Avaliação do desempenho energético de câmaras de refrigeração industrial

Dissertação de mestrado em Engenharia Mecânica (Engenharia do Ambiente) apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de CoimbraUm dos principais custos da indústria portuguesa e que reduz a sua competitividade prende-se com a fatura energética. Na indústria agroalimentar, nomeadamente a conservação e tratamento de peixe, essa fatura reflete-se com maior incidência no consumo dos sistemas de refrigeração. Na refrigeração industrial existem vários tipos de ganhos térmicos que podem ser amenizados com pequenas alterações ao sistema com o objetivo de melhorar a eficiência energética e, ao mesmo tempo, controlar de forma eficiente a temperatura no interior das câmaras de refrigeração. Portas abertas, envolvente, dimensionamento dos equipamentos de frio, iluminação e equipamentos que produzem calor são os principais contribuintes para os ganhos térmicos. Este trabalho tem como objetivo avaliar o desempenho energético de câmaras de refrigeração industrial, estimar os principais ganhos térmicos, e avaliar medidas de melhoria para redução de consumos a custos coerentes. Para isso foi utilizado o software de simulação dinâmica EnergyPlus. Construiu-se o modelo de edifício com o apoio da ferramenta de desenho Sketchup e utilizou-se o EnergyPlus para realizar a avaliação do desempenho térmico e energético. Para conjugar o modelo criado na ferramenta de desenho com o software de simulação, foi utilizado o plugin OpenStudio, que nos permite exportar os dados do modelo tridimensional para o EnergyPlus. Finalmente foram testadas as propostas de melhoria que se consideraram convenientes através de simulações dinâmicas. Alterações ao nível do sistema de refrigeração utilizado, alteração de proteções de portas e também de envolvente das câmaras de refrigeração são propostas apresentadas no presente trabalho. Analisando os resultados obtidos verifica-se que a proposta mais eficaz passa pela utilização de um sistema a operar com compressores de duplo estágio de compressão para o ciclo de baixas temperaturas. No entanto, dado o elevado investimento que esta medida teria, a sua aplicação será mais adequada numa instalação nova. Verifica-se também que a proteção de porta cortinas de PVC é a medida a instalar que mais reduz o consumo energético.One of the main costs reducing the competitiveness of the Portuguese industry derives from energy consumption. In agro-food industry, and specifically in fish processing and conservation, this cost mainly reflects the consumption related to refrigeration systems. There are several types of thermal gains that cause inefficiency of the industrial refrigeration system. Major contributions to such gains include door openings, building envelope, size of the refrigerated system, lighting and equipment that releases heat. Those costs can be effectively lowered with minor changes to the system in order to improve energy efficiency. This does not affect the system’s overall ability to regulate the indoor air in cooling chambers, allowing an efficient control over the temperature This work aims to evaluate the energy performance of industrial refrigeration chambers, calculate thermal gains and analyze them in order to evaluate, which improvement measures might be taken to reduce consumption of consistent costs. For that, the dynamic simulation software EnergyPlus was used. The Building model was generated with the support of Sketchup’s drawing tool and then exported, by the plugin OpenStudio, to EnergyPlus, where its thermal and energy performances were assessed. Finally, proposals for improvements, which were considered suitable, were tested through dynamic simulations. This work proposes changes to the used cooling system, replacement of doors protection and cooling chambers envelope, in order to maximize overall efficiency of the refrigeration system. After analyzing the simulation results it is concluded that the most efficient way to improve energy efficiency will be a two stage compression system. However, the advantages of this system are only fully demonstrated when used at the time of installation of a new system, rather than by being used in an existing system. In the case of existing systems, rather than replace the compression system, the most efficient way to lower energy consumption is to use Strip Curtains to minimize the airflow between two zones when the doors are opened