Aula 4 Refrigeração

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SISTEMAS DE CONDICIONAMENTO DE AR
Seção 2.1
O condicionamento de ar
O condicionamento de ar é o processo de tratamento do ar interior em espaços fechados. Esse tratamento consiste em regular a qualidade do ar interior, no que diz respeito às suas condições de:
 temperatura, 
umidade, 
limpeza 
e movimento. 
Para tal, um sistema de condicionamento de ar inclui as funções de:
 aquecimento,
 arrefecimento, 
umidificação, 
renovação, 
filtragem 
e ventilação do ar. 
Funções dos sistemas de ar condicionado
Condutas interiores de ar condicionado de um sistema centralizado.
Um sistema de ar condicionado deverá cumprir as seguintes funções:
Arrefecimento - no verão;
Desumidificação - no verão;
Aquecimento - no inverno
Umidificação - no inverno;
Ventilação - no verão e inverno;
Filtragem - no verão e inverno;
Circulação - no verão e inverno.
Estas funções deverão realizar-se:
Automaticamente;
Sem ruídos e vibrações incómodas;
Com o menor consumo energético possível.
Uma configuração típica é o sistema zona simples clássico, o qual é útil para aplicações em grandes espaços, como auditórios e laboratórios, onde o condicionamento de ar deve ser realizado com muito rigor. 
Figura 2.2 (a), dependendo das condições externas, esse sistema funciona tanto para resfriamento e desumidificação quanto para aquecimento e umidificação. Temos que o ar externo entra pelo ponto E, dirigindo-se para as serpentinas de resfriamento e aquecimento, ventilador e umidificador, para logo dirigir-se à zona condicionada. 
Em ambientes fechados, com pessoas, é indicada a ventilação com ar externo e o condicionamento de ar é indicado para manter o conforto. Assim, é indispensável uma vazão mínima de entrada de ar externo, entre 10 a 20% da vazão total de ar fornecido (insuflado) ao recinto. Casos especiais, como em hospitais, o ar de ventilação tem que ser totalmente externo, sem recirculação de ar.
 
A relação entre as cargas sensível e latente pode ser determinada traçando uma linha entre as
cargas sensível de resfriamento, qs 
 (kW) e a carga latente, qL (kW), 
c p é o calor específico do ar,
 hc e hi são a entalpias no recinto e no ponto i, respectivamente, 
e tc e ti são as temperaturas no recinto e no ponto i qualquer;
Vale ressaltar que a carga sensível é igual
A projeção da linha de relação de cargas entre as condições de temperatura e umidade do recinto e o ponto i fornece a temperatura de bulbo seco e bulbo úmido na saída do resfriador ou do aquecedor, para um sistema zona simples, como visto na Figura 2.3.
Tc
Ti
hi
hc
Linha de relação de carga
Tbs
Tbu
Sistemas de zonas múltiplas
Em aplicações de sistemas com reaquecimento terminal, é empregada uma variedade de redes de dutos, com diversas localizações de serpentinas e diversas estratégias de controle. Esse sistema está baseado no resfriamento detodo o ar até uma temperatura próxima de 13°C, para garantir a desumidificarão. Logo, é feito o reaquecimento em cada zona, que é controlado por um termostato localizado no próprio lugar (em cada zona), fornecendo ar nas condições desejadas e especificadas. A serpentina de reaquecimento pode ser de água quente ou com resistência elétrica
Outro sistema utilizado é o sistema de duplo duto ou multizona. Nele, o ar que vem do ventilador é dividido em duas partes, sendo que uma parte vai para serpentina de aquecimento e a outra vai para a serpentina de resfriamento, conforme mostra a Figura 2.5. 
Sistemas com volume de ar variável
O sistema VAV com reaquecimento é similar ao da Figura 2.6, diferindo somente que em cada zona é colocada uma serpentina de reaquecimento. A sequência de controle se dá assim que as cargas de resfriamento caem, com a válvula reduzindo a vazão de ar para a faixa de 25 a 30% da vazão total. Nesse ponto, a vazão de ar se mantém constante e a serpentina de reaquecimento é ativada.
Temos ainda o sistema VAV com duplo duto, semelhante àquele apresentado na Figura 2.5, exceto pelas características de fluxo das caixas de mistura.
Em vez de fornecer uma vazão constante de ar misturado, as válvulas são dispostas de modo que as vazões de ar quente e frio caiam consideravelmente antes que a outra corrente comece a fornecer ar, tendo como resultado uma vazão variável de ar na zona, mas, pela escolha apropriada das características de controle, a vazão de ar mínima desejada é garantida. 
Projetos típicos onde os sistemas VAV são comumente aplicados apresentam uma característica em comum: edifícios nos quais ao longo do período de funcionamento há grande variação da sua carga térmica interna, como, por exemplo: grandes áreas comerciais, edifícios de escritórios, zonas hospitalares, clínicas e consultórios, salas de aula e agências bancárias
Sistema de água
Sabemos que a transferência final de calor no espaço condicionado deva ser de ou para o ar externo. Porém, nos sistemas de água, o aquecimento e resfriamento são realizados somente através da distribuição da água. O ar externo para ventilação deve ser fornecido e condicionado em cada zona.
As unidades terminais mais comumente usadas para este sistema são as de serpentina-ventilador (fan coil), convectores (que são superfícies quentes poronde passa o ar a ser aquecido), dentre outros.
Vantagens no uso de Fan Coil
O uso de sistemas de condensação de água, como Fan Coils são vantajosas para locais com grandes dimensões, onde se necessita de maior eficiência energética. 
Um Fan Coil pode apresentar o dobro de eficiência dos demais condensadores.
É válido salientar ainda, que os projetos de instalações de grande porte precisam adotar medidas que privilegiem a certificação LEED (Leadership in Energy and Environmental Design), utilizado em mais de 140 países.
Como a utilização de Fan Coils gera economia de energia elétrica em grandes instalações, a escolha por esse modelo de resfriamento é um fator importante para conseguir a certificação LEED, que beneficia projetos com foco na sustentabilidade de suas atuações.