Análise comparativa do desempenho de sistemas de aquecimento de água em edificações residenciais

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Sangoi, Juliana May
Data de Publicação: 2015
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/169435
Resumo: Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2015.
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spelling Universidade Federal de Santa CatarinaSangoi, Juliana MayGhisi, Enedir2016-10-19T12:54:17Z2016-10-19T12:54:17Z2015338189https://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/169435Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2015.Dentre os principais critérios para avaliação do desempenho de sistemas de aquecimento de água para banho em edificações residenciais pode-se citar o consumo de energia e de água. Visando diminuir o consumo de energia e promover a utilização de energias limpas, diversas políticas incentivam a utilização de sistemas mais eficientes e fontes renováveis para aquecimento de água. Entretanto, a eficiência não é determinada apenas pelo consumo de energia para aquecer a água; a análise deve considerar o desempenho do sistema como um todo, incluindo o armazenamento e a distribuição da água quente. O objetivo deste trabalho é analisar o desempenho, durante a fase de operação, de diferentes tipos de sistemas de aquecimento de água em edificações residenciais. Foram analisados sistemas com chuveiro elétrico, aquecedor a gás individual, aquecimento solar com apoio elétrico e com apoio a gás, em edificações unifamiliares e multifamiliares. As análises foram realizadas através de simulações computacionais com o programa EnergyPlus, considerando cinco cidades brasileiras de climas diferentes: Curitiba, São Paulo, Brasília, Salvador e Belém. Os sistemas foram comparados quanto ao consumo de energia final, energia primária e consumo de água. Verificou-se que os sistemas com chuveiro elétrico, que tem menor vazão, levam a um menor consumo de água e de energia primária. Para residências unifamiliares, o aquecimento solar combinado com chuveiro elétrico é a opção com menor consumo energético, e o sistema solar com resistência elétrica no reservatório com água armazenada a 60°C é o que mais consome energia primária. Para os edifícios multifamiliares, o aquecimento solar, principalmente se combinado com aquecedores a gás, se mostra uma alternativa de baixo consumo. Entretanto, para edifícios de maior porte e para cidades de clima frio, em que as perdas térmicas na distribuição são mais significativas, o chuveiro elétrico é a opção mais eficiente. Foi verificada também a influência do uso de isolante térmico nas tubulações de água quente no desempenho do sistema. Observou-se que o isolante influencia pouco no desempenho para pequenos comprimentos de tubulação, mas, para maiores comprimentos, a não utilização do isolante resulta em reduções significativas na temperatura de banho, principalmente em locais de clima frio. Foram comparados, ainda, os custos de instalação, de operação, e o custo global de cada tipo de aquecimento, e concluiu-se que o consumo de água e energia durante a operação é o fator mais impactante no custo global dos sistemas. Os sistemas simulados foram dimensionados segundo os requisitos para etiquetagem de eficiência energética de unidades habitacionais (INMETRO, 2012), e o nível de eficiência foi comparado com os resultados de consumo de energia primária. Os resultados foram conflitantes, sendo que sistemas com baixo consumo anual de energia, como chuveiros elétricos, são classificados com os piores níveis de eficiência, enquanto que sistemas de alto consumo, como aquecedores a gás individuais e sistema solar com resistência elétrica no reservatório, são classificados com os níveis mais altos.<br>Abstract : Among the main parameters to evaluate the performance of water heating systems in residential buildings, one that can be named is the consumption of energy and water. Aiming to reduce the energy consumption and promote the use of clean energy, many policies incentive the use of more efficient systems and renewable energy to heat water. However, the efficiency is not defined only by the consumption of energy to heat the water; the analysis must consider the performance of the complete system, including the storage of hot water and its distribution. The objective of this research is to analyze the performance of different types of water heating systems in residential buildings during operation. Systems with electric shower, individual gas heater and solar heater, with electric and gas backup, were analyzed for houses and apartment buildings. The analysis were performed by computer simulation using the EnergyPlus software, considering five Brazilian cities with different climate conditions: Curitiba, São Paulo, Brasília, Salvador e Belém. The systems were compared in terms of their final energy, primary energy and water consumption. Electric shower systems, which have the lowest flow rate, leads to the lowest consumption of water and primary energy. For houses, the solar heating system with electric shower is the option with the lowest energy consumption, and the solar heating system with electric heater in the storage tank, with water storage at 60°C, is the system that consumes more primary energy. For apartment buildings, solar water heating systems, especially with gas heater backup, are an option with low consumption. However, for larger buildings and for cities with cold weather, where the heat losses are more significant, electric shower is the most efficient option. The influence of the use of thermal insulation in hot water pipes was also analyzed. It was observed that the insulation has low influence in the performance for short pipes. In the other hand, for longer pipes, not using the insulation takes to significant reduction in the shower temperature, especially for cold weather places. The costs of installation, operation and global costs of each type of water heating systems were also compared, and it can be concluded that the consumption of water and energy during operation is the most important aspect in the system?s global cost. The water heating systems were dimensioned following the standards for energy efficiency labeling for residential buildings (INMETRO, 2012). The efficiency levels were compared to the primary energy consumption, and the results were conflicting. Low annual energy consumption systems, like electric showers, are classified with the worst efficiency levels, while systems with high consumption, as gas heaters and solar heating with electric resistance in the storage tank, are classified with the highest levels.269 p.| il., grafs., tabs.porEngenharia civilÁguaDesempenhoEnergiaFontes alternativasSimulação por computadorEdificaçõesAnálise comparativa do desempenho de sistemas de aquecimento de água em edificações residenciaisinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINAL338189.pdfapplication/pdf5518052https://repositorio.ufsc.br/bitstream/123456789/169435/1/338189.pdfe59c1daeb1712cabea4ee02b63290acaMD51123456789/1694352016-10-19 10:54:17.575oai:repositorio.ufsc.br:123456789/169435Repositório de PublicaçõesPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732016-10-19T12:54:17Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
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