EN16147-2011

A norma europeia EN16147-2011 vem substituir a antiga EN255-3 e traz naturalmente algumas mudanças, de um modo geral, esta “revisão” pode ser caracterizada por:

 O novo COP (EN16147) é mais baixo que o anterior (EN255-3). Isto deve-se ao facto de que, na nova norma, as perdas de energia pelo reservatório de água são contabilizadas.  Na EN16147 existem cinco tipos de perfis de utilização (S, M, L, XL e XXL) para diferentes

capacidades de reservatórios de água. Estes perfis são a base da determinação do COP.

Esta norma especifica o método de teste para a avaliação de COP, em qualquer bomba de calor para produção de água quente sanitária (ar/água, salmoura/água e água/água), operada por um compressor elétrico e ligada a um reservatório de água quente.

Termos e definições

 Água quente sanitária: água que é aquecida para utilização doméstica ou similar.  Volume nominal ( ): Volume de água atribuído ao reservatório pelo fabricante.

 Ar interior: Fonte quente da bomba de calor, que “absorve” calor por um permutador de calor em contacto direto com o ar do interior do edifício.

 Coeficiente de performance para utilização de água quente sanitária ( ): Coeficiente de performance determinado com base num perfil de consumo, incluindo as perdas do tanque.

 Utilização: Processo de “retirar” um dado volume de água quente da bomba de calor, normalmente durante um perfil de consumo acontecem várias utilizações diferentes, ou seja, os volumes de água retirados não são iguais.

 Perfil de consumo: Simulação de um conjunto de utilizações de uma bomba de calor com base diária.

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Teste de performance e determinação do consumo de energia

Na Tabela 2.3 (European Committee for Standardization, 2011) são apresentadas as condições de teste para os vários sistemas possíveis.

Tabela 2. 3 – Condições de teste

a

Temperatura de bolbo seco (bolbo húmido está entre parêntesis)

A temperatura de entrada de água no tanque deve ser 10°C.

O teste consiste em seis etapas principais, representadas na Figura 2.20.

Tipo de fonte de calor

Temperatura do ara da fonte de calor (°C) Temperatura ambiente da bomba de calor (°C) Temperatura ambiente do reservatório de água (°C)

Ar exterior (com a bomba

de calor no interior) 7 (6) De 15 a 30 20 Ar exterior (com a bomba

de calor no exterior) 7 (6) Temperatura da fonte quente 20 Ar interior 15 (6) Temperatura da fonte quente 15 Ar de exaustão 20 (12) De 15 a 30 20

25 Figura 2. 20 – Fases do teste e respetiva ordem (Adaptado de EN16147, 2010)

Cada fase corresponde a um determinado conjunto de eventos ou processos:

A. Período de aquecimento

Este teste consiste na avaliação do tempo necessário para aquecer a água do tanque, de um estado inicial até que o compressor seja desligado pelo termóstato. Devem ser monitorizados o tempo de aquecimento e a energia elétrica fornecida (Adaptado de Penas, 2012).

B. Determinação da potência em standby

A potência em standby é determinada pela medição de energia elétrica fornecida durante 48 horas, ou menos, caso ocorram 6 ciclos on-off. A potência é dada por:

(2.2)

Onde:

é a potência em standby, em kW;

é a energia fornecida durante o último ciclo on-off, em kWh; é a duração do último ciclo on-off, em segundos.

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C. Determinação do consumo energético e do coeficiente de performance para aquecimento de água sanitária recorrendo aos perfis de utilização

O perfil utilizado para avaliar o COP é da escolha do fabricante. A escolha do perfil de consumo pode depender de acordo com uma norma específica existente no mercado francês, que essencialmente é igual à EN16147, com a diferença de que estabelece uma relação entre a capacidade do tanque e o perfil de consumo utilizado.

Determinação da energia útil

Este teste começa quando a temperatura no tanque chega ao valor pré definido, e acaba passado 24 horas, ou mais, se após as 24 horas, a bomba de calor não estiver a funcionar. Se tal acontecer, o teste tem que ser estendido até que a bomba de calor reinicie e pare outra vez, como mostra a Figura 2.21.

A energia útil na forma de calor ( ) durante uma utilização é dada pela seguinte equação:

(2.3)

Onde:

é o caudal volúmico em m3/s;

é a diferença de temperatura entre a água quente na saída e a água fria na entrada do tanque em K;

é o período de duração da utilização em s; é o calor específico da água em kJ/(kg.K);

27 A – Primeira utilização de um perfil de consumos

B – Última utilização de um perfil de consumos

C – Período de funcionamento imediatamente antes do início do teste

D – Período de funcionamento da bomba de calor após última utilização

– Duração total de ensaio

Figura 2. 21 – Exemplo da determinação do tempo total de teste (Adaptado de EN16147, 2010)

No perfil de consumo existem certas atividades que requerem um T mínimo que deve ser alcançado. Isto acontece porque, por exemplo, no dish washing, a máquina de lavar precisa de um aumento de temperatura de 45°C, ou seja, 55°C de temperatura de água. Como, por vezes, essa temperatura de saída não é contemplada, é considerado que uma resistência elétrica na máquina de lavar compensa, e aquece a água para alcançar o requisito (Adaptado de Penas, 2012).

Exemplo: Se água sair da bomba de calor a 47°C (faltam 8°C para os 55°C do requisito), considera-se que a resistência elétrica da máquina de lavar compensa estes 8°C. É essa energia que é acrescentada. Neste tipo de utilizações, a equação é a seguinte:

28 Onde:

é o caudal volúmico em m3/s;

é a diferença de temperatura entre a água quente na saída e a água fria na entrada do tanque em K;

é o período de duração da utilização em s; é o calor específico da água em kJ/(kg.K);

é a massa volúmica da água quente no caudalímetro em kg/m3; é a diferença de temperatura que deve ser alcançada em K.

Finalmente: (2.5) (2.6) (2.7) Onde:

é o número de utilizações durante o perfil de consumo; é o índice de utilização.

é a energia na forma de calor produzida durante o perfil de utilização.

Determinação do consumo elétrico diário

Ao input energético total medido ( ) durante o perfil de consumo, é aplicado um fator de correção, que representa o consumo elétrico de equipamentos como o ventilador e a bomba de água:

29 No entanto, para a avaliação do COP da bomba de calor Bosch, esta correção não é aplicada, ou seja:

(2.9)

Onde:

é a energia elétrica consumida, em kWh.

Correção das perdas numa base de 24 horas

Como já referido anteriormente, a avaliação do perfil de consumo não tem uma duração bem definida, como tal, a energia elétrica consumida durante um dado perfil deve ser corrigida numa base de 24 horas (Adaptado de Penas, 2012). A equação para a avaliação desta energia é:

(2.10) Onde:

é o consumo total diário de energia elétrica durante o perfil de utilização, em kWh; é o tempo do teste diário, em horas;

é a potência em standby, em kW;

é a energia na forma de calor produzida pela resistência elétrica durante o perfil de utilização.

Coeficiente de performance (COP)

O COP da instalação é:

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D. Determinação da temperatura de água quente de referência e da quantidade máxima de água quente, numa única utilização

Este teste começa após o anterior, quando o compressor é desligado pelo termóstato do tanque. Durante este ensaio, vai ser retirada água de dentro do tanque, a um caudal de 10 l/min, até que a temperatura da água chegue abaixo dos 40°C. A temperatura de água quente de referência é:

(2.12)

Onde:

é a temperatura de água quente de referência, em °C; é a temperatura de água quente à saída do tanque, em °C;

é o tempo desde o início do teste até que a água que sai do tanque chegue aos 40°C. O volume máximo de água quente é dado por:

(2.13)

Onde:

é o volume máximo de água quente, em m3;

é a diferença entre a temperatura da água quente e a temperatura da água fria da rede;

é o tempo desde o início do teste até que a água que sai do tanque chegue aos 40°C.

E. Teste para estabelecer a gama de temperaturas F. Testes de segurança

Os testes “E” e “F” estão presentes na norma EN16147 mas para os testes realizados não são tidos em conta.

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