Gestão horária do sistema de climatização

Tendo conhecimento dos horários de funcionamento dos equipamentos, analisa-se a possibilidade de otimizar o horário dos mesmos, tendo em conta a sua utilização em cada setor. Através do SGT, é possível definir o horário de funcionamento destes equipamentos, tornando o sistema automatizado, uma vez que não é necessária interferência humana para ativar ou desativar os mesmos.

A biblioteca possui normalmente um horário de funcionamento entre as 09:00h e as 22:00h, mas nem sempre existe ocupação de todos os espaços, sendo que existem equipamentos que poderão estar a funcionar desnecessariamente. Com base nos horários estabelecidos, foram-se realizando alterações no SGT relativamente aos horários de funcionamento dos equipamentos, com o objetivo de otimizar os consumos e os equipamentos do sistema. Primeiramente, definiu-se que os equipamentos referentes ao sistema de aquecimento, funcionassem apenas das 08:00h até às 20:00h, ou seja, desligavam duas horas mais cedo. Após esta alteração, não se apresentaram queixas de desconforto no período final de funcionamento do edifício por parte dos utilizadores e funcionários. Posto isto, decidiu-se alterar novamente o horário de funcionamento, desta vez, entrando em operação às 09:00h e deixando de funcionar às 18:00h. Novamente, não se registou qualquer tipo de queixa ou desconforto, levando a concluir que este horário pode também ser estabelecido futuramente. Para que estas alterações fossem possíveis, foi necessário estabelecer o mesmo horário de funcionamento para as eletrobombas do sistema de aquecimento.

O mesmo se fez para o horário de funcionamento das UTAN, como explicado mais abaixo. Neste caso, aplicaram-se horários diferentes consoante a área e o tipo de atividade que lá se pratica.

Repetiram-se as alterações nos chillers, já na estação de arrefecimento. Neste caso, encurtou-se o período de funcionamento em apenas duas horas, ou seja, começava a funcionar uma hora mais tarde (09:30h) e desligava uma hora mais cedo (17:30h).

Posto isto, e para além dos cenários já apresentados, existem algumas situações onde é possível obter algumas poupanças sem a necessidade de efetuar qualquer investimento, nomeadamente na gestão horária do sistema AVAC: Deste modo, apresentam-se os seguintes cenários:

Cenário 3 – Gestão horária do sistema AVAC

Através do SGT é possível configurar horários de funcionamento de alguns equipamentos, tais como as UTAN, as caldeiras e os chillers (que funcionam mediante o estado de funcionamento das eletrobombas).

Cenário 3.1 - Alteração do horário de funcionamento das UTAN

O sistema está inicialmente configurado para funcionar entre as 08:30h e as 21:00h sem interrupções, com uma temperatura de insuflação de 22ºC.

Dado o horário normal de funcionamento da biblioteca (09:00h – 22:00h), aliado á diminuta ocupação nos períodos entre as 09:00h e 09:30h e as 20:00h e 22:00h, propõe-se a alteração do horário de funcionamento das UTAN, de modo a não funcionarem dentro deste horário, ou seja, começarem a funcionar apenas às 09:30h e desligando às 20:00h. No caso das UTAN que servem o primeiro piso, não existe qualquer necessidade para estarem a funcionar depois das 18:30h, uma vez que o piso se destina principalmente aos funcionários da biblioteca, pelo que o seu funcionamento ocorreria apenas entre as 09:30h e as 18:30h. O mesmo acontece para a UTAN que serve a sala de exposições, o depósito de publicações, a sala de leitura informal e a sala de fundos especiais.

Admite-se também outro cenário mais radical, Cenário 3.1.1, em que o horário de funcionamento de todas as UTAN passaria a ser das 09:30h até às 18:00h.

Com estas alterações, no caso do Cenário 3.1, as UTAN passariam a funcionar durante 10 horas e 30 minutos ou 9 horas (dependendo dos espaços que servem), ao contrário das 12 horas e 30 minutos de funcionamento programados inicialmente. Admitindo o segundo cenário, estes equipamentos passariam a funcionar apenas durante 8 horas e 30 minutos.

Com base na estimativa do consumo de cada UTAN descrito anteriormente, torna-se possível estimar a poupança energética associada a estas alterações, admitindo que o consumo das mesmas se mantém constante durante o seu horário de funcionamento:

Temp. de insuflação 22ºC

Humidade 55%

Horário de funcionamento 08:30h - 21:00h

Setpoints originais

UTAN Cenário base Cenário 3.1 Cenário 3.1.1

Oficina de encadernação 08:30h - 21:00h 09:30h - 20:00h 09:30h - 18:00h

Depósito de publicações 08:30h - 21:00h 09:30h - 18:30h 09:30h - 18:00h

Balcão de inf./salão de leitura 08:30h - 21:00h 09:30h - 20:00h 09:30h - 18:00h

Zona de leitura informal 08:30h - 21:00h 09:30h - 18:30h 09:30h - 18:00h

Sala de leitura 08:30h - 21:00h 09:30h - 20:00h 09:30h - 18:00h

Sala de exposições 08:30h - 21:00h 09:30h - 18:30h 09:30h - 18:00h

Balcão de inf./salão de leitura 08:30h - 21:00h 09:30h - 20:00h 09:30h - 18:00h

Sala de fundos especiais 08:30h - 21:00h 09:30h - 18:30h 09:30h - 18:00h

Tabela 54 - Setpoints originais das UTAN

Conclui-se que, com a implementação do Cenário 3.1, seria possível uma poupança anual a rondar os 545€. Já o Cenário 3.1.1 permitiria uma poupança anual de quase 800€.

Cenário 3.2 - Alteração do horário de funcionamento das caldeiras

As caldeiras estão programadas para trabalhar no horário das 08:00h às 22:00h, consoante as necessidades de aquecimento. Contudo, pelas mesmas razões descritas no cenário anterior, torna-se plausível a alteração do horário de funcionamento destes equipamentos, propondo-se dois horários: das 09:00h às 18:00h ou das 09:00h às 20:00h, reduzindo-se respetivamente, três e cinco horas de funcionamento por dia. Contudo, existiram casos em que as caldeiras continuaram a funcionar fora do horário definido. Neste caso, no SGT terão de ser configurados os horários das eletrobombas, uma vez que as caldeiras funcionam em função das mesmas.

Com esta medida, torna-se difícil quantificar a poupança de gás natural que se poderá obter, uma vez que é consumido consoante as necessidades de aquecimento do edifício. O mesmo acontece para o consumo do queimador de gás natural. Contudo, neste caso, analisou-se o volume de gás natural consumido após esta hora, nos meses de novembro, dezembro, janeiro fevereiro e março de 2017, conseguindo-se estimar a poupança associada. No entanto, existiram alguns dias em que as caldeiras funcionaram interruptamente, provavelmente devido a um erro ou engano na configuração do modo de funcionamento das caldeiras (modo manual). Todo o consumo entre as 18:00h/20:00h e as 09:00h foi considerado como sendo volume consumido fora dos setpoints propostos, contabilizando para a poupança estimada. Esta situação ocorreu essencialmente no final do mês de novembro e durante o mês de dezembro.

Temp. de arranque da caldeira 55ºC Temp. de arranque da caldeira 55ºC Temp. de paragem da caldeira 70ºC Temp. de paragem da caldeira 70ºC

Horário de funcionamento 08:00h - 22:00h Horário de funcionamento 09:00h - 18:00h / 20:00h

Setpoints originais Setpoints propostos

Consumo anual (kWh) Custo anual (€) Poupança anual (kWh) Poupança anual (€) Cenário 3.1.1 UTAN 19018 1 711,61 € 545,34 € 797,05 € 6059 8856 27874 2 508,66 € 21815 1 963,32 €

2017 Cenário base Cenário 3.1

UTAN UTAN

Tabela 56 - Consumos e poupanças estimadas com a implementação dos Cenários 3.1 e 3.1.1

O cenário 3.2 corresponde a um período de funcionamento das caldeiras entre as 09:00h e as 18:00h. Já o cenário 3.2.1 corresponde ao período entre as 09:00h e as 20:00h.

Com estas alterações horárias, estima-se que seria possível uma redução de 42% com o cenário 3.2 e 32% com o cenário 3.2.1, levando a uma poupança anual de quase 2000€ ou 1500€ respetivamente.

Cenário 3.3 - Alteração do horário de funcionamento dos chillers

Estes equipamentos estão habilitados das 08:30h às 18:30h, pelo que seria interessante verificar se a inércia térmica do edifício conseguiria garantir as condições de conforto interior se os mesmos estivessem a funcionar apenas desde 09:30h às 17:30h. Contudo, tal não foi verificado, uma vez que não foi utlizada qualquer ferramenta de simulação dinâmica neste trabalho.

No entanto, com base no consumo mensal dos chillers, verificado através do SGT, é possível estimar a poupança possível, ao alterar os horários de funcionamento destes equipamentos. Também neste caso, no SGT terão de ser configurados os horários das eletrobombas, uma vez que os chillers funcionam em função do horário de funcionamento das mesmas.

Com esta medida estima-se que seria possível uma redução de 2372kWh no consumo de energia elétrica, correspondendo a uma poupança durante os três meses de funcionamento de 213,49€.

Temperatura da água á saída 8ºC Temperatura da água á saída 8ºC

Horário de funcionamento 08:30h - 18:30h Horário de funcionamento 09:30h - 17:30h Setpoints originais Setpoints propostos

Consumo anual de gás natural (kWh) Custo anual (€)

Poupança anual (kWh) Poupança anual (€)

Cenário base Cenário 3.2

Caldeiras Caldeiras - 98848,68 4 828,07 € 2017 - 41967,64 Cenário 3.2.1 Caldeiras 66798,32 3 326,56 € 1 995,39 € 1 501,51 € 56881,04 2 832,68 € 32050,37

Consumo anual de eletricidade (kWh) Custo anual (€)

Poupança anual (kWh) Poupança anual (€)

2017 Cenário base Cenário 3.3

Chillers Chillers

2372,07

11860,35 9488,28

1 067,43 € 853,95 €

213,49 €

Tabela 58 - Consumos e poupanças estimadas com a implementação dos Cenários 3.2 e 3.2.1

Tabela 59 - Setpoints originais e setpoints propostos para o funcionamento dos chillers

Cenário 3.4 – Alteração do horário de funcionamento das eletrobombas

Tal como referido anteriormente, todas as alterações acima mencionadas (Cenário 3.2 e 3.3) apenas fazem sentido, se forem também alterados os horários de funcionamento das eletrobombas. Posto isto, as eletrobombas de aquecimento passariam a funcionar das 09:00h às 18:00h ou das 09:00h às 20:00h. Já as eletrobombas do sistema de arrefecimento, passariam a funcionar das 09:30h às 17:30h.

Com base nos horários estabelecidos no Cenário 3.4, estima-se que seria possível uma redução no consumo de energia elétrica de 1998kWh, correspondendo a uma poupança anual de 179,82€. Admitindo o cenário 3.4.1, obter-se-ia uma redução de 1548kWh, traduzindo-se em cerca de 139,32€ poupados anualmente.