Modelling waste energy recovery systems: application to hotels

July 3, 2025

O setor do turismo foi responsável em 2023 por 15,8% do produto interno bruto português. O aumento de unidades hoteleiras e da sua ocupação obriga os diferentes stakeholders a adotarem soluções inovadoras alinhadas com os objetivos do Pacto Ecológico Europeu para reduzir as emissões de CO2e. O objetivo desta dissertação é avaliar soluções de reutilização e reaproveitamento de energia como a recuperação de calor nos sistemas de AVAC nos hotéis e o seu contributo para aumentar a eficiência energética e atingir os critérios nZEB. Este trabalho divide-se em quatro etapas: 1) identificação e categorização de diferentes tecnologias de recuperação de energia, 2) avaliação do potencial de implementação em diferentes casos de estudo, 3) modelação dos sistemas de recuperação de calor e 4) avaliação dos principais fatores que afetam a eficiência destas tecnologias. Das tecnologias identificadas a recuperação de calor apresenta o maior potencial de poupança de energia. Na tecnologia modelada de recuperação de calor em unidades de tratamento de ar, esta poupança pode chegar a 18% do consumo de energia primária dos sistemas de AVAC face a sistemas sem recuperação de calor. Com o aumento da eficiência global de equipamentos, as perdas na distribuição começam a ter uma relevância importante e assim a avaliação da eficiência dos sistemas de recuperação focou-se na análise das perdas térmicas nas tubagens de AVAC e de águas quentes sanitárias em casos de estudo. O estudo permitiu concluir que baixos níveis de isolamento podem resultar na perda de 20% da energia recuperada. Apesar dos consumos médios dos casos de estudo serem superiores a 200 kWhPE/m2, o estudo conclui que a recuperação de calor, mesmo em climas temperados como o português, contribui para aproximar o desempenho energético dos hotéis para níveis nZEB que segundo a literatura devem rondar 100 kWhPE/m2 com produção de energia renovável in-situ. In 2023, tourism was responsible for 15.8% of the Portuguese gross domestic product. The increase in hotel units and their occupancy obliges different stakeholders to adopt innovative solutions aligned with the goals of the European Green Deal for reducing CO2e emissions. This dissertation aims to evaluate energy recovery solutions, such as heat recovery in hotels' HVAC systems, and their contribution to increasing energy efficiency and achieving the nZEB criteria. This work is divided into four stages: 1) identification and categorisation of different energy recovery technologies, 2) evaluation of the implementation potential in different case studies, 3) modelling of heat recovery systems, and 4) assessment of the main factors affecting the efficiency of these technologies. Among the identified technologies, heat recovery presents the most significant potential for energy savings. In the modelled scenarios with heat recovery in air handling units, these systems reduced HVAC primary energy consumption by up to 18% compared to configurations without heat recovery. With the increase in the overall efficiency of equipment, distribution losses are becoming more critical, so the assessment of the efficiency of recovery systems focused on analysing thermal losses in HVAC and domestic hot water pipework in case studies. The study concluded that low levels of insulation can result in a loss of 20% of recovered energy. Despite the average consumption of the case studies being above 200 kWhPE/m2, the study concludes that heat recovery, even in temperate climates like Portugal, helps bring hotels' energy performance closer to nZEB levels, which, according to the literature, should be around 100 kWhPE/m2 with in-situ renewable energy production.

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  António José Alves da Silva Santos

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  Carlos Augusto Santos Silva

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  Armando Teófilo dos Santos Pinto

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Doutoramento em Sistemas Sustentáveis de Energia

other-engineering-and-technologies - Other engineering and technologies

Keywords

• nZEB Hotel
• Energy recovery in buildings
• Heat recovery modelling
• Heat recovery systems efficiency in buildings
• Heat recovery optimization
• Hotel nZEB
• Recuperação de energia em edifícios
• Modelação de recuperação de calor
• Eficiência de sistemas de recuperação de calor em edifícios
• Otimização da recuperação de calor

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