MANUAL BOMBA DE CALOR

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BOMBA DE CALOR

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Índice

1. Introdução ... 3

2. Regras de segurança gerais de utilização do LAVAC ... 4

3. Regras de segurança específicas na utilização da instalação experimental ... 5

3.1. Obrigatoriedades na utilização da instalação experimental ... 6

3.2. Perigos na utilização da instalação experimental ... 6

4. Procedimentos experimentais ... 7 4.1. Experiência nº1... 7 4.1.1. Objetivos da experiência ... 7 4.1.2. Descrição da instalação ... 7 4.1.3. Lista da instrumentação ... 14 4.1.4. Procedimento experimental ... 14 4.1.5. Bibliografia ... 14 Anexos ... 15

Lista de Figuras

Figura 1 – Vista completa dos componentes da instalação ... 8

Figura 2 – Painel Solar Termodinâmico. ... 9

Figura 3 – Esquema do termoacumulador ... 9

Figura 4 – Bloco Termodinâmico ... 10

Figura 5 – Grupo de segurança. ... 11

Figura 6 – Localização do vaso de expansão. ... 11

Figura 7 – Válvula redutora de pressão. ... 12

Lista de Tabelas

Tabela 1 – Lista dos pontos de medição. ... 13

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1. Introdução

A Instalação da Bomba de Calor localiza-se na Casa Inteligente, tendo como principais vetores orientadores, a realização de ensaios de cálculo de eficiência de instalações de aquecimento de águas sanitárias (AQS).

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2. Regras de segurança gerais de utilização do

LAVAC

a) Não é permitida a entrada de alimentos e outros objetos impróprios na EA;

b) Não é permitido o registo de imagem ou áudio sem autorização prévia do Diretor da EA;

c) É obrigatória a utilização do equipamento de proteção padrão, de acordo com o indicado na tabela 2 do anexo I do Regulamento das Estruturas de Apoio do Departamento de Engenharia Mecânica;

d) É obrigatória a utilização do equipamento de proteção adicional requerido por determinados equipamentos, de acordo com o indicado no respetivo procedimento e na sinalética do equipamento;

e) Não é permitido o uso de determinado vestuário e outros adereços que ponham em risco a integridade física dos utilizadores ou a de terceiros, de acordo com o indicado na tabela 3 do anexo I do Regulamento das Estruturas de Apoio do Departamento de Engenharia Mecânica;

f) É obrigatório o cumprimento das proibições adicionais aplicadas a determinados equipamentos, de acordo com o indicado no respetivo procedimento;

g) É obrigatória a leitura dos procedimentos dos equipamentos antes da execução dos respetivos trabalhos;

h) É obrigatório respeitar a sinalização de segurança afixada junto ao espaço de trabalho;

i) É obrigatório respeitar as áreas de segurança delimitadas e manter livres os locais de passagem;

j) Todos os meios disponíveis devem ser usados corretamente, e mantidos limpos e organizados após a sua utilização;

k) Todas as anomalias detetadas devem ser imediatamente reportadas ao Docente e/ou Pessoal Técnico da EA;

l) Podem ser impostas restrições de acesso a utilizadores que não cumpram estas regras.

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3. Regras de segurança específicas na utilização da

instalação experimental

a) Antes de iniciar qualquer trabalho no laboratório, deve ler as instruções fornecidas para cada aparelho.

b) Não deverá realizar a experiência sozinho.

c) Antes de iniciar o funcionamento da instalação deverá tomar conhecimento do modo de paragem em caso de emergência.

d) A Bomba de Calor (BC) só deverá funcionar se o termoacumulador tiver abastecido de água.

e) A BC só deverá funcionar se contiver a carga adequada de fluido frigorigéneo. f) A BC serve apenas para o aquecimento de água potável nos limites indicados de

aplicação de temperatura.

g) Ao trabalhar na BC esta deve-se encontrar sempre sem tensão elétrica.

h) Antes de executar as medições experimentais, deve saber exatamente quais os resultados experimentais que lhe interessam para realizar os trabalhos, e como os vai obter.

i) Deverá ser cuidadoso quando utiliza a BC.

j) Utilize a BC única e exclusivamente para o fim a que se destinam.

k) Não exceda as condições máximas de operação da BC especificadas nos catálogos: temperatura, pressão, velocidade, etc.

l) Se verificar algo de anormal na utilização da BC, não hesite em comunicar ao diretor/técnico do laboratório.

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3.1. Obrigatoriedades na utilização da instalação experimental

 Obrigatório o uso de bata;

 Obrigatório o uso de protetores auditivos;

 Obrigatório desligar a alimentação elétrica no final do procedimento experimental.

3.2. Perigos na utilização da instalação experimental

 Não estão identificados perigos específicos na utilização da instalação experimental.

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4. Procedimentos experimentais

4.1. Experiência nº1

4.1.1. Objetivos da experiência

a. Determinação do coeficiente de desempenho de Carnot da bomba de calor. b. Determinação do ciclo de compressão real no diagrama P-h.

c. Determinação do coeficiente de desempenho real da bomba de calor utilizando o diagrama P-h.

d. Estudar o efeito da variação da temperatura ambiente exterior no valor do coeficiente de desempenho real.

e. Determinação da incerteza do valor do coeficiente de desempenho real.

4.1.2. Descrição da instalação

A instalação é constituída pelos seguintes componentes:  Painel solar Termodinâmico

 Termoacumulador  Bloco Termodinâmico  Fluido frigorigéneo R134A  Grupo de Segurança  Vaso de expansão

 Válvula Redutora de pressão  Aquisição de dados

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Manual_BC_v01_24102016 Página 9 de 16 4.1.2.1. Painel Solar Termodinâmico

O painel solar é uma placa do tipo roll-bond fabricado em alumínio prensado de duplo canalete com oxidação anódica pós-prensagem que lhe confere uma apresentação de cor negra.

O painel tem as dimensões 2000mm x 800mm x 20mm.

As ligações do painel são em tubo de cobre com diâmetro interior de 1/4”.

Figura 2 – Painel Solar Termodinâmico.

4.1.2.2. Termoacumulador

O termoacumulador de água quente é vertical assente sobre o solo. A cuba é fabricada em aço inox. O isolamento térmico de 35 – 45 mm de espessura. Sendo o seu revestimento exterior em poliestireno de alto impacto.

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Manual_BC_v01_24102016 Página 10 de 16 4.1.2.3. Bloco Termodinâmico

Denomina-se Bloco Termodinâmico ao componente que transfere a Energia captada pelo painel solar em Calor transferido à água.

É assente numa estrutura em aço inox: onde se destaca: o compressor, permutador, válvula de expansão, termostáto, pressostáto e resistência eléctrica.

A parte frontal do bloco possui dois tubos( Linha de aspiração e Linha de líquido), destinados à ligação ao painel solar.

O bloco termodinâmico é acoplado ao termoacumulador através de 12 parafusos M10.

Figura 4 – Bloco Termodinâmico

4.1.2.4. Fluido frigorigéneo R134a

O R134a é um refrigerante HFC, e como tal, não é prejudicial à camada do ozono. Têm uma grande estabilidade térmica e química, uma baixa toxidade, não é inflamável e é compatível com a maioria dos materiais.

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Manual_BC_v01_24102016 Página 11 de 16 4.1.2.5. Grupo de segurança

O grupo de segurança permite que o sistema esteja protegido para situações de, anomalias na alimentação de água fria, retorno de água quente, esvaziamento do termoacumulador, pressões elevadas. É uma válvula de corpo em latão cromado, de acordo com as normas europeias ISO 1487. A válvula está calibrada para actuar a 7 bar.

Figura 5 – Grupo de segurança.

4.1.2.6. Vaso de expansão

O vaso de expansão é um dispositivo destinado a compensar o aumento do volume de água provocado pela subida da temperatura.

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Manual_BC_v01_24102016 Página 12 de 16 4.1.2.7. Válvula redutora de pressão

A válvula redutora de pressão deve ser sempre instalada a montante do grupo de segurança, preparada para actuar em situações para as quais a pressão da rede seja superior a 3 bar. Esta válvula faz-se acompanhar de um manómetro.

Figura 7 – Válvula redutora de pressão.

Características:

 Corpo em latão cromado;

 Pressão máx. a montante: 16 bar;  Pressão a jusante: 1-6 bar;

 Temperatura Max. de funcionamento: 65ºC  Manómetro: 0-10 bar

 Orifício roscado 3/4” (entrada e saída)

4.1.2.8. Aquisição de dados

Para a aquisição dos dados da temperatura é utilizado um DATA LOGGER com software dedicado no PC com as seguintes características:

Marca: DELTA-T Devices Modelo: DL2e Data Logger

Este equipamento permite adquirir até um máximo de 64 sinais de vários tipos de sondas diferentes.

As temperaturas são adquiridas através de termopares do tipo T

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Tabela 1 – Lista dos pontos de medição.

Nº Designação Sigla Unidade de

medida Nº de identificação datalogger 1 Temperatura de entrada da água no acumulador TAE °C 2 2 Temperatura de água no acumulador 1 TAC1 °C 3 3 Temperatura de água no acumulador 2 TAC2 °C 4 4 Temperatura de água no acumulador 3 T AC3 °C 5

5 Temperatura de saída da água no acumulador

TAS °C 6

6 Registador de temperatura MCE kWh - 7 Pressão do fluido frigorigéneo

à saída do compressor

Pcond kPa -

8 Pressão do fluido frigorigéneo à entrada do compressor PEV kPa - 9 Temperatura ar ambiente interior Tamb °C 7 10 Temperatura ar ambiente exterior Text °C 8 11 Temperatura de entrada do fluido frigorigéneo no evaporador Tent EV ext °C 9

12 Temperatura de saída do fluido frigorigéneo no evaporador

Tsaída EV ext °C 10

13 Temperatura evaporador 1 TEV1 °C 11

19 Temepratura do fluido frigorigéneo no troço de tubagem entre evaporador e compressor TEV/COMP °C 17 20 Temperatura do fluido frigorigéneo à entrada do condensador Tcond/ent °C 18 21 Temperatura do fluido frigorigéneo à saída do condensador Tcond/sai °C 19 22 Temperatura do fluido frigorigéneo à entrada da válvula expansora Tent/valv °C 20 23 Temperatura do fluido

frigorigéneo à saída da válvula expansora Tsai/valv °C 21 24 Temperatura do fluido frigorigéneo à entrada do compressor Tcomp/ent °C 22 25 Temperatura do fluido frigorigéneo à saída do compressor Tcomp/sai °C 23

26 Radiação solar (Piranómetro) Rsolar W/m2 24

27 Contador de água

(caudalímetro) Caudal água m

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4.1.3. Lista da instrumentação

 Registador de Energia FLUKE 1730  Analisador de refrigeração TESTO 557-2

 Contador de Entalpia Schlumberger THERMIFLU  Piranómetro KIPP & ZONEN CMP 3

 Datalogger DELTA-T DEVICES DL2e  Termpares tipo K e J

4.1.4. Procedimento experimental

 Ligar a Bomba de Calor na tomada elétrica.

 Aguardar que a bomba de calor atinja o ponto normal de funcionamento (no caso de o compressor da BC não trabalhar abrir torneira de água que se encontra na banheira da instalação sanitária da Casa Inteligente).

 Registar os valores das grandezas físicas que não são guardadas no datalogger (o período de recolha e amostragem dependem dos objetivos da experiência).

 Após o ensaio descarregar os valores das grandezas físicas registadas no datalogger.

 Desligar a Bomba de Calor na tomada elétrica.

4.1.5. Bibliografia

 Fichas técnicas dos instrumentos de medição.

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Anexos

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