Instalações de refrigeração eficientes no sector terciário
A procura constante da máxima eficiência energética e de uma melhor utilização do consumo de energia de arrefecimento no sector terciário conduz a uma centralização dos sistemas de arrefecimento e, em alguns casos, à integração do ar condicionado no mesmo sistema, reduzindo assim o investimento inicial e o consumo anual de eletricidade, o que permite um tempo de retorno mais curto.
A União Europeia está a liderar a transição para uma economia mais sustentável, implementando nova legislação destinada a reduzir drasticamente as emissões de CO2. Este esforço conduziu a mudanças significativas no sector da refrigeração, com o objetivo de aumentar a eficiência energética e reduzir a pegada de carbono. No sector industrial, o consumo de eletricidade é um dos principais custos, o que tem um impacto direto na competitividade dos produtos. Por isso, a aposta na eficiência energética tem-se intensificado para fazer face às variações dos custos energéticos e promover uma maior sustentabilidade.
Além disso, a estratégia da UE inclui a melhoria da eficiência energética como um pilar central para alcançar a neutralidade climática, assegurando uma transição justa e próspera. As medidas de eficiência energética não só evitam as emissões de gases com efeito de estufa, como também reduzem a procura e o preço de recursos energéticos valiosos. De acordo com o relatório da Agência Internacional da Energia, a duplicação da eficiência energética poderia reduzir as emissões de gases com efeito de estufa em quase um terço até 2030.
No caso da refrigeração no sector terciário, onde se encontram os sectores do comércio, da restauração, da hotelaria, etc., são necessárias câmaras a diferentes temperaturas em função do produto que conservam ou processam e das necessidades de climatização, para além das necessidades de água quente (AQS) para a higienização das superfícies, o apoio ao circuito de água quente ou o aquecimento.
Uma das melhores e mais utilizadas estratégias no sector da refrigeração e do ar condicionado é a utilização de sistemas centralizados, uma vez que reduz os recursos necessários para fornecer a mesma potência de arrefecimento requerida, algumas das medidas adoptadas são:
- Sistemas em cascata, que aumentam o SEPR da instalação.
- Accionamentos de velocidade variável, que reduzem os picos de consumo de energia e aumentam a vida útil dos motores.
- Várias linhas de aspiração para fornecer serviço a diferentes temperaturas em simultâneo.
- Sistema VRC (Variable Refrigerant Capacity) para regulação da capacidade de refrigeração.
- Recuperação do calor de condensação.
- Subarrefecimento da linha de líquido, o que melhora o desempenho do sistema.
- Utilização de fluidos frigoríficos naturais ou de baixo GWP.
- Sistemas indirectos para reduzir a carga de refrigerante.
A INTARCON, dada a sua experiência na centralização de serviços, defende a utilização de refrigerantes naturais, como o propano (R-290), o dióxido de carbono (R-744) e o amoníaco (R-717), como solução de futuro de acordo com a normativa de gases fluorados, assim como pela sua maior eficiência energética.
O R-744 e o R-717 são utilizados principalmente em sistemas de expansão direta para câmaras de temperatura negativa devido à sua elevada capacidade de arrefecimento graças às suas caraterísticas termodinâmicas. E o R-290 e o R-717 são utilizados em sistemas de expansão indireta com a ideia de proporcionar segurança na instalação, reduzindo a carga e confinando o gás numa área específica, aumentando a segurança, minimizando a possibilidade de fugas e reduzindo o impacto ambiental. A maioria das instalações de expansão direta tem uma alternativa de expansão indireta.
Embora no sector terciário da refrigeração, as instalações de expansão indireta sejam normalmente utilizadas em instalações ou projectos de maior dimensão, enquanto a expansão direta tende a concentrar-se em projectos mais pequenos.
Vantagens e desvantagens da centralização
Uma solução adequada do ponto de vista técnico e económico, quando é necessário fornecer refrigeração a numerosos serviços, é a instalação centralizada. Esta opção é ideal quando é necessário instalar mais de três ou quatro evaporadores e existe uma sala de máquinas ou um terraço perto dos pontos de fornecimento de arrefecimento.
Vantagens da instalação centralizada em relação aos sistemas autónomos:
- Controlo integral do sistema.
- Significativa poupança de energia, facilitada por sistemas como a condensação e evaporação flutuante, variadores de velocidade ou descongelação por gás quente, entre outros.
- Manutenção simplificada devido à localização conjunta de todos os componentes de produção de frio numa única zona ou sala de máquinas.
- Redução de custos devido a:
- Capacidade de escalonamento de potência, o que reduz a necessidade de um compressor para cada câmara ou serviço.
- Utilização de componentes comuns como o condensador e o coletor de líquido.
- Menor potência instalada graças à aplicação do fator de simultaneidade.
Desvantagens da instalação centralizada em relação aos sistemas autónomos:
- Pessoal de refrigeração melhor qualificado.
- Regulamentação específica segundo o RSIF e o F-Gas:
- Necessidade de um projeto técnico para instalações eléctricas superiores a 30 kW (RSIF).
- Custos elevados e restrições para os refrigerantes HFC (F-Gas).
- Alternativa: Utilização de fluidos frigorigéneos naturais como o CO2 em expansão direta, ou conversão da instalação para um sistema de expansão indireta, o que reduz significativamente a carga de fluido frigorigéneo no sistema e permite manter uma instalação como Tier 1, simplificando os requisitos regulamentares para a empresa instaladora.
| NÍVEL 1 | NÍVEL 2 | |
|---|---|---|
| Composição da instalação | Não poderão servir câmaras de atmosfera artificial e deverão utilizar refrigerantes do grupo L1, cumprindo também uma das seguintes condições:
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Deverão cumprir uma das seguintes condições:
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| Requisitos para a empresa de refrigeração |
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Além dos 5 requisitos exigidos para uma empresa de refrigeração Nível 1, deverão:
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| Documentação técnica antes da execução da instalação |
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Vantagens da centralização
Como é que um sistema centralizado reduz o retorno do investimento no sector terciário?
- Gestão integral: permite uma gestão completa da instalação, facilitando o seu funcionamento e prevenindo possíveis falhas.
- Otimização energética: favorece uma utilização e distribuição eficiente da energia, o que se traduz numa poupança significativa.
- Facilidade de manutenção: ao reunir todos os equipamentos num único local, as tarefas de manutenção e reparação são simplificadas.
- Menor consumo de energia: a instalação centralizada tira partido da simultaneidade dos equipamentos, resultando numa redução da potência necessária.
- Recuperação de calor: a energia térmica gerada durante a produção de frio pode ser utilizada para cobrir as necessidades de AQS e apoiar o circuito de água quente sem custos.
- Sistemas de bombagem eficientes com variação de caudal: permite a modulação do caudal do circuito hidráulico, permitindo que este seja ajustado às necessidades do sistema, reduzindo assim o consumo elétrico e aumentando a vida útil do componente.
- Hibridação com outras tecnologias: permite o acoplamento de tecnologias como o armazenamento térmico, centrais de produção de energia renovável através de “Smart grid” como a fotovoltaica ou a solar térmica, etc.
Soluções de refrigeração no sector terciário
Exemplo de instalação de renovação por substituição
Para cumprir o quadro regulamentar da UE relativo aos gases fluorados, a grande maioria das instalações centralizadas foi forçada a substituir o seu equipamento e a reduzir a carga de refrigerante ou a substituir o refrigerante HFC por um refrigerante de baixo PAG (<150), um refrigerante natural como o propano (R-290) ou o dióxido de carbono (R-744), ou a mudar para um sistema de expansão indireta.
Um exemplo claro é a substituição de instalações como o tricentral 3pack por sistemas de expansão direta com refrigerantes naturais ou refrigerantes de baixo PAG, como o R-744, ou por sistemas de expansão indireta utilizando instalações de chillers com inversor total e equipamento de condensação indireta e refrigeradores de ar, reduzindo consideravelmente a carga de refrigerante no sistema, reduzindo assim o custo da instalação e a sua manutenção, e reduzindo a probabilidade de fugas e, consequentemente, a sua pegada de carbono.
Sistemas indirectos (instalação completa de chillers ar/água ou água/água com inversor ± drycooler, com refrigeradores de ar e sistema Waterloop)
Caraterísticas
- Baixa carga de refrigerante,
- Confinamento do fluido frigorigéneo numa área pequena e localizada,
- Instalação simples, segura e eficiente,
- Acoplamento a equipamentos de condensação indireta, refrigeradores de ar, aparelhos de ar condicionado, etc..,
- Produção simultânea de arrefecimento + aquecimento, geração de uma capacidade de aquecimento 20-30% superior à capacidade de arrefecimento, que pode ser acumulada e utilizada graças à recuperação do calor de condensação,
- A recuperação de calor permite eliminar o consumo de energia para a produção de AQS, a descongelação, o ar condicionado, etc., reduzindo assim o consumo de energia primária não renovável.
- Fluido de transferência de calor amigo do ambiente (água/glicol/salmoura), proporcionando segurança para o produto e para as pessoas quando se utiliza água, glicol ou salmoura, e eliminando o fator de contaminação ambiental em caso de possíveis fugas.
- As unidades de velocidade variável nos sistemas de compressão de refrigeração e a bombagem hidráulica eficiente reduzem o consumo de energia em 20%:
- maior eficiência sazonal média,
- melhor controlo dos picos de potência,
- redução do sobredimensionamento,
- maior vida útil dos componentes.
- Hibridação com outras tecnologias, como sistemas de armazenamento térmico, ar condicionado, AHU, sistemas renováveis, como sistemas fotovoltaicos ou solares térmicos, etc.
- Circuitos de refrigeração independentes, as centrais INTARCON são concebidas com circuitos de refrigeração e condensadores independentes, para que durante os trabalhos de manutenção se possa manter a capacidade de refrigeração dos serviços essenciais como as câmaras frigoríficas e evitar a interrupção da cadeia de frio, essencial para a refrigeração no sector terciário.
Sistema direto (ECO2SYSTEM com evaporadores de CO2)
Características
- Construção compacta de ciclo transcrítico com refrigerador de gás incorporado, ou em formato de bastidor com ciclo transcrítico ou subcrítico de condensação indireta,
- Aspiração simples ou dupla para produção simultânea de frio positivo e negativo,
- Ciclo em cascata, oferecendo um excelente desempenho de refrigeração em aplicações de baixa temperatura (câmaras frigoríficas e túneis de congelação),
- A compressão paralela, em ciclos transcríticos, melhora a eficiência energética a temperaturas ambiente elevadas,
- Economizador – subarrefecedor, melhora a eficiência através do arrefecimento da linha de líquido,
- Degelo a gás quente,
- Recuperação de calor, para AQS ou aquecimento.
- Grupo de emergência para manutenção de CO2.
Quadro comparativo
Segue-se um quadro de comparação entre os diferentes sistemas analisados:
| Aplicação recomendada (temperatura) | COP | Investimento inicial | Manutenção | Custo de carga de refrigerante | |
|---|---|---|---|---|---|
| 3pack (tricentral) | Positiva e negativa | +++ | +++ | +++ | +++ |
| ECO2CUBE | Negativa | +++ | +++ | ++ | + |
| Planta de refrigeração + Waterloop | Positiva e negativa | ++ | ++ | + | + |
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