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* * PROFESSOR: ENG MEC MSc JORGE FERREIRA TRATAMENTO DE AR II SISTEMAS DE AR CONDICIONADO E SELEÇÃO DE EQUIPAMENTOS DISTRIBUIÇÃO DE AR NOVAS TECNOLOGIAS E TENDÊNCIAS EM SISTEMAS DE CLIMATIZAÇÃO ANÁLISE TÉCNICA E ECONÔMICA * * SISTEMAS DE AR CONDICIONDO TÓPICOS ABORDADOS: CICLO DE REFRIGERAÇÃO TIPOS DE SISTEMAS DE AR CONDICIONADO SELEÇÃO DE CONDICIONADORES DE AR UNIDADES RESFRIADORAS DE LÍQUIDO * * CICLO DE REFRIGERAÇÃO CICLO DE REFRIGERAÇÃO POR COMPRESSÃO DE VAPOR: 5ºC 55ºC * * CICLO DE REFRIGERAÇÃO CICLO DE REFRIGERAÇÃO POR COMPRESSÃO DE VAPOR: * * CICLO DE REFRIGERAÇÃO CICLO DE REFRIGERAÇÃO POR COMPRESSÃO DE VAPOR: UNIDADES: TR – Tonelada de Refrigeração 1 TR = 12.000 BTU/h 1 TR = 3.024 kcal/h 1 TR = 3.516 Watts * * TÓPICOS ABORDADOS CICLO DE REFRIGERAÇÃO TIPOS DE SISTEMAS DE AR CONDICIONADO SELEÇÃO DE CONDICIONADORES DE AR UNIDADE RESFRIADORA DE LÍQUIDO - CHILLER * * TIPOS DE SISTEMAS CLASSIFICAÇÃO: SISTEMAS DE EXPANSÃO DIRETA SISTEMAS DE EXPANSÃO INDIRETA * * TIPOS DE SISTEMAS AR INTERNO SISTEMA DE EXPANSÃO DIRETA - CICLO DE REFRIGERAÇÃO: * * TIPOS DE SISTEMAS ÁGUA GELADA SISTEMA DE EXPANSÃO INDIRETA - CICLO DE REFRIGERAÇÃO: * * TIPOS DE SISTEMAS SISTEMAS DE EXPANSÃO DIRETA COM CONDENSAÇÃO A AR: Componentes do sistema: 24ºC 13ºC 5ºC 55ºC 35ºC 45ºC * * TIPOS DE SISTEMAS SISTEMAS DE EXPANSÃO DIRETA COM CONDENSAÇÃO A ÁGUA: Componentes do sistema: 24ºC 13ºC 5ºC 45ºC 29ºC 35ºC 35ºC UR~100% * * TIPOS DE SISTEMAS SISTEMAS DE EXPANSÃO INDIRETA COM CONDENSAÇÃO A AR: Componentes do sistema: 24ºC 13ºC 12,5ºC 7ºC 55ºC 5ºC 35ºC 45ºC * * TIPOS DE SISTEMAS SISTEMAS DE EXPANSÃO INDIRETA COM CONDENSAÇÃO A ÁGUA: Componentes do sistema: 23ºC 13ºC 12,5ºC 7ºC 45ºC 5ºC 35ºC 29,5ºC 35ºC UR~100% * * SISTEMAS DE EXPANSÃO DIRETA: Aparelho de janela Split system de ambiente Split system para duto Self-contained com condensador remoto Self-contained com condensador a ar incorporado Self-contained com condensação a água Roof-top Sistema de fluxo de refrigerante variável (VRV ou VRF) TIPOS DE SISTEMAS - EXPANSÃO DIRETA * * SISTEMAS DE EXPANSÃO DIRETA COM CONDENSAÇÃO A AR: Componentes do sistema: TIPOS DE SISTEMAS - EXPANSÃO DIRETA * * TIPOS DE SISTEMAS - EXPANSÃO DIRETA APARELHO DE JANELA: * * TIPOS DE SISTEMAS - EXPANSÃO DIRETA APARELHO DE JANELA - CICLO DE REFRIGERAÇÃO AR AR * * APARELHO DE JANELA VANTAGENS: Baixo custo inicial, muito inferior às demais soluções Funcionamento e controle individualizado Não necessita de área de piso para instalação TIPOS DE SISTEMAS - EXPANSÃO DIRETA * * APARELHO DE JANELA DESVANTAGENS: Atende somente a ambientes com comunicação com o exterior Elevado consumo de energia Vida útil reduzida Manutenção dificultada quando da utilização de muitas unidades Problemas para drenagem de condensado Controle de temperatura on-off Baixa qualidade de filtragem de ar Presença do equipamento dentro do ambiente de trabalho Elevado nível de ruído Forte impacto na estética da arquitetura (fachada) TIPOS DE SISTEMAS - EXPANSÃO DIRETA * * APARELHO DE JANELA APLICAÇÕES: Residências Hotéis até 3 estrelas Salas comerciais Pequenos escritórios TIPOS DE SISTEMAS - EXPANSÃO DIRETA * * SPLIT SYSTEM DE AMBIENTE: TIPOS DE SISTEMAS - EXPANSÃO DIRETA * * TIPOS DE SISTEMAS - EXPANSÃO DIRETA SPLIT SYSTEM - CICLO DE REFRIGERAÇÃO AR AR Unidade Condensadora Unidade Evaporadora * * SPLIT SYSTEM DE AMBIENTE VANTAGENS: Custo inicial relativamente baixo para pequenas capacidades, porém superior ao aparelho de janela Funcionamento e controle individualizado Não necessita de área de piso para instalação Baixo nível de ruído da unidade evaporadora, se comparado ao aparelho de janela TIPOS DE SISTEMAS - EXPANSÃO DIRETA * * SPLIT SYSTEM DE AMBIENTE DESVANTAGENS: Elevado consumo de energia Vida útil reduzida Manutenção dificultada quando da utilização de muitas unidades Problemas para drenagem de condensado Controle de temperatura on-off Baixa qualidade de filtragem de ar Baixa qualidade do ar devido a não utilização de ar exterior de renovação Presença do equipamento dentro do ambiente de trabalho Distância limitada entre as unidades internas e externas TIPOS DE SISTEMAS - EXPANSÃO DIRETA * * SPLIT SYSTEM DE AMBIENTE APLICAÇÕES: Residências Hotéis até 4 estrelas Salas comerciais e escritórios Escolas Lojas e restaurantes TIPOS DE SISTEMAS - EXPANSÃO DIRETA * * SELF-CONTAINED COM CONDESADOR INCORPORADO, SELF-CONTAINED COM CONDENSADOR REMOTO, CONDICIONADOR SPLIT PARA DUTOS: TIPOS DE SISTEMAS - EXPANSÃO DIRETA * * TIPOS DE SISTEMAS - EXPANSÃO DIRETA SELF-CONTAINED INCORPORADO - CICLO DE REFRIGERAÇÃO AR AR * * TIPOS DE SISTEMAS - EXPANSÃO DIRETA SELF-CONTAINED REMOTO - CICLO DE REFRIGERAÇÃO AR AR Condensador Remoto Condicionador de Ar * * TIPOS DE SISTEMAS - EXPANSÃO DIRETA SPLIT PARA DUTOS - CICLO DE REFRIGERAÇÃO AR AR Unidade Condensadora Unidade Evaporadora * * TIPOS DE SISTEMAS - EXPANSÃO DIRETA SELF-CONTAINED COM CONDESADOR INCORPORADO, SELF-CONTAINED COM CONDENSADOR REMOTO, CONDICIONADOR SPLIT PARA DUTOS: * * SELF-CONTAINED COM CONDESADOR INCORPORADO, SELF-CONTAINED COM CONDENSADOR REMOTO, CONDICIONADOR SPLIT PARA DUTOS, VANTAGENS: Menor custo de implantação que os sistemas de água gelada para aplicações de pequeno e médio porte, As unidades podem operar com horários independentes proporcionando maior flexibilidade de operação Tecnologia simples amplamente difundida pela mão de obra nacional TIPOS DE SISTEMAS - EXPANSÃO DIRETA * * SELF-CONTAINED COM CONDESADOR INCORPORADO, SELF-CONTAINED COM CONDENSADOR REMOTO, CONDICIONADOR SPLIT PARA DUTOS, DESVANTAGENS: Consumo de energia maior que os sistemas de água gelada Maior nível de ruído que os sistemas de água gelada devido a presença do compressor próximo do ambiente climatizado, exceto no caso de condicionadores Split para duto. No caso de utilização de muitas unidades, apresentam maior custo de manutenção em função da utilização de muitos equipamentos e componentes Controle de temperatura on-off por zona (não individualizado) Equipamento projetado para operação com características de carga térmica de conforto (fator de calor sensível ~ 0,75) TIPOS DE SISTEMAS - EXPANSÃO DIRETA * * SELF-CONTAINED COM CONDESADOR INCORPORADO, SELF-CONTAINED COM CONDENSADOR REMOTO, CONDICIONADOR SPLIT PARA DUTOS, APLICAÇÕES: Agências bancárias Pequenos escritórios Lojas Restaurantes TIPOS DE SISTEMAS - EXPANSÃO DIRETA * * ROOF-TOP: TIPOS DE SISTEMAS - EXPANSÃO DIRETA * * TIPOS DE SISTEMAS - EXPANSÃO DIRETA ROOF-TOP - CICLO DE REFRIGERAÇÃO AR AR * * ROOF-TOP VANTAGENS: Baixo custo inicial Não há necessidade de área técnica interna TIPOS DE SISTEMAS - EXPANSÃO DIRETA * * ROOF-TOP DESVANTAGENS: Consumo de energia mais elevado que os sistemas de água gelada Nível de ruído elevado junto as unidades podendo ocasionar problemas com vizinhos No caso de utilização de muitas unidades resulta em maior custo de manutenção em função da utilização de muitos equipamentos e componentes Controle de temperatura on-off por zona (não individualizado) Equipamento projetado para operação com características de carga térmica de conforto (fator de calor sensível ~ 0,75) TIPOS DE SISTEMAS - EXPANSÃO DIRETA * * ROOF-TOP APLICAÇÕES: Hipermercados Prédios comerciais horizontais Lojas de conveniência Restaurantes Galpões industriais TIPOS DE SISTEMAS - EXPANSÃO DIRETA * * SISTEMAS DE EXPANSÃO DIRETA COM CONDENSAÇÃO A ÁGUA: Componentes do sistema: TIPOS DE SISTEMAS - EXPANSÃO DIRETA 24ºC 13ºC 5ºC 45ºC 29,5ºC 35ºC 35ºC UR~100% * * SELF-CONTAINED COM CONDENSAÇÃO A ÁGUA: TIPOS DE SISTEMAS - EXPANSÃO DIRETA * * TIPOS DE SISTEMAS - EXPANSÃO DIRETA SELF-CONTAINED COM CONDENSAÇÃO A ÁGUA - CICLO DE REFRIGERAÇÃO ÁGUA AR * * SELF-CONTAINED COM CONDENSAÇÃO A ÁGUA VANTAGENS: Não possui limitações de distância entre o condicionador de ar e a rejeição de calor para o exterior como os sistemas com condensação a ar de expansão direta, sendo aplicável em instalações de maior porte ou onde exista esta limitação Baixo custo de implantação do sistema de resfriamento de água de condensação (infra-estrutura básica para implantação de um sistema de ar condicionado central) Maior facilidade de rateio de custos de energia e manutenção em prédios comerciais multi-usuários Tecnologia simples amplamente difundida pela mão de obra de manutenção nacional Menor consumo de energia elétrica que os sistemas com condensação a ar TIPOS DE SISTEMAS - EXPANSÃO DIRETA * * SELF-CONTAINED COM CONDENSAÇÃO A ÁGUA DESVANTAGENS: Consumo de energia mais elevado que os sistemas de água gelada com condensação a água Dependência de água de reposição e tratamento químico, elevando os custos operacionais Maior nível de ruído no ambiente que os sistemas de água gelada devido a presença do compressor próximo ao ambiente trabalho Custo de manutenção elevado em função da utilização de muitos equipamentos e componentes, localizados em espaços mecânicos geralmente apertados e junto aos ambientes de trabalho Controle de temperatura on-off por zona (não individualizado) Equipamento projetado para operação com características de carga térmica de conforto (fator de calor sensível ~ 0,75) TIPOS DE SISTEMAS - EXPANSÃO DIRETA * * SELF-CONTAINED COM CONDENSAÇÃO A ÁGUA APLICAÇÕES: Edifícios comerciais multi-usuários, especialmente os construídos para venda das unidades Agências bancárias Lojas TIPOS DE SISTEMAS - EXPANSÃO DIRETA * * EXPANSÃO INDIRETA (Água Gelada): Classificação conforme tipo de chiller: Chiller a ar Chiller a água Classificação conforme tipo de condicionadores de ar (sistema secundário) Condicionador fancoil convencional Condicionador fancoil com VAV (Volume de Ar Variável) Condicionador tipo fancolete TIPOS DE SISTEMAS - EXPANSÃO INDIRETA * * EXPANSÃO INDIRETA (Água Gelada): Classificação conforme tipo de chiller: Chiller a ar Chiller a água TIPOS DE SISTEMAS - EXPANSÃO INDIRETA * * SISTEMAS DE EXPANSÃO INDIRETA COM CONDENSAÇÃO A AR: Componentes do sistema: TIPOS DE SISTEMAS - EXPANSÃO INDIRETA * * SISTEMAS DE EXPANSÃO INDIRETA COM CONDENSAÇÃO A ÁGUA: Componentes do sistema: TIPOS DE SISTEMAS - EXPANSÃO INDIRETA * * EXPANSÃO INDIRETA (Água Gelada): Classificação conforme tipo de condicionadores de ar (sistema secundário) Condicionador fancoil convencional Condicionador fancoil com VAV (Volume de Ar Variável) Condicionador tipo fancolete TIPOS DE SISTEMAS - EXPANSÃO INDIRETA * * FAN COIL CONVENCIONAL: TIPOS DE SISTEMAS - EXPANSÃO INDIRETA * * FAN COIL CONVENCIONAL: TIPOS DE SISTEMAS - EXPANSÃO INDIRETA Vazão do ar no duto constante Condicionador de ar STA Temperatura do ar no duto variável Sala 1 Sala 2 Válvula motorizada 2 ou 3 vias Duto de retorno * * FAN COIL CONVENCIONAL VANTAGENS: Podem ser obtidas altas eficiências energéticas Manutenção centralizada de baixo custo Longa vida útil do sistema central Menor nível de ruído interno Permite o dimensionamento do condicionador em função das características psicrométricas e de carga térmica específica da aplicação Menor capacidade instalada que os sistemas de expansão direta em instalações de grande porte em função do aproveitamento do fator de demanda e diversidade de carga no dimensionamento da capacidade da Central de Água Gelada (CAG). TIPOS DE SISTEMAS - EXPANSÃO INDIRETA * * FAN COIL CONVENCIONAL DESVANTAGENS: Não permite o funcionamento individualizado de um ambiente Custo inicial mais elevado para pequenas capacidades TIPOS DE SISTEMAS - EXPANSÃO INDIRETA * * FAN COIL CONVENCIONAL APLICAÇÕES: Edifícios comerciais Shopping Centers Hospitais e Laboratórios Indústrias TIPOS DE SISTEMAS - EXPANSÃO INDIRETA * * FAN COIL COM VAV: TIPOS DE SISTEMAS - EXPANSÃO INDIRETA * * FAN COIL COM VAV: TIPOS DE SISTEMAS - EXPANSÃO INDIRETA STA STA Condicionador de ar Caixa de VAV Temperatura do ar no duto constante Vazão do ar no ambiente variável STA Duto de retorno Sala 1 Sala 2 SPD Variador de Frequencia * * FAN COIL COM VAV VANTAGENS: Podem ser obtidas altos índices de eficiências energéticas Controle individualizado de temperatura Menor consumo de energia dos ventiladores Manutenção centralizada de baixo custo Longa vida útil do sistema central Baixo nível de ruído interno Melhor controle da umidade relativa Permite o dimensionamento do condicionador em função das características psicrométricas e de carga térmica específica da aplicação Pode utilizar equipamentos de maior capacidade e levar vantagem da diversidade de carga térmica para um dimensionamento otimizado do sistema secundário de tratamento do ar. Fornece maior flexibilidade à variações de carga térmica TIPOS DE SISTEMAS - EXPANSÃO INDIRETA * * FAN COIL COM VAV DESVANTAGENS: Apresentam custos de implantação elevados Possui maior complexidade e exige cuidadoso trabalho de comissionamento da instalação Exige controle digital com automação Não permite o funcionamento individualizado de um ambiente Requer maior espaço físico no entreforro para instalação das caixas de VAV e dutos. TIPOS DE SISTEMAS - EXPANSÃO INDIRETA * * FAN COIL COM VAV APLICAÇÕES: Edifícios comerciais e escritórios de alto padrão Aplicações com grandes variações de carga térmica TIPOS DE SISTEMAS - EXPANSÃO INDIRETA * * CONDICIONADOR TIPO FANCOLETE (HIDRÔNICO): TIPOS DE SISTEMAS - EXPANSÃO INDIRETA * * CONDICIONADOR TIPO FANCOLETE (HIDRÔNICO) VANTAGENS: Podem ser obtidas altas eficiências energéticas Proporciona de forma econômica funcionamento e controle de temperatura individualizado Longa vida útil do sistema central O sistema utiliza a água para transporte do frio (“sistema todo água” - All water system), o que economiza espaço interno e por isso muitas vezes é aplicado quando a altura do pé-direito é restrita TIPOS DE SISTEMAS - EXPANSÃO INDIRETA * * CONDICIONADOR TIPO FANCOLETE (HIDRÔNICO) DESVANTAGENS: Presença do equipamento dentro do ambiente de trabalho Problemas de drenagem de condensado junto a cada condicionador de ar TIPOS DE SISTEMAS - EXPANSÃO INDIRETA * * CONDICIONADOR TIPO FANCOLETE (HIDRÔNICO) APLICAÇÕES: Hotéis de alto padrão (4 e 5 estrelas) Também utilizados em quartos de pacientes de hospitais Prédios com limitação de pé-direito Utilização como solução mista em sistemas centrais, ou seja, aplicação de condicionadores centrais com rede de dutos e condicionadores individuais dedicados a ambientes que necessitem de funcionamento e controle independente. TIPOS DE SISTEMAS - EXPANSÃO INDIRETA * * CONFIGURAÇÕES DO CIRCUITO DE ÁGUA GELADA: VAZÃO DE ÁGUA CONSTANTE VAZÃO DE ÁGUA VARIÁVEL TIPOS DE SISTEMAS - EXPANSÃO INDIRETA * * CONFIGURAÇÕES DO CIRCUITO DE ÁGUA GELADA - VAZÃO CONSTANTE: TIPOS DE SISTEMAS - EXPANSÃO INDIRETA ~ 7 °C ~ 12 °C * * CONFIGURAÇÕES DO CIRCUITO DE ÁGUA GELADA - VAZÃO VARIÁVEL: SISTEMA DESACOPLADO COM ANEL PRIMARIO - SECUNDÁRIO TIPOS DE SISTEMAS - EXPANSÃO INDIRETA ~ 12 °C ~ 7 °C * * TÓPICOS ABORDADOS CICLO DE REFRIGERAÇÃO TIPOS DE SISTEMAS DE AR CONDICIONADO SELEÇÃO DE CONDICIONADORES DE AR UNIDADE RESFRIADORA DE LÍQUIDO - CHILLER * * SELEÇÃO DE CONDICIONADORES DE AR APARELHO DE JANELA E SPLIT SYSTEM DE AMBIENTE: Seleção direta relacionando a carga térmica do ambiente com a capacidade total do modelo Exemplo de dados de seleção - Aparelho de Janela: Aparelho de Janela Item Descrição Dados para seleção Unidade 01 Modelo de referência Springer Carrier BCE 125D --- 02 Modelo x Somente Frio Quente/Frio --- 03 Capacidade nominal 12.000 BTU/h 04 Alimentação 2F+T/60Hz 220 V 05 Corrente nominal 6,0 A 06 Consumo 1.270 W 07 Dimensões do gabinete 07.01 Altura 370 mm 07.02 Largura 590 mm 07.03 Profundidade 575 mm 08 Peso 35 kg * * SELEÇÃO DE CONDICIONADORES DE AR APARELHO DE JANELA E SPLIT SYSTEM DE AMBIENTE: Exemplo de dados de seleção - Split System ambiente: Split Ambiente Item Descrição Dados para seleção Unidade 01 Modelo de referência Carrier 42DXD12226 + 38 XCB 12226 --- 02 Tipo de evaporador High Wall --- 03 Modelo x Somente Frio Quente/Frio --- 04 Capacidade nominal 12.000 BTU/h 05 Alimentação 2F+T/60Hz 220 V 06 Corrente nominal 5,7 A 07 Consumo 1.190 W 08 Desnível máximo entre unidades 5 m 09 Distância máxima entre unidades 10 m 10 Dimensões evaporador LxAxP 815 x 260 x 185 mm 11 Peso evaporador 9 kg 12 Dimensões condensador LxAxP 710 x 545 x 310 mm 13 Peso condensador 34 kg * * SELEÇÃO DE CONDICIONADORES DE AR APARELHO DE JANELA E SPLIT SYSTEM DE AMBIENTE: Outras características importantes: Posição do insuflamento de ar em relação ao ambiente Posição da tomada e descarga de ar de condensação em relação ao local Aspectos estéticos (design, cor, dimensão , etc.) Fator de calor sensível - FCS = 0,65 * * SELEÇÃO DE CONDICIONADORES DE AR CONDICIONADORES TIPO SELF-CONTAINED REMOTO E INCORPORADO, SPLIT PARA DUTO E ROOF-TOP Exemplo de dados de seleção: Condicionador de expansão direta com condensação a ar Item Descrição Dados para seleção Unidade 01 Modelo de referência --- 02 Calor total 14.000 kcal/h 03 Calor sensível total 10.000 kcal/h 04 Temperaturas de entrada (BS/BU) 27,0 / 19,5 oC 05 Vazão de ar 3.400 m3/h 06 Pressão estática externa 12 mmCA 07 Filtro de ar G3 classe ABNT 08 Temperatura do ar no condensador 35 o C 09 Alimentação 3F+T/60Hz 220 V 10 Corrente nominal 22,5 A 11 Consumo 6.450 W 12 Desnível máximo entre unidades 12 m 13 Distância máxima entre unidades 30 m 14 Dimensões evaporador LxAxP 960 x 1390 x 580 mm 15 Peso evaporador 153 kg 16 Dimensões condensador LxAxP 993 x 1393 x 560 mm 17 Peso condensador 184 kg * * SELEÇÃO DE CONDICIONADORES DE AR CONDICIONADORES TIPO SELF-CONTAINED REMOTO E INCORPORADO, SPLIT PARA DUTO E ROOF-TOP Outras características importantes: Dimensionados para conforto em aplicações comerciais Fator de calor sensível - FCS ~ 0,75 Vazão de ar de 680 m3/h/TR (+/- 15 %) * * SELEÇÃO DE CONDICIONADORES DE AR EXEMPLOS DE SELEÇÃO: 1 - CONDICIONADOR DE EXPANSÃO DIRETA Dados de seleção: Condicionador de expansão direta com condensação a ar Item Descrição Dados para seleção Unidade 01 Modelo de referência --- 02 Calor total 14.000 kcal/h 03 Calor sensível total 10.000 kcal/h 04 Temperaturas de entrada (BS/BU) 27,0 / 19,5 oC 05 Vazão de ar 3.400 m3/h 06 Pressão estática externa 12 mmCA 07 Filtro de ar G3 classe ABNT 08 Temperatura do ar no condensador 35 o C 09 Alimentação 3F+T/60Hz 220 V 10 Corrente nominal 22,5 A 11 Consumo 6.450 W 12 Desnível máximo entre unidades 12 m 13 Distância máxima entre unidades 30 m 14 Dimensões evaporador LxAxP 960 x 1390 x 580 mm 15 Peso evaporador 153 kg 16 Dimensões condensador LxAxP 993 x 1393 x 560 mm 17 Peso condensador 184 kg * * SELEÇÃO DE CONDICIONADORES DE AR EXEMPLOS DE SELEÇÃO: 1 - CONDICIONADOR DE EXPANSÃO DIRETA Dados de performance - Catálogo Split para Duto TRANE DX + TRAE: * * SELEÇÃO DE CONDICIONADORES DE AR EXEMPLOS DE SELEÇÃO: 1 - CONDICIONADOR DE EXPANSÃO DIRETA Dados de performance - Catálogo Split para Duto - Hitachi RVT050 * * SELEÇÃO DE CONDICIONADORES DE AR ÁGUA GELADA - CONDICIONADORES TIPO FAN-COIL Seleção de dois dispositivos que constituem o Fan-Coil: Ventilador Serpentina de Resfriamento * * SELEÇÃO DE CONDICIONADORES DE AR ÁGUA GELADA - CONDICIONADORES TIPO FAN-COIL Serpentina de resfriamento - Variáveis envolvidas: Variáveis do lado do ar: Temperatura de entrada (BS/BU) Vazão de ar Variáveis do lado da água gelada: Temperatura de entrada Vazão de água Variáveis da serpentina: Área de face Número de filas Número de circuitos Número de aletas por polegada * * SELEÇÃO DE CONDICIONADORES DE AR ÁGUA GELADA - CONDICIONADORES TIPO FAN-COIL Serpentina de resfriamento - Variáveis envolvidas: Variáveis do lado do ar = Resultado da carga térmica Variáveis do lado da água - Condições do sistema de água gelada Valores usuais: Temperatura de alimentação para os condicionadores: 7 oC Diferencial de temperatura da água: 5,5 oC Vazão de água gelada: 0,55 m3/h/TR (2,4 GPM/TR) Outras condições: onde: Q = calor total em kcal/h V = vazão de água em m3/h DT = diferencial de temperatura (oC) Q = V x 1000 x (DT) * * SELEÇÃO DE CONDICIONADORES DE AR ÁGUA GELADA - CONDICIONADORES TIPO FAN-COIL Serpentina de resfriamento - Aspectos Construtivos: Área de Face - Define a seleção do gabinete onde: V = vazão em m3/h (dado da carga térmica) v = velocidade em m/s (usualmente adotada como < 2,5 m/s) Af = área de face em m2 (dado dos modelos do fabricante) No filas - 3, 4, 5, 6 ou 8 filas (aumenta área de troca de calor) No aletas / polegada - 8 a 14 aletas/polegada (aumenta área de troca de calor) No circuitos - define a velocidade da água dentro do tubo eficiência de troca de calor x perda de carga V = (v . Af ) x 3600 * * SELEÇÃO DE CONDICIONADORES DE AR ÁGUA GELADA - CONDICIONADORES TIPO FAN-COIL Serpentina de resfriamento - Aspectos Construtivos: No de filas No de circuitos No de aletas por polegada Área de face - m2 * * SELEÇÃO DE CONDICIONADORES DE AR ÁGUA GELADA - CONDICIONADORES TIPO FAN-COIL Serpentina de resfriamento - Aspectos Construtivos: Exemplo: 2 filas / 2 circuitos * * SELEÇÃO DE CONDICIONADORES DE AR ÁGUA GELADA - CONDICIONADORES TIPO FAN-COIL Exemplo de dados de seleção: Condicionador de ar tipo fancoil Item Descrição Dados para seleção Unidade 01 Modelo de referência --- 02 Calor total 19.564 kcal/h 03 Calor sensível total 13.732 kcal/h 04 Temperaturas de entrada (BS/BU) 25,9 / 18,9 oC 05 Vazão de ar 3.400 m3/h 08 Altitude 0 m 08 Velocidade de face máxima 2,5 m/s 08 Velocidade de descarga máxima 10 m/s 06 Pressão estática externa 15 mmCA 07 Filtro de ar G3 classe ABNT 08 Temperatura de entrada da água 7 o C 09 Vazão de água gelada 3,5 m3/h 10 Perda de carga máxima na serpentina 5 mCA 15 Número de filas --- --- 11 Alimentação 3F+T/60Hz 220 V 11 Potência do motor 2 CV 14 Dimensões do gabinente LxAxP 658 x 1084 x 1426 mm 15 Peso 150 kg 15 Lado da conexão hidráulica x Direito Esquerdo --- 15 Posição de montagem Vertical superior --- * * SELEÇÃO DE CONDICIONADORES DE AR EXEMPLOS DE SELEÇÃO 2: CONDICIONADOR TIPO FAN-COIL Utilização de software de seleção de fabricantes em aula * * TÓPICOS ABORDADOS CICLO DE REFRIGERAÇÃO TIPOS DE SISTEMAS DE AR CONDICIONADO SELEÇÃO DE CONDICIONADORES DE AR UNIDADE RESFRIADORA DE LÍQUIDO - CHILLER * * TIPO DE CONDENSAÇÃO: CONDENSAÇÃO A ÁGUA CONDNSAÇÃO A AR RESFRIADORES DE LÍQUIDO - CHILLERS * * RESFRIADORES DE LÍQUIDO - CHILLER CHILLERS: COMPRESSORES GÁS REFRIGERANTE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA * * RESFRIADORES DE LÍQUIDO - CHILLER COMPRESSORES: Chillers utilizados até início da década de 90 Compressor Faixa de capacidade (TR) Alternativo 20 a 200 Centrífugo 300 a 5000 Chillers atuais Compressor Faixa de capacidade (TR) Scroll 20 a 120 Parafuso 60 a 400 Centrífugo 400 a 5000 * * RESFRIADORES DE LÍQUIDO - CHILLER COMPRESSORES: Alternativo * * RESFRIADORES DE LÍQUIDO - CHILLER COMPRESSORES: Scroll * * RESFRIADORES DE LÍQUIDO - CHILLER COMPRESSORES: Parafuso * * RESFRIADORES DE LÍQUIDO - CHILLER COMPRESSORES: Centrífugo * * RESFRIADORES DE LÍQUIDO - CHILLER GÁS REFRIGERANTE: Chillers utilizados até início da década de 90 Compressor Faixa de capacidade (TR) Gás Refrigerante Alternativo 20 a 200 R-22 Centrífugo 300 a 5000 R-11 ou R-12 Chillers atuais Compressor Faixa de capacidade (TR) Gás Refrigerante Scroll 20 a 120 R-22 ou R-407 Parafuso 60 a 400 R-22, R-407 ou R-134a Centrífugo 300 a 5000 R-123 ou R-134a * * RESFRIADORES DE LÍQUIDO - CHILLER GÁS REFRIGERANTE: Prazo para eliminação da importação da substância Gás Refrigerante Composição Protocolo de Montreal CONAMA 267 Países desenvolvidos Demais países Brasil R-11 CFC 1996 2010 2001 R-12 CFC 1996 2010 2007 R-22 e R-123 HCFC 2030 2040 2040 R-407 e R-134a HFC --- --- --- * * PARÂMETROS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA: kW / TR Consumo de energia elétrica em kW dividido pela capacidade de energia térmica em TR COP - Coeficiente de Performance Razão entre a capacidade térmica de o consumo de energia (ambos na mesma unidade - adimensional - kWt / kWe) EER - Razão de eficiência energética Razão entre a capacidade térmica em BTU/h e o consumo de energia em Watts exemplo: 1 kW / TR => COP = 3,5 => EER = 12 RESFRIADORES DE LÍQUIDO - CHILLERS * * EFICIÊNCIA ENERGÉTICA: RESFRIADORES DE LÍQUIDO - CHILLER Chillers utilizados até início da década de 90 Compressor Faixa de capacidade (TR) Gás Refrigerante Eficiência (kW/TR) Alternativo a água 20 a 200 R-22 0,9 a 1,2 ou mais Centrífugo a água 300 a 5000 R-11 ou R-12 0,7 a 0,8 ou mais Chillers atuais Compressor Faixa de capacidade (TR) Gás Refrigerante Eficiência (kW/TR) Scroll a ar 20 a 150 R-22 ou R-407 1,1 a 1,3 Scroll a água 20 a 150 R-22 ou R-407 0,8 a 0,95 Parafuso a ar 60 a 400 R-22, R407 ou R-134a 1,1 a 1,2 Parafuso a água 60 a 400 R-22, R407 ou R-134a 0,62 a 0,8 Centrífugo a água 300 a 5000 R-123 ou R-134a 0,5 a 0,7 * * ENGENHARIA DO AR CONDICIONADO SISTEMAS DE AR CONDICIONADO E SELEÇÃO DE EQUIPAMENTOS DISTRIBUIÇÃO DE AR NOVAS TECNOLOGIAS E TENDÊNCIAS EM SISTEMAS DE CLIMATIZAÇÃO ANÁLISE TÉCNICA E ECONÔMICA * * TÓPICOS ABORDADOS INTRODUÇÃO CONFORTO TÉRMICO SELEÇÃO DE GRELHAS E DIFUSORES TABELAS DE SELEÇÃO – TROX RECOMENDAÇÕES GERAIS TAB – TESTES, AJUSTES E BALANCEAMENTO * * DISTRIBUIÇÃO DE AR - INTRODUÇÃO DISTRIBUIÇÃO DE AR: Elemento final do sistema de condicionamento de ar * * DEFINIÇÕES: ZONA DE OCUPAÇÃO - 1,8 a 2 metros do piso GRELHAS - Instalação em paredes DIFUSORES - Instalação no teto, junto ao forro ACESSÓRIOS - Caixas pleno, registros, defletores, etc. DISTRIBUIÇÃO DE AR - INTRODUÇÃO * * DISTRIBUIÇÃO DE AR - INTRODUÇÃO * * CONFORTO TÉRMICO VARIÁVEIS ENVOLVIDAS NO CONFORTO TÉRMICO Temperatura Umidade Relativa Temperatura média radiante Velocidade do ar Nível de atividade Resistência térmica do vestuário Um ambiente é considerado desconfortável quando 20% ou mais das pessoas estão insatisfeitas. * * CONFORTO TÉRMICO TEMPERATURA E UMIDADE RELATIVA * * SELEÇÃO DE GRELHAS E DIFUSORES PARÂMETROS BÁSICOS: VAZÃO DE AR VELOCIDADE DE SAÍDA NÍVEL DE RUÍDO PERDA DE CARGA ALCANCE * * SELEÇÃO DE GRELHAS E DIFUSORES NÍVEL DE RUÍDO RECOMENDADO: Aplicação Nível sonoro em dB (A) Noise Criteria (NC) Emissoras de Rádio, Estúdios de TV, Bibliotecas 20 - 25 15 - 20 Residências, hotéis, igrejas e teatros 25 - 35 20 - 30 Escritórios em geral 35 - 40 30 - 35 Cinemas 35 - 40 30 - 35 Locais públicos 35 - 45 30 - 40 Lojas e centros comerciais 40 - 50 35 - 45 * * SELEÇÃO DE GRELHAS E DIFUSORES ALCANCE: (Throw) Distância percorrida pelo jato de ar antes de atingir a zona ocupada * * SELEÇÃO DE GRELHAS E DIFUSORES TABELA DE SELEÇÃO TROX - GRELHAS VAT: * * SELEÇÃO DE GRELHAS E DIFUSORES TABELA DE SELEÇÃO TROX - DIFUSOR QUADRADO ADLQ - 4 VIAS: * * SELEÇÃO DE GRELHAS E DIFUSORES TABELA DE SELEÇÃO TROX - DIFUSOR LINEAR ALS: * * SELEÇÃO DE GRELHAS E DIFUSORES GRELHAS DE RETORNO E TOMADAS DE AR EXTERNO: onde: V = vazão em m3/h v = velocidade em m/s (valor recomendado < 2,5 m/s) Aef = área efetiva de abertura em m2 V = (v . Aef ) x 3600 * * SELEÇÃO DE GRELHAS E DIFUSORES RECOMENDAÇÕES GERAIS: Utilizar registros de regulagem nos dispositivos de insuflamento para ajuste fino da vazão de ar Não considerar os registros de regulagem das bocas de ar para balanceamento da rede de dutos. Utilizar grelhas com deflexão das aletas para possibilitar o direcionamento e abertura do jato de ar insuflado. Não instale grelhas e difusores próximo a curvas ou trecho inicial da rede de dutos Não instale grelhas e difusores ou quaisquer dispositivos com diferentes perdas de carga no mesmo ramal de duto. Separe os ramais e utilize dispositivos de regulagem no duto (damper de lâminas opostas). Procure localizar as bocas de insuflamento e retorno de modo a evitar curto-circuito de ar. Evite utilização de trechos longos de dutos flexíveis (máximo de 3 metros) e com curvas de raio curto Em locais com baixo pé-direito utilize preferencialmente difusores e não grelhas. Utilize difusores lineares periféricos próximos às janelas para combater as cargas térmicas excessivas de insolação. * * TAB – TESTES, AJUSTE E BALANCEAMENTO Medir, Ajustar, Documentar * * Fresta para retorno TAB – TESTES, AJUSTE E BALANCEAMENTO Elementos de distribuição de ar – Indicação em projeto * * TAB – TESTES, AJUSTE E BALANCEAMENTO Elementos de distribuição de ar – Aspectos construtivos * * BALANCEAMENTO DE AR – PROCEDIMENTOS MÍNIMOS: Medir e documentar as grandezas elétricas do motor do ventilador Testar e ajustar a rotação do ventilador Medir e documentar a pressão do sistema (sucção/descarga do ventilador) Medir e ajustar a vazão de ar em cada ramal de duto e em cada boca de ar, dentro das tolerâncias admitidas (+/- 10%). Documentar os valores de projeto e os valores encontrados. Marcar posição de ajuste nos dispositivos de regulagem (damper) Medir, ajustar e documentar a vazão de ar exterior Medir, ajustar e documentar a vazão de ar total do ventilador Medir e documentar as temperaturas do ar externo, entrada e saída do condicionador de ar (temperatura de bulbo seco e de bulbo úmido ou umidade relativa) Emitir relatório de balanceamento documentando todos os valores medidos e ajustados TAB – TESTES, AJUSTE E BALANCEAMENTO * * ENGENHARIA DO AR CONDICIONADO SISTEMAS DE AR CONDICIONADO E SELEÇÃO DE EQUIPAMENTOS DISTRIBUIÇÃO DE AR NOVAS TECNOLOGIAS E TENDÊNCIAS EM SISTEMAS DE CLIMATIZAÇÃO ANÁLISE TÉCNICA E ECONÔMICA * * NOVAS TECNOLOGIAS E TENDÊNCIAS TRATAMENTO DE AR EXTERNO CENTRALIZADO SISTEMAS DE VOLUME DE REFRIGERANTE VARIÁVEL DISTRIBUIÇÃO DE AR PELO PISO RESFRIAMENTO POR PAINEL RADIANTE (TETO FRIO) * * TRATAMENTO DE AR EXTERNO CENTRALIZADO ALTERNATIVAS TÉCNICAS: Ventilação mecânica com pré filtragem Pré filtragem e resfriamento Recuperador de calor Desumidificação com cilindro dessecante NOVAS TECNOLOGIAS E TENDÊNCIAS * * TRATAMENTO DE AR EXTERNO CENTRALIZADO BENECÍFIOS: Imposição de uma taxa de renovação de ar adequada e permanente Localização da captação de ar em local apropriado com melhor qualidade do ar externo, normalmente na cobertura Independência de fatores relacionados as pressões de ventos Possibilidade de pré tratamento do ar externo incluindo: filtragem, resfriamento, desumidificação e umidificação Possibilidade de fornecimento do ar externo a uma condição de temperatura e umidade constante, resultando em um melhor controle das condições internas Possibilidade de adoção de recuperadores de calor visando a redução do consumo de energia O pré resfriamento do ar externo centralizada permite fornecer taxas de renovação adequadas sem acréscimo de carga térmica para os condicionadores de ar existente NOVAS TECNOLOGIAS E TENDÊNCIAS * * TRATAMENTO DE AR EXTERNO CENTRALIZADO Ventilação mecânica com pé filtragem NOVAS TECNOLOGIAS E TENDÊNCIAS * * TRATAMENTO DE AR EXTERNO CENTRALIZADO Pré filtragem e resfriamento NOVAS TECNOLOGIAS E TENDÊNCIAS * * TRATAMENTO DE AR EXTERNO CENTRALIZADO Recuperador de calor NOVAS TECNOLOGIAS E TENDÊNCIAS * * TRATAMENTO DE AR EXTERNO CENTRALIZADO Recuperador de calor NOVAS TECNOLOGIAS E TENDÊNCIAS * * TRATAMENTO DE AR EXTERNO CENTRALIZADO Desumidificação com cilindro dessecante Indicado para aplicações especiais com baixa umidade relativa (< 50%) NOVAS TECNOLOGIAS E TENDÊNCIAS * * NOVAS TECNOLOGIAS E TENDÊNCIAS SISTEMAS VRV ou VRF - FLUXO DE REFRIGERANTE VARIÁVEL * * SISTEMAS VRV ou VRF - FLUXO DE REFRIGERANTE VARIÁVEL AR AR Unidade Condensadora Múltiplas Unidades Evaporadoras NOVAS TECNOLOGIAS E TENDÊNCIAS * * SISTEMAS VRV ou VRF - FLUXO DE REFRIGERANTE VARIÁVEL 50m 15m 40m 150m 300m Mitsubish NOVAS TECNOLOGIAS E TENDÊNCIAS * * SISTEMAS VRV ou VRF - FLUXO DE REFRIGERANTE VARIÁVEL VANTAGENS: Controle de temperatura e funcionamento individualizado Solução de equipamento, sistema e controle integrados de um mesmo fabricante minimizando problemas de instalação Diversos modelos de unidades evaporadoras internas com diferentes arranjos de montagem e acabamento Mínima área técnica requerida para equipamentos, shafts e tubulações Baixo consumo de energia em cargas parciais proporcionado pela variação da velocidade do compressor Aproveitamento do fator de demanda e diversidade de carga no dimensionamento da capacidade do sistema central NOVAS TECNOLOGIAS E TENDÊNCIAS * * SISTEMAS VRV ou VRF - FLUXO DE REFRIGERANTE VARIÁVEL DESVANTAGENS: Custo de implantação elevado, superior aos dos sistemas de água gelada Condições psicrométricas e de carga térmica definida para aplicações de conforto Tecnologia importada com apenas 3 ou 4 fabricantes atuando no mercado Presença de equipamento dentro do ambiente de trabalho Possíveis problemas de qualidade do ar relacionados com a renovação de ar (necessidade de um sistema de ventilação mecânica) e filtragem NOVAS TECNOLOGIAS E TENDÊNCIAS * * SISTEMAS VRV ou VRF - FLUXO DE REFRIGERANTE VARIÁVEL APLICAÇÕES: Residências de alto padrão Hotéis de alto padrão Reforma de edifícios existentes sem sistema central de ar condicionado original (minimiza obras civis necessárias) Prédios históricos Prédios de escritórios de pequeno e médio porte NOVAS TECNOLOGIAS E TENDÊNCIAS * * SISTEMAS VRV ou VRF - FLUXO DE REFRIGERANTE VARIÁVEL APLICAÇÕES: NOVAS TECNOLOGIAS E TENDÊNCIAS * * NOVAS TECNOLOGIAS E TENDÊNCIAS DISTRIBUIÇÃO DE AR PELO PISO TETO x PISO * * NOVAS TECNOLOGIAS E TENDÊNCIAS DISTRIBUIÇÃO DE AR PELO PISO BENEFÍCIOS: Flexibilidade para mudanças de lay-outs Aproveitamento do espaço de piso elevado usado para elétrica e dados Possível economia de energia (redução da potência de ventiladores e aumento da temperatura de insuflamento) Possível melhora da qualidade do ar (displacement ventilation) * * NOVAS TECNOLOGIAS E TENDÊNCIAS DISTRIBUIÇÃO DE AR PELO PISO Conceitos: TETO x PISO - Insuflamento de ar na zona ocupada => temperatura alta e velocidade baixa (>17 oC) - Seleção e localização de difusores adequada (afastamento min. 40cm da cadeira) - Altura do piso elevado compatível com cabeamento e escoamento do ar (ideal > = 40cm) - No caso de plenos sob o piso, a distância entre condicionadores de ar deve ser limitada (ideal=15m a 20m) - Isolamento da laje de piso localizada sobre pavimentos não condicionados * * NOVAS TECNOLOGIAS E TENDÊNCIAS DISTRIBUIÇÃO DE AR PELO PISO Tipos de Piso Elevado: Piso Monolítico * * NOVAS TECNOLOGIAS E TENDÊNCIAS DISTRIBUIÇÃO DE AR PELO PISO Tipos de Piso Elevado: Piso Monolítico NÃO RECOMENDADO PARA DISTRIBUIÇÃO DE AR * * NOVAS TECNOLOGIAS E TENDÊNCIAS DISTRIBUIÇÃO DE AR PELO PISO Tipos de piso elevado: Piso Modulado com pedestal regulável TROX * * NOVAS TECNOLOGIAS E TENDÊNCIAS DISTRIBUIÇÃO DE AR PELO PISO O conceito Displacement Flow (Fluxo de deslocamento): O deslocamento do ar se dá à baixa velocidade pela convecção natural das fontes de calor (correntes verticais) A menor turbulência no ambiente resulta em uma melhor qualidade do ar TROX * * NOVAS TECNOLOGIAS E TENDÊNCIAS DISTRIBUIÇÃO DE AR PELO PISO Considerações importantes: Recomendável usar sistema de suprimento de ar externo centralizado, pré resfriado e desumidificado, afim de minimizar a deficiência de desumidificação resultante da alta temperatura de insuflamento Em prédios com fachadas expostas à radiação solar, deve ser criado um zoneamento periférico utilizando condicionadores de ar independentes por fachada ou vazão de ar variável (dutos ou ventiladores sob o piso) Controle permanente do número de difusores instalados no piso para garantir um balanceamento adequado Controle permanente do cabeamento sob o piso para evitar criação de septos que impedem a passagem do ar Limpeza e aspiração periódica das caixas de coleta dos difusores * * RESFRIAMENTO POR PAINEL RADIANTE (TETO FRIO) NOVAS TECNOLOGIAS E TENDÊNCIAS * * RESFRIAMENTO POR PAINEL RADIANTE (TETO FRIO) NOVAS TECNOLOGIAS E TENDÊNCIAS * * RESFRIAMENTO POR PAINEL RADIANTE (TETO FRIO) NOVAS TECNOLOGIAS E TENDÊNCIAS * * RESFRIAMENTO POR PAINEL RADIANTE (TETO FRIO) VANTAGENS: Melhor conforto térmico (controle da troca de calor por radiação e utilização de menor vazão de ar, minimizando possíveis deficiências de distribuição de ar e proporcionando menor nível de ruído no ambiente) Menor consumo de energia de ventiladores Menor consumo de energia no chiller (temperatura da água gelada mais alta) Menor altura do entreforro Modulação dos painéis pode proporcionar maior número de zonas de controle, permitindo melhor controle de temperatura e maior flexibilidade de lay-out NOVAS TECNOLOGIAS E TENDÊNCIAS * * RESFRIAMENTO POR PAINEL RADIANTE (TETO FRIO) DESVANTAGENS: Risco de condensação Não recomendado para locais com alta carga latente (restaurantes, auditórios, cinemas, etc.) Não recomendado para áreas com portas para o exterior Limitação arquitetônica do forro (forma e materiais) Necessita de automação e controle preciso Custo inicial elevado NOVAS TECNOLOGIAS E TENDÊNCIAS * * NOVAS TECNOLOGIAS E TENDÊNCIAS RESFRIAMENTO POR PAINEL RADIANTE (TETO FRIO) Para evitar a condensação, a temperatura do painel radiante deve ser controlada em função da temperatura do ponto de orvalho do ambiente (dew point) * * NOVAS TECNOLOGIAS E TENDÊNCIAS RESFRIAMENTO POR PAINEL RADIANTE (TETO FRIO) Teste de condensação em laboratório: Formação de condensado após 8,5 horas com a temperatura do painel radiante abaixo da temperatura do ponto de orvalho do ambiente * * NOVAS TECNOLOGIAS E TENDÊNCIAS RESFRIAMENTO POR PAINEL RADIANTE (TETO FRIO) Dimensionamento: Ar externo (vazão dimensionada pelo número de ocupantes – ex.: 27 m3/h/pesssoa) Pré-resfriamento e desumidificação do ar externo: Remoção da carga térmica do ar externo (sensível e latente), Remoção da carga térmica latente interna (desumidificação – ar mais seco), Remoção de parte da carga sensível interna (ar mais frio). Painel radiante - Carga térmica sensível interna remanescente * * NOVAS TECNOLOGIAS E TENDÊNCIAS RESFRIAMENTO POR PAINEL RADIANTE (TETO FRIO) Desempenho do painel radiante em função da temperatura: (exemplo de valores típicos) * * NOVAS TECNOLOGIAS E TENDÊNCIAS RESFRIAMENTO POR PAINEL RADIANTE (TETO FRIO) Desempenho do painel radiante em função do ponto de orvalho: (exemplo de valores típicos) * * RESFRIAMENTO POR PAINEL RADIANTE (TETO FRIO) Considerações para uso no Brasil: Características construtivas do prédio: alta estanqueidade e alta impermeabilidade Densidade de carga: Capacidade típica da solução de teto frio apresentada: > 30m2/TR Carga térmica usual para escritórios no Brasil: < 25 m2/TR Viabilização do uso de resfriamento por painel radiante para altas densidades de carga usualmente encontradas no Brasil: SISTEMA MISTO = PAINEL RADIANTE + INSUFLAMENTO DE AR CONVENCIONAL NOVAS TECNOLOGIAS E TENDÊNCIAS * * NOVAS TECNOLOGIAS E TENDÊNCIAS RESFRIAMENTO POR PAINEL RADIANTE (TETO FRIO) Exemplo de fluxograma do sistema: Painel V2V V2V V2V V2V Painel Painel Painel TROCADOR DE CALOR V2V BAG 7 °C 14 °C 16 °C 13 °C TE * * NOVAS TECNOLOGIAS E TENDÊNCIAS RESFRIAMENTO POR PAINEL RADIANTE (TETO FRIO) Exemplo de fluxograma do sistema (controle): T Painel V2V V2V V2V V2V VSD Painel Painel Painel TROCADOR DE CALOR V2V BAG T U Controlador Pt .Orvalho Ambiente T Zona 7 °C 14 °C 16 °C 13 °C TE * * ENGENHARIA DO AR CONDICIONADO SISTEMAS DE AR CONDICIONADO E SELEÇÃO DE EQUIPAMENTOS DISTRIBUIÇÃO DE AR NOVAS TECNOLOGIAS E TENDÊNCIAS EM SISTEMAS DE CLIMATIZAÇÃO ANÁLISE TÉCNICA E ECONÔMICA * * TÓPICOS ABORDADOS CRITÉRIOS DE ANÁLISE DE SISTEMAS DE AR CONDICIONADO ANÁLISE ENERGÉTICA SIMULAÇÃO TÉRMICA E ENERGÉTICA DE EDIFICAÇÕES ESTUDO DE CASOS * * Diversidade de sistemas Necessidade de estudo caso a caso Definição do sistema é a decisão mais importante em uma instalação nova ou retrofit 90% dos custos do sistema e da satisfação do usuário estão associados ao tipo de sistema Apesar disso apenas de 5 a 10% do trabalho de engenharia em um projeto é dedicado a definição a seleção do sistema CRITÉRIOS PARA ESCOLHA DO SISTEMA * * CRITÉRIOS PARA ESCOLHA DO SISTEMA CUSTO DE IMPLANTAÇÃO CUSTO OPERACIONAL CONFIABILIDADE FLEXIBILIDADE MANUTENÇÃO CONFORTO OUTRAS PREMISSAS DETERMINANTES * * CUSTO DE IMPLANTAÇÃO: Primeiro critério a ser considerado Em alguns casos o único critério Determinação do custo de implantação da instalação é função de: capacidade tipo de sistema particularidades da instalação condições comerciais de contratação e do mercado CRITÉRIOS PARA ESCOLHA DO SISTEMA * * CUSTO OPERACIONAL: Composto de diversos componentes (energia, água, manutenção, etc.) Trata-se de um critério de grande complexidade de avaliação Composição dos custos em prédios americanos com ciclo de vida de 40 anos (ASHRAE): CRITÉRIOS PARA ESCOLHA DO SISTEMA Gráfico1 50 25 11 14 Plan1 Custos em Edifícios - Ciclo de vida de 40 anos Operação 50 Alterações diversas 25 Construção do prédio 11 Outros 14 Plan2 Plan3 * * CONFIABILIDADE: Equipamentos reservas, energia de backup, ... Aplicações: Data Center, CPD, Telecomunicações, Indústria, Laboratórios, Estabelecimentos de Saúde, Segurança ........ Custo médio de Downtime - USA: Segmento Custo médio / hora US$ Venda de bilhetes entretenimento 69.000,00 Reservas de passagens de avião 89.000,00 Home Shopping 113.000,00 Pay-per-view 150.000,00 Vendas via cartão de crédito 2.650.000,00 Mercado Financeiro 6.450.000,00 CRITÉRIOS PARA ESCOLHA DO SISTEMA * * CRITÉRIOS PARA ESCOLHA DO SISTEMA FLEXIBILIDADE: Mudança de lay-out Mudança de ocupação Flexibilidade de horários de funcionamento Variações de carga térmica * * MANUTENÇÃO: Assistência técnica Qualificação da mão de obra requerida Cultura de manutenção da empresa Padronização Durabilidade do sistema e componentes Acesso aos equipamentos CRITÉRIOS PARA ESCOLHA DO SISTEMA * * CRITÉRIOS PARA ESCOLHA DO SISTEMA CONFORTO: Acústica Controle individualizado Distribuição de ar Qualidade do ar * * CRITÉRIOS PARA ESCOLHA DO SISTEMA OUTRAS PREMISSAS DETERMINANTES PARA DEFINIÇÃO DE UM SISTEMA: Limitações de espaço físico Limitações arquitetônicas Prazo de implantação Preservação arquitetônica em prédios históricos Qualidade do ar interno (ex. salas limpas, hospital) Precisão de controle requerida (ex. temperatura e umidade) * * CRITÉRIOS PARA ESCOLHA DO SISTEMA * * TÓPICOS ABORDADOS CRITÉRIOS DE ANÁLISE DE SISTEMAS DE AR CONDICIONADO ANÁLISE ENERGÉTICA SIMULAÇÃO TÉRMICA E ENERGÉTICA DE EDIFICAÇÕES ESTUDO DE CASOS * * O custo com energia é um fator determinante em uma análise técnica e econômica de um sistema de ar condicionado. A análise e determinação do consumo de energia é bastante complexa e está baseada nos seguintes fatores: - Desempenho térmico da edificação - Eficiência do sistema de ar condicionado - Tarifa de energia ANÁLISE ENERGÉTICA * * CONSUMO DE ENERGIA EFICIÊNCIA DO SISTEMA DE AR CONDICIONADO DESEMPENHO TÉRMICO DA EDIFICAÇÃO TARIFA CUSTO ENERGÉTICO OPERACIONAL ANÁLISE ENERGÉTICA * * PERFIL DE CARGA TÉRMICA - Exemplo de um prédio de escritórios ANÁLISE ENERGÉTICA - CARGA TÉRMICA Gráfico1 236455 46490 45876 27149 5301 77844 62361 68527 159564 53921 Componentes da carga térmica do prédio Plan1 ITEM TOTAL SENSÍVEL LATENTE Radiação solar através das janelas 236455 236455 Transimssão de calor pelas janelas 46490 46490 Transissão de calor pelas paredes 45876 45876 Transmissão de calor pela cobertura 27149 27149 Transmissão de calor por paredes internas 5301 5301 Iluminação 77844 77844 Equipamentos de escritório 62361 62361 Pessoas 68527 37286 31241 Ar externo de renovação 159564 50986 108578 Fator de segurança 53921 53921 Plan2 Plan3 * * SCHEDULES DE UTILIZAÇÃO: (variação da iluminação, ocupação, equipamentos internos... ao longo do dia) ANÁLISE ENERGÉTICA - CARGA TÉRMICA GráficoOffEqp 5 5 5 5 5 10 10 30 90 90 90 90 80 90 90 90 90 50 30 30 20 20 10 5 Hora % Escritório - Schedule de equipamentos GráficoOffLgt 5 5 5 5 5 10 10 30 90 90 90 90 80 90 90 90 90 50 30 30 20 20 10 5 Hora % Escritório - Schedule de iluminação OffLgt hora % 0 5 1 5 2 5 3 5 4 5 5 10 6 10 7 30 8 90 9 90 10 90 11 90 12 80 13 90 14 90 15 90 16 90 17 50 18 30 19 30 20 20 21 20 22 10 23 5 GráficoOffOcc 0 0 0 0 0 0 10 20 95 95 95 95 50 95 95 95 95 30 10 10 10 10 5 5 Hora % Escritório - Schedule de ocupação OffOcc hora % 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 10 7 20 8 95 9 95 10 95 11 95 12 50 13 95 14 95 15 95 16 95 17 30 18 10 19 10 20 10 21 10 22 5 23 5 GráficoHtlOcc 90 90 90 90 90 90 70 40 40 20 20 20 20 20 20 30 50 50 50 70 70 80 90 90 Hora % Hotel - Schedule de ocupação HtlOcc hora % 0 90 1 90 2 90 3 90 4 90 5 90 6 70 7 40 8 40 9 20 10 20 11 20 12 20 13 20 14 20 15 30 16 50 17 50 18 50 19 70 20 70 21 80 22 90 23 90 GráficoHtlEqp 20 15 10 10 10 20 40 50 40 40 25 25 25 25 25 25 25 25 60 80 90 80 60 30 Hora % Hotel - Schedule de equipamentos GráficoHtlLgt 20 15 10 10 10 20 40 50 40 40 25 25 25 25 25 25 25 25 60 80 90 80 60 30 Hora % Hotel - Schedule de iluminação HtlLgt hora % 0 20 1 15 2 10 3 10 4 10 5 20 6 40 7 50 8 40 9 40 10 25 11 25 12 25 13 25 14 25 15 25 16 25 17 25 18 60 19 80 20 90 21 80 22 60 23 30 GráficoOffEqp 5 5 5 5 5 10 10 30 90 90 90 90 80 90 90 90 90 50 30 30 20 20 10 5 Hora % Escritório - Schedule de equipamentos GráficoOffLgt 5 5 5 5 5 10 10 30 90 90 90 90 80 90 90 90 90 50 30 30 20 20 10 5 Hora % Escritório - Schedule de iluminação OffLgt hora % 0 5 1 5 2 5 3 5 4 5 5 10 6 10 7 30 8 90 9 90 10 90 11 90 12 80 13 90 14 90 15 90 16 90 17 50 18 30 19 30 20 20 21 20 22 10 23 5 GráficoOffOcc 0 0 0 0 0 0 10 20 95 95 95 95 50 95 95 95 95 30 10 10 10 10 5 5 Hora % Escritório - Schedule de ocupação OffOcc hora % 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 10 7 20 8 95 9 95 10 95 11 95 12 50 13 95 14 95 15 95 16 95 17 30 18 10 19 10 20 10 21 10 22 5 23 5 GráficoHtlOcc 90 90 90 90 90 90 70 40 40 20 20 20 20 20 20 30 50 50 50 70 70 80 90 90 Hora % Hotel - Schedule de ocupação HtlOcc hora % 0 90 1 90 2 90 3 90 4 90 5 90 6 70 7 40 8 40 9 20 10 20 11 20 12 20 13 20 14 20 15 30 16 50 17 50 18 50 19 70 20 70 21 80 22 90 23 90 GráficoHtlEqp 20 15 10 10 10 20 40 50 40 40 25 25 25 25 25 25 25 25 60 80 90 80 60 30 Hora % Hotel - Schedule de equipamentos GráficoHtlLgt 20 15 10 10 10 20 40 50 40 40 25 25 25 25 25 25 25 25 60 80 90 80 60 30 Hora % Hotel - Schedule de iluminação HtlLgt hora % 0 20 1 15 2 10 3 10 4 10 5 20 6 40 7 50 8 40 9 40 10 25 11 25 12 25 13 25 14 25 15 25 16 25 17 25 18 60 19 80 20 90 21 80 22 60 23 30 GráficoOffEqp 5 5 5 5 5 10 10 30 90 90 90 90 80 90 90 90 90 50 30 30 20 20 10 5 Hora % Escritório - Schedule de equipamentos GráficoOffLgt 5 5 5 5 5 10 10 30 90 90 90 90 80 90 90 90 90 50 30 30 20 20 10 5 Hora % Escritório - Schedule de iluminação OffLgt hora % 0 5 1 5 2 5 3 5 4 5 5 10 6 10 7 30 8 90 9 90 10 90 11 90 12 80 13 90 14 90 15 90 16 90 17 50 18 30 19 30 20 20 21 20 22 10 23 5 GráficoOffOcc 0 0 0 0 0 0 10 20 95 95 95 95 50 95 95 95 95 30 10 10 10 10 5 5 Hora % Escritório - Schedule de ocupação OffOcc hora % 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 10 7 20 8 95 9 95 10 95 11 95 12 50 13 95 14 95 15 95 16 95 17 30 18 10 19 10 20 10 21 10 22 5 23 5 GráficoHtlOcc 90 90 90 90 90 90 70 40 40 20 20 20 20 20 20 30 50 50 50 70 70 80 90 90 Hora % Hotel - Schedule de ocupação HtlOcc hora % 0 90 1 90 2 90 3 90 4 90 5 90 6 70 7 40 8 40 9 20 10 20 11 20 12 20 13 20 14 20 15 30 16 50 17 50 18 50 19 70 20 70 21 80 22 90 23 90 GráficoHtlEqp 20 15 10 10 10 20 40 50 40 40 25 25 25 25 25 25 25 25 60 80 90 80 60 30 Hora % Hotel - Schedule de equipamentos GráficoHtlLgt 20 15 10 10 10 20 40 50 40 40 25 25 25 25 25 25 25 25 60 80 90 80 60 30 Hora % Hotel - Schedule de iluminação HtlLgt hora % 0 20 1 15 2 10 3 10 4 10 5 20 6 40 7 50 8 40 9 40 10 25 11 25 12 25 13 25 14 25 15 25 16 25 17 25 18 60 19 80 20 90 21 80 22 60 23 30 * * CONSIDERAÇÕES GERAIS TR TR.h / dia ANÁLISE ENERGÉTICA - CARGA TÉRMICA Graf CT máxima de Verão 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1535.7142857143 1774.6031746032 1842.8571428571 1876.9841269841 1907.6984126984 1919.6428571429 1919.9841269841 1924.7619047619 1902.5793650794 1878.0079365079 1842.8571428571 1808.7301587302 1791.6666666667 0 0 Carga Térmica máxima de verão (TR) Horas TR Carga Térmica Diária (TR) - Janeiro Graf CT semana (TR) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1539.6957671958 1535.9986772487 1484.8082010582 1435.6084656085 1337.208994709 1255.0198412698 1216.0582010582 1296.8253968254 1388.1150793651 1436.746031746 1484.5238095238 1535.7142857143 1551.9246031746 1548.2275132275 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1358.5383597884 1316.7328042328 1361.6666666667 1448.9748677249 1493.9087301587 1543.6772486772 1596.0052910053 1603.9682539683 1602.2619047619 1551.0714285714 1500.1653439153 1444.9933862434 1358.5383597884 1318.4391534392 1365.9325396825 1456.0846560847 1500.7341269841 1547.6587301587 1600.8399470899 1585.4828042328 1605.3902116402 1550.5026455026 1491.917989418 1429.3518518519 1336.3558201058 1299.1005291005 1354.8412698413 1452.9563492063 1505 1552.4933862434 1604.2526455026 1565.0066137566 1574.6759259259 1519.7883597884 1468.5978835979 1414.2791005291 1328.9616402116 1288.578042328 1335.5026455026 1426.2235449735 1475.4232804233 1530.8796296296 1584.6296296296 1555.6216931217 1563.0158730159 1511.541005291 1460.3505291005 1405.462962963 1320.4298941799 1280.3306878307 1327.8240740741 1418.544973545 1463.4788359788 1510.119047619 1561.0251322751 1548.5119047619 1553.0621693122 1501.5873015873 1450.3968253968 1384.1335978836 1299.6693121693 1260.1388888889 1318.1547619048 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5590 1908 14 5625 1920 15 5626 1920 16 5640 1925 17 5575 1903 Ponta 18 5503 1878 19 5400 1843 20 5300 1809 Fora de ponta 21 5250 1792 22 0 23 0 CT dia de semana c Perfil de Carga Térmica Média de Semana [kW] jan fev mar abr mai jun jul ago set out nov dez Fora de ponta 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 5414 5401 5221 5048 4702 4413 4276 4560 4881 5052 5220 5400 10 5457 5444 5255 5073 4806 4513 4373 4596 4926 5093 5263 5443 11 5518 5504 5299 5108 4909 4612 4470 4641 4969 5137 5309 5491 12 5564 5550 5356 5164 4964 4647 4508 4681 5024 5194 5368 5551 13 5590 5576 5396 5189 4989 4692 4564 4717 5048 5219 5393 5592 14 5625 5611 5416 5232 5048 4749 4603 4760 5081 5253 5427 5612 15 5626 5612 5430 5261 5075 4777 4630 4788 5095 5253 5428 5612 16 5640 5634 5454 5275 5081 4777 4636 4803 5120 5277 5442 5629 17 5575 5645 5452 5246 5026 4699 4568 4764 5109 5292 5459 5641 Ponta 18 5503 5537 5344 5164 4973 4673 4531 4696 5015 5188 5383 5572 19 5470 5496 5315 5135 4942 4643 4502 4669 4988 5146 5310 5489 20 5445 5461 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jun jul ago set out nov dez Fora de ponta 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 5590 5576 5396 5189 4989 4692 4564 4717 5048 5219 5393 5592 14 5625 5611 5416 5232 5048 4749 4603 4760 5081 5253 5427 5612 15 5626 5612 5430 5261 5075 4777 4630 4788 5095 5253 5428 5612 16 5640 5634 5454 5275 5081 4777 4636 4803 5120 5277 5442 5629 17 5575 5645 5452 5246 5026 4699 4568 4764 5109 5292 5459 5641 Ponta 18 5503 5537 5344 5164 4973 4673 4531 4696 5015 5188 5383 5572 19 5470 5496 5315 5135 4942 4643 4502 4669 4988 5146 5310 5489 20 5445 5461 5280 5100 4867 4570 4431 4635 4954 5113 5277 5456 Fora de ponta 21 5404 5437 5255 5062 4790 4496 4358 4599 4917 5075 5254 5432 22 1274 1272 1210 1149 1036 935 887 982 1097 1151 1207 1269 23 1265 1263 1201 1140 1015 913 866 966 1088 1142 1198 1260 TR Perfil de Carga Térmica Domingo [TR] jan fev mar abr mai jun jul ago set out nov dez Fora de ponta 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4 0 0 0 0 0 0 0 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jan fev mar abr mai jun jul ago set out nov dez 0 974 974 974 974 974 974 974 974 974 974 974 974 1 974 974 974 974 974 974 974 974 974 974 974 974 2 974 974 974 974 974 974 974 974 974 974 974 974 3 974 974 974 974 974 974 907 974 974 974 974 974 4 773 795 637 483 308 53 0 85 358 497 646 801 5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 6 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 8 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 9 1540 1536 1485 1436 1337 1255 1216 1297 1388 1437 1485 1536 10 1552 1548 1494 1443 1367 1283 1244 1307 1401 1448 1497 1548 11 1569 1565 1507 1453 1396 1312 1271 1320 1413 1461 1510 1562 12 1582 1578 1523 1469 1412 1322 1282 1331 1429 1477 1527 1579 13 1590 1586 1535 1476 1419 1334 1298 1341 1436 1484 1534 1590 14 1600 1596 1540 1488 1436 1351 1309 1354 1445 1494 1543 1596 15 1600 1596 1544 1496 1443 1359 1317 1362 1449 1494 1544 1596 16 1604 1602 1551 1500 1445 1359 1318 1366 1456 1501 1548 1601 17 1585 1605 1551 1492 1429 1336 1299 1355 1453 1505 1552 1604 18 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 19 0 0 0 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