Rumo ao futuro dos edifícios inteligentes

Contimetra*14/02/2024

A ISO 52120-1 define, entre outros aspetos relevantes, uma lista estruturada sobre o controlo em geral e o Sistema Automático de Controlo de Edifícios (SACE) em particular, ao definir as funções da gestão técnica que contribuem para a eficiência energética dos edifícios. Neste documento as funções atrás referidas foram categorizadas e estruturadas de acordo com as diversas áreas técnicas e as suas diferentes complexidades.

1. Introdução

No âmbito da EPBD – Energy Performance of Buildings Directive – foi publicado no final de 2021, um novo documento: ISO EN 52120-1:2021. Este documento veio atualizar o EN15232-1 atualmente em vigor, tendo sido elaborado num âmbito mais universal com a chancela ISO.

Como estratégia orientadora, deste ISO 52120-1, o objetivo a atingir a partir de 2025: edifícios com elevado índice de eficiência energética – classificação “A” – com base num sistema de controlo automático com comunicação remota em cada espaço (ambiente).

Como síntese de algumas caraterísticas que definem um edifício classe “A” relativamente ao “SACE altamente eficiente” elencam-se as seguintes:

• Manutenção periódica

• Controladores principais e terminais com comunicação

• Controlo baseado nas necessidades reais de cada espaço

• Análise e otimização de desempenho energético

• Equilíbrio dinâmico de cada emissor (unidade terminal)

2. Síndrome de baixo delta T

Embora a fórmula em que assenta a transferência de energia térmica seja exata, a realidade nos edifícios atuais está longe de o ser.

A nossa contínua procura por conforto “motivou” há décadas a necessidade de controlar os caudais de água, quer para refrigeração quer para aquecimento, através de válvulas de controlo modulantes. No entanto a otimização da transferência térmica revelou-se um “alvo” em movimento devido à interdependência não linear entre os caudais de ar e de água, nas serpentinas dos permutadores ar-água.

A diferença de temperaturas de água entre a entrada e a saída de um permutador de calor designa-se habitualmente por delta T (ΔT) e representa uma medida de quantidade de energia transmitida pela água ao permutador⁽¹⁾. Se for inferior ao projetado menor será a energia transmitida pela água tendo em linha de conta a energia nela contida e ao seu transporte através do edifício. Por outra palavras, este efeito de baixo ΔT significa movimentar um caudal excessivo de água.

⁽¹⁾ Q = m c ΔT sendo Q = Calor transmitido ou recebido; m = Massa de água;

c = Calor específico; ΔT = Variação de temperatura

3. A solução

Uma válvula de controlo com capacidade de medir o caudal de água e a diferença de temperaturas entre a entrada e a saída do permutador de calor. Essa válvula dá pelo nome de Energy Valve desenvolvida e comercializada há mais de seis anos.

A EV elimina o excesso de caudal da água de modo a equilibrar a potência térmica a transmitir ao ar pela água. Nem mais nem menos!

A redução dos caudais de água em circulação, proporcionada pela sua otimização em cada permutador de calor, tem um impacto positivo significativo nas bombas circuladoras, nos próprios produtores (chillers, bombas de calor, etc.) bem como em toda a rede hidrónica.

No caso particular das bombas, grandes consumidoras de energia elétrica, uma vez que a potência necessária para movimentar um determinado caudal de água varia cubicamente:

P = K.V3 sendo P = Potência elétrica; V = Caudal de água;

K = “Constante” de proporcionalidade

Ao diminuirmos substancialmente o caudal como por exemplo em 30% teremos teoricamente

⁽²⁾ Na realidade P2 (70%) rondará os 40% a 50% de P1 (100%) considerando a diferença de eficiência da própria bomba nos dois regimes de funcionamento.

Conclusão: ao reduzirmos o caudal de água por ação das EV’s no conjunto de todos os permutadores em aproximadamente 30% iremos obter ganhos superiores a 50% na potência elétrica necessária para as bombas de circulação – outro ganho importante obtém-se ao nível da eficiência dos produtores (chillers, bombas de calor, etc.) ao mantermos o ΔT nominal.

* Texto original contido na brochura “Belimo Energy Valve – Application Guide”

Adaptado por: A. Sampaio, Responsável técnico do departamento AVAC do grupo Contimetra/Sistimetra

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