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Economia de energia com a substituição do Chiller – Aprenda como calcular

Aprenda como calcular a economia de energia com a substituição de um Chiller antigo

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Neste artigo, aprenderemos como calcular o potencial de economia de energia com a substituição do Chiller antigo. Além de entender como utilizar as informações de eficiência do equipamento e considerações sobre como realizar os cálculos.

Como você provavelmente sabe, o Chiller, normalmente é o maior consumidor de energia dentro de um prédio comercial, shopping ou de uma planta industrial. Há uma pressão crescente sobre os proprietários de edifícios, gerentes de instalações e engenheiros responsáveis para reduzir o consumo de energia, as emissões de carbono e os custos operacionais. Como o Chiller é normalmente o maior consumidor individual de energia dentro do edifício, este está sempre em evidência para melhorias de eficiência energética.

Por que e quando substituir um Chiller?

Os chillers têm um tempo de vida operacional típico de 15 a 25 anos. Sua idade, condição, criticidade e confiabilidade geralmente desempenham o papel importante na decisão de quando substituir o resfriador. O que também deve ser considerado é a grande economia que pode ser obtida com a melhoria da eficiência de um resfriador de reposição com tecnologia mais recente e também com a redução dos custos de manutenção.

Por exemplo, a substituição de um Chiller existente por um equipamento novo com melhor eficiência energética em muitos casos é capaz de reduzir o consumo anual de energia em cerca de 30% a 40%, em algumas situações até mais. Além da economia com as manutenções corretivas. As quais, em Chillers antigos, acabam ocorrendo com rotina e com custos maiores.

Como quantificar a economia de energia com a substituição do Chiller

Há muitas maneiras de comparar o desempenho dos Chillers. Uma das maneiras mais comuns é comparar a classificação IPLV (Integrated Part Load Value) ou NPLV (valor de partload não padrão). Estas informações podem ser encontradas em COP ou kW/TR. Sendo fornecido pelo fabricante do Chiller. Através de um selecionamento conforme sua condição de trabalho ou pode ser encontrado no catalogo técnico do equipamento.

O IPLV é a eficiência ponderada de um resfriador operando a 100%, 75%, 50% e 25% em relação a uma quantidade típica de tempo por ano em condições especificadas definidas pela ASHRAE na Norma AHRI 550/590. Quando um resfriador não puder operar nessas especificações, ele será classificado como NPLV.

Por exemplo, um Chiller antigo possui IPLV de 4,0 COP, enquanto que um equipamento novo equivalente pode ter uma taxa de IPLV de 9,8 COP. Como o COP é baseado em kW de entrada de eletricidade por kW de saída de resfriamento. Uma maior classificação de COP significa um resfriador com maior eficiência energética. Assim, o equipamento novo é 2,45 vezes mais eficiente que o antigo.   (9,8 / 4,0 = 2,45).

Quando o IPLV é informado em kW/TR. Um valor menor significa mais eficiência energética. Um Chiller antigo pode ter um IPLV de 0,74 kW/TR, enquanto o equipamento novo pode ter um IPLV de de 0,32 kW/TR. De modo que o equipamento novo é 2,31 vezes mais eficiente. (0,74 / 0,32 = 2,31)

Como calcular o consumo anual de energia de um Chiller

Existem algumas maneiras de realizar este cálculo. Mas antes precisamos entender como o cálculo será usado e quais dados você possui.

Não é recomendado o uso de classificações IPLV ou NPLV para estimar o consumo de energia para um sistema de resfriamento de edifícios. Pois eles não representam a carga do edifício, apenas os dados de teste para condições específicas.

Recomenda-se a utilização de programas de análise de energia que estejam em conformidade com o padrão ASHRAE 140. Que podem modelar a construção de edifícios, bem como dados meteorológicos e refletir como o resfriador reagirá.

No entanto, se você estiver simplesmente querendo realizar alguns cálculos para obter uma estimativa aproximada do consumo anual para fins de comparação, poderá usar um ou todos os cálculos a seguir.

Chiller operando a 100% de carga

Se você tiver um resfriador que funcione sempre a 100% de carga, poderá usar os cálculos abaixo.

Para calcular o consumo de energia estimado. Basta multiplicar a capacidade nominal das Toneladas Refrigeradas com a eficiência em carga máxima em kW/TR. E multiplicá-la pelas horas anuais de operação.

Consumo no ano (KWh) = (Capacidade Chiller) TR x (Eficiencia 100% carga) KW/TR  x  (Qtd. Horas) h

Por exemplo, se compararmos um resfriador antigo com uma eficiência de carga total de 0,80 kW/TR. A um resfriador novo com eficiência de 0,62 kW/TR, ambos com capacidade de 400 TR e funcionando por 3.500 horas por ano. Vemos que o Chiller antigo consome 1.120.000 kWh / ano, enquanto o Chiller novo consome 868.000 kWh.

Alternativamente, se você tiver a classificação de COP. Basta dividir a capacidade do resfriador, com a capacidade em kW, pelo COP.  E multiplicá-lo pelas horas de operação por ano. Então, para comparar dois chillers com capacidade de 1758 kW (500 TR).

Consumo no ano (KWh) =   (Capacidade Chiller) KW       x   (Qtd. Horas) h

                                                                 COP

Por exemplo, um resfriador antigo com um COP de 4,24. E um resfriador novo com um COP de 5,86. Ambas as unidades operando por 3.000 horas por ano. O consumo anual estimado seria igual a 1.245.035 kWh para o Chiller antigo e 900.207 kWh para o Chiller novo.

Chiller operando em Carga Variável

Se você tiver um chiller que opere grande parte do tempo com uma carga variável, o que é muito mais provável, use o método a seguir.

Caso tenha o valor de kW/TR do IPLV, poderá usar o seguinte método.

Para calcular o consumo anual estimado de kWh, pegue a capacidade de resfriamento do Chiller em TR. E multiplique pelas horas anuais de operação. Multiplique o pelo valor do IPLV kW/TR. E finalmente multiplique tudo pelo fator de carregamento médio que pode se estimar em torno 0,6 , caso não possua este fator de carregamento médio.

Consumo no ano (KWh) = (Capacidade Chiller) TR x (Eficiência 100% carga) KW/TR  x  (Qtd. Horas) h x  (Fator carregamento médio) 

Por exemplo, compararemos um Chiller novo com um IPLV de 0,34 a um chiller antigo com um IPLV de 0,65. Ambas as unidades possuem capacidade de 250 TR com um fator de carga médio de 0,58 e operam por 5.000 horas por ano.

O equipamento novo irá consumir 246.500 kWh/ano, enquanto o chiller antigo consumirá 471.250 kWh/ano, resultando em uma economia de 224.750 kWh/ano.

Modelagem de dados históricos

Para obter uma comparação melhor e mais precisa para substituir um resfriador existente, você pode registrar o perfil de carga de resfriamento e o consumo de energia em intervalos, de hora em hora, e registrá-lo durante vários meses ou um ano. Quanto mais informação conseguir reunir, mais preciso será os cálculos.

Em seguida, usando os dados de eficiência de carga parcial. É possível calcular e comparar o consumo de energia estimado de diferentes resfriadores para ver as possíveis economias.

Não iremos entrar em detalhes de como é realizada esta modelagem de dados, mas é interessante que conheçam que existem empresas especializadas que realizam estes serviços no Brasil. E que esta é a forma mais segura de calcular a economia de consumo de energia em função da substituição do Chiller.

Alertamos para que sempre que for analisar estas economias. Levar em conta os custos de manutenções corretivas que vem tendo, bem como custos corretivos que precisarão ser realizados em um futuro breve. E quando for analisar o equipamento novo. Atentar quanto os custos de remoção e tempo de parada do equipamento antigo. Além dos custos de projeto, instalação e comissionamento do novo equipamento.

Temos hoje no Brasil a TraneCarrier e McQuay como os fabricantes com as melhores soluções, eficiência e confiabilidade em Chillers com compressores scroll, parafuso e centrifugo.

Dúvidas, comentários ou sugestões? Utilize os comentários abaixo.

Veja também: CHILLER – O QUE É, QUAIS EXISTEM E COMO FUNCIONAM?

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