Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/41710
Type: Tese
Title: Thermodynamic modeling of a fourth generation disctrict heating system in Brazil
Other Titles: Modelagem termodinâmica de um sistema de aquecimento distrito de quarta geração no Brasil
Authors: Ali Moallemi
First Advisor: Fabrício José Pacheco Pujatti
First Co-advisor: Ramón Molina Valle
First Referee: Ahmad Arabkoohsar
Second Referee: Wadaed Uturbey da Costa
Third Referee: José Guilherme Coelho Baeta
metadata.dc.contributor.referee4: Tatiana Paula Alves
Abstract: Aquecimento e refrigeração são responsáveis ​​por cerca de metade do uso global de energia, onde o aquecimento doméstico é a principal parte deste consumo de energia. Devido à importância do aquecimento na crise energética global, os sistemas de aquecimento urbano estão à beira de uma transição para a quarta geração da terceira geração em operação. Em um sistema de aquecimento urbano de quarta geração, a penetração de energias renováveis ​​deve ser muito maior (até 100%), há uma forte sinergia entre os setores de energia, a taxa de perdas é consideravelmente menor e todo o sistema é notavelmente mais eficiente em termos energéticos . Apesar do grande avanço nos sistemas de aquecimento urbano, esta tecnologia ainda não foi praticamente introduzida no sistema energético brasileiro. As principais razões para isso são a baixa demanda de aquecimento ambiente no país devido ao clima moderado a quente, e o setor elétrico de base altamente renovável do país que tornou racional o uso de eletricidade para aplicação de aquecimento. Neste projeto será projetado, dimensionado e modelado um sistema de aquecimento urbano, baseado nos mais recentes padrões da quarta geração, para uma região residencial no sul do Brasil. O principal objetivo do projeto é avaliar a viabilidade técnica da implementação de tais sistemas avançados de aquecimento urbano na futura matriz energética do Brasil. Para isso, serão investigadas várias possíveis tecnologias de aquecimento urbano compatíveis com o conceito 4GDH e proposta uma solução inovadora. O desempenho desses sistemas será amplamente comparado em termos de perdas de calor, dimensionamento da tubulação, trabalho da bomba e etc. Portanto, será feita uma comparação técnica da geração existente de aquecimento urbano, a chamada 3ª geração de aquecimento urbano, sistema de temperatura ultrabaixa e sistema de temperatura não uniforme proposto. Os resultados mostram que o sistema de energia da área de estudo de caso pode efetivamente abrigar um sistema de aquecimento urbano. Os casos considerados incluem a terceira geração, a baixa temperatura e uma proposta inovadora de sistemas de aquecimento urbano. Estas são as melhores soluções que podem ser implementadas na prática até hoje. Entre esses casos, o sistema proposto, chamado sistema de aquecimento urbano de temperatura não uniforme, pode efetivamente superar as outras soluções em termos de um ponto de vista geral de economia de energia. Além disso, o projeto avalia a compatibilidade dos tubos duplos, sendo usados ​​nos sistemas de aquecimento urbano atualmente em operação, com o esquema de aquecimento urbano proposto termo-hidráulico.
Abstract: Heating and cooling is accounted for about half of the global energy use where domestic heating is the main part of this energy consumption. Due to the importance of heating in the global energy crisis, district heating systems are on the verge of a transition to their fourth generation from in-operation third generation. In a fourth generation district heating system, the penetration of renewables is supposed to be much higher (up to 100%), there is strong synergy between the energy sectors, the rate of losses are considerably lower and the whole system is remarkably more energy efficient. In spite of the extensive advancement made in district heating systems, this technology has not been practically introduced to the Brazilian energy system yet. The main reasons for this are the low demand of space heating in the country due to the moderate to hot climate, and the highly renewablebased electricity sector of the country that it has made the use of electricity for heating application rational. In this project a district heating system, based on the latest standards of the fourth generation will be designed, sized and modeled for a residential region in the south of Brazil. The main objective of the project is to evaluate the technical feasibility of the implementation of such advanced district heating systems in the future energy matrix of Brazil. For this, various possible district heating technologies that are compatible with the 4GDH concept will be investigated and an innovative solution will be proposed. The performance of these systems will be comprehensively compared in terms of heat losses, the pipeline sizing, the pump work, and etc. Therefore, a through technical comparision of the existing generation of district heating, so-called the 3rd generation of district heating, ultra-low temperature system and proposed non-uniform temperature system will be done. The results show that the energy system of the case study area can effectively host a district heating system. The considered cases include the third generation, the low-temperature and an innovative proposed district heating systems. These are the best solutions that can be practically implemented by today. Among these cases, the proposed system so-called nonuniform temperature district heating system can effectively outperform the other solutions in terms of an overall energy-economy point of view. In addition, the project assesses the compatibility of the twin pipes, being used in the currently in-operation district heating systems, with the proposed district heating scheme thermo-hydraulically.
Subject: Engenharia mecânica
Termodinâmica
Energia
Aquecimento
language: eng
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecanica
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/41710
Issue Date: 13-Feb-2019
Appears in Collections:Teses de Doutorado

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