Um grande número de fatores técnicos e económicos podem ser importantes na adoção da tec- nologia de GSHP e particularmente nos estágios iniciais do crescimento da indústria de instalação nacional. Os fatores técnicos que podem favorecer os sistemas de GSHP resultam da sua eficiência termodinâmica fundamentalmente favorável e isso é um fator significativo em climas mais frios. Em locais onde as propriedades não têm acesso a nenhuma rede de gás natural, qualquer tipo de bomba de calor pode ser uma opção atraente. Nestas situações, uma bomba de calor de fonte de ar pode ser uma das opções mais económicas. No entanto, as dificuldades com o congelamento de permutadores de calor externos e a queda de capacidade em temperaturas externas muito baixas, no caso de bombas de calor de fonte de ar, podem significar que GSHP é a melhor solução técnica. A tecnologia GSHP também tem alguma vantagem, pois a instalação final é discreta e silenciosa quando comparada às soluções de ar-condicionado ou convencional [19].
Quaisquer fatores técnicos prejudiciais associados à perfuração, aos permutadores de calor, materiais e equipamento das bombas de calor são geralmente problemas mínimos com fontes de alimentação monofásicas limitadas, sendo uma possível excepção em alguns países. Em locais
específicos, pode haver dificuldades ou incertezas com perfurações, mas uma variedade de técnicas de perfuração estão definidas para lidar com a maioria das condições geológicas [19].
Os custos de perfuração e permutadores de calor terrestres devem ser cobertos além do custo do equipamento da bomba de calor designada para o projeto. Consequentemente, nos locais onde a concorrência é de sistemas de aquecimento movidos a combustíveis fósseis (e combinações de combustível fóssil e ar arrefecido por chillers em aplicações não residenciais), os sistemas GSHP podem ser pouco atraentes para os projetistas devido ao aumento da necessidade de capital. Apesar de poder ser demonstrado um menor custo de ciclo de vida, esta comparação continua a ser dependente dos custos de combustível e energia podendo estes mesmos variar significativamente entre países e ao longo do tempo. [19].
De acordo com as conclusões apresentadas sobre os casos de estudo presentes em [51], é possí- vel verificar que os elevados parâmetros de performance apresentados levam a custos operacionais mais baixos e permitem então a recuperação do elevado investimento inicial num curto período de tempo. Caso se venha a verificar a disponibilização de incentivos financeiros e na criação de impostos sobre as emissões de CO2, os sistemas geotérmicos tornam-se mais atrativos.
Capítulo 3
Metodologia e modelo
A complexidade de um modelo pode ser expressa em termos de alcance (definido pelo numero de componentes no modelo), a sua resolução (definida pelo numero de estados por componente no modelo) e as respetivas interações entre os componentes. Existe uma certa complexidade de modelação a partir da qual a previsão de incerteza será maior que a incerteza inerente ao programa de simulação [52]. Desta forma foi dada preferência à simplificação do modelo por forma a obter um alto valor de estudo em baixa complexidade para os requeridos objetivos de simulação.
Este capítulo está dividido em seis secções. Na primeira secção 3.1 são indicadas as linhas de raciocínio base que guiam o desenvolvimento do presente trabalho. Na segunda secção 3.2 é apresentada a descrição de software bem como a aproximação inicial aos componentes a serem desenvolvidos e a forma como estes se adequam ao software utilizado. Na terceira secção 3.3 é apresentada a esquematização e modelação do sistema geral em TRNSYS onde são identificados os componentes de acordo com a organização e forma de trabalho do software. Na secção 3.4 são apresentadas as características da monozona modelo. Na quinta secção 3.5 são apresentadas as características associadas à bomba de calor geotérmica. Na sexta secção são apresentadas as características associadas ao permutador de calor terrestre. Esta secção apresenta uma subdivisão final associada ao cálculo da resistência térmica do permutador, valor esse essencial ao dimensio- namento do permutador de calor terrestre.
3.1
Metodologia do trabalho
No projeto de uma instalação de bomba de calor geotérmica é necessário ter em consideração aspetos chave para a sua elaboração. Um planeamento de base organizado e definido permitirá o desenvolvimento do tema a explorar. A instalação de uma bomba de calor geotérmica terá que levar em consideração a potencia de pico bem como a necessidade energética a fornecer, tanto à carga (edifício) como à fonte (solo). Por forma a facilitar a compreensão deverão estar cimentados os seguintes conceitos base:
• Cargas de pico - Cargas utilizadas para dimensionar e selecionar a bomba de calor corres- pondendo ao valor máximo exigido no sistema em situações de aquecimento e arrefecimento
• Necessidade energética - Energia necessária que o sistema deve fornecer ao edifício durante um determinado período de tempo (diário, mensal, anual, etc).
• Carga térmica no solo - Representa a quantidade de calor fornecido pelo solo (em modo aquecimento) ou dissipado pelo mesmo (em modo arrefecimento).
Por forma a dar inicio ao projeto foi elaborada a monozona modelo e verificadas as cargas mais exigentes ao longo do ano, aquecimento e arrefecimento. A simulação realizada na mono- zona utilizou as ferramentas presentes no software (TRNBuild) por forma a alterar as característi- cas presentes na mesma, e no software principal foi realizado o calculo de todos os componentes envolvidos. Na junção de ambos os softwares foi possível através das opções de infiltração, ven- tilação, aquecimento, arrefecimento e ganhos internos, avaliar o comportamento do modelo ao longo do ano, caso exista um controlo de temperatura (aquecimento/arrefecimento) ou não. No caso de controlo de temperatura são apenas indicadas as temperaturas mínimas e máximas às quais deverá se encontrar o local, com uma potência térmica ilimitada. Através desta ferramenta é pos- sível obter a carga de pico da monozona e definir a bomba de calor geotérmica a aplicar. Uma vez obtidos os dados presentes no mercado relativamente à bomba de calor geotérmica, foi pré- dimensionado o permutador de calor terrestre e estudado o formato de climatização da monozona. Uma vez concluído todo este processo é possível então obter os dados de avaliação do modelo geral de simulação e analisar o comportamento de todos os componentes. Nomeadamente serão valores tais como temperatura interior da monozona, potência térmica, potência elétrica, COP entre outros.