Modelação de sistemas de arrefecimento para climatização de edifícios

Abstract

A simulação dinâmica de edifícios assume, neste momento, um papel principal na previsão de consumos energéticos e desempenho térmico de edifícios. Feita com recurso a programas de computador e com uma correta implementação, demonstra, numa fase inicial de projeto, ter um impacto enorme e duradouro nos consumos e desempenho futuro do edificado. Com o objetivo de auxiliar profissionais numa fase inicial de projeto com escolhas que levam a um melhor desempenho energético de edifícios, foi desenvolvida uma ferramenta protótipo de geração de plantas com otimização de geometrias, soluções construtivas e sistemas de energia com consequente simulação dinâmica, permitindo assim estimar futuros consumos dos edifícios. Este trabalho tem como objetivo integrar na biblioteca desta ferramenta sistemas de arrefecimento de edifícios para que possam ser aplicados a futuros edifícios. Neste trabalho procedeu-se à modelação e parametrização dos sistemas utilizados no Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade de Coimbra. A análise ao desempenho destes sistemas e seus equipamentos foi feita através de simulação dinâmica.Para a formulação desta simulação dinâmica, foi necessária a modelação geométrica do edifício, recorrendo ao programa SketchUp. A modelação dos sistemas energéticos e simulação dinâmica foram feitas utilizando o software EnergyPlus.Após a simulação dinâmica, foram feitas análises ao desempenho dos sistemas instalados no edifício em estudo, tendo como principais parâmetros o número de horas em que não foram atingidas as temperaturas de setpoint nas zonas climatizadas, e os consumos energéticos totais do edifício.Com este estudo foi também possível apontar as falhas nos sistemas instalados e estudar a viabilidade da implementação de algumas alterações e melhorias, de forma a promover uma melhor performance com o mínimo de consumos.

Nowadays, dynamic building simulation plays a major role in predicting energy consumption and thermal performance of buildings. Performed with computer programs and with a correct implementation, it proves, in an initial phase of the project, to have a huge and lasting impact on the consumptions and future performance of buildings.With the aim of assisting professionals in an initial phase of design with choices that lead to a better energy performance of buildings, a prototype tool was developed for the generation of building plants with optimization of geometries, constructive solutions and energy systems with consequent dynamic simulation, thus allowing an estimation on future consumption of buildings. This work aims to integrate in the library of this tool building cooling systems, so that they can be applied to future buildings. In this work, the modeling and parameterization of systems used in the Department of Mechanical Engineering of the University of Coimbra were performed. The performance analysis of these equipment was assessed through dynamic simulation.For the formulation of this dynamic simulation, the building geometric modeling was performed using the SketchUp software. The modeling of energy systems and the dynamic simulation were performed using the EnergyPlus software.After the dynamic simulations, analyzes were performed on the performance of the systems installed in the building under study, having as main parameters the number of hours in which the setpoint temperatures in the zones with air conditioning were not reached and the building total energy consumptions.With this study, it was also possible to point out the flaws in the installed systems and to study the feasibility of implementing some changes and improvements, to promote a better performance with minimal consumptions.