Museu de Ciências de Minnesota

Desafio

Com a missão de educar o público sobre ciência, engenharia e tecnologia e tornar a ciência acessível e aplicável a todos, o Museu da Ciência busca continuamente criar soluções para melhorar a experiência humana. Para isso, a organização estabeleceu objetivos para reduzir os custos de energia e sua pegada de carbono, caminhando para o caminho do net-zero, onde a quantidade total de energia usada pelo edifício seria igual à quantidade de energia renovável gerada no local. “Temos todos os tipos de espaços – Omnitheater, loja de presentes, salas de exibição, restaurantes e instalações de alimentação, lojas de exibição e produção gráfica, salas de reunião e salas de aula e uma rampa de estacionamento – todos com diferentes necessidades de energia”, disse Todd Gray, assistente superintendente de instalações, Science Museum of Minnesota. “As finanças são sempre importantes quando você administra um prédio, e nunca há um prédio que tenha muito dinheiro. Portanto, ser energeticamente eficiente é fundamental.”

Solução

A concessionária local, Xcel Energy®, apresentou a equipe do Museu da Ciência a um consultor mecânico da área, que estava obtendo resultados significativos em eficiência energética. O museu contratou o consultor para realizar uma análise de toda a sua instalação. A análise mostrou que o consumo de eletricidade do Museu da Ciência é de 6,3 milhões de kWh de eletricidade anualmente, equivalente ao uso anual de eletricidade de 800 residências. O estudo também observou que essa eletricidade se degradou para 20 bilhões de Btu de energia térmica e que a instalação comprou 15 bilhões de Btu de energia térmica anualmente. “Ele nos perguntou por que estávamos jogando fora uma quantidade enorme de calor e depois comprando uma quantidade enorme de calor”, disse Patrick Hamilton, diretor de iniciativas de mudança global do Museu de Ciências de Minnesota. “Ficamos intrigados com as descobertas e com o fato de o Museu da Ciência ter a oportunidade de demonstrar novas maneiras de operar com mais eficiência. Alinhando-nos com nossa missão, embarcamos em um retrofit de recuperação de calor que nos permitiria economizar energia e usar nosso próprio prédio como exposição.”

Adotando uma abordagem holística para construir o conforto

Com necessidades simultâneas de aquecimento e resfriamento durante todo o ano, os edifícios comerciais usam simultaneamente um sistema de resfriamento e aquecimento. O sistema de resfriamento é usado para descartar o calor gerado pelas grandes quantidades de eletricidade usadas pelo prédio para alimentar tudo, desde luzes até servidores de computador. Essa eletricidade se degrada em calor, que é comumente tratado como resíduo e exaurido pelo sistema de ventilação. A recuperação de calor considera o HVAC de um edifício como um sistema, permitindo que um edifício use o calor que gera, em vez de criar novo calor queimando combustível fóssil ou acionando uma caldeira. O processo extrai calor de áreas onde não é necessário e o exporta para as paredes externas em contato mais próximo com o ar frio externo. Um trocador de calor também é usado para temperar o ar fresco e frio trazido para dentro do prédio antes de ser empurrado pelo sistema de ventilação para aquecer o prédio.

Atendendo aos requisitos com uma solução de alta eficiência

O consultor mecânico contatou a Trane para soluções de recuperação de calor. A Trane trabalhou com o consultor e o Science Museum para avaliar os dados de eficiência de carga total e parcial de várias opções e desenvolver uma solução que atendesse aos requisitos críticos de controle de temperatura e umidade e melhorasse a eficiência. Os chillers de recuperação de calor da Trane foram considerados o equipamento mais adequado para o projeto de atualização do Museu da Ciência com base em sua excepcional confiabilidade e desempenho em elevação mais alta, bem como no sistema de suporte oferecido pela empresa.

Otimizados para recuperação de calor, dois chillers rotativos helicoidais Trane de 160 toneladas Série R® (modelo RTWD) de alta eficiência foram instalados para atender às necessidades do Museu de Ciências. Os chillers RTWD menores não apenas resfriam a instalação, mas também absorvem o calor que já existe no prédio e o convertem em água quente, a temperaturas de até 140 graus, que é então usada para aquecer o Museu da Ciência. Em vez de operar dois sistemas, o resfriador de recuperação de calor bombeia o calor para os locais onde ele é necessário, ajudando a manter baixo o pico de uso de energia.

Resultados

Um retrofit de recuperação de calor no Museu de Ciências de Minnesota está permitindo que a instalação capture e use o calor que já possui para reduzir a carga de aquecimento. O projeto reduziu as contas de aquecimento de água quente do prédio em 75%, resultando em uma economia de quase US$ 300.000 por ano, com retorno de investimento de pouco mais de três anos. A atualização também está ajudando o meio ambiente, reduzindo as emissões e a poluição que resultariam da geração de nova energia térmica.

“Nossa experiência com a Trane tem sido extremamente positiva desde a seleção e confiabilidade do equipamento até a instalação e o suporte que recebemos agora e esperamos no futuro”, disse Gray. “Temos muitas necessidades energéticas e a Trane ajudou-nos a otimizar os nossos sistemas, permitindo-nos ser financeiramente responsáveis ​​perante os nossos doadores e a nossa comunidade. Ao utilizar o calor residual que estávamos descartando de maneira construtiva para aquecer o exterior do edifício, estamos nos movendo em direção à neutralidade de carbono. O projeto tem dado muito certo.”

O projeto também está em alinhamento direto com a missão do Science Museum de educar e ajudar a melhorar vidas, com o local usando seu prédio como um laboratório vivo para expandir seus ensinamentos para aplicações no mundo real. “Grandes edifícios usam grandes quantidades de energia e há um enorme potencial para reduzir drasticamente esse consumo de energia com benefícios econômicos, de emprego e ambientais”, disse Hamilton. “É uma história muito poderosa e uma grande oportunidade de comunicar ao público profissional e público que a recuperação de calor não é apenas teoricamente possível, mas também viável na prática.”