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

Autor: 
Juliana May Sangoi
Orientador: 
Enedir Ghisi
Resumo: 

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.

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