Eficiência energética em bombas de água gelada de um sistema de climatização com chillers

Abstract

Os sistemas centrais de climatização são projetados para assegurar que a capacidade máxima de resfriamento é suficiente para a condição mais extrema possível, como por exemplo os dias mais quentes do verão. Essas condições, no entanto, ocorrem em poucos momentos, o que significa que na maior parte do tempo esses sistemas operam com cargas parciais. Este trabalho teve como objetivo principal estudar e avaliar os potenciais ganhos em desempenho energético em um sistema de bombas de água gelada do sistema de refrigeração da ABB em Sorocaba que podem ser obtidos com diferentes configurações de equipamentos. Neste sentido, três possíveis cenários de operação são propostos e comparados: 1) Sistema com duas bombas ligadas diretamente na rede elétrica, semelhante ao que é utilizado atualmente; 2) sistema com duas bombas operando com inversores de frequência que permitem que o sistema opere com carga parcial; e 3) sistema com três bombas e inversores de frequência. Os desempenhos para cada um dos cenários foram comparados através de simulações e se observou que, em condições ideais, o sistema nos Cenários 2 e 3 apresentaram, respectivamente, economia em energia elétrica de cerca de 26,9% e 67,5% e payback de 10,5 e 6,3 meses em relação ao Cenário 1.

When designing a heating, ventilation and air conditioning (HVAC) system, it is necessary to ensure that maximum cooling capacity is enough for the most extreme possible condition, for example, the hottest days of the summer. However, these conditions only happen for a few hours or days during a year, which means that most of the time these systems are operating in partial-load conditions. This project aims to study and to evaluate the potential energetic gains reached using a more efficient set of equipment to be applied in a chilled water system of a HVAC system located at ABB plant in Sorocaba. Therefore, three possible sets of equipment have been proposed and compared: 1) Two pumps started directly on line, similarly to actual setup; 2) two pumps operating with VFDs (variable frequency drives), which allows the system to operate in part-load conditions; and 3) three pumps operating with VFDs. The performances for each of the scenarios were compared through simulations and it was observed that, under ideal conditions, the system in Scenarios 2 and 3 presented, respectively, savings in electricity of about 26,9% and 67,5% and 10,5 and 6,3 months payback when compared to Scenario 1.