Enunciado

A substituição de lâmpadas incandescentes por lâmpadas fluorescentes de baixo consumo reduz o consumo de energia de iluminação a 1/4 do que era anteriormente. A energia consumida pelas lâmpadas e, no final, convertida em calor; dessa forma, migrar para uma iluminação de baixo consumo também reduz a carga de refrigeração no verão, embora aumente a carga de aquecimento no inverno. Considere um edifício que seja aquecido por uma caldeira a gás natural – com uma eficiência de 80% – e resfriado por um equipamento de condicionamento de ar com COP de 3,5. Considerando que os custos de eletricidade representam US$ 0,08/ kWh e que os custos de gás natural são de US$ 1,40/therm (1 therm

= 105.500 kJ), determine se a iluminacao de baixo consumo realmente aumentara ou reduzira o custo total de energia do edifício (a) no verão e (b) no inverno.

Passo 1

Vamos lá! A questão nos afirma que a mudança para iluminação energeticamente eficiente reduz a eletricidade consumida para a iluminação, bem como a carga de arrefecimento em

verão, mas aumenta a carga de aquecimento no inverno. Deve ser determinado se a mudança para iluminação eficiente irá aumentar ou diminuir o custo total de energia de um edifício.

Assumindo que a luz que escapa pelas janelas é insignificante, de modo que toda a energia de iluminação se torna parte da geração interna de calor.

Passo 2

Pronto já temos todas as informações necessárias, vamos para a análise. A iluminação eficiente reduz a quantidade de energia elétrica utilizada para iluminação durante o ano, bem como a quantidade de geração de calor na casa, uma vez que a luz é eventualmente convertida em calor. Como resultado, a energia eléctrica necessária para arejar o estado da casa também é reduzido. Portanto, no verão, o custo total do uso da energia da casa definitivamente diminui.

Passo 3

No inverno, o sistema de aquecimento deve compensar a redução na geração de calor devido à redução da energia utilizada para iluminação. O custo total da energia utilizada neste caso ainda diminuirá se o custo da energia térmica unitária fornecida pelo aquecimento é menor do que o custo da energia unitária fornecida pela iluminação.

O custo de 1 kWh de calor fornecido pela iluminação é de $0,08 uma vez que toda a energia consumida pelas lâmpadas é eventualmente convertido em energia térmica. Notando que 1 therm = 105.500 kJ = 29,3 kWh e o forno é 80% eficiente, o custo de 1 kWh de calor fornecido pelo aquecedor é

C u s t o   d e   1   k W h   d e   c a l o r   f o r n e c i d o   p e l a   f o r n a l h a = ( Q u a n t i d a d e   d e   e n e r g i a   ú t i l / η f o r n a l h a ) ( P r e ç o )

= [ ( 1   k W h ) / 0.8 ] ( $ 1.40 / t é r m i c a ) 1 t h e r m 29.3 k W h

= $ 0.060 ( p o r   k W h   d e   c a l o r )

que é menos de 0,08 dólares. Assim, concluímos que a mudança para iluminação energeticamente eficiente irá reduzir o custo total da energia deste edifício, tanto no Verão como no Inverno.

Resposta

a )   D i m i n u i

b )   D i m i n u i

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

Potência é entregue a uma taxa de450W a um refrigerador doméstico que possui um COP de 2,5. Devem ser refrigeradas cinco grandes melancias, de 10 kg cada, a 8 °C. Considerando queas melancias estão in
Um refrigerador doméstico com um COP de 1,2 remove calor do espaço refrigerado a uma taxa de 60 kJ/min. Determine (a) a energia elétrica consumida pelo refrigerador e (b) a taxa detransferência de cal
Uma bomba de calor residencial tem um coeficiente de performance de 2,4. Qual será a taxa de aquecimento (em Btu/h) se 5 hp forem fornecidos para essa bomba de calor?
Quando um homem volta para sua bem vedada casa em um dia de verão, ela está a 35 °C. Ele liga o ar condicionado, que refrigera toda a casa a 20 °C em 30 min. Considerando que o COP do sistema condicio
Bananas devem ser resfriadas de 24 °C para 13 °C a uma taxa de 215 kg/h por um determinado sistema de refrigeração. O consumo de potência no refrigerador é de 1,4 kW. Determine a taxade resfriamento,