)

Centro social e culturalAB - 229 kWfCP - 163 m2 - 2004

27 Hotel LaiaDerio (E)

HotelAB - 105 kWfCP - 173 m2 - 2002

40

SiemensCornellá del Vallés (E)

EscritóriosAB - 105 kWfCPC - 214 m2 - 2003

42

IntaEl Arenosillo (E)

LaboratóriosAB - 10 kWfCP+CTV - 53 m2 - 1994

43

FontedosoEl Oso (E)

IndústriaAB - 105 kWfCP - 528 m2 - 2003

44

Stella-FeugaSantiago deCompostela (E)

EscritóriosAB - 115 kWfCP - 63 m2 - 2003

45

Ineti, Lisboa (P)

Escritórios e laboratóriosDEC - 36 kWfCPC - 48 m2 - 1999

46

Agência doDesenvolvimentoSviluppo - Trento (I)

Escritórios, sala de exposiçõesAB - 108 kWfCP - 265 m2 - 2004

47

ÖkoparkHartberg Styria(A)

Escritórios, Sala de conferênciasDEC - 30 kWfCTV - 12 m2 - 2000

48

Cave Vitícola PeitlerLeutschach Styria (A)

Cave VitícolaAB - 10 kWfCP - 100 m2 - 2003

49

CSTBSophia Antipolis (F)

LaboratóriosAB - 35 kWfCTV - 58 m2 - 2003

50

DIRENGuadeloupe (F)


51

GICBBanyuls (F)

Cave vitícolaAB - 52 kWfCTV - 215 m2 - 1991

52

ASDERChambéry (F)

Sala de conferênciasDEC - 7 kWfCP - 16 m2 - 2004

53

CartifValladolid (E)

Escritórios e laboratóriosAB - 35 kWfCP+CTV - 99 m2 - 2002

41Departmento deEducaçãoToledo (E)


28

Fábrica del SolBarcelona (E)


29

FundaciónMetrópoliAlcobendas (E)


30

Centro DesportivoDaoiz y Velarde Madrid (E)

Centro DesportivoAB - 170 kWVTC - 740 m2 - 2003

31

Universidade Rovira i Virgili - Tarragona (E)


34

Sede de escritóriosViessmannPinto (E)

EscritóriosAB - 105 kWfCP+CTV - 123 m2 - 2001

35

Hotel Belroy PalaceBenidorm (E)

HotelAB - 125 kWfCTV - 345 m2 - 1992

36

Escola de EngenheirosSevilha (E)

LaboratóriosAB - 35 kWfCP - 158 m2 - 2001

37

UniversidadeCarlos III, Leganés (E)

LaboratóriosAB - 35 kWfCP+CTV - 128 m2 - 2000

38

Biblioteca Pompeu i FabraMataró (E)

BibliotecaDEC - 55 kWfCA - 105 m2 - 2002

39

Casa de idososFustiñana (E)

Casa de idososAB - 105 kWfCTV - 149 m2 - 2003

33

InditexArteixo (E)

Escritórios, lojasAB - 170 kWfCP - 1626 m2 - 2003

32

17

Este mapa indica os sistemas em funcionamentoem edifícios "comerciais" (fábricas, escritórios,hóteis..., sem instalações de I&D) identificadosnos países participantes no Projecto “ A Climatização Solar”.

*

*

*

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*

*

SOLAR

47

2324

48

49

2

37

810

12

13

14

1518

19

25 26

18

Centro HospitalarUniversitário de Freiburg

EDIFÍCIOLaboratórios

CAPACIDADE DEARREFECIMENTO70 kWf

TECNOLOGIAChiller de adsorção

TIPO DE COLECTORCTV - Tubos de vácuocom fluxo directo

ÁREA BRUTA DE COLECTORES230 m2

EM FUNCIONAMENTODESDE1999

NÚMERO NO MAPA: 4

PAÍSAlemanha

LOCALIZAÇÃOFreiburg, Estado Federalde Baden Württemberg

Descrição :

Custo de investimento total do sistema: 352.000€ (sem custos de monitorização).A instalação foi subsidiada pelo MinistérioFederal da Economia e do Trabalho e pela

empresa Sulzer Infra. O subsídio total foi de262.000€.Os custos anuais de funcionamento e manu-tenção são de aproximadamente 12.000€

Este sistema permite uma utilização estável darede de calor, evitando picos de consumo devapor e electricidade durante os períodos deforte necessidade de frio, que corresponde afortes índices de radiação solar. Isto conduz à

economia de energia primária e portanto auma redução das emissões de CO2. O chiller deadsorção é constituído exclusivamente pormaterial que respeita o ambiente.

Aspectos financeiros :

Aspectos energéticos e ambientais :

Dipl.-Ing. Hendrik Glaser, University Hospital, Department Energy supply. e-mail: [email protected] detalhes: www.raee.org/climasol

Contactos :

O centro hospitalar universitário de Freiburg,tem em funcionamento diversos laboratórios.Um edifício dos laboratórios, que funcionanum edifício separado, está equipado com umsistema de ar condicionado assistido por ener-gia solar. A área total arrefecida do edifício éaproximadamente 550 m2.Dois sistemas de ventilação com débito variá-vel (débito nominal 10.550 m2/h e 6.350m2/h), utilizam permutadores térmicos deduplo-fluxo com recuperação do calor duran-te a época de aquecimento. Durante a épocade arrefecimento, o ar novo é arrefecido atra-vés de permutadores de calor com água arre-fecida, fornecida por um chiller de adsorção. Atemperatura do ar novo é mantida a 18ºC.O calor produzido pelos colectores solares tér-micos é utilizado no Verão para alimentar ochiller de adsorção e no Inverno para pré-

aquecer o ar ventilado. Um depósito de águaquente com 6 m3 e um de água fria com 2 m3

são integrados na instalação. No caso de nãohaver suficiente radiação solar e baixas tem-peraturas de armazenamento de água quente,um complemento é fornecido pela rede devapor do hospital. Uma torre de arrefecimen-to húmida e fechada arrefece a água utilizadaem função das fases do ciclo de adsorção.Após ajustamentos no controlo o funciona-mento específico do chiller, a análise dosdados monitorizados de 2002 revelam valoresdiários de Coeficiente de Performance térmi-co, COP (frio útil/calor “motriz”), durantevários dias no período de climatização, próxi-mos do valor esperado de 0.60. A eficiênciaanual dos colectores é de 32%.

EDIFÍCIOEscritórios, 2 salas dereuniões arrefecidas

CAPACIDADE DE ARREFECIMENTO60 kWf

TECNOLOGIASistema dearrefecimento solarexsicante sem apoio

TIPO DE COLECTORCA - colector a ar

ÁREA BRUTA DECOLECTOR100 m2


NÚMERO NO MAPA: 5

PAÍSAlemanha

LOCALIZAÇÃOFreiburg, Estado Federalde Baden Württemberg

IHK (Câmara do Comércio)Friburgo

A Câmara de Comércio (IHK SüdlicherOberrhein) de Freiburg está equipada com oprimeiro sistema solar exsicante autónomoinstalado na Alemanha. Este sistema permitearrefecer no Verão e pré-aquecer no Invernoduas salas de reuniões de 65 e 148 m2.A capacidade total das salas é de 120 pessoas,e o seu volume total é cerca de 815m3. Asfachadas são totalmente envidraçadas masequipadas com estores interiores e exteriores.O débito de ar do sistema de arrefecimentoexsicante varia de 2.500 a 10.200 m3/h. Nãoestá instalado nenhum sistema de arrefeci-mento de apoio, as necessidades de arrefeci-mento estão bastante bem correlacionadas

com a produção solar. No Inverno, um sistemade aquecimento de apoio é utilizado paraobter a temperatura do ar desejada.Para reduzir os custos na construção da estru-tura de suporte, os colectores estão montadosparalelamente ao telhado com uma inclinaçãode 15º. Devido à utilização dos colectores a are da forte correlação entre a produção solar eas necessidades de frio, nenhum sistema deacumulação de calor foi previsto.O funcionamento solar autónomo no Verão,conduz a desvios no conforto, dentro do inter-valo expectável e durante pequenos períodosde tempo de funcionamento.

Descrição :

Carsten Hindenburg, Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems (ISE). e-mail: [email protected] details: www.raee.org/climasol

Contactos :

Aspectos financeiros :Devido à economia na instalação dos colectoresa ar, o custo específico dos colectores, incluín-

do as estruturas de suporte é de 210 €/m2 desuperfície bruta, equivalente a 10% do custo

total de investimento do sistema (210.000 €).

O custo específico da unidade de ar condicio-

nado é aproximadamente 9,50€/m3 de débitonominal de ar (excluindo custos de instalação).O projecto foi financiado pela ComissãoEuropeia (contrato NNE5-1999-531).

Aspectos energéticos e ambientais :Os benefícios para o ambiente e a economiade energia primária são estimados comparan-do os valores do consumo de calor e electrici-dade do sistema de arrefecimento exsicanteassistido por energia solar, com os valores deconsumo de uma unidade clássica de trata-

mento de ar com caldeira a gás para o Invernoe grupo de frio de compressão para o Verão.Os ganhos anuais de energia primária estãoestimados em 30.000 kWh e são evitadasaproximadamente 8.800kg/ano de emissões deCO2.

19

EDIFÍCIOArmazém de produtos de cosmética da empresaGr. Sarantis S.A.


TECNOLOGIAAdsorção

TIPO DE COLECTORCP - Colector planoselectivo

ÁREA BRUTA DECOLECTORES2.700 m2


NÚMERO NO MAPA: 24

PAÍSGrécia

LOCALIZAÇÃOOinofyta, Viotia

Gr. Sarantis S.A., Viotia

Aspectos financeiros :O custo total do investimento foi de

1.305.943€, dos quais 50% financiados peloPrograma Nacional Operacional para a Energia(Ministério Grego do Desenvolvimento). Oprojecto foi premiado com o "Energy GlobeAward 2001" como o terceiro melhor investi-

mento do Mundo para a energia sustentávelem 2001 e pelo CRES ("Centre for RenewableEnergy Sources") na Grécia como o melhorinvestimento de poupança de energia na Gréciano ano de 1999.

Período de observação: 12 mesesProdução solar: 1.719.000 kWh onde 1.090.000kWh para arrefecimento e 629.000 kWh paraaquecimento.

Necessidade total de energia: 2.614.000 kWh.Fracção solar: 66%.Redução de emissão de CO2: 5.125 t/ano


Este projecto é chamado "PHOTONIO" e estárelacionado com a instalação de um sistemacentral de ar condicionado usando energiasolar para o aquecimento e arrefecimento denovos edifícios e armazéns da empresa de cos-méticos Sarantis S.A..O espaço climatizado é de 22.000 m2 (130.000m3). Um parque de 2.700 m2 de colectoressolares planos selectivos foi instalado pelasociedade SOLE, S.A..As necessidades anuais de arrefecimento doedifício são de 2.700.000 kWh. Os colectoressolares fornecem dois chillers de adsorção comágua quente a uma temperatura de 70-75ºCque operam com um COP de 60%. Os doischillers de adsorção usam a água quente comofonte de energia e produzem água fria à tem-peratura de 8-10ºC. Os chillers de adsorção

não necessitam de partes móveis e usam ummínimo de energia eléctrica para o funciona-mento das bombas de vácuo (1.5 kW). A potência útil de cada chiller é de 350kWsendo a potência total de 700 kW. Para cobriros picos de consumo, foram instalados trêschillers convencionais de 350 kW cada.Queimadores a gasóleo (1.200 kW) substituemos colectores solares durante os períodos semsol. No Inverno, os colectores solares produ-zem regularmente água quente a 55ºC que édirectamente utilizada nos ventilo-convec-tores instalados no edifício. A água, fria noVerão e quente no Inverno é direccionada paraas unidades de dissipação que arrefecem ouaquecem o ar ambiente conforme as necessi-dades.

GR. SARANTIS S.A. (Proprietário do edifício)Atenas, Gréciae-mail: [email protected]: www.sarantis.gr

SOLE S.A. (projecto, fornecimento, instalação)Acharnes, Gréciae-mail: [email protected]/Website: www.sole.grMais detalhes: www.raee.org/climasol

Contactos :

Descrição :

20

Hotel “Rethimno Village”, Creta

EDIFÍCIOHotel


TECNOLOGIAAbsorção

TIPO DE COLECTORCP- Colector planoselectivo



NÚMERO NO MAPA: 25

PAÍSGrécia

LOCALIZAÇÃOCreta, Rethimno

O Hotel "Rethimno Village" está localizado em Rethimno Creta, no Sul da Grécia.Vocacionado principalmente para o turismo,tem uma capacidade de 170 camas, e tem umataxa de ocupação de 100% no Verão e de 45%no Inverno.

A instalação usa colectores planos selectivos(448m2) para climatização do ar (arrefecimen-

to e aquecimento) e também 199m2 de colec-tores de polipropileno que fornecem águaquente para aquecimento da piscina.Área total climatizada: 3.000m2

Custo total do investimento: 264.123€

O projecto foi subsidiado até 50% peloPrograma Operacional para a Energia (MinistérioGrego do Desenvolvimento ).

O projecto foi premiado pela CRES (“Centre forRenewable Energy Sources”) na Grécia como omelhor investimento de poupança de energiapara o ano 2000.

Os colectores solares fornecem água quente àtemperatura de 70-75ºC ao chiller de absorçãoque opera com um COP de 60%. O chiller deabsorção utiliza a água quente como fonte deenergia e produz água arrefecida a uma tempe-ratura de 8-10ºC. O líquido refrigerante é aágua em vez de Freon ou Amónia.O chiller de absorção consome energia eléctricaunicamente para o funcionamento da bombade vácuo (0,5kW).A potência útil é de 105 kW. Uma caldeira a gásde 600 kW serve de apoio energético substi-tuindo os colectores quando não há radiaçãosolar ou quando há a necessidade de climatiza-

ção durante a noite. Durante o período deInverno os colectores solares produzem água a55ºC, que é enviada directamente para os ven-tilo-convectores distribuídos pelo edifício.

Resultados anuais:Produção de energia solar: 650.743kWhConsumo total de energia: 1.498.247kWhFracção solar: 43%Poupança de energia primária: 650.743kWh/anoRedução de CO2: 1.094.972kg/ano

Descrição :



KOUTROULIS BROS S.A. (Proprietário)Rethimno, Creta - GréciaTel: 28310 25523/22693Mais detalhes: www.raee.org/climasol

SOLE S.A. (projecto, fornecimento e instalação)Acharnes, Greecee-mail: [email protected] / Website: www.sole.gr

Contactos :

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Escritórios Sede da Inditex Arteixo - Corunha

EDIFÍCIOEscritórios e lojas


TECNOLOGIAChiller de absorção(LiBr-H2O)

COLLECTOR TYPECP - Colector planoselectivo

ÁREA BRUTA DE COLECTORES1.626 m2


NÚMERO NO MAPA: 32

PAÍSEspanha

LOCALIZAÇÃOArteixo – Corunha

Descrição :

Contactos :

O edifício onde os colectores solares térmicosestão localizados é o edifício principal daInditex. Este edifício é utilizado principalmen-te para escritórios e uma parte para lojas. Écomposto por dois andares com 10.000 m2

cada. O andar superior é utilizado para aconcepção de artigos ZARA (roupas e acessó-rios) e é um espaço aberto com pé direito de4,10 m. A climatização é efectuada através detrês unidades de tratamento de ar, controladospor sensores da temperatura ambiente regula-dos para 23ºC.No rés-do-chão, mais compartimentado, asunidades de tratamento de ar estão associadasa ventilo-convectores. O edifício é utilizadodesde as 8 da manhã até as 10 da noite, desegunda-feira a sexta-feira e tem uma ocupa-ção média de 500 pessoas nos dois andares.

O sistema era anteriormente constituído porduas bombas de calor eléctricas e um grupo defrio eléctrico que produzia todo o ano águaquente a 55ºC e água fria a 7ºC, com um retor-no de 45ºC e 12ºC.Com a instalação solar, o calor é acumulado emdois depósitos de 30.000 litros. Quando a tem-peratura nos depósitos excede 55ºC, o sistemasolar recebe ordem para enviar água para o cir-cuito de água quente impedindo o funciona-mento das bombas de calor. No Verão, quandoa temperatura nos depósitos atinge 80ºC, aágua de retorno é enviada para o chiller deabsorção que depois de arrefecida é introduzi-da no circuito de água fria evitando o funcio-namento do grupo de frio eléctrico.

Investimento total: 900.000€

Subsidiado pelo Ministério da Indústria e doComércio da Região Autónoma da Galiza

(100.000 €) e pelo IDAE, Instituto Espanholpara a Diversificação e Economia de Energia

O sistema solar irá economizar um total de565.060 kWh/ano que representa 15% do

consumo total e reduzir as emissões de CO2 eoutros gases poluentes em 282 t/ano.

www.inditex.comMais detalhes: www.raee.org/climasol



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EDIFÍCIOEscritórios


TECNOLOGIASistema exsicante ebomba de calor

TIPO DE COLECTORCPC - Colector planoconcentrador



NÚMERO NO MAPA: 46

PAÍSPortugal

LOCALIZAÇÃOLisboa

InetiLisboa

O sistema foi instalado como uma unidade dedemonstração no âmbito de um projectoeuropeu. Por esta razão, compreende umimportante dispositivo de instrumentaçãodestinado à monitorização o que contribui

para o custo final elevado da instalação.O custo de reprodução do sistema, sem estedispositivo de instrumentação será de cerca de

75.000€

O sistema exsicante associado à produçãosolar permite cobrir as necessidades de arrefe-cimento dos escritórios com um COP de 0,6 efracção solar de 44% o que corresponde a uma

economia anual de cerca de 7.000 kWh eléc-tricos que representam 3,5 t/ano de CO2 nãoenviados para a atmosfera.

Trata-se do edifício do Departamento deEnergias Renováveis do INETI, sede das activi-dades de investigação aplicada no domínio dasenergias renováveis. Compreende os laborató-rios de mecânica e de química e escritórios.Os escritórios do primeiro andar são climatiza-dos exclusivamente por um sistema exsicante.O envidraçado exterior representa 70% e sãoorientadas a Sudoeste (28º Oeste) o que pro-voca um pico de climatização ao final datarde.A secção das condutas de distribuição de ar(dimensionadas para um sistema tradicional)limita o caudal de ar, o que obriga a reduzir a

temperatura do ar insuflado, pelo que, foinecessário instalar uma bomba de calor com-plementar.A produção solar compreende 24 colectoresCPC instalados na cobertura do edifício.O sistema foi concebido para corresponder àsseguintes condições:- Débito máximo de ar novo 5.000m3/h;- Temperatura do ar exterior: 32ºC;- Humidade relativa de 40,4%;- Humidade absoluta de 12g/kg.Nos escritórios, a temperatura pretendida é de24ºC com uma humidade relativa de 50%.

João A. Farinha Mendes DER/INETI - Lisboae-mail: [email protected]

Mais detalhes: www.raee.org/climasol

Descrição :



Contactos :

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Agência do Desenvolvimento,Pergine Trento

EDIFÍCIOCentro de inovação


TECNOLOGIAChiller de adsorção(LiBr – H2O) de efeitosimples

TIPO DE COLECTORCP - colector planoselectivo



NÚMERO NO MAPA: 47

PAÍSItália

LOCALIZAÇÃOPergine Valsugana-Trento

Descrição :O edifício está localizado dentro da zonaindustrial que se encontra em desenvolvimen-to no Município de Pergine, a 11km de Trento.Este edifício novo de dois pisos é constituídopor escritórios e tem 9.800 m3 de volumetotal.Os colectores solares (inclinação 30º - orienta-ção Sul) produzem no Inverno água quentesanitária a 45ºC com uma diferença de tempe-ratura em relação ao ar exterior de 55ºC, epodem produzir a 90ºC no Verão com a mesmadiferença de temperatura. A carga térmicanominal no Inverno é cerca de 230 kW, o sis-tema de aquecimento foi dimensionado paraessa capacidade. Enquanto que no Inverno, osomatório das cargas térmicas dos diferenteslocais correspondem à necessidade global do

edifício, no Verão, a necessidade global é infe-rior à soma das necessidades (noção deexpansão).Assim, a carga térmica de Verão máxima é de170 kW. Nestas condições os colectores solaresfornecem 145 kW e o chiller de absorção108kW. Em condições de nebulosidade, acarga térmica (na ausência de radiação solar)baixa de 170 kW para 120 kW.O chiller clássico de compressão é utilizadopara cobrir estas necessidades. Dentro dascondições nominais de Verão, os chillers decompressão e de absorção fornecem, respecti-vamente, 120 kW e 108 kW, num total de228 kW, com uma margem de 58 kW (34%)para os picos de consumo.

Investimento total: 540 000€ A província de Trento (Itália) co-fincanciou32% do custo total da instalação.

Economia de energia primária no Inverno = 71.670kWhEconomia de energia primária no Verão = 48.890 kWhA instalação solar economizará um total de120.556 kWh/ano e reduzirá as emissões decerca de 28 t de CO2.

O sistema está projectado para gerar 70% dasnecessidades de arrefecimento do edifícioapenas com a utilização dos colectores solaresdurante os meses de maior radiação solar. Os restantes 30% são fornecidos por um chil-ler eléctrico de compressão instalado em para-lelo com o sistema de absorção.

www.puntoenergia.com Mais detalhes: www.raee.org/climasol

Contactos :



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Centro de Investigação "Ökopark Hartberg"

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O edifício de investigação em Ökopark Hartbergé a primeira instalação piloto de um sistema porexsicante, alimentado com energia renovávelna Áustria e concebido para demonstrar a tec-nologia DEC.O edifício é utilizado para seminários e confe-rências e tem, também, infra-estruturas deescritórios. É composto por dois pisos (cada umcom 140 m2), com uma fachada envidraçada aSul. 11 colectores de tubo de vácuo estão insta-lados na parte inferior.

A experiência feita no Verão de 2001 mostrouque a climatização adiabática do ar é suficien-te para 50% a 70% dos dias de Verão e que sóos dias de forte humidade necessitam de calorpara a climatização. O calor permite a regene-ração da roda exsicante e é produzido por 12m2

de colectores solares e por uma caldeira a bio-massa como sistema de apoio.

Investimento total: 105.000€, subsídios: 60%Este projecto foi financiado pelo governo deStyria e pela sociedade Ökoplan GmbH em

Hartberg. O "Joanneum Research", em Graz,está a cargo da gestão do projecto.

COP anual: 0,6 (arrefecimento anual/recupe-ração de calor anual)COP em modo adiabático: 3 - 5Caudal de ar novo: 6.000m3/h,Necessidades totais de arrefecimento: 20 kW(sensível: 17.130W, latente: 3.320W)Necessidades totais de aquecimento: 24kWCapacidade máxima de arrefecimento do sis-tema DEC: 30.400WCapacidade máxima de arrefecimento no

edifício: 21.800WNo que diz respeito ao ambiente, a utilizaçãode energia solar e de biomassa permite evitaras emissões de CO2 que seriam causados pelautilização de combustíveis fósseis. Umapequena contribuição para o aquecimentoglobal é causado pelo consumo de energianecessária aos ventiladores e às rodas desumi-ficadoras e térmicas.

Dr. Erich PodesserJoanneum Research, Graze-mail: [email protected]

Nadja Richler, O.Ö. Energiesparverband, Linze-mail: [email protected] detalhes: www.raee.org/climasol

Descrição :



Contactos :

NÚMERO NO MAPA: 48

PAÍSÁustria

LOCALIZAÇÃOHartberg, em Styria

EDIFÍCIOEscritórios, sala deconferências

TECNOLOGIAArrefecimento por exsicante


TIPO DE COLECTORCTV - colectores de tubode vácuo



DIREN - Direcção Regional do Ambiente, Guadalupe

NÚMERO NO MAPA: 51

PAÍSFrança

LOCALIZAÇÃOGuadalupe

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EDIFÍCIOEscritórios


TECNOLOGIAChiller de absorção

TIPO DE COLECTORCTV - Colectores de tubode vácuo



A DIREN de Guadalupe construiu um novoedifício de escritórios de um piso. O edifíciorespeita os critérios da Elevada QualidadeAmbiental. Utiliza a técnica de arrefecimentosolar de absorção para produção de água fria.O projecto foi iniciado em 1998 e os escritó-rios ficaram operacionais em 2003.O edifício tem dois níveis em comprimento, eligeiramente arqueado (ver foto) e o eixo doedifício é orientado Nordeste/Sudoeste. A superfície total é de cerca de 1.000m2, masapenas 570m2 são arrefecidos pelo sistemasolar que representa 36 escritórios.

O sistema de arrefecimento é composto por:- 61m2 de colectores de tubos de vácuo(superfície útil) integrados na cobertura;- Um chiller de absorção de 35kW de potêncianominal;- Várias bombas de circulação para os dife-rentes circuitos;- Um circuito de arrefecimento aberto;- Um sistema de regulação.O evaporador do chiller de absorção é ligadoem série com o circuito de água refrigerada dogrupo de frio de compressão clássica que servede apoio.

O investimento total foi de 159.700€ para osistema solar (2.600 €/m2).O custo dos colectores representa 57% docusto da instalação e o chiller de absorção20%.Deve-se considerar que existem custos adicio-

nais específicos ligados à localização geográfi-ca em Guadalupe (p.expl.: transporte). Esteprojecto foi financiado pela EDF, pela ADEMEe pela União Europeia em, respectivamente,30, 20 e 30%.

O sistema está operacional desde Outubro de2003. Deve permitir economizar anualmenteum terço do consumo de electricidade queseria necessário para a climatização.- Carga frigorífica: 68.681kWh/ano (68kWh/m2

ano);- Produção de frio com energia solar:32.700kWh/ano;

- Electricidade economizada: 10.900kWh/ano;- Energia primária economizada: cerca de3 tep/ano;

- Economia: 1.500€/ano;- Emissões evitadas: 8 toneladas de CO2/ano

Descrição :

Aspectos financeiros:


Courriel : [email protected] Mais detalhes: www.raee.org/climasol

Contactos :

EDIFÍCIOAdega

TECNOLOGIAChiller de absorção (LiBr)


TIPO DE COLECTORCTV - Colector de tubode vácuo



NÚMERO NO MAPA: 52

PAÍSFrança

LOCALIZAÇÃOBanyuls/Mer

GICB (Adega) Banyuls/Mer

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A instalação, construída em 1991, custou295.500€, que corresponde a um sobre-custode cerca de 150.000€ em comparação comum sistema de compressão clássico. Este inves-

timento permite uma poupança anual decerca de 40% nos consumos de energia doGICB.

Medições representativas das condições reaisentre Junho e Setembro:- Energia média medida no circuito primário= 298 kWh/dia- Energia média medida no circuito gerador= 256 kWh/dia- Energia média medida no circuito evapora-dor = 145 kWh/dia- COP do chiller de absorção = 0.57Este sistema permite, de uma forma dupla, aprotecção do ambiente:- A não utilização de CFC e HCFC. Estes líqui-dos refrigerantes são utilizados em sistemas de

refrigeração clássicos e provavelmente partici-pam no aumento do efeito de estufa e na des-truição da camada de ozono;- Pela limitação na produção de CO2 quecontribui também para o aumento do efeitode estufa.Este tipo de chiller de absorção tem a vanta-gem de ser um equipamento totalmente silen-cioso (por não haver componentes móveis), edevido a esta característica, tem um tempoútil de vida muito mais longo que os chillerseléctricos tradicionais.

[email protected] Mais detalhes: www.raee.org/climasol

Em 1989, o "Grupo de Produtores de Vinho deBanyuls" (GICB) construiu uma adega paraenvelhecer vinho em garrafas. Esta adega temuma área útil total de 3.500 m2 e um volumede 15.000 m3 em três níveis (dois deles semi-enterrados). A capacidade de armazenamentoé aproximadamente de 3 milhões de garrafas.A equipa dirigente pretendeu equipar a adegacom um sistema de climatização solar, porqueesse sistema responde às necessidades energé-ticas pretendidas e respeita o ambiente.O sistema de arrefecimento é composto por:- 130 m2 de colectores de tubo de vácuo, nacobertura, orientados a Sul/Sudoeste- uma área técnica situada no Nível-2 e com-preendendo:

Um tanque de armazenamento tampão de1.000 litros;

Um chiller de absorção indirecto de simplesefeito, com potência de arrefecimento nomi-nal de 52 kW;

Bombas de circulação para os diferentes cir-cuitos e um quadro eléctrico geral;- Uma torre de refrigeração de circuito abertocom uma potência nominal de 180kW, insta-lado a Norte;- Três unidades de tratamento de ar (uma pornível) com um filtro, um permutador paraágua fria (mais um permutador de calor parao rés-do-chão) e um ventilador centrífugocom caudal de 25.000 m3/h.

Contactos :



Descrição :

GESTÃO DE UM PROJECTO DEARREFEC IMENTO SOLAROs sistemas de ar condicionado assistidos por energia solar são uma nova e crescente tecnologia, quan-

do comparada com outras áreas de aplicação de energia solar. A novidade desta tecnologia reflecte-se no

facto de a maioria dos projectos realizados até hoje serem de natureza demonstrativa, sendo ainda

necessário um grande esforço adicional de concepção e planeamento na fase de projecto. Variadas solu-

ções técnicas são possíveis, dependendo do tipo e utilização do edifício, da existência ou não de instala-

ções técnicas, das condições climáticas, etc.

Este capítulo apresenta uma metodologia que permite fazer a escolha entre as diferentes tecnologias, as

regras básicas de concepção e dimensionamento e as boas razões para iniciar um projecto com um sério

estudo de viabilidade.

A árvore de decisão da figura 17 apresenta as principais questões que se colocam no momento de escolher a tecnologia de arrefecimentosolar apropriada.

5.1 - Escolha da tecnologia

28

Cálculo da carga térmica (parâmetros doedifício: materiais, geometria, orientação,cargas internas, condições meteorológicas)

Carga térmica, taxa de renovação do ar

Instalação de uma UTA centralizada possível e necessária?

A taxa de renovação de ar é suficiente paracobrir as cargas térmicas?

O edifício está adaptado para um sistema de duplo fluxo(ar insuflado/ar rejeitado) (edifício suficientemente

estanque)?

O edifício está adaptado para um sistemade duplo fluxo (ar insuflado/ar rejeitado)

(edifício suficientemente estanque)?

sim

sim

sim

sim

não

não

Clima

Chiller térmico, rede de água refrigerada entre 6ºC e 9ºC

Clima

UTA clássica, chiller térmico, rede de água refrigerada

entre 6ºC e 9ºC

Clima

Sistema DEC, configuração especial,

rede de água refrigerada entre 12ºC e 15ºC

Clima

Sistema DEC, configuração especial

Sistema DEC, configu-ração standard, redede água refrigeradaentre 12ºC e 15ºC

UTA clássica, chillertérmico, rede de água

refrigerada entre 6ºC e 9ºC

Sistema DEC,configuração standard

UTA clássica, chiller tér-mico, rede de água refri-gerada entre 6ºC e 9ºC

moderado ou extremo

moderado ou extremo

moderado extremo

moderado extremo

Edifício Meio de distribuição Tecnologia

Figura 17Árvore de decisão para a escolha da tecnologia de arrefecimento solarDEC: sistema dessicante; UTA: Unidade de Tratamento de Ar

Sistema de água refrigerada

Sistema de fornecimento de ar + sistema de água refrigerada

Sistema de duplo fluxo (ar insuflado/ar rejeitado)

+ sistema de água refrigerada

Sistema de duplo fluxo(ar insuflado/ar rejeitado)

não

não

5

Figura 18Integração de colectores solares no telhado da DIREN (Guadeloupe, (F)).

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Uma suposição básica é que tanto a temperatura como a humidadedo interior do edifício deverão ser controladas. O ponto de partida ésempre o cálculo da necessidade de arrefecimento local por local.Dependendo das necessidades e também de acordo com o desejo doutilizador, tanto um sistema de ar/ar, um sistema de água/água ouum sistema híbrido ar/água são possíveis para o tratamento da tem-peratura e da humidade no edifício.A decisão técnica básica reside no facto de a troca higiénica de arser ou não suficiente para cobrir também as necessidades de arrefe-cimento (sensível e latente). Este será tipicamente o caso dos locaiscom ocupação elevada que necessitam de uma renovação de arcomo as salas de conferências.No entanto, um sistema de duplo fluxo só faz sentido num edifíciosuficientemente estanque, onde as infiltrações e perdas da envol-vente exterior são reduzidas.No caso de sistemas de duplo fluxo, as duas tecnologias de arrefeci-mento solar: sistemas com exsicantes e sistemas de absorção eadsorção, podem ser utilizadas.Em todos os outros casos, apenas os chillers térmicos (absorção eadsorção) podem ser utilizados.A temperatura mínima requerida para a água refrigerada dependeda técnica de desumidificação de ar utilizada: a desumidificação doar é realizada utilizando tecnologia clássica (arrefecendo o ar abaixodo ponto de orvalho), ou a desumidificação do ar é realizada utili-zando processos por exsicantes. No último caso, a temperatura daágua refrigerada pode ser mais elevada pelo facto de ser necessárioapenas vencer as cargas sensíveis.

A aplicação de técnicas com exsicantes em ambientes extremos(condições climáticas com elevada humidade do ar ambiente), impli-ca configurações especiais do ciclo de exsicantes.Outros elementos que podem intervir na concepção não são desen-volvidos nesta brochura, como por exemplo:

Necessidade de um sistema de apoio para a produção de frio(estratégia de climatização com garantia de uma temperatura pré-definida) ou para permitir o funcionamento autónomo do sistemade arrefecimento solar;

Flexibilidade nas condições de conforto;

Questões económicas;

Disponibilidade de água para a humidificação do ar novo oupara as torres de arrefecimento;

Aproveitamento do tipo de funcionamento dos equipamen-tos de dissipação de energia térmica para a criação de condi-ções de conforto: os ventilo-convectores permitem a desumidi-ficação parcial do ar graças ao seu sistema de evacuação decondensados; tectos arrefecidos e outros sistemas de arrefeci-mento por gravidade fornecem um grande conforto sem desu-midificação.A constituição e o tipo de chiller térmico (absorção ou adsorção)utilizado não é indicado nesta brochura.No caso dos sistemas por exsicantes é necessário um grupo suple-mentar para cobrir os picos de consumo. Um chiller de compressãoeléctrico poderá ser utilizado por razões económicas.

O simples bom senso e os ensinamentos retirados dos projectos pilo-tos conduziram a algumas regras gerais para a concepção e o dimen-sionamento de um sistema de arrefecimento solar:

Um sistema de arrefecimento solar com um baixo COPtérmico emunido de um queimador de combustível fóssil para apoio energéti-co, necessita de uma fracção solar (fracção das necessidades cobertaspela energia solar) importante para permitir economias de energiaprimária significativas. Esta fracção solar será garantida através deuma concepção apropriada do sistema, ou seja, uma área de colec-tores solares e uma capacidade de acumulação suficientementegrandes e outras medidas que permitam maximizar o uso da energiasolar.

Num sistema com apoio energético, a substituição do combustívelfóssil por uma fonte renovável como a biomassa, irá diminuir o consu-mo de energia primária fóssil do sistema.

Sistemas com chillers térmicos com elevado COPtérmico (absorção deduplo efeito) podem ser concebidos com uma menor fracção solarmesmo que seja utilizado o apoio energético com combustível fóssil,visto que, a energia produzida pelo combustível fóssil ser convertidocom um elevado COPtérmico, tornando-se, assim, competitivo com umsistema convencional do ponto de vista da energia primária.

Como sistema de apoio pode ser também utilizado um chiller clás-sico de compressão eléctrica. Nessa configuração, cada unidade defrio produzida pelo grupo solar reduz a quantidade de frio a produzirpelo sistema clássico, e permite economia de energia primária mesmoem casos de pequena fracção solar. O grupo solar permite, assim,reduzir o consumo de energia eléctrica.

Sistemas solares térmicos autónomos não necessitam de qualqueroutra fonte de frio. Funcionam sempre com uma fracção solar óptimade 100%

Em qualquer dos casos, o uso da energia solar deverá ser maximi-zado fornecendo energia para outras necessidades, tal como o aque-cimento do edifício e/ou produção de água quente.

Recomendações adicionais para a concepção de sistemas de climati-zação solar podem ser encontrados no Guia para os projectistas, ins-taladores e outras profissões no site do projecto europeu "SACE - SolarAir Conditioning in Europe" (http://www.ocp.tudelft.nl/ev/res/sace.htm)e no livro "Solar-Assisted Air-Conditioning in Buildings - A Handbookfor Planners" (ver bibliografia).

5.2 - Regras básicas para a concepção e o dimensionamento

30

A escolha de uma tecnologia de arrefecimento solar e a concepção dosistema requer que se considere mais do que apenas aspectos de fun-cionamento nominais, visto que a flutuação dos ganhos de energiasolar causa, na maioria das vezes, que os componentes do sistemaoperem em condições de carga parcial.Além disso, as condições de funcionamento, assim como as proprie-dades dos processos de novas aplicações tais como chillers por absor-ção ou sistemas por exsicantes, não são até ao momento, do conheci-mento da maioria dos projectistas e instaladores. Até à data é difícilencontrar um software de fácil utilização no mercado que permitauma rápida e fácil escolha da melhor tecnologia de arrefecimentosolar e de concepção do sistema. Por esta razão, um estudo de viabi-lidade, realizado por um gabinete técnico com experiência, é alta-mente recomendável na fase inicial de projecto.

O estudo de viabilidade deverá incluir as seguintes etapas:determinação das necessidades de arrefecimento e aquecimento

(p.ex. através de meios de simulação);

selecção da tecnologia de arrefecimento solar mais adaptadas e suaimplementação;

pré-dimensionamento dos equipamentos principais como a área decaptação solar e do sistema de acumulação de água quente e/ou águafria e grupo térmico;

Análise das estratégias de controlo e gestão

Cálculo dos rendimentos e dos valores de exploração como o COPdo sistema de arrefecimento, a fracção solar, a eficiência dos colector,etc;

Cálculo de consumos (electricidade, água, gás, biomassa)

Estimativa do investimento e das economias de energia primária;

Em qualquer caso, o estudo de viabilidade é uma ferramenta indis-pensável para ajudar o dono-da-obra na sua tomada de decisão emrelação ao seu projecto de arrefecimento solar.

5.3 - Porquê um estudo de viabilidade?

Bibliografia :- Natural and Low Energy Cooling in Buildings,

CRES, Thermie Programme, for the European Commission, Directorate-General XVII for Energy,1994

- Design tools for low energy buildings, Technology selection and early design guidance, Nick Barnard and Denice Jounzens, ECBCS, International Energy Agency, 2001

- Heating, Ventilating, and Air Conditioning Systems and Equipment, ASHRAE Handbook, ISBN 0-910110-87-5, Ed.: American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, Inc. Atlanta, 1992

- Solar-Assisted Air Conditioning in Buildings – A Handbook for Planners, ISBN 3-211-00647-8, Springer Wien / New York; Ed: Hans-Martin Henning, published in the frame of Task 25 of the Solar Heating ✆ Cooling Programme of the International Energy Agency (IEA), 2004

- Solar Thermal Systems, ISBN 3-934595-24-3, Solarpraxis Berlin, Ed: Dr.Felix A. Peuser, Karl-Heinz Remmers, Martin Schmauss, 2002

- Solar Cooling Technologies in Greece, T. Tsoutsos, J. Anagnostou, C. Pritchard, M. Karagiorgas, D. Agoris, Applied Thermal Engineering, 23, pp 1427-1439, 2003

Web sites : - http://www.iea-shc-task25.org/ : Solar Heating and Cooling Program of the International Energy

Agency : task 25 - Solar Assisted Air Conditioning of Buildings

- http://www.ocp.tudelft.nl/ev/res/sace.htm : EU project SACE – Solar Air Conditioning in Europe

- http://www.raee.org/climasol : EU project Promotion Solar Air Conditioning: Promoting Solar Air Conditioning

- http://www.tecsol.fr/RafrSol/index.htm

- http://www.ames.pt

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