Este trabalho propõe um método com objetivo de avaliar a eficiência energética de aquecedores de água residenciais de acumulação elétricos. Os aquecedores foram submetidos a um ciclo de operação simulando uma condição de uso para o cálculo da eficiência. Este ciclo de duração de um dia é composto pelas fases: produção de água quente, reaquecimento e manutenção da temperatura interna. O método foi aplicado no programa experimental e permitiu a identificação de diversos parâmetros referentes ao funcionamento dos aquecedores, tais como: perda passiva por 24 horas, produção de água quente, tempo de reaquecimento, variação da temperatura interna da água e a sua eficiência energética. / This work proposes a method with objective of evaluating the energy efficiency of electrical residential storage water heaters. The heaters were submitted to an operation cycle simulating a use condition for the calculation of the efficiency. This cycle with duration of one day is composed by the phases: hot water withdrawal, temperature recovery and standby thermal loss. The method was applied in the experimental program and it allowed the identification of several parameters regarding the operation of such heaters as: standby thermal loss per 24 hours, hot water rate output, reheating time, cyclic variation of the temperature and its energy efficiency.

Os sistemas de aquecimento solar de água têm sido amplamente utilizados no Brasil para uso doméstico em residências unifamiliares, aproveitando a energia potencial da água do reservatório superior e o fenômeno da termossifonagem para a circulação da água quente. Entretanto estes sistemas de aquecimento de água normalmente são dimensionados através de tabelas fornecidas pelos fabricantes que indicam o número de placas em função do tamanho da família e do número de pontos de utilização de água quente. Esse dimensionamento é muito mais baseado na intuição e experiência dos fabricantes do que em dados científicos. Por isso este trabalho desenvolveu um modelo de otimização para projetos de sistemas de aquecimento solar de água, utilizando uma rotina de simulação numérica em longo prazo em regime transiente. O dimensionamento otimizado fornece a inclinação e a área da placa coletora que resultam no mínimo custo ao longo da vida útil do equipamento. Este custo engloba gastos com a instalação, manutenção e uso de energia auxiliar. O procedimento computacional foi executado com características específicas do projeto, tais como:condições climáticas locais, perfil de demanda de água quente, orientação da placa coletora e a temperatura desejada para o armazenamento da água quente. Foi estudado um sistema de aquecimento solar da água por termossifão com placas coletoras planas para o clima de São Paulo. Este modelo busca facilitar o dimensionamento dos sistemas de aquecimento solar de água para os projetistas, nas condições reais de cada projeto. / Solar water heating systems have been widely used in Brazil for domestic purposes in single-family residences, taking advantage of the potential energy of the water of the superior reservoir and the phenomenon of the termosyphon for the circulation of the hot water. However these solar water heating systems are usually design through tables supplied by the manufacturers that indicate the number of flat plates collectors in function of the size of the family and of the number of points of use of hot water. That design is much more based on the intuition and on the manufacturers’ experience than in scientific data. Therefore this work has developed an optimization model for projects of solar water heating systems, using a routine of a long-period numeric simulation in flow transient. The optimized design supplies the inclination and the area of the flat plate collector that results in the minimum cost over the equipment’s lifetime. This cost includes expenses with the installation, maintenance and use of auxiliary energy. The computational procedure was executed with specific characteristics of the project, such as: local climatic conditions, profile of the hot water’s demand, orientation of the flat plate collector and the temperature wanted for the storage of the hot water. It was studied a solar water heating system by termosyphon with flat plate collector for the climate of São Paulo. This model search to facilitate the design of the solar water heating systems for the designers, of each project’s real conditions.

Com o aumento do consumo de energia elétrica no Brasil, em função de fatores como o aumento da renda per capita e o maior acesso da população aos sistemas de suprimento, justifica-se a procura por fontes alternativas de energia. Esta Dissertação aborda o consumo energético residencial e analisa o papel do aquecimento de água para banho, que representa uma sobrecarga para infraestrutura elétrica no Brasil. O trabalho apresenta uma visão crítica em relação à predominância da eletricidade nesse uso final da energia, já que mais de 80% das residências brasileiras aquecem água para banho com chuveiros elétricos. Propõe-se a utilização de gases combustíveis para o aquecimento de água em residências, identificando que, em vários países do mundo, esse é um uso energético relativamente trivial dos gases combustíveis. A mera comparação internacional peca, porém, em não identificar as particularidades do sistema energético nacional, dentro das quais insere-se a predominância da eletricidade no aquecimento de água. O trabalho descreve os aspectos históricos, sociais, tecnológicos e econômicos que sustentam essa situação e apresenta as dificuldades que inibem iniciativas de promoção da substituição da eletricidade por gases combustíveis nesse serviço energético. A discussão é apresentada por meio da metodologia \"SWOT\", que conduz a uma análise comparativa abrangente entre os chuveiros elétricos e os aquecedores a gás. A metodologia utilizada é sintetizada e sua aplicação enfatiza quatro aspectos principais: tecnológicos, regulatórios, culturais e econômicos. A partir dos resultados apresentados, a Dissertação recomenda ações específicas para cada uma das quatro dimensões analisadas, que permitam ampliar a utilização do uso de gases combustíveis para aquecimento de água nas residências brasileiras, diversificando, portanto, a matriz energética desse segmento e reduzindo a participação relativa da eletricidade. O trabalho encerra com sugestões de temas cuja pesquisa merece ser aprofundada, bem como indicando que várias das críticas aqui apresentadas também são relevantes para a discussão do papel da energia solar térmica em ambientes residenciais no Brasil. / With the increase in electricity consumption in Brazil, due to factors such as increased per capita income and greater access of the population to supply systems, is justified the search for alternative energy sources. This dissertation adresses the residential energy consumption and examines the role of heating water for bathing, which is a burden on electrical infrastructure in Brazil. The paper presents a critical view of the predominance of electricity in final energy use, since more than 80% of Brazilian homes heat water to bath with electric shower. It is proposed the use of combustible gases for heating water in homes, identifying that in many countries, this is a relatively trivial energy use of mere international comparison sins, but not to identify the particularities of national energy system, within which is part of the dominance of electricity in water heating. The work describes the historical, social, technological and economic aspects that sustain this situation and shows the difficulties that inhibit initiatives to promote the substitution of electricity for combustible gases that energy service. The discussion is presented through the SWOT methodology, leading to a comprehensive comparative analysis of the electric showers and gas heaters. The SWOT methodology is synthesized and its application emphasizes four main aspects: technological, regulatory, cultural and economic. From the results presented, the dissertation recommends specific actions for each of the four dimensions analyzed, which can widen the use of the use of domestic gas for water heating in the Brazilian households, diversifying therefore the energy matrix of this segment and reducing the share on electricity. The work concludes with suggestions for topics whose research deserves to be thorough as well as indicating that several of the criticisms presented here are also relevant to the discussion of the role of solar energy in residential environments in Brazil.

Este trabalho é motivado pela constatação de que a instalação de sistemas de aquecimento de água a gases combustíveis nos apartamentos novos pode ter custos inferiores à instalação de sistemas elétricos e pelas perspectivas de aumento da oferta de gás natural no país. Considerando isso e a perspectiva de aumento no consumo de eletricidade, a pesquisa procura identificar barreiras para expansão do uso dos sistemas a gás, sugerindo formas para que sejam superadas. Considerando que as decisões tomadas durante a construção definem em grande medida os usos da energia nos imóveis, o trabalho se baseia numa pesquisa de campo desenvolvida por meio de entrevistas com agentes da construção civil. Inclui ainda uma contextualização sobre o uso da energia no setor residencial. Essa contextualização mostra a evolução do mercado brasileiro de gases combustíveis, a baixa participação histórica desses energéticos no aquecimento de água e as perspectivas de crescimento da oferta de gás natural no país. Também descreve o uso de água quente para banho, abordando os principais sistemas de aquecimento disponíveis no mercado paulistano. Perspectivas relativas ao aumento do consumo de eletricidade e de desenvolvimento do mercado imobiliário completam essa contextualização. A pesquisa mostra que já há ampla disseminação do uso de sistemas de aquecimento de água a gás na cidade de São Paulo. Esse desenvolvimento deveu-se a fatores como a obrigatoriedade da introdução de tais sistemas em alguns tipos de construção a partir de meados dos anos 1980, as exigências de conforto dos consumidores de classe média e classe alta e ao racionamento de eletricidade de 2001. Por outro lado, verifica-se que o chuveiro elétrico continua sendo usado nas construções voltadas para a classe baixa. Como esse é o segmento com maior demanda por novas residências, identifica-se um espaço importante para substituição de eletrotermia e aumento do uso dos gases combustíveis para aquecimento de água. / This research is motivated by the verification that the installation of gas based water-heating systems in new apartments may be cheaper than the use of electric systems. It is also motivated by the perspectives of a growing supply of natural gas in the country. Considering these points and the perspective of general growing use of electricity, this research identifies barriers to expand the use of gas based systems, suggesting ways to overcome those barriers. Considering that the energy uses in an apartment are largely affected by decisions taken during the construction of the building, the study is based on a field research developed through interviews with construction agents. It also includes a definition on the residential energy use, which details the gas (natural gas and LPG) market evolution, the historically reduced use of these fuels in water-heating systems, and the perspectives of rising supply of natural gas in Brazil. It also describes the use of hot water to hygiene, considering the main systems available in São Paulo. This context is completed by the perspectives related to the increase of electricity demand and the current real estate market development. The research concludes that gas based water-heating systems are already extensively used in São Paulo. This development is related to the mandatory use of those systems in some apartment configurations, the users demand for comfort, and the 2001 electric power shortage. On the other hand, it shows that electric showers are still largely used in building of poorer families. Since this segment has the largest demand for new houses in the country, there is space to substitute energy consumed for thermal purposes with the direct use of gas.

Os sistemas prediais de aquecimento de água são responsáveis por uma parcela significativa no consumo de energia do país, sendo que a eficiência do uso desta energia está relacionada com a qualidade dos projetos e de alternativas construtivas que possibilitam racionalizar o uso dos recursos naturais. Com a tendência de incorporação da medição individualizada de água e do aquecimento solar, algumas concepções de projetos hidráulicos foram alteradas, entre elas, a introdução de sistemas centrais coletivos de aquecimento de água no setor residencial. Porém, os métodos de dimensionamento destes sistemas são restritos à determinação do estado estático da infraestrutura e dos equipamentos envolvidos. Conhecendo as características de uso da população é possível introduzir sistemas de monitoração e gestão que alterem o dimensionamento das centrais de aquecimento, conforme a demanda instantânea, gerando reduções de perdas térmicas. Este trabalho consiste em analisar as variáveis de um sistema predial de aquecimento central a gás e o impacto na implantação de sistemas de monitoração e gestão. / The building systems of water heating are responsible for a significant parcel of energy consumption in country, and the efficiency of use of this energy is related to the quality of projects and constructive alternatives that allow rationalizing the use of natural resources. With the trend of incorporating the measurement of individual water and solar heating, some conceptions of hydraulic projects were changed including the introduction of collective central heating water in the residential sector. However, the methods of these systems are restricted to the determination of the static state of infrastructure and equipment involved. Knowing the characteristics of populations use is possible to introduce systems of monitoring and management to change the design of central heating as the instant demand, causing reductions in thermal losses.

No panorama energético brasileiro, a geração de água quente e fria, pelos métodos convencionais, utilizando energia elétrica, implica em mais um fator de sobrecarga no sistema de geração, transporte e distribuição, potencializando os conhecidos picos de energia, onde o sistema de geração de energia elétrica de nosso país tem que estar dimensionado por apenas seis horas por dia e que para continuar garantindo esta energia exige pesados investimentos públicos, com grandes impactos. A energia elétrica é uma forma de energia de alta qualidade, devendo assim ser destinada a aplicações nobres, onde não é possível substituí-la. Maior importância tem sido dada ao estudo dos sistemas de refrigeração por absorção, devido às peculiaridades desses sistemas em relação aos ciclos por compressão e também pelo aproveitamento dos rejeitos térmicos. O objetivo desta pesquisa é contribuir para a redução do consumo de energia elétrica no setor comercial, mais especificadamente em hotelaria, situação esta que encontramos no consumo simultâneo de fonte de calor quente e fria. No entanto como fonte de energia alternativa a energia elétrica busca-se o gás LP, devido a sua capilaridade de distribuição de grande acesso aos empreendimentos em qualquer local do país e alto poder calorífico. O sistema de ar condicionado a gás LP é uma opção para sistemas de climatização. Proporciona uma significativa redução de consumo de energia quando se busca um equilíbrio nas demandas de fonte quente e fria / The Brazilian energy landscape, the generation of hot and cold water, by conventional methods, using electricity, implies an additional overhead factor in system generation, transmission and distribution, leveraging the familiar \"power surges\", where the system electric power generation in our country have to be sized for only six hours a day and to continue ensuring that energy demands heavy public investment, with major impacts. Electricity is a form of high quality power and should therefore be applicable for nobles, where you cannot replace it. Greater importance has been given to the study of the absorption refrigeration systems, due to the peculiarities of these systems in relation to the cycles of compression and also the utilization of waste heat. The objective of this research is to contribute to reducing electricity consumption in the commercial sector, more specifically in hotels, we found this situation in simultaneous consumption of heat source hot and cold. However as an alternative energy source to power up the search LPG, due to its capillary distribution of large enterprises access to anywhere in the country and high calorific value. The air conditioning system LPG is an option for air conditioning systems. Provides a significant reduction of energy consumption when it seeks to balance the demands of hot and cold source.

O setor residencial reflete a cultura do uso excessivo da eletricidade para aquecimento de água. Para este uso final, a inclusão de gás e complementação com energia termo-solar pode apresentar vantagem por se tratar de energia final mais compatível com os processos de transformação em energia útil na forma de calor. A inclusão destas fontes pode propiciar uma diminuição de sobrecarga no sistema elétrico e da eletrotermia no setor residencial. Este trabalho faz uma avaliação econômica dos sistemas de aquecimento de água elétrico, a gás e solar. Os sistemas são analisados considerando custos de infra-estrutura, com diferentes disponibilidades de uso, custos de equipamentos e de operação para vários níveis de consumo. A avaliação é aplicada a 3 tipologias de edificações verticais representativas no mercado da construção civil da Região Metropolitana de São Paulo. Os custos de serviço de aquecimento de água quente estão apresentados em função do volume de água consumido. / The residential sector reflects the culture of the indiscriminate use of electricity water heating. Inclusion of gas and thermosolar energy to the electrical supply system may present advantages as they are more compatible to consumer\"s heat transformation processes. In addition these new sources of energy may decrease the electrical and electrothermal system overload in the residential sector. This study is an economic evaluation of the electric, gas and solar water heating systems. The heating systems are analyzed taking in consideration infrastructure costs, and equipment and operation costs for different levels of consumption. The evaluation is applied to three typologies of vertical residential edifications that represent the civil construction market of the São Paulo metropolitan area. The costs of water heating service are presented in function of the consumed volume of water.

Os sistemas prediais de aquecimento de água são responsáveis por uma parcela significativa no consumo de energia do país, sendo que a eficiência do uso desta energia está relacionada com a qualidade dos projetos e de alternativas construtivas que possibilitam racionalizar o uso dos recursos naturais. Com a tendência de incorporação da medição individualizada de água e do aquecimento solar, algumas concepções de projetos hidráulicos foram alteradas, entre elas, a introdução de sistemas centrais coletivos de aquecimento de água no setor residencial. Porém, os métodos de dimensionamento destes sistemas são restritos à determinação do estado estático da infraestrutura e dos equipamentos envolvidos. Conhecendo as características de uso da população é possível introduzir sistemas de monitoração e gestão que alterem o dimensionamento das centrais de aquecimento, conforme a demanda instantânea, gerando reduções de perdas térmicas. Este trabalho consiste em analisar as variáveis de um sistema predial de aquecimento central a gás e o impacto na implantação de sistemas de monitoração e gestão. / The building systems of water heating are responsible for a significant parcel of energy consumption in country, and the efficiency of use of this energy is related to the quality of projects and constructive alternatives that allow rationalizing the use of natural resources. With the trend of incorporating the measurement of individual water and solar heating, some conceptions of hydraulic projects were changed including the introduction of collective central heating water in the residential sector. However, the methods of these systems are restricted to the determination of the static state of infrastructure and equipment involved. Knowing the characteristics of populations use is possible to introduce systems of monitoring and management to change the design of central heating as the instant demand, causing reductions in thermal losses.

Este trabalho é motivado pela constatação de que a instalação de sistemas de aquecimento de água a gases combustíveis nos apartamentos novos pode ter custos inferiores à instalação de sistemas elétricos e pelas perspectivas de aumento da oferta de gás natural no país. Considerando isso e a perspectiva de aumento no consumo de eletricidade, a pesquisa procura identificar barreiras para expansão do uso dos sistemas a gás, sugerindo formas para que sejam superadas. Considerando que as decisões tomadas durante a construção definem em grande medida os usos da energia nos imóveis, o trabalho se baseia numa pesquisa de campo desenvolvida por meio de entrevistas com agentes da construção civil. Inclui ainda uma contextualização sobre o uso da energia no setor residencial. Essa contextualização mostra a evolução do mercado brasileiro de gases combustíveis, a baixa participação histórica desses energéticos no aquecimento de água e as perspectivas de crescimento da oferta de gás natural no país. Também descreve o uso de água quente para banho, abordando os principais sistemas de aquecimento disponíveis no mercado paulistano. Perspectivas relativas ao aumento do consumo de eletricidade e de desenvolvimento do mercado imobiliário completam essa contextualização. A pesquisa mostra que já há ampla disseminação do uso de sistemas de aquecimento de água a gás na cidade de São Paulo. Esse desenvolvimento deveu-se a fatores como a obrigatoriedade da introdução de tais sistemas em alguns tipos de construção a partir de meados dos anos 1980, as exigências de conforto dos consumidores de classe média e classe alta e ao racionamento de eletricidade de 2001. Por outro lado, verifica-se que o chuveiro elétrico continua sendo usado nas construções voltadas para a classe baixa. Como esse é o segmento com maior demanda por novas residências, identifica-se um espaço importante para substituição de eletrotermia e aumento do uso dos gases combustíveis para aquecimento de água. / This research is motivated by the verification that the installation of gas based water-heating systems in new apartments may be cheaper than the use of electric systems. It is also motivated by the perspectives of a growing supply of natural gas in the country. Considering these points and the perspective of general growing use of electricity, this research identifies barriers to expand the use of gas based systems, suggesting ways to overcome those barriers. Considering that the energy uses in an apartment are largely affected by decisions taken during the construction of the building, the study is based on a field research developed through interviews with construction agents. It also includes a definition on the residential energy use, which details the gas (natural gas and LPG) market evolution, the historically reduced use of these fuels in water-heating systems, and the perspectives of rising supply of natural gas in Brazil. It also describes the use of hot water to hygiene, considering the main systems available in São Paulo. This context is completed by the perspectives related to the increase of electricity demand and the current real estate market development. The research concludes that gas based water-heating systems are already extensively used in São Paulo. This development is related to the mandatory use of those systems in some apartment configurations, the users demand for comfort, and the 2001 electric power shortage. On the other hand, it shows that electric showers are still largely used in building of poorer families. Since this segment has the largest demand for new houses in the country, there is space to substitute energy consumed for thermal purposes with the direct use of gas.

No panorama energético brasileiro, a geração de água quente e fria, pelos métodos convencionais, utilizando energia elétrica, implica em mais um fator de sobrecarga no sistema de geração, transporte e distribuição, potencializando os conhecidos picos de energia, onde o sistema de geração de energia elétrica de nosso país tem que estar dimensionado por apenas seis horas por dia e que para continuar garantindo esta energia exige pesados investimentos públicos, com grandes impactos. A energia elétrica é uma forma de energia de alta qualidade, devendo assim ser destinada a aplicações nobres, onde não é possível substituí-la. Maior importância tem sido dada ao estudo dos sistemas de refrigeração por absorção, devido às peculiaridades desses sistemas em relação aos ciclos por compressão e também pelo aproveitamento dos rejeitos térmicos. O objetivo desta pesquisa é contribuir para a redução do consumo de energia elétrica no setor comercial, mais especificadamente em hotelaria, situação esta que encontramos no consumo simultâneo de fonte de calor quente e fria. No entanto como fonte de energia alternativa a energia elétrica busca-se o gás LP, devido a sua capilaridade de distribuição de grande acesso aos empreendimentos em qualquer local do país e alto poder calorífico. O sistema de ar condicionado a gás LP é uma opção para sistemas de climatização. Proporciona uma significativa redução de consumo de energia quando se busca um equilíbrio nas demandas de fonte quente e fria / The Brazilian energy landscape, the generation of hot and cold water, by conventional methods, using electricity, implies an additional overhead factor in system generation, transmission and distribution, leveraging the familiar \"power surges\", where the system electric power generation in our country have to be sized for only six hours a day and to continue ensuring that energy demands heavy public investment, with major impacts. Electricity is a form of high quality power and should therefore be applicable for nobles, where you cannot replace it. Greater importance has been given to the study of the absorption refrigeration systems, due to the peculiarities of these systems in relation to the cycles of compression and also the utilization of waste heat. The objective of this research is to contribute to reducing electricity consumption in the commercial sector, more specifically in hotels, we found this situation in simultaneous consumption of heat source hot and cold. However as an alternative energy source to power up the search LPG, due to its capillary distribution of large enterprises access to anywhere in the country and high calorific value. The air conditioning system LPG is an option for air conditioning systems. Provides a significant reduction of energy consumption when it seeks to balance the demands of hot and cold source.