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Abstract(s)
Esta dissertação com vista a obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Electromecânica
vulgo 2º Ciclo, tem como objectivo a simulação e estudo da viabilidade de um sistema de
Microcogeração acoplado a uma bomba de calor para climatização de uma estufa agrícola
através do software EnergyPlus.
O estudo consiste em comparar o aquecimento tradicional por caldeira a gás natural com
um sistema de Microcogeração baseado num gerador de energia eléctrica que funciona com
um motor a gás natural, tal como a caldeira, no qual se aproveita o calor do escape, circuito
de lubrificação e de arrefecimento para aquecer água a temperaturas próximas dos 800C.
Este fluido irá circular num circuito associado a radiadores/convectores que por sua vez irão
fazer a troca de calor com o interior da estufa. O gerador irá produzir energia eléctrica, que
será suprida a uma bomba de calor do tipo ar-ar. Assim, além de gerar energia eléctrica para
alimentar a bomba de calor, iluminação e outras cargas existentes na estufa, o calor por este
gerado é aproveitado, o que significa maior eficiência.
A interacção entre o conjunto microcogerador/bomba de calor e a estufa, irá ser simulado
em dois modos de operação diferentes. Num modo de obtenção da energia necessária na
estufa a cada momento, e noutro modo em que este se mantém sempre na sua performance
máxima.
As simulações realizadas começam com a análise da influência da radiação solar na estufa,
seguida uma simulação com uma caldeira com um horário de funcionamento definido, e por
fim é simulado um sistema de Microcogeração acoplado a uma bomba de calor em regimes
de funcionamento distintos.
Neste estudo tem-se como objectivo provar que o conceito de Microcogeração, associado
à bomba de calor, permite economizar uma quantidade significativa de gás natural, além de
fornecer energia eléctrica à estufa o que resulta numa redução de custos importante para um
produtor. O objectivo não é desenvolver um sistema comercial mas provar que este conceito
é viável.
This work is aimed at the simulation, analysis and viability study of a system consisting in a micro-cogeneration set coupled to a heat pump in order to supply heat and electricity to an agricultural greenhouse. The analysis of the interactions of the MCHP+BC with the greenhouse was made with the aid of the EnergyPlus code. Comparisons were made between the convectional practice of space heating with a natural gas fuelled boiler and the MCHP+BC system using the same fuel. This device takes advantage of the heat collected by the water cooling circuit, the oil circuit and the exhaust gases of a natural gas engine. This engine is the prime novel of an electrical generator that feeds an air-air heat pump, among other utilities within the greenhouse. The heat produced by the engine is transferred to a storage tank and a secondary circuit supply a series of radiators and/or convectors in the space to be heated, while the heat pump fires directly to the greenhouse. The results point out to considerable savings in natural gas consumption, besides supplying electricity to the greenhouse that result in important cost reduction to the proprietor.
This work is aimed at the simulation, analysis and viability study of a system consisting in a micro-cogeneration set coupled to a heat pump in order to supply heat and electricity to an agricultural greenhouse. The analysis of the interactions of the MCHP+BC with the greenhouse was made with the aid of the EnergyPlus code. Comparisons were made between the convectional practice of space heating with a natural gas fuelled boiler and the MCHP+BC system using the same fuel. This device takes advantage of the heat collected by the water cooling circuit, the oil circuit and the exhaust gases of a natural gas engine. This engine is the prime novel of an electrical generator that feeds an air-air heat pump, among other utilities within the greenhouse. The heat produced by the engine is transferred to a storage tank and a secondary circuit supply a series of radiators and/or convectors in the space to be heated, while the heat pump fires directly to the greenhouse. The results point out to considerable savings in natural gas consumption, besides supplying electricity to the greenhouse that result in important cost reduction to the proprietor.
Description
Keywords
Sistema de microcogeração - Bomba de calor Bomba de calor - Estufa Estufa - Radiação de calor Estufa - Caldeira a gás natural