ESTUDO DE VIABILIDADE PARA AQUECIMENTO DE ÁGUA APROVEITANDO O CALOR REJEITADO DO AR CONDICIONADO

Tipo de documento:Artigo cientifíco

Área de estudo:Sociologia

Documento 1

Com esse resultado buscou-se estabelecer se a quantidade seria suficiente para usar no aquecimento de água para o chuveiro da residência para a utilização dos três moradores do local por dez minutos de banho cada. Com a quantidade de calor rejeitado calculada viu-se que não seria o suficiente para aquecer a água necessária. PALAVRAS-CHAVE: Ar condicionado. Carga térmica. Calor. Segundo o relatório do documento, houve um aumento considerável de posse de equipamentos nas residências brasileiras, bem como de 9,0% ao ano, no período de 2005 e 2017. Isso revela que cada vez mais o aparelho de ar condicionado está presente nos lares dos brasileiros (MME, 2018). Em contrapartida, vale se atentar que embora o Brasil, por sua vez, seja um país tropical, é comum a maioria dos brasileiros recorrer ao chuveiro elétrico para aquecimento da água, gerando um alto consumo de energia somando ao uso do sistema de refrigeração.

Para o consumidor, o impacto mais óbvio da utilização do chuveiro elétrico é o aumento na conta de energia, pois o mesmo corresponde a mais de 20% de todo o consumo residencial do país (TOMÉ, 2014). Em face a essa realidade, considerando a notória redução dos recursos existentes no cotiando, torna-se indispensável à procura de ideias inovadoras que propiciem economia dos mesmos, proporcionando, desta forma, a sustentabilidade. FIGURA 1. Ambiente estudado. Fonte: o autor (2019). Cálculo da carga térmica Para o cálculo da carga térmica foram utilizados os critérios da NB-158 da ABNT, que possui uma forma simplificada com valores a se considerar já definidos. º Critério Para uma primeira apresentação do ambiente a ser climatizado, foi elaborado um croqui, visto na Figura 1, além do croqui o ambiente possui as seguintes informações: • 120 W de potência dos aparelhos presentes (1 televisão, 2 lâmpadas); • Pé-direito: 2,7m; • 1 pessoa (dormitório); • Primeiro andar; • 2 janelas com proteção externa (auxilia na proteção ao calor externo); e 1 janela sem proteção.

º Critério A multiplicação das áreas com os fatores é feita e o resultado incluído na coluna kCal/h (Quantidade x fator). º Critério Este critério trata do teto do ambiente, deve ser calculada a área do mesmo, após multiplicada pelo fator correspondente e obter o resultado em kCal/h (Quantidade x fator). º Critério Para este critério deve-se calcular a área do piso do ambiente, multiplicar pelo fator determinado e único 13, obtendo o resultado em kCal/h (Quantidade x fator). º Critério Deve-se ter a quantidade de pessoas que frequentam o ambiente, esta quantidade multiplica-se pelo fator 150 para obter o resultado. º Critério A presença de lâmpadas e outros aparelhos elétricos no ambiente influenciam também, deve-se determinar a potência destes equipamentos, multiplicar a potência encontrada pelo fator 1,0 e obter o resultado em kCal/h (Quantidade x fator).

𝑉 = 0,1 𝑥 Np x Tbanho (1) Onde: V: volume a ser aquecido (L); Np: número de moradores na residência; Tbanho: tempo de banho (s). Vazão mássica Para o cálculo da vazão mássica será utilizada a Equação 2. Onde: m: vazão mássica do ar (kg); Q0: Capacidade de refrigeração (kW); h1 e h4: entalpia nos pontos 1 e 4 (kJ/kg). Calor rejeitado (Qh) Para o cálculo do calor rejeitado pelo equipamento será utilizada a Equação 3. 𝑄ℎ = 𝑚 𝑥 (ℎ3 − ℎ2) (3) Onde: Qh: calor rejeitado (kj); m: vazão mássica do ar (kg); h2 e h3: entalpias nos pontos (kj/kg). • Norte (á𝑟𝑒𝑎 𝑥 𝑓𝑎𝑡𝑜𝑟) = 1,8 𝑥 70 = 126 𝑘𝑐𝑎𝑙/ℎ • Oeste (á𝑟𝑒𝑎 𝑥 𝑓𝑎𝑡𝑜𝑟) = 1,8 𝑥 150 = 270 𝑘𝑐𝑎𝑙/ℎ 3. Insolação A insolação é dada pela transmissão de calor através das superfícies transparentes, no caso das janelas foi calculada a área das mesmas.

Á𝑟𝑒𝑎 𝑗𝑎𝑛𝑒𝑙𝑎 𝑛𝑜𝑟𝑡𝑒 = 1,5 𝑥 1,2 = 1,8 𝑚² Á𝑟𝑒𝑎 𝑗𝑎𝑛𝑒𝑙𝑎 𝑜𝑒𝑠𝑡𝑒 = 1,5 𝑥 1,2 = 1,8 𝑚² Considerando a proteção externa (veneziana em madeira) existentes nas duas janelas e as direções das mesmas (norte e oeste) a partir de Almeida e Rocha (2010), são mostrados na Figura 4, encontrou-se os fatores de 114 para a janela norte e 448 para a oeste, utiliza-se os maiores fatores visando obter a carga térmica para a situação mais crítica. Figura 4. Fator solar de áreas de vidros. Quantidade de pessoas Nessa etapa do cálculo, determinou-se a quantidade de pessoas que frequentam o ambiente, 1 pessoa, por se tratar de um quarto de solteiro com uma cama. Após multiplicou-se pelo fator 150, de acordo com a NB 158, que corresponde às pessoas no ambiente (á𝑟𝑒𝑎 𝑥 𝑓𝑎𝑡𝑜𝑟) = 1𝑥 150 = 150 𝑘𝑐𝑎𝑙/ℎ 3. Iluminação Com a utilização de 2 lâmpadas de 10 W cada, uma televisão de 100 W, uma luminária de LED de 4 W e um notebook de 45 W.

Com a potência dos aparelhos determinada foi feira a multiplicação pelo fator 1, segundo a NB 158. Portas e vãos constantemente abertos O ambiente estudado não apresenta a característica. As características técnicas para o equipamento estão apresentadas na Tabela 1. Tabela 1. Especificações técnicas do equipamento escolhido. CARACTERÍSTICA VALOR MODELO TI18F Capacidade (BTU/h) 18000 BTUs Classificação Energética A Consumo mensal (Kwh/mês) 34,2 Gás Refrigerante R-410A Ideal até (m²) 24 m² Sistema de fase Monofásico Fonte: Electrolux (2020). O gás refrigerante utilizado pelo equipamento é o R410A, as informações do mesmo estão apresentadas na Tabela 2. Entalpia Para as entalpias nas pressões de trabalho nas linhas de alta e de baixa foi observado a tabela para o gás R410A de Olender (2014), que estão no Anexo B e C.

A Figura 6 mostra as pressões de alta e de baixa para o equipamento escolhido e os pontos onde a entalpias será encontrada. Figura 6. Gráfico pxh para o equipamento. Fonte: o autor (2020). A Tabela 4 apresenta as entalpias para os pontos do ciclo. Tabela 4. Entalpia nos pontos do ciclo. PONTOS ENTALPIA (kJ/kg) 1 282,46 2 309,32 3 165,19 4 165,19 Fonte: o autor (2020). Vazão mássica Utilizando a equação 2 apresentada anteriormente, a potência de refrigeração do equipamento de 1,754 kW e as entalpias encontradas para o ponto 1 e 4 temos: 𝑚 = 3. A escolha do equipamento foi percebida como fundamental, já que a partir dele, o fluido refrigerante é conhecido, o que interfere diretamente em critérios calculados, como entalpia. Fatores próprios do local onde o ambiente se encontra é de extrema importância, já que dependendo da região do país e até mesmo das direções das aberturas que o ambiente apresenta gera diferenças significativas nos resultados obtidos, podendo contribuir positivamente ou negativamente para a solução proposta dar certo.

Com o resultado obtido de 2,162 kcal de calor rejeitado pelo sistema chegou-se a quantidade de 39,8 ml de água por segundo que esse sistema pode aquecer dentro das características propostas. Sendo assim não torna-se viável a utilização do calor rejeitado para o aquecimento da água para o banho. Possíveis formas para transformar o sistema viável em um estudo futuro podem ser adotadas, como a escolha de um equipamento com um fluido refrigerante diferente, o que pode gerar maior entalpia, gerando maior calor dissipado ou a união de mais um equipamento de ar condicionado para o mesmo fim. Tabelas termodinâmicas. USP, São Paulo, 2014. SAIDEL, M. A. KANAYAMA, P. In: REIS, L. B. SILVEIRA, S. Energia elétrica para o desenvolvimento sustentável: introdução de uma visão multidisciplinar.

Editora da Universidade de São Paulo, São Paulo: 2000.

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