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Título: Desempenho energético de bombas de calor e sistemas solares térmicos considerando perfis de extração normalizados
Autor: David, João Pedro Gonçalves
Orientador: Facão, Jorge
Carvalho, Maria João Petronilo de
Palavras-chave: Sistema solar térmico
Bomba de calor
Água quente sanitária
Fração solar
Fator de desempenho sazonal
Teses de mestrado - 2014
Data de Defesa: 2014
Resumo: Este trabalho tem como objetivo comparar o desempenho de sistemas solares térmicos e de bombas de calor para preparação de água quente sanitária, considerando os mesmos perfis de extração. Para o estudo dos sistemas solares efetuaram-se simulações numéricas em ambiente TRNSYS, enquanto para a análise da bomba de calor foi utilizado o método BIN modificado, presente no artigo “New test methodologies to analyse direct expansion solar assisted heat pumps for domestic hot water”. A comparação foi feita para trinta cidades diferentes, escolhidas a partir da Nomenclatura das Unidades Territoriais para Fins Estatísticos (NUTS III). O desempenho foi avaliado através de parâmetros como a fração solar, o fator de desempenho sazonal da bomba de calor, o consumo de energia primária e os gastos com os sistemas utilizados ao fim de dez anos. No que diz respeito à fração solar, os valores variam entre os 53.31% em Faro e os 41.28% no Funchal, sendo a região sul a que apresenta os melhores resultados. O fator de desempenho sazonal varia entre 2.03 em Ponta Delgada e 1.78 em Bragança. Quanto ao consumo de energia primária o sistema que apresenta um menor consumo é o sistema solar térmico com sistema de apoio a gás, de seguida encontra-se o sistema com bomba de calor e o sistema solar térmico com apoio elétrico é o que apresenta maior consumo. Por último efetuaram-se os cálculos económicos, mais concretamente, o cálculo do custo final dos sistemas ao fim de dez anos, e tal como sucedeu com o consumo de energia primária, o sistema solar térmico com sistema de apoio a gás é o mais barato, segue-se o sistema com bomba de calor e o mais dispendioso é o sistema solar térmico com apoio elétrico. Esta diferença deve-se principalmente à discrepância entre o preço do gás natural e da eletricidade.
This study aims to compare the performance of solar thermal systems and heat pumps for domestic hot water preparation, considering the same extraction profiles. The analysis of solar systems was done in TRNSYS environment, while for the analysis of the heat pump was used the modified BIN method, present in the article “New test methodologies to analyse direct expansion solar assisted heat pumps for domestic hot water”. The comparison was done for thirty different cities, chosen from the Nomenclature of Territorial Units for Statistics (NUTS III). The performance was evaluated by parameters such as the solar fraction, the seasonal performance factor of the heat pump, the primary energy consumption and the life cycle cost during ten years. With regard to solar fraction, values vary between 53.31% in Faro to 41.28% in Funchal, with a southern region providing the best results. The seasonal performance factor varies between 2.03 in Ponta Delgada and 1.78 in Bragança. Regarding primary energy consumption, the system that has a lower consumption is the solar thermal system with a gas backup system, then is the heat pump system and solar thermal system with electric backup presents the greatest consumption. Finally the economic analysis was done for the three systems, namely the life cycle cost of the systems during ten years, and as happened with primary energy consumption, the solar thermal system with a gas backup presents the lower value, followed by the heat pump system and the most expensive was the solar thermal system with electric support. This difference is mainly due to the discrepancy between the price of natural gas and electricity.
Descrição: Tese de mestrado em Engenharia da Energia e do Ambiente, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2014
URI: http://hdl.handle.net/10451/15657
Designação: Mestrado em Engenharia da Energia e do Ambiente
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