ANÁLISE COMPARATIVA DE BOMBAS DE CALOR AEROTÉRMICAS E GEOTÉRMICAS PARA A GESTÃO DE ATIVOS NO SISTEMA AVAC DE UM AMBIENTE CRÍTICO
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Resumo
O presente trabalho aborda a gestão de ativos num ambiente crítico — o Biotério da Faculdade de Ciências da Saúde (FCS) da Universidade da Beira Interior (UBI), Portugal — uma instalação onde as condições ambientais devem ser mantidas ininterruptamente a uma temperatura de 21 ºC e com uma humidade relativa de 50%. A manutenção de tais condições exige uma constante utilização do sistema de Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado (AVAC), sobretudo dos chillers e caldeiras para o arrefecimento e aquecimento, respetivamente. Consequentemente, devido à significativa variação climática ao longo do ano, uma avaria no sistema pode resultar em drásticas consequências para os ativos da instalação e também, para as atividades em curso.
Visto que, eventualmente, os chillers e caldeiras deverão ser encaminhados para o abate, o objetivo deste artigo é efetuar uma análise de possíveis alternativas para a substituição de tais equipamentos levando em conta os aspetos económicos e ambientais. Por esta razão, são aqui abordadas as Bombas de Calor (BC), que operam segundo o ciclo de compressão de vapor, pois são equipamentos que satisfazem ambos os aspetos ao promoverem quer o arrefecimento quer o aquecimento do ambiente de modo mais eficiente e sustentável. Deste modo, são discutidas as tecnologias de BC aerotérmicas e geotérmicas e os aspetos de operação intrínsecos às mesmas. Por fim, é realizada uma simulação, em linguagem Python, de ambos os equipamentos, para diversos cenários de aquecimento e arrefecimento do ambiente em questão, com vista a uma análise mais detalhada do tema.
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Referências
APA. (2019). Plano Nacional Energia e Clima. Plan Nacional de Energia y Clima 2021–2030 (PNIEC), 2030(Pnec 2030), 1–200. https://energia.gob.es/es-es/Participacion/Paginas/DetalleParticipacionPublica.aspx?k=236
Atam, E., & Helsen, L. (2016). Ground-coupled heat pumps: Part 1 — Literature review and research challenges in modeling and optimal control. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 54, 1653–1667. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.10.007
Barandier, P. H. N. C. W. (2020). O Controlo da Qualidade e Manutenção na Gestão Energética Associada à Redução de Custos Mediante a Implementação de Princípios Lean e Ferramentas da Qualidade. MSc Thesis, Universidade da Beira Interior (Portugal).
Barandier, P., & Cardoso, A. J. M. (2022). Asset Management and Energy Improvements in a Critical Environment — The Case of a University Bioterium (pp. 364–373). Cham: Springer International Publishing. https://doi.org/10.1007/978-3-030-96794-9_33
Carroll, P., Chesser, M., & Lyons, P. (2020). Air Source Heat Pumps field studies: A systematic literature review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 134, 110275. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.rser.2020.110275
CEN/TC 247. (2006). prEN 15232 (official 2007). Energy performance of buildings — Impact of Building Automation Control and Building Management. 00247046, 1–63.
De Swardt, C. A., & Meyer, J. P. (2001). A performance comparison between an air‐source and a ground‐source reversible heat pump. International Journal of Energy Research, 25(10), 899–910.
Deng, J., Wei, Q., Liang, M., He, S., & Zhang, H. (2019). Does heat pumps perform energy efficiently as we expected: Field tests and evaluations on various kinds of heat pump systems for space heating. Energy and Buildings, 182, 172–186. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2018.10.014
Duarte, M. V. (2013). Estudo da bomba de calor — Fluidos de trabalho e eficiência energética (Master’s dissertation). Retrieved from Ubi Thesis.
FMUC. (n.d.). Biotério. Biotério. Retrieved December 10, 2020, from https://www.uc.pt/fmuc/bioterio
Institui, A., & Oficial, J. (2019). ► B DIRECTIVA 2010/63/UE DO PARLAMENTO EUROPEU E DO CONSELHO de 22 de Setembro de 2010 relativa à protecção dos animais utilizados para fins científicos. 19, 1–61.
Jenkins, D., Tucker, R., Ahadzi, M., & Rawlings, R. (2008). The performance of air-source heat pumps in current and future offices. Energy and Buildings, 40(10), 1901–1910. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2008.04.015
Langley, B. C. (1989). Heat Pump Technology: Systems Design, Installation, and Troubleshooting (2.ª ed.). Prentice Hall.
Lucia, U., Simonetti, M., Chiesa, G., & Grisolia, G. (2017). Ground-source pump system for heating and cooling: Review and thermodynamic approach. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 70, 867–874. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.rser.2016.11.268
MacKay, D. J. C. (2008). Sustainable Energy—without the hot air. UIT cambridge.
Mustafa Omer, A. (2008). Ground-source heat pumps systems and applications. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 12(2), 344–371. https://doi.org/10.1016/j.rser.2006.10.003
Osterman, E., & Stritih, U. (2021). Review on compression heat pump systems with thermal energy storage for heating and cooling of buildings. Journal of Energy Storage, 39, 102569.
Portuguesa, R. (n.d.). ROTEIRO PARA A NEUTRALIDADE CARBÓNICA 2050 (RNC2050) ESTRATÉGIA DE LONGO PRAZO PARA A NEUTRALIDADE CARBÓNICA DA ECONOMIA PORTUGUESA EM 2050 PT Ambiente.
Sarbu, I., & Sebarchievici, C. (2014). General review of ground-source heat pump systems for heating and cooling of buildings. Energy and Buildings, 70, 441–454. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2013.11.068
Staffell, I., Brett, D., Brandon, N., & Hawkes, A. (2012). A review of domestic heat pumps. Energy and Environmental Science, 5(11), 9291–9306. https://doi.org/10.1039/c2ee22653g
UBI. (2017). Inauguração do BioBanco da Faculdade de Ciências da Saúde. https://www.ubi.pt/Noticia/5899
Witte, F., & Tuschy, I. (2020). Tespy: Thermal engineering systems in python. Journal of Open Source Software, 5(49), 2178.