Simulação de carga térmica e otimização de sistema de ar-condicionado utilizando a integração EnergyPlus™ / MATLAB®

Resumo

Neste trabalho, avalia-se a carga térmica do laboratório HSBC localizado no 1º andar do edifício Alfred Cownley Slater (prédio 04) da Universidade Presbiteriana Mackenzie (UPM), em Higienópolis, São Paulo, utilizando o simulador EnergyPlus™ interagindo com o SketchUp®, programa de modelagem, através do plug-in Openstudio®. A carga térmica simulada foi ajustada e validada para as cargas de projeto disponibilizadas pela Coordenação de Obras e Manutenção (COMAN) da Universidade Presbiteriana Mackenzie (UPM). São mostrados resultados de simulações onde se avalia o efeito de sombreamento promovido por edifícios próximos, bem como o efeito da alteração do estado termodinâmico do ar exterior. A diferença entre a carga térmica simulada e prevista no projeto é menor que 1%. A carga térmica prevista pelo EnergyPlus™ foi utilizada por um simulador desenvolvido em MATLAB® e que emula o funcionamento de um ciclo de compressão de vapor. Usando o recurso de otimização da função fmincon do MATLAB® e programando o modelo do ciclo de compressão a vapor como um problema de programação não linear, a operação do sistema de refrigeração pode ser otimizada. As variáveis de decisão do problema de otimização incluem a abertura da válvula de expansão eletrônica do evaporador, a rotação do compressor de rotação variável e a vazão de ar dos condensadores do sistema de compressão a vapor do sistema de ar-condicionado VRV do 1º andar do prédio 04. A otimização da potência do compressor possibilita uma redução de até 14% do consumo de energia para os cenários de simulação estudados neste trabalho. Assim, recomenda-se a realização de estudos adicionais para avaliação técnico-econômica da viabilidade de implementação de estratégias avançadas de controle e otimização no sistema de ar-condicionado do edifício Alfred Cownley Slater.