Atendendo aos dados apresentados na tabela 3.1 e figura 3.1 é possível verificar que exis- tem múltiplos softwares sendo no entanto de realçar programas tais como EnergyPlus, TRNSYS, TRACE, eQUEST e IDA ICE devido à sua oferta de capacidade de discretização e configuração.
Tabela 3.1: Resumo de programas apropriados à simulação de sistemas/componentes AVAC e sistemas de energias renováveis [53]
Metodologia e modelo 46
Figura 3.1: Comparação qualitativa entre programas de simulação relativamente à modelação de sistemas AVAC, retirado de [54] com base cientifica em [53]
Para além disso existem testes comparativos que realizam, tal como o próprio nome indica, a comparação entre o software em avaliação e os demais softwares em estudo. Este tipo de avalia- ções originam dois tipos de dados diferentes, validação e apuramento de erros.
Os procedimentos da norma ANSI/ASHRAE Standard 140-2001 tiram proveito do método de teste comparativo e têm a vantagem de, em concordância com os testes específicos da norma, terem sido já realizados ensaios em vários outros programas. Desta forma é possível então avaliar e decidir acerca do software a explorar e também avaliar as condições passiveis de acesso [55].
Por forma a compreender melhor a utilização dos testes comparativos e o seu enquadramento, estes irão ser identificáveis em 3.4. Atendendo às ferramentas disponibilizadas para a realização da dissertação e aos objetivos colocados, foi utilizado o programa TRNSYS.
TRNSYSé um programa de simulação de processos térmicos amplamente utilizado. Foi origi- nalmente desenvolvido pelo laboratório de energia solar da Universidade de Wisconsin para apli- cações de energia solar, e agora pode ser usado para uma ampla variedade de processos térmicos. A primeira versão foi lançada em 1977.
Atualmente TRNSYS é um programa de simulação de sistemas transientes, disponível no mer- cado corrente, e que está continuamente em desenvolvimento através de colaboração internaci- onal dos Estados Unidos (Especialista sistemas de energia térmica e da Universidade de Wis- consin - Solar Energy Laboratory ), França (Centre Scientifique et Technique du Bâtiment) e Alemanha (TRANSSOLAR Energietechnik). Este software permanece como uma oferta flexí- vel na simulação de comportamentos energéticos através de várias dinâmicas tais como: facili- tando o adicionamento de modelos matemáticos utilizando linguagens de programação correntes (C,C + +, PASCAL, FORT RAN), componentes pré-elaborados presentes na biblioteca de compo- nentes e a capacidade de interação com outros programas de simulação ( Microsoft Excel, Matlab, COMIS, etc.).
A sua aplicação tem sido amplamente utilizada para simulações de energia solar, sistemas de energia elétrica, edifícios convencionais e até mesmo processos biológicos [56]. Desde a sua criação que têm a estrutura modular aberta com código aberto [57]. O utilizador final têm a pos- sibilidade de criar componentes personalizados para as suas necessidades de simulação dinâmica, ou poderá optar pela seleção de componentes pré-elaborados presentes na biblioteca disponibili- zada. Esta biblioteca poderá comportar componentes pré-elaborados presentes nas mais variadas áreas com interpretação energética, denominados como TYPE. As aplicações do software TRNSYS incluem:
• Sistemas Solares (térmicos e fotovoltaicos) • Edifícios e sistemas AVAC
• Sistemas de energia renovável • Cogeração e combustíveis
• Outras necessidades de simulação dinâmica
Por forma a suavizar a utilização de todas as ferramentas o TRNSYS será divido em 3 progra- mas, nomeadamente:
• TRNSYS Simulation Studio - Interpretação do sistema geral através da simulação dos com- ponentes e respetivas ligações, ou seja, o programa principal;
• TRNBuild - Introduz as informações necessárias acerca do edifício, componente essa que será referida no programa principal Type56;
• TRNEdit - Permite a edição dos componentes presentes no software [56].
Na dissertação apresentada foi colocado como o objetivo a modelação de uma bomba de calor geotérmica e aplicá-la numa monozona tipo calculando posteriormente o seu desempenho ener- gético. Uma vez que o tema da energia geotérmica apresenta reduzida penetração no mercado comparativamente com outras tecnologias energéticas, tais como a energia fotovoltaica e a eólica, foi colocado como objetivo a utilização de um software que permita tanto uma modelação sim- ples como forma inicial de abordagem ao tema como também uma complexificação do mesmo após aproximações iniciais. Ou seja, alterar eficazmente a monozona em avaliação, localizar o empreendimento em diferentes locais, aceder a diferentes sistemas de climatização, alterar as ca- racterísticas da bomba e do permutador de calor, realizar a colocação de um depósito de inércia e também a adição eventual de sistemas anexos de fonte renovável, como painéis fotovoltaicos ou coletores solares a titulo de exemplo.
Assim sendo será possível modelar uma casa modelo com várias zonas, com especificações individuais quanto às respetivas cargas térmicas, infiltrações, coeficientes de transmissão de calor entre as diferentes zonas de acordo com as limitações adjacentes.
Metodologia e modelo 48
No que concerne à localização da monozona, será então possível no mínimo referenciar locais de referencia nacionais e que sejam relevantes para o estudo.
Relativamente à bomba de calor geotérmica será possível utilizar bombas de calor ar-água e água-água tanto monofásico como trifásico. Para alem disso, acedendo aos dados de performance da mesma é possível utilizar em simulação um bomba de calor específica presente no mercado.
O permutador de calor terrestre presente no software irá permitir uma simulação tanto de um permutador de calor horizontal como vertical. Relativamente ao permutador vertical a possibili- dade de configuração do tipo de tubo será tubos concêntricos ou formato U [58]. A figura 3.2 apresenta um esquema do tipo de configuração tubular vertical referido anteriormente.
(a) Tubos concêntricos (b) Tubo em U
Figura 3.2: Tipo de configuração tubular vertical [58]