Publicação

Avaliação numérica de bombas de calor assistidas por coletores solares no aquecimento de habitações para o clima de Portugal

Detalhes bibliográficos
Resumo:	Face ao crescimento das necessidades energéticas para o setor doméstico em Portugal têm surgido novas tecnologias que permitem promover não só uma poupança económica, a curto, médio ou longo prazo, como a redução do impacto ambiental e do consumo energético. Assim, surgem os sistemas híbridos, que permitem responder às necessidades de aquecimento ambiente (AA) e aquecimento de águas quentes sanitárias (AQS) de um edifício e que apresentam diversas configurações para diferentes climas. Esta variedade engloba os tipos de coletor solar, as aplicações para o calor produzido pelo coletor, as fontes de calor usadas para a bomba de calor, o tipo de refrigerante da bomba de calor, o tipo de armazenamento, a fonte de recurso, no caso da bomba, coletor e depósito não conseguir suprir as necessidades, o tipo de clima onde o sistema se insere, a carga necessária a produzir pelo sistema, entre outros. O sistema em estudo consiste numa bomba de calor diretamente acoplada a um conjunto de coletores solares sem vidro, que podem funcionar como produtores diretos de energia solar ou absorsores para a bomba de calor, possuindo uma ligação direta com a bomba sem armazenamento intermédio. O calor produzido por produção direta pelos coletores ou por produção da bomba de calor é usado para responder às necessidades de aquecimento de AQS ou de AA, dando prioridade ao AQS, uma vez que o calor produzido em excesso é armazenado nos depósitos centrais. Este sistema não permite o aquecimento prévio dos depósitos por parte do coletor solar. Este sistema foi implementado em dois climas distintos – Lisboa e Viseu. Para ambos variou-se as necessidades de aquecimento ambiente, temperatura limite do evaporador da bomba de calor e a área de coletor. Para os dois climas verifica-se que, na presença de um edifício bem isolado, as necessidades de aquecimento ambiente são muito reduzidas. Para Lisboa verifica-se que a maior parte da energia produzida para responder às necessidades de AQS e AA provém da bomba de calor, sendo este o principal componente do sistema responsável pela resposta às necessidades de aquecimento. Este facto é salientado pela obtenção de um fator de desempenho sazonal (Seasonal Performance Factor, SPF) de sistema e de bombas bastante semelhantes. Ademais, verifica-se que para a temperatura limite do evaporador de -7,5ºC não existe consumo de energia por parte da resistência elétrica e que quanto maior a área de coletor solar maiores são os valores de SPF da bomba e do sistema. Para a bomba de calor foi obtido um SPF máximo de 3,57 e para o sistema um SPF máximo de 3,62, para uma área de coletor sobre a área total aquecida de 0,17 m2/m2. Para Viseu verifica-se que a temperatura limite do evaporador da bomba de calor é uma variável limitante para este clima e para a carga do edifício em estudo, existindo um aumento da produção de energia por parte da resistência elétrica com o aumento da temperatura limite, afetactando significativamente o SPF do sistema. O aumento da área de coletor produz um aumento do SPF da bomba e do sistema, obtendo-se valores máximos para a bomba e para o sistema de 3,33 e 4,36, respetivamente, para uma área de coletor sobre a área total aquecida de 0,17 m2/m2. Por último, conclui-se que o sistema é uma boa solução para zonas climáticas de inverno de categoria I2 e para um valor de GD igual ou superior a 1563.
Autores principais:	Caixeiro, José Miguel Dias
Assunto:	Energia Águas quentes sanitárias Aquecimento ambiente Fator de desempenho sazonal Teses de mestrado - 2018
Ano:	2018
País:	Portugal
Tipo de documento:	dissertação de mestrado
Tipo de acesso:	acesso aberto
Instituição associada:	Universidade de Lisboa
Idioma:	português
Origem:	Repositório da Universidade de Lisboa

Descrição
Resumo:	Face ao crescimento das necessidades energéticas para o setor doméstico em Portugal têm surgido novas tecnologias que permitem promover não só uma poupança económica, a curto, médio ou longo prazo, como a redução do impacto ambiental e do consumo energético. Assim, surgem os sistemas híbridos, que permitem responder às necessidades de aquecimento ambiente (AA) e aquecimento de águas quentes sanitárias (AQS) de um edifício e que apresentam diversas configurações para diferentes climas. Esta variedade engloba os tipos de coletor solar, as aplicações para o calor produzido pelo coletor, as fontes de calor usadas para a bomba de calor, o tipo de refrigerante da bomba de calor, o tipo de armazenamento, a fonte de recurso, no caso da bomba, coletor e depósito não conseguir suprir as necessidades, o tipo de clima onde o sistema se insere, a carga necessária a produzir pelo sistema, entre outros. O sistema em estudo consiste numa bomba de calor diretamente acoplada a um conjunto de coletores solares sem vidro, que podem funcionar como produtores diretos de energia solar ou absorsores para a bomba de calor, possuindo uma ligação direta com a bomba sem armazenamento intermédio. O calor produzido por produção direta pelos coletores ou por produção da bomba de calor é usado para responder às necessidades de aquecimento de AQS ou de AA, dando prioridade ao AQS, uma vez que o calor produzido em excesso é armazenado nos depósitos centrais. Este sistema não permite o aquecimento prévio dos depósitos por parte do coletor solar. Este sistema foi implementado em dois climas distintos – Lisboa e Viseu. Para ambos variou-se as necessidades de aquecimento ambiente, temperatura limite do evaporador da bomba de calor e a área de coletor. Para os dois climas verifica-se que, na presença de um edifício bem isolado, as necessidades de aquecimento ambiente são muito reduzidas. Para Lisboa verifica-se que a maior parte da energia produzida para responder às necessidades de AQS e AA provém da bomba de calor, sendo este o principal componente do sistema responsável pela resposta às necessidades de aquecimento. Este facto é salientado pela obtenção de um fator de desempenho sazonal (Seasonal Performance Factor, SPF) de sistema e de bombas bastante semelhantes. Ademais, verifica-se que para a temperatura limite do evaporador de -7,5ºC não existe consumo de energia por parte da resistência elétrica e que quanto maior a área de coletor solar maiores são os valores de SPF da bomba e do sistema. Para a bomba de calor foi obtido um SPF máximo de 3,57 e para o sistema um SPF máximo de 3,62, para uma área de coletor sobre a área total aquecida de 0,17 m2/m2. Para Viseu verifica-se que a temperatura limite do evaporador da bomba de calor é uma variável limitante para este clima e para a carga do edifício em estudo, existindo um aumento da produção de energia por parte da resistência elétrica com o aumento da temperatura limite, afetactando significativamente o SPF do sistema. O aumento da área de coletor produz um aumento do SPF da bomba e do sistema, obtendo-se valores máximos para a bomba e para o sistema de 3,33 e 4,36, respetivamente, para uma área de coletor sobre a área total aquecida de 0,17 m2/m2. Por último, conclui-se que o sistema é uma boa solução para zonas climáticas de inverno de categoria I2 e para um valor de GD igual ou superior a 1563.