PROGRAMAS COMPUTACIONAIS

3.2.1 RETScreen International

O programa RETScreen International é direcionado à análise de projetos que exploram fontes energéticas renováveis e medidas de eficiência energética diversas. Foi desenvolvido pelo Departamento de Recursos Naturais do Canadá em parceria com uma rede internacional de especialistas da indústria e de pesquisadores de universidades (HARDER; GIBSON, 2011).

Esse programa possibilita avaliar, de forma comparativa, o uso de fontes de energia renováveis e convencionais; com base na produção de energia, indicadores de viabilidade econômica e emissões de gases de efeito estufa (JUN et al., 2011). Possui módulos específicos para projetos de energia eólica, pequenas hidroelétricas, cogeração, sistemas fotovoltaicos, sistemas fototérmicos e produção de calor usando biomassa (MARKOVIC et al., 2011).

Ele também possui um banco de dados de produtos e bases meteorológicas de 4.700 cidades localizadas em diversos países. Os arquivos de dados inseridos no programa são do tipo Ano Meteorológico Típico (Typical Meteorological Year - TMY), criados por meio da compilação de dados de estações meteorológicas terrestres e de observações realizadas por satélites da Agência Espacial Americana - NASA (CTEC, 2005).

O RETScreen International pode ser utilizado para avaliar o uso de aquecedores solares de água para aplicações domésticas, comerciais e industriais. A eficiência energética dos sistemas é calculada pelo difundido método da Carta-F (BECKMAN et al., 1977). As análises econômicas são realizadas por métodos de matemática financeira clássica, enquanto a redução de emissões de gases de efeito estufa é calculada por metodologia

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criada pelos desenvolvedores do programa (CTEC, 2005). Um fluxograma de entradas e saídas do módulo energético do RETScreen International para análise de aquecedores solares de água é apresentado na Figura 3.1.

Figura 3.1: Fluxograma de entradas e saídas do módulo energético de aquecedores solares de água do RETScreen International.

A modelagem é realizada em planilha eletrônica, de forma intuitiva e de fácil entendimento para o usuário (MENDES et al., 2011). A ferramenta está disponível em mais de 30 idiomas atualmente, incluindo o português. O Governo do Canadá mantém um portal virtual com manuais, cursos de treinamentos e fórum de discussão para os usuários do programa (NRCAN, 2012).

3.2.2 EnergyPlus

O programa EnergyPlus é, atualmente, uma das ferramentas computacionais mais utilizada para simular o comportamento termo- energético de edifícios. Foi desenvolvido pelo Departamento de Energia dos Estados Unidos por meio da fusão dos programas DOE-2 e BLAST (FUMO et al., 2010).

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Esta ferramenta foi criada com o objetivo inicial de possibilitar o cálculo de trocas térmicas e o consumo de energia em edifícios, por meio da modelagem física da construção e de seus sistemas. Buscando atender novas exigências dos usuários, as versões lançadas a partir do ano 2000 possuem funcionalidades adicionais, como possibilidade de adicionar ventilação natural, índices de conforto térmico e uso de sistemas solares térmicos e fotovoltaicos (CRAWLEY et al., 2001).

Assim como o RETScreen International, o EnergyPlus calcula a eficiência energética de aquecedores solares de água pelo método da Carta-F e trabalha com arquivos de dados meteorológicos do tipo TMY (LBL, 2011). A grande diferença entre o módulo energético dos dois programas está no fato de o EnergyPlus permitir uma análise mais detalhada, como pode ser visto no fluxograma de entradas e saídas apresentado na Figura 3.2.

Figura 3.2: Fluxograma de entradas e saídas do módulo energético de aquecedores solares de água do programa EnergyPlus.

O EnergyPlus possui diversas características que o colocam à frente de outros programas de simulação de edifícios, tais como: simulação

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simultânea e integrada de diferentes sistemas; intervalo de tempo de simulação menor que uma hora; cálculo da quantidade de calor em regime transiente e combinação de transferência de calor e massa (CRAWLEY et al., 2001).

O programa é estruturado em módulos, o que possibilita ao usuário o desenvolvimento de cada um sem que este tenha necessariamente conhecimento sobre os outros. Além disso, esse tipo de estrutura facilita o desenvolvimento contínuo e incorporação de novos recursos à ferramenta computacional (SAILOR, 2008).

3.2.3 Outros programas

O TRNSYS é atualmente um dos programas de modelagem de sistemas fototérmicos mais difundidos no mundo. Foi desenvolvido nos Estados Unidos e tem como principal vantagem realizar análises em regime transiente. A biblioteca do TRNSYS possui vários componentes e rotinas que podem ser utilizadas pelos usuários do programa (AYOMPE et al., 2011).

O programa SolDesigner foi desenvolvido na Alemanha e é destinado, principalmente, para dimensionamento de sistemas de aquecimento solar de água, mas também pode ser utilizado para fazer análises energéticas simplificadas. A simulação é realizada a partir de características da demanda diária de água e carga térmica, com geração de resultados como área de coletor, volume do reservatório térmico e estimativas da produção de energia (EERE, 2012).

Outra ferramenta computacional alemã bastante difundida para modelagem de aquecedores solares é o T*SOL. Diferente do SolDesigner, esta ferramenta permite a realização de análises termo-energéticas detalhadas do sistema. Possui um extenso banco de dados, contendo especificações de coletores solares, reservatórios térmicos, tubulações, bombas hidráulicas e trocadores de calor. Além disso, é possível avaliar a viabilidade econômica do projeto de aquecimento solar de água comparativamente a fontes convencionais (WOOLF, 2003).

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O programa SolarPro foi desenvolvido nos Estados Unidos e, assim como o EnergyPlus, simula o funcionamento de aquecedores solares de água em intervalos horários e utiliza arquivos de dados meteorológicos do tipo TMY. As análises são feitas com base em especificações técnicas dos componentes do sistema e padrões de uso de água quente. O SolarPro possui um ambiente de simulação intuitivo, o que facilita seu uso por pessoas com pouca experiência em modelagem (EERE, 2012).