Trane Comprehensive Climate

Solutions

Metodologia de Analise Energetica

Exemplo de Analise São Paulo-SP .

Estas equaçãos são a forma mais simples de estimar

custo operacional de um chiller.

Porem são validos somente para situações

constantes, por exemplo quando carga, temperatura

externa, e tarifa de eletricidade são constantes.

Como estimar consumo de Energia

- Metodo Simples

𝑪𝒐𝒏𝒔𝒖𝒎𝒐 𝑲𝑾𝒉 = 𝐸𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝐾𝑊

𝑇𝑜𝑛∗ 𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑡𝑒𝑟𝑚𝑖𝑐𝑎 𝑇𝑜𝑛𝑠 ∗ ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑜𝑝𝑒𝑟𝑎çã𝑜

𝑪𝒖𝒔𝒕𝒐 𝒅𝒆 𝑶𝒑𝒆𝒓𝒂çã𝒐 𝑹$ = 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝐾𝑊ℎ ∗ 𝑇𝑎𝑟𝑖𝑓𝑎 𝐸𝑙𝑒𝑡𝑟𝑖𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 (𝑅$/𝐾𝑊ℎ)

Como estimar consumo de Energia

- Metodo Preciso

Na maioria das plantas de agua

gelada os parametros que afetam

custo operacional sofrem

constantes variações

Chiller Eficiencia vs. % Carga

Carga Termica & Temperatura BU/BS vs. Tempo

Parametros que variam:

Carga termica

Eficiencia de chiller

Operação da Torre (agua

e eletricidade)

Tarifa de Energia

Consumo de Bombas

É preciso considerar 8.760

horas individualmente e

somar os resultados.

O “ASHRAE Handbook of Fundamentals” é a referencia para

metodologia de calculo.

Os analise da Trane são realizados com “TRACE 700” por

engenheiros certificado em simulação

http://www.trane.com/commercial/north-america/us/en/products-systems/design-and-analysis-tools.html

Ferramentas de Analise Energetica

É preciso usar um software desenvolvido especificamente para

analise energetica para conseguir resultados precisos.

Certificação LEED e EPACT (redução de impostos atraves de

eficiencia nos EUA) exigem softwares qualificados.

©2010 Trane. A business of Ingersoll-Rand. 5

Processo de Analise Energetica

1) Levantar dados do projeto original e

relatorios de serviço

2) Visita instalação e Levantar dados

3) Conversar com diversas niveis da

organização para entender as

necessidades e a forma de operação

4) Definir custos de utilidades & manutenção

5) Colocar dados no software

6) Calibrar o perfil de carga gerado pelo

software usando historico de contas e/ou

medições.

7) Implementar diversas possiveis melhorias

em equipamento, automação e operação,

e orçar as soluções.

8) Calculo Financeiro - Payback

Exemplo Calculo

1) Levantar dados do projeto original e relatorios de serviço

2) Visita instalação e Levantar dados

3) Conversar com diversas niveis da organização para entender as necessidades e

a forma de operação

4) Definir custos de utilidades & manutenção

Eficiencia do Chiller:

Nova 1,22 KW/ton

Atual (est) 1,60 KW/ton

Exemplo Calculo

4) Colocar dados no software

5) Calibrar o perfil de carga gerado pelo

software usando historico de contas

e/ou medições.

R$1.200k em 2013/14 de eletricidade

Aumento de 20% para 2015 –

R$1.440k

Perfil de Carga Termica do modelo

de planta atual calibrada para gerar

um consumo equivalente a 67% da

conta total 2015, R$960k/ano

Simulação

Historico

Perfil de Carga

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Cargas Horárias

Vazões Horárias

Energia Total

Demanda de Pico

Custo de Utilidades

Fluxo de Caixa

Perfil

Climático

Eco-

nomics

Equip-

ment

Demanda dos Equipamentos

Curvas de Descarregamento

Taxas de Utilidades

Outros Custos

8

Perfil de Carga Termica

Visita instalação e Levantar dados

Conversar com varios niveis da organização para entender as

necessidades e a forma de operação

Definir custos de utilidades, local

Colocar dados no software

Perfil de Carga Termica

• A carga termica é o input principal que gera todas as respostas da planta de agua

gelada, tanto no mundo real como na simulação

• Ela é a ‘personalidade’ da obra e influencia quais são as melhores soluções

• Na ausencia de historico de medição de carga termica, é necessario estimar a

perfil no software e calibrar-la para igualar os dados historicos

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Exemplo:

Eficiência do Equipamento a plena carga = 1 kW/ton

Carga Horária= 50 tons (50% da Carga plena)

Redução de temperatura em relação à de projeto = 16oF

Curva de Alívio Ambiental Curva de Potencia Consumida

1 kW/ton * 100 tons = 100 kW

100 kW * 50% = 50 kW

50kW * 80% = 40 kW

40 kW Energia consumida para aquela hora

9

Curvas de Equipamento

Cargas Parciais - Chillers

A eficiencia de chillers, bombas e torres varia conforme carga termica

e temperaturas de operação

As verdadeiras curvas para cada configurações especificas de cada

equipamento são consideradas na simulação de energia

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Exemplo:

Potencia do Equipamento a plena carga = 30 kW

Carga Horária= 50% da Carga plena

30 kW * 42% = 12.6 kW

Sem VFD Com VFD

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Curvas de Equipamento

Exemplo - Bombas

Bomba de agua sem e com variador de frequencia

Potencia do Equipamento a plena carga = 30 kW

Carga Horária= 50% da Carga plena

30 kW * 80% = 24 kW

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Resultado – Abril, dia Util

Exemplo Calculo

7) Implementar diversas possiveis melhorias em equipamento, automação

e operação, e orçar as soluções.

Melhorias tipicas: Aumentos de eficiencia, automação, adequação de

capacidades, otimização de operação

Exemplo Calculo

8) Calculo Financeiro – Payback

- O custo de consumo de utilidade é efetivamente um multiplicação dos

resultados de consumo.

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Payback do Ciclo de Vida Lição 5: Economia

Ano Inflação (5%) Diferença

do Fluxo

de caixa

Custo do

Capital (10%)

Valor Presente

Fluxo de Caixa

Cumulativo

0 -200,000 -200,000

1 50,000 -154,545

2 50,000 * 1.05 = 52,500 -111,157

3 52,500 * 1.05 = 55,125 -69,741

4 55,125 * 1.05 = 57,881 -30,207

5 57,881 * 1.05 = 60,775 7,517

Year

COC

DFC

...1

...

45455

1.1

000,501

43388

1.1

500,522

41416

1.1

125,553

39534

1.1

881,574

37724

1.1

755,605

14

Comparações de Diversos Estudos

Possiveis motivos para variações de

resultados entre estudos:

Trocar eficiencia IPLV para eficiencia

de carga plena

Curvas de equipamento diferentes

Perfil de carga diferente

Dados climaticos diferentes

Componentes das plantas diferentes

Tarifa de utilidades diferentes

Exemplo -Termoacumulação com Gelo

Simulação energetica mostra que

termoacumulação com gelo economiza R$120k

por ano de eletricidade.

Comparação entre chillers identicos (BRTAC

1.16 KW/Ton) utilizando os tanques

existentes

R$/KWh quatro vezes mais caro na ponta

(das 17 as 20 horas, dias uteis) do que fora

da ponta.

Com Gelo Sem Gelo

(Ponta – R$1,13/KWh) (Fora de Ponta – R$0,27/KWh)

(Anual, R$)

1° Coluna

Com Gelo

Exemplo - Termoacumulação com Gelo

Ton

s

Hora do dia

2° Coluna

Sem Gelo

Criar Gelo quando há

pouca carga no predio e

temperaturas externas são

baixas (melhor eficiencia)

0,27 R$/KWh 1,13 R$/KWh

Desligar Chillers & derreter gelo

quando eletricidade é

cara (na Ponta)

12% R$ Fora de Ponta 47% R$ na Ponta 18% R$ Total no ano

Resultado Economico

R$ 0

R$ 1,000,000

R$ 2,000,000

R$ 3,000,000

R$ 4,000,000

R$ 5,000,000

R$ 6,000,000

R$ 7,000,000

R$ 8,000,000

Fazer Nada Opção 1

Custo Ciclo de Vida Investimento + Operação, 20 anos (VPL Descontado)

R$ 3.7 Milhões economia

R$ 3.3 Milhões Investimento + energia + agua

+

Lifecycle Savings - Opção 1 Investment 1st Year Savings Simple Payback (yrs)

R$ 1,561,000 R$ 494,000 3.2

R$ 3,666,000

Lifecycle Payback (yrs) IRR NPV

4.7 29.70% R$ 3,666,000

Utility Inflation: 5,0% / Study life: 20 yrs / Cost of Capital: 15%

1st Year Savings Eletricidade Agua

R$151.000 R$343.000

Perfil de Carga e Clima – Dia util & Domingo, mes Janeiro

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