sistemas_de_climatizacao

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Brasília-DF. 
SiStemaS de Climatização
Elaboração
Tiago Lima de Albuquerque
Produção
Equipe Técnica de Avaliação, Revisão Linguística e Editoração
Sumário
APRESENTAÇÃO ................................................................................................................................. 5
ORGANIZAÇÃO DO CADERNO DE ESTUDOS E PESQUISA .................................................................... 6
INTRODUÇÃO.................................................................................................................................... 8
UNIDADE I
INTRODUÇÃO E FUNDAMENTOS DE CLIMATIZAÇÃO ............................................................................. 11
CAPÍTULO 1
INTRODUÇÃO ........................................................................................................................ 11
CAPÍTULO 2
CONFORTO TÉRMICO ............................................................................................................ 18
CAPÍTULO 3
CLIMATIZAÇÃO X REFRIGERAÇÃO X VENTILAÇÃO................................................................... 22
CAPÍTULO 4
APLICAÇÕES DA CLIMATIZAÇÃO ............................................................................................ 25
UNIDADE II
SISTEMAS DE CLIMATIZAÇÃO I .............................................................................................................. 32
CAPÍTULO 1
PRINCIPAIS SISTEMAS DE CLIMATIZAÇÃO ................................................................................. 32
CAPÍTULO 2
CONDICIONAMENTO DE AR – PRINCIPAIS SISTEMAS ................................................................ 35
CAPÍTULO 3
CARGA TÉRMICA DE AQUECIMENTO (RESFRIAMENTO) ............................................................ 45
CAPÍTULO 4
FLUIDOS REFRIGERANTES E SUAS PROPRIEDADES .................................................................... 50
UNIDADE III
SISTEMAS DE CLIMATIZAÇÃO II ............................................................................................................. 55
CAPÍTULO 1
COMPONENTES DE SISTEMAS DE CLIMATIZAÇÃO .................................................................... 55
CAPÍTULO 2
COMPRESSORES .................................................................................................................... 59
CAPÍTULO 3
EVAPORADORES .................................................................................................................... 62
CAPÍTULO 4
CONDENSADORES ................................................................................................................. 68
CAPÍTULO 5
LINHAS DE FLUIDO REFRIGERANTE .......................................................................................... 72
UNIDADE IV
CLIMATIZADOR DE AR .......................................................................................................................... 77
CAPÍTULO 1
TROCAS TÉRMICAS DO CORPO E ESCALAS DE CONFORTO .................................................... 77
CAPÍTULO 2
QUALIDADE E TRATAMENTO DO AR ......................................................................................... 85
CAPÍTULO 3
SISTEMAS E TIPOS DE CONDICIONAMENTO DE AR .................................................................. 90
CAPÍTULO 4
ESTUDOS DE CASOS E ARTIGOS DE SISTEMAS DE CLIMATIZAÇÃO ............................................ 94
REFERÊNCIAS .................................................................................................................................. 99
5
Apresentação
Caro aluno
A proposta editorial deste Caderno de Estudos e Pesquisa reúne elementos que se 
entendem necessários para o desenvolvimento do estudo com segurança e qualidade. 
Caracteriza-se pela atualidade, dinâmica e pertinência de seu conteúdo, bem como pela 
interatividade e modernidade de sua estrutura formal, adequadas à metodologia da 
Educação a Distância – EaD.
Pretende-se, com este material, levá-lo à reflexão e à compreensão da pluralidade 
dos conhecimentos a serem oferecidos, possibilitando-lhe ampliar conceitos 
específicos da área e atuar de forma competente e conscienciosa, como convém 
ao profissional que busca a formação continuada para vencer os desafios que a 
evolução científico-tecnológica impõe ao mundo contemporâneo.
Elaborou-se a presente publicação com a intenção de torná-la subsídio valioso, de modo 
a facilitar sua caminhada na trajetória a ser percorrida tanto na vida pessoal quanto na 
profissional. Utilize-a como instrumento para seu sucesso na carreira.
Conselho Editorial
6
Organização do Caderno 
de Estudos e Pesquisa
Para facilitar seu estudo, os conteúdos são organizados em unidades, subdivididas em 
capítulos, de forma didática, objetiva e coerente. Eles serão abordados por meio de textos 
básicos, com questões para reflexão, entre outros recursos editoriais que visam tornar 
sua leitura mais agradável. Ao final, serão indicadas, também, fontes de consulta para 
aprofundar seus estudos com leituras e pesquisas complementares.
A seguir, apresentamos uma breve descrição dos ícones utilizados na organização dos 
Cadernos de Estudos e Pesquisa.
Provocação
Textos que buscam instigar o aluno a refletir sobre determinado assunto antes 
mesmo de iniciar sua leitura ou após algum trecho pertinente para o autor 
conteudista.
Para refletir
Questões inseridas no decorrer do estudo a fim de que o aluno faça uma pausa e reflita 
sobre o conteúdo estudado ou temas que o ajudem em seu raciocínio. É importante 
que ele verifique seus conhecimentos, suas experiências e seus sentimentos. As 
reflexões são o ponto de partida para a construção de suas conclusões.
Sugestão de estudo complementar
Sugestões de leituras adicionais, filmes e sites para aprofundamento do estudo, 
discussões em fóruns ou encontros presenciais quando for o caso.
Atenção
Chamadas para alertar detalhes/tópicos importantes que contribuam para a 
síntese/conclusão do assunto abordado.
7
Saiba mais
Informações complementares para elucidar a construção das sínteses/conclusões 
sobre o assunto abordado.
Sintetizando
Trecho que busca resumir informações relevantes do conteúdo, facilitando o 
entendimento pelo aluno sobre trechos mais complexos.
Para (não) finalizar
Texto integrador, ao final do módulo, que motiva o aluno a continuar a aprendizagem 
ou estimula ponderações complementares sobre o módulo estudado.
8
Introdução
O conforto térmico depende da sensação subjetiva de cada indivíduo em determinado 
ambiente, ou seja, varia de pessoa para pessoa. O clima interno termicamente 
confortável é característica importante observada por ocupantes de edifícios, 
residências, prédios comerciais ou quaisquer outros ambientes. Um clima favorável 
pode, até mesmo, aumentar a produtividade e manter a saúde dos ocupantes de 
edifícios ou veículos (Figura 1).
Por isso, apesar da necessidade de energia adicional para o condicionamento do 
ar, o controle da temperatura dentro de determinado ambiente é economicamente 
vantajoso, uma vez que pode melhorar as condições de saúde dos ocupantes do 
ambiente. Os custos com a mão de obra também são um dos fatores econômicos 
mais importantes durante o ciclo de vida de um prédio de escritórios. Portanto, os 
investimentos na melhoria de desempenho da equipe pagariam rapidamente os 
recursos submetidos à melhoria das instalações.
Os funcionários de um escritório, por exemplo, passam a maior parte do tempo em 
prédios comerciais, até mesmo para entretenimento. Esses edifícios são espaços 
climatizados, nos quais a qualidade do ambiente interno consiste essencialmente 
na operação e no gerenciamento adequados das instalações, como sistema de ar 
condicionado, iluminação elétrica e sistemas sanitários e de drenagem.
Os sistemas de ar condicionado têm sido utilizados em todo o mundo visando 
proporcionar conforto térmico e qualidade aceitável de ar interno. Com a melhoria 
do padrão de vida,exige-se ambiente interno cada vez mais confortável e saudável. 
As pessoas passam de 80% a 90% do tempo em casa, e o ambiente interno tem 
efeitos importantes na saúde e na eficiência do trabalho. Os fatores que afetam 
esse ambiente incluem, principalmente, temperatura, umidade, taxa de troca de 
ar, movimento do ar, ventilação, poluentes de partículas, poluentes biológicos e 
poluentes gasosos.
Há diversos tipos de sistemas de condicionamento de ar, tais como sistemas de ar 
externo dedicado, controles independentes do sistema de temperatura e umidade, 
bem como sistemas de ventilação de teto e deslocamento de refrigeração.
9
Figura 1. Importância dos Sistemas de Climatização na produtividade laboral.
 
Sistemas de refrigeração Qualidade do ar 
interno 
Conforto térmico 
Melhoria das condições 
de trabalho 
Aumento da produtividade 
Retorno 
econômico 
do 
Fonte: Elaborado pelo próprio autor.
A disciplina Sistemas de Climatização engloba conteúdo que aborda diferentes 
vertentes, contudo o princípio entre elas permanece o mesmo, qual seja: o calor 
é removido de determinada área e substituído por ar seco frio e, ainda, o ar 
quente é expelido, normalmente, para a atmosfera externa. Em um sistema de 
ar condicionado, o ar ambiente é aspirado sobre o condensador, que pode ser 
melhor descrito como um “radiador”, daqueles vistos em veículos a motor, mas 
que, em vez de água correndo pelo sistema, contêm gás refrigerante. Esse gás, 
por sua vez, passa por três estágios principais: no primeiro, o evaporador contém 
o refrigerante sub-resfriado e o ar sopra através de suas veias para liberar o ar 
seco frio na sala; em um segundo momento, o condensador contém o gás de alta 
temperatura que, mais uma vez, em uma terceira etapa, sopra ar pelas veias, 
coletando calor à medida que passa e isso é então expulso do lado de fora. Esses 
conceitos básicos serão abordados ao longo desta apostila.
Objetivos
 » Entender os fundamentos da climatização.
 » Descrever os objetivos do aquecimento, da ventilação e do ar 
condicionado.
 » Nomear e descrever os sete principais processos de ar condicionado.
 » Identificar os aspectos principais de um espaço que influenciam no 
conforto do ocupante.
 » Conhecer as principais aplicações da climatização.
 » Conhecer os princípios mais importantes da climatização.
10
 » Entender o que é conforto térmico e os principais fatores que o 
influenciam,
 » Conhecer os principais sistemas de climatização.
11
UNIDADE I
INTRODUÇÃO E 
FUNDAMENTOS DE 
CLIMATIZAÇÃO
CAPÍTULO 1
Introdução
Durante milênios, as pessoas usaram o fogo para o aquecimento. Inicialmente, o 
ar necessitava ser aquecido por passagem pelo fogo para assegurar a ventilação 
aquecida para os ocupantes de espaços em locais frios. No entanto, à medida 
que fornos centrais com vapor encanado ou água quente se tornaram disponíveis 
para aquecimento, tornou-se evidente a necessidade de ventilação e aquecimento 
em separado, ou seja, uma passagem para o ar/vapor aquecido e outra para o 
ar de ventilação. No final da década de 1880, regras básicas para o projeto de 
ventilação foram desenvolvidas e usadas em muitos países.
Em 1851, o Dr. John Gorrie recebeu, dos EUA, a patente 8080 para uma máquina 
de refrigeração. Na década de 1880, a refrigeração tornou-se disponível para 
fins industriais. Inicialmente, os dois principais usos eram congelar carne para 
transporte e fabricar gelo. Porém, no início dos anos 1900, houve a iniciativa 
do uso para a manutenção de edifícios arejados para o conforto. O resfriamento 
da Bolsa de Valores de Nova York, em 1902, foi um dos primeiros sistemas 
de resfriamento de conforto. O resfriamento confortável foi chamado de ar 
condicionado.
O termo ar condicionado mudou gradualmente, passando de apenas resfriamento, 
para o controle total de:
 » Temperatura;
 » Umidade no ar (umidade);
 » Fornecimento de ar externo para ventilação;
 » Filtragem de partículas transportadas pelo ar;
 » Movimento do ar no espaço ocupado.
12
UNIDADE I │ INTRODUÇÃO E FUNDAMENTOS DE CLIMATIZAÇÃO
Conceituar um ambiente como confortável envolve fatores mais amplos que 
apenas temperatura e umidade. Os requisitos de conforto que normalmente são 
impactados por sistema de condicionamento incluem:
 » Temperatura do bulbo seco;
 » Umidade;
 » Movimento do ar;
 » Ar fresco;
 » Limpeza do ar;
 » Níveis de ruído.
Evidentemente, há sistemas de condicionamento que atendem em maior ou menor 
grau a esses requisitos. Além disso, existem outros fatores que afetam o conforto, 
mas não estão diretamente relacionados ao sistema, como, por exemplo, iluminação 
adequada e móveis e superfícies de trabalho adequados.
Os componentes de diferentes tipos de sistemas de condicionamento podem ser 
subdivididos em ciclos básicos – ou subsistemas. Há cinco ciclos primários que 
podem descrever praticamente qualquer tipo de sistema.
 » Ciclo do lado do ar (amarelo);
 » Ciclo de água gelada (azul);
 » Circuito de refrigeração (verde);
 » Ciclo de rejeição de calor (vermelho);
 » Ciclo de controle (roxo).
Figura 2. Os cinco ciclos de sistemas de refrigeração.
Refrigeração 
Controles
 Água 
resfriada 
Rejeição 
calor 
Ar 
lateral 
Fonte: Elaborado pelo próprio autor.
13
INTRODUÇÃO E FUNDAMENTOS DE CLIMATIZAÇÃO │ UNIDADE I
O ar condicionado moderno é fundamental para quase todas as facetas do 
avanço da atividade humana. Apesar dos grandes avanços nessa área, ainda há 
diversos campos nos quais a pesquisa e o debate ativos continuam. A qualidade 
do ar interior é aquela que nos afeta diretamente. Em muitos países do mundo, 
há o rápido aumento de asmáticos e a crescente insatisfação com a qualidade 
do ar interno em edifícios e plantas residenciais. As causas e os efeitos são 
extremamente complexos. Um campo científico e de engenharia significativa 
foi desenvolvido para investigar e resolver esses problemas.
As emissões de gases de efeito estufa e a destruição da camada protetora de 
ozônio da Terra são preocupações que fomentam a pesquisa. Em evolução, 
novas legislações e diretrizes incentivam a reciclagem, o uso de novas formas 
de energia, o menor uso de energia elétrica e o uso de materiais com baixo teor 
de poluentes, principalmente refrigerantes. Todas essas questões têm impacto 
significativo no projeto de construção, o que inclui os sistemas de climatização 
e os códigos de projeto.
A conservação de energia é um desafio contínuo para encontrar novas maneiras de 
reduzir o consumo em edifícios novos e existentes sem comprometer o conforto 
e a qualidade do ar interno. Essa conservação requer cooperação significativa entre 
disciplinas.
Por exemplo, a iluminação elétrica produz calor. Quando um sistema está no 
modo de resfriamento, esse calor é uma carga de resfriamento adicional. Por 
outro lado, quando o sistema está no modo de aquecimento, o calor da iluminação 
reduz a carga no aquecimento do edifício.
Muitos dos processos de ar condicionado envolvem ar que está passando por 
mudanças de estados de energia. Essas mudanças surgem de alterações na 
temperatura do ar e seu conteúdo de umidade. As relações entre temperatura, 
conteúdo de umidade e energia são mais facilmente compreendidas com o uso do 
auxílio visual chamado gráfico psicrométrico.
Esse gráfico é uma ferramenta padrão do setor usada para visualizar as inter-relações 
entre ar seco, umidade e energia. A compreensão clara e confortável do gráfico é 
muito importante, além de facilitar o trabalho do responsável pelo projeto ou pela 
manutenção de qualquer aspecto do ar condicionado em edifícios.
O gráfico psicrométrico é construído com dois conceitos simples:
 » O ar interno é uma mistura de ar seco e vapor de água.
 » Há uma quantidade específica de energia na mistura a uma 
temperatura e pressão específicas.
14
UNIDADE I │ INTRODUÇÃO E FUNDAMENTOS DE CLIMATIZAÇÃO
Ambos são gases invisíveis. O vapor de água no ar também é chamado de 
umidade. A quantidade de vapor de água no ar é expressacomo “libras de vapor 
de água por libra de ar”. Essa proporção é chamada de proporção de umidade. 
As unidades de libras de água/libra de ar seco são frequentemente abreviadas 
para lb/lb (massa/massa).
As propriedades exatas do ar úmido variam com a pressão. Como a pressão 
diminui à medida que a altitude aumenta, as propriedades do ar úmido mudam 
com a altitude.
Normalmente, os gráficos psicrométricos são impressos com base na pressão padrão 
ao nível do mar. Para entender a relação entre vapor de água, ar e temperatura, 
consideraremos duas condições:
Primeira condição: a temperatura é constante, mas a quantidade de vapor 
de água está aumentando. Se a temperatura permanecer constante, então, à 
medida que a quantidade de vapor de água no ar aumenta, a umidade aumenta. 
No entanto, em todos os pontos de temperatura, há uma quantidade máxima 
de vapor de água que pode coexistir com o ar. O ponto em que esse máximo é 
atingido é chamado de ponto de saturação. Se for adicionado mais vapor de 
água após o ponto de saturação, uma quantidade igual de vapor de água se 
condensa e assume a forma de gotículas de água ou de cristais de gelo.
Ao ar livre, vemos gotículas de água no ar como neblina, nuvens ou chuva e vemos 
cristais de gelo como neve ou granizo. O quadro psicrométrico considera apenas 
as condições até o ponto de saturação; portanto, considera apenas os efeitos da 
água na fase de vapor e não lida com gotículas de água ou cristais de gelo.
Segunda condição: a temperatura está caindo, mas a quantidade de vapor de 
água é constante.
Se o ar for resfriado o suficiente, ele alcançará a linha de saturação. Se for 
resfriado ainda mais, a umidade se condensará e formará gotas de orvalho. Por 
exemplo, latinha de bebida retirada da geladeira e deixada por alguns minutos 
fora do ambiente de refrigeração, fica úmida. Isso ocorre porque o ar úmido 
está em contato com o recipiente refrigerado. O recipiente resfria o ar que 
entra em contato com temperatura abaixo da saturação e forma-se o orvalho. 
Essa temperatura, em que o ar começa a produzir condensação, é chamada de 
temperatura do ponto de orvalho.
O termo ar condicionado, quando usado corretamente, significa o suprimento 
de ar externo para ventilação, a filtragem de partículas transportadas pelo ar, o 
15
INTRODUÇÃO E FUNDAMENTOS DE CLIMATIZAÇÃO │ UNIDADE I
movimento do ar no espaço ocupado, bem como o controle total da temperatura e 
da umidade no ar (umidade).
Existem sete processos principais necessários para a obtenção do ar condicionado 
completo, quais sejam:
1. Aquecimento – adição de energia térmica (calor) ao espaço 
condicionado para aumentar ou manter a temperatura do espaço.
2. Refrigeração – remoção de energia térmica (calor) do espaço 
condicionado com o objetivo de diminuir ou de manter a temperatura 
do espaço.
3. Umidificação – adição de vapor de água (umidade) ao ar no espaço 
condicionado com o objetivo de elevar ou manter a umidade.
4. Desumidificação – remoção do vapor de água (umidade) do ar no 
espaço condicionado com o objetivo de diminuir ou de manter o teor 
de umidade do ar.
5. Limpeza – processo de remoção de particulados (poeira etc.) e 
contaminantes biológicos (insetos, pólen etc.) do ar entregue ao 
espaço condicionado com o objetivo de melhorar ou manter a 
qualidade do ar.
6. Ventilação – troca de ar entre o exterior e o espaço condicionado 
com o objetivo de diluir os contaminantes gasosos no ar e melhorar 
ou manter qualidade, composição e frescura do ar. A ventilação 
pode ser alcançada por meio natural, isto é, impulsionada por 
correntes de ar – na abertura de uma janela, por exemplo –, ou por 
meio mecânico, com ventiladores que aspiraram o ar de fora ou 
com ventiladores que descarregam o ar do espaço para o exterior.
7. Movimento do ar – circulação e mistura de ar através de espaços 
condicionados no edifício com o objetivo de obter a ventilação 
adequada e facilitar a transferência de energia térmica.
O uso das palavras ar condicionado pode variar consideravelmente, por isso é 
sempre aconselhável verificar o que realmente significam. Considere, por exemplo, 
condicionadores de ar para janelas, dos quais, a maioria fornece refrigeração, 
desumidificação, filtragem e ventilação quando a temperatura externa está bem 
acima do ponto de congelamento. Eles não têm capacidade para aquecer ou 
umidificar o espaço condicionado e não esfriam se estiver frio lá fora.
16
UNIDADE I │ INTRODUÇÃO E FUNDAMENTOS DE CLIMATIZAÇÃO
Em climas mais frios, o aquecimento é frequentemente fornecido por sistema de 
aquecimento separado e permanente, localizado dentro das paredes externas. As 
outras funções – refrigeração, umidificação, desumidificação, limpeza, ventilação 
e movimento do ar – são fornecidas por sistema de ar separado, geralmente 
chamado de sistema de ar condicionado. É importante ressaltar que o sistema de 
aquecimento e o ar juntos formam o sistema de ar condicionado. Sistema de ar 
condicionado para o espaço.
Muitas vezes, o objetivo do uso dos sistemas de ar climatizado é proporcionar 
ambiente confortável, mas existem outros objetivos possíveis, tais como criação 
de ambiente adequado para animais da fazenda; regulação de temperatura 
de centro cirúrgico; manutenção de temperaturas frias para armazenamento 
de alimentos congelados, manutenção de temperatura e de umidade para 
preservação de obras de arte em materiais sensíveis ao calor etc. Qualquer 
que seja a situação, é importante que os critérios objetivos para o sucesso do 
sistema sejam claramente identificados no início do projeto, pois requisitos 
diferentes precisam de considerações de design diferentes. Considere-se 
brevemente algumas situações de projeto específicas e os tipos de requisitos de 
desempenho para sistemas heating, ventilation and air conditioning (HVAC) 
(Sigla amplamente utilizada, que significa: aquecimento, ventilação e ar 
condicionado). 
 » Exemplo 1: sala cirúrgico-hospitalar. Este é um ambiente crítico, 
geralmente atendido por sistema de ar condicionado dedicado. Os 
objetivos desse projeto incluem:
 › Aquecimento, para evitar que o paciente fique muito frio.
 › Arrefecimento, para evitar que os membros da equipe operacional 
fiquem muito quentes.
 › Ajuste de controle pela equipe operacional para temperaturas entre 
18 °C e 26 °C.
 › Umidificador, para evitar baixa umidade e possibilidade de faísca de 
eletricidade estática.
 › Desumidificador, para minimizar qualquer possibilidade de mofo e 
para minimizar o desconforto da equipe operacional.
 › Limpeza do ar que entra com filtros de elevada eficiência, para 
remover quaisquer organismos aéreos que possam infectar o 
paciente.
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INTRODUÇÃO E FUNDAMENTOS DE CLIMATIZAÇÃO │ UNIDADE I
 › Ventilação, para remover os contaminantes transportados pelo ar e 
para manter o espaço fresco.
 › Fornecimento de movimento constante do ar das saídas de ar do 
teto para baixo, sobre o paciente, para exaustão perto do chão, com a 
finalidade de minimizar a contaminação do local de operação.
 » Exemplo 2: preservação de obras de arte. Os objetivos, nesse 
ambiente, são minimizar qualquer possibilidade de mofo, por meio 
da manutenção da umidade baixa e da diminuição da secagem, 
conservando a umidade. Além disso, é importante minimizar a 
expansão e contração das amostras que podem ocorrer à medida 
que o teor de umidade muda. Como resultado, o desafio do projeto 
é manter a umidade muito constante, a temperatura razoavelmente 
constante e minimizar a ventilação necessária. Para essa situação, 
o controle de umidade é o principal problema e o controle de 
temperatura é secundário. Normalmente, essa situação exigirá os 
sete recursos de ar condicionado e o espaço será descrito como 
totalmente climatizado.
18
CAPÍTULO 2
Conforto térmico
Proporcionar ambiente confortável parece simples, até o momento em que se 
considera a variedade de fatores que influenciam o conforto de um indivíduo. A 
figura 3 é um diagrama simplificado dos principaisgrupos de fatores que afetam 
o conforto – que são temperatura e umidade relativa. Além desses, também 
influenciam os atributos do espaço, as características do indivíduo, o vestuário e a 
atividade do indivíduo. 
Figura 3. Diagrama do conforto térmico humano.
 
Muito 
quente
Muito 
frio
M
ui
to
 se
co
 
M
uito úm
ido
 
Te
m
pe
ra
tu
ra
 d
o 
ar
 (°
C)
 
Necessidade do sol para 
conforto 
Confortável 
Umidade relativa (%) 
Necessidade de vento 
Fonte: Diagrama conforto térmico (2019).
Atributos do espaço
Seis atributos referentes ao espaço podem influenciar o conforto: térmico, qualidade 
do ar, acústico, iluminação, físico e psicossocial. Desses, apenas as condições 
térmicas e a qualidade do ar podem ser diretamente controladas pelo sistema de 
climatização. O ambiente acústico (ruído) pode ser influenciado até certo ponto. 
A iluminação e a arquitetura são de outro setor, mas podem afetar a percepção do 
sistema. O ambiente psicossocial – como as pessoas interagem de maneira sociável 
ou não – depende, em grande parte dos indivíduos, e não do design do espaço.
A seguir, os seis aspectos do espaço e suas respectivas influências no conforto são 
tratados brevemente.
19
INTRODUÇÃO E FUNDAMENTOS DE CLIMATIZAÇÃO │ UNIDADE I
1. As condições térmicas incluem mais que simplesmente a temperatura 
do ar. Se a velocidade do ar for muito alta, o espaço será considerado 
irregular. Se não houver movimento do ar, os ocupantes podem 
considerar o espaço abafado. A velocidade do ar, em um espaço 
mecanicamente condicionado, é amplamente controlada pelo design 
do sistema. Por outro lado, supondo-se que pessoas estejam sentadas 
próximas a uma grande janela sem sombra, se a temperatura do ar 
permanecer constante, elas se sentirão muito quentes quando o sol 
estiver brilhando e mais frias quando as nuvens esconderem o sol. Essa 
é situação em que o projeto arquitetônico do espaço afeta o conforto 
térmico do ocupante, independentemente da temperatura do espaço.
2. A qualidade do ar em determinado espaço é afetada pela poluição 
dos ocupantes e de outros conteúdos desse espaço. Essa poluição 
é, em maior ou menor grau, reduzida por meio da quantidade de ar 
externo trazida para o espaço, com vistas à diluição dos poluentes. 
Normalmente, espaços densamente ocupados – como cinemas – e 
atividades poluentes pesadas – como cozinhar – exigem quantidade 
muito maior de ar externo que um prédio de escritórios ou uma 
residência.
3. O ambiente acústico pode ser afetado por ruído do tráfego externo, 
outros ocupantes, equipamentos e sistema de condicionamento. 
Os requisitos de design são ditados pelo espaço. Projetar sistema 
praticamente silencioso para um estúdio de gravação pode exigir do 
designer muito cuidado ao passo que, por outro lado, uma fundição 
barulhenta pode não exigir nenhuma consideração acústica.
4. A iluminação também influencia o design, uma vez que todas as 
luzes emitem calor bem como afetam a percepção de conforto dos 
ocupantes de determinado espaço. Se as luzes estiverem muito 
claras, as pessoas podem se sentir desconfortáveis.
5. Os aspectos físicos que geram influência incluem aspectos de design 
arquitetônico do espaço e o design de interiores. Questões como 
conforto da cadeira, altura dos teclados de computador ou reflexos 
nas telas dos computadores não têm relação com o design do sistema 
de refrigeração, no entanto podem afetar a maneira como as pessoas 
percebem o conforto geral dos aparelhos no espaço.
20
UNIDADE I │ INTRODUÇÃO E FUNDAMENTOS DE CLIMATIZAÇÃO
6. A situação psicossocial – interação entre as pessoas no espaço – não 
é uma questão de design, mas pode criar sentimentos fortes sobre o 
conforto do espaço.
Características do indivíduo 
Todo mundo carrega em si questões referentes a saúde, vulnerabilidades e 
expectativas. Com a própria saúde em excelentes condições, as pessoas podem nem 
perceber a presença/ausência do ar condicionado. Por outro lado, se as pessoas 
forem pacientes na sala de espera de um médico, elas poderão perceber uma 
corrente de frio como muito desconfortável e angustiante. Os ocupantes também 
podem variar em vulnerabilidade. Por exemplo, pisos frios provavelmente não 
afetarão adulto ativo que esteja usando calçados, no entanto o mesmo chão pode 
ser desconfortavelmente frio para o bebê que está engatinha.
Por fim, os ocupantes carregam expectativas. Por exemplo, ao entrar em um 
hotel de prestígio, espera-se que seja confortável. Ao entrar em um prédio com 
ar-condicionado no verão, espera-se que seja agradável. As expectativas podem 
ser baseadas em experiências anteriores no espaço ou na percepção visual do 
espaço.
Vestuário e atividade em função do conforto 
individual
O terceiro grupo de fatores que influenciam o conforto é a quantidade de 
roupas e o nível de atividade do indivíduo. Para o uso de roupas leves, o espaço 
precisará ser mais quente. Da mesma forma que o envolvimento do indivíduo 
em atividades extenuantes irá gerar calor corporal considerável e, portanto, o 
conforto se dará com temperatura ambiente mais baixa. No verão, em muitos 
escritórios comerciais, os gerentes usam ternos com camisas e jaquetas, enquanto 
os funcionários podem ter braços nus e roupas leves. O mesmo espaço pode ser 
termicamente confortável para um grupo e desconfortável para outro.
São necessários sete processos principais para se obter o ar-condicionado completo: 
aquecimento, refrigeração, umidificação, desumidificação, limpeza, ventilação e 
movimentação de ar. Os requisitos e a importância dos sete processos variam com o 
clima.
21
INTRODUÇÃO E FUNDAMENTOS DE CLIMATIZAÇÃO │ UNIDADE I
Para adquirir mais conhecimento sobre o tema Conforto térmico, leia o texto 
que se encontra no link a seguir (FROTA; SCHIFFER, 2001):
 » h t t p : / / p r o f e s s o r. p u c g o i a s . e d u . b r / S i t e D o c e n t e / a d m i n /
arquivosUpload/18350/material/ManualConfortoTERMICO.pdf. 
22
CAPÍTULO 3
Climatização x refrigeração x 
ventilação
O que diferencia sistema de condicionamento de ar e unidade de ar condicionado? 
De forma simplificada, sistema de condicionamento de ar inclui aquecimento, 
ventilação e ar condicionado, enquanto a outra se refere apenas à sua unidade de 
ar condicionado. São esses dois sistemas o HVAC (heating, ventilation, and air 
conditioning) – que significa aquecimento, ventilação e ar condicionado – e o AC 
(air conditioning) – que significa ar condicionado.
O termo HVAC – também usado ou visto na lateral de caminhões – refere-se 
a um sistema que fornece diferentes tipos de serviços de aquecimento e 
refrigeração para edifícios residenciais e comerciais, bem como para veículos.
Existem diferentes tipos de sistemas HVAC, conforme se explica a seguir e se 
verifica em exemplo demonstrado na Figura 4.
Sistema de divisão padrão: um dos tipos mais comuns e que apresenta 
componente no interior e no exterior do edifício. Na maioria das vezes, de 
acordo com a empresa Trane, a seção interna consiste em ventilador, serpentina 
de resfriamento, seção de aquecimento e filtro. A parte externa apresenta o 
compressor e o condensador. Existem tamanhos adequados a qualquer tamanho 
de casa ou de edifício.
Sistemas de divisão sem duto (minidivisões): como as divisões padrão, as 
minidivisões também apresentam compressor e condensador externos e unidade 
de tratamento de ar interna. Esse tipo é melhor para casas com sistemas de 
aquecimento não conduzidos. Também é boa opção para apartamentos pequenos 
ou adições de quartos, geralmente mais fáceis de instalar que outros tipos de 
sistemas de ar condicionado.
Sistemas de climatização geotérmica: esse tipo de sistema é um pouco 
diferente dos dois anteriores. Ele usa a temperatura da Terra para troca de calor. 
É opção de economia de energia que não só é boa para a economia, mas também 
é ótima para o meio ambiente. Espera-se fornecer de 10% a 20% da energia 
mundial até 2050. Esse sistema aquece oar enviando fluido através dos canos 
23
INTRODUÇÃO E FUNDAMENTOS DE CLIMATIZAÇÃO │ UNIDADE I
subterrâneos, onde rochas, solo ou água aquecem o fluido e, em seguida, retorna 
ao prédio, em que um trocador de calor transfere o calor do fluido para o sistema 
de aquecimento que aquece o ar. No verão, o fluido usado para aquecer o ar é 
usado para outra finalidade. Funciona absorvendo o calor no ar e dispersando-o 
no subsolo. Isso é feito continuamente para remover o ar quente e esfriar a casa 
ou o prédio.
Sistemas empacotados: esse é um sistema completo de aquecimento e 
refrigeração para residências com pouco espaço e que não podem acomodar 
fornos, bobinas ou manipuladores de ar. Um sistema empacotado contém todas as 
suas partes em uma unidade externa posicionada no telhado ou na lateral da casa. 
Existem muitas opções de unidades de embalagem, o que inclui condicionadores 
de ar, sistemas elétricos/a gás, sistemas de combustível duplo e bombas de calor.
Já o termo AC refere-se apenas à unidade de ar-condicionado. Não inclui sistemas 
de aquecimento ou ventilação. Existem seis tipos diferentes de ar condicionado, 
alguns dos quais foram mencionados acima nas unidades de climatização. Com 
a maioria deles, apenas é possível obter ar condicionado sem necessidade de 
unidade HVAC completa.
 » ar-condicionado central;
 » ar-condicionado minisplit (sem conduta);
 » unidade de janela;
 » AC portátil;
 » AC híbrido;
 » Arrefecimento geotérmico.
Os ACs extraem o calor de uma casa, transferindo-o para o ar externo e são 
uma parte central da estratégia de HVAC da maioria dos edifícios. Além da 
temperatura, os ACs podem efetuar alterações na umidade ou na qualidade do 
ar em uma sala ou em casa. A ventilação passiva, por outro lado, é um sistema 
natural de baixa manutenção que utiliza movimentos externos do ar (vento) 
e diferenças de pressão para resfriar e ventilar uma sala, trazendo ar fresco e 
limpo. De uma perspectiva ecológica, a ventilação passiva, que depende apenas 
de forças naturais, supera claramente a de um condicionador de ar.
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UNIDADE I │ INTRODUÇÃO E FUNDAMENTOS DE CLIMATIZAÇÃO
Figura 4. Exemplo de Sistema HVAC.
 
Registro 
Ducto de ar 
Condicionador de 
ar 
Termostato 
Forno 
Bombeamento 
de ar 
Linhas de refrigeração 
Fonte: Sistema para casa (2019). 
Outro termo que deve ser considerado é o refrigerador de ar. Esse equipamento 
apenas esfria o ar e o mecanismo funciona tornando-o mais úmido. Ele usa a 
técnica de evaporação, que ajuda a produzir o ar frio e a temperatura do ar seco 
pode ser reduzida colocando-a na água líquida para produzir vapor de água.
25
CAPÍTULO 4
Aplicações da climatização
A refrigeração lida com o resfriamento de corpos ou fluidos a temperaturas 
inferiores às do ambiente. Isso envolve a absorção de calor a uma temperatura 
mais baixa e a rejeição a temperaturas mais altas do ambiente. Antigamente, o 
principal objetivo da refrigeração era produzir gelo, usado para resfriamento de 
bebidas, preservação de alimentos e transporte refrigerado etc. Atualmente, a 
refrigeração e o ar condicionado encontram tantas aplicações, que se tornaram 
essenciais para a humanidade, de modo que, sem refrigeração e ar condicionado, o 
tecido básico da sociedade será afetado adversamente.
Refrigeração e ar condicionado são geralmente tratados em um único assunto, 
devido ao fato de que uma das aplicações mais importantes de refrigeração é o 
resfriamento e a desumidificação, conforme necessário para o ar-condicionado 
no verão. Obviamente, a refrigeração é necessária para muitas aplicações que 
não sejam o ar condicionado, e o ar condicionado também envolve outros 
processos para além do resfriamento e da desumidificação. A figura 5 mostra a 
relação entre refrigeração e ar condicionado. Alguns dos locais para se utilizar 
sistemas de climatização são refrigeração de centros de dados, refrigeração de 
processos industriais, ar condicionado comercial, refrigeração de laboratório/
saúde e salas limpas.
Figura 5. Relação entre refrigeração e ar condicionado.
 Refrigeração Ar condicionado 
Preservação de 
alimentos e uso 
industrial 
Resfriamento e 
desumidificação 
Aquecimento e 
umidificação 
Fonte: elaborado pelo próprio autor.
O ar-condicionado é uma das principais aplicações da climatização. Esse 
equipamento tornou as condições de vida mais confortáveis, higiênicas e 
saudáveis em escritórios, locais de trabalho e residências. O ar-condicionado 
envolve controle de temperatura, umidade, limpeza do ar e sua distribuição 
para atender aos requisitos de conforto de seres humanos e/ou alguns requisitos 
26
UNIDADE I │ INTRODUÇÃO E FUNDAMENTOS DE CLIMATIZAÇÃO
industriais. O ar-condicionado envolve refrigeração e desumidificação nos 
meses de verão; isso é feito essencialmente por refrigeração. Também envolve 
aquecimento e umidificação em climas frios, o que é convencionalmente feito 
por uma caldeira. As principais aplicações da climatização podem ser agrupadas 
em quatro áreas principais igualmente importantes, conforme a seguir:
 » processamento, preservação e distribuição de alimentos;
 » indústria química e de processo;
 » aplicações especiais;
 » ar condicionado de conforto.
Aplicação de sistemas de climatização no 
processamento, preservação e distribuição de 
alimentos
Armazenamento de frutas e legumes crus: É sabido que algumas bactérias 
são responsáveis pela degradação dos alimentos, e que o processamento 
enzimático causa o amadurecimento das frutas e legumes. O crescimento de 
bactérias e a taxa de processos enzimáticos são reduzidos a baixa temperatura. 
Isso ajuda a diminuir a deterioração e melhorar a vida útil dos alimentos. Em 
geral, o tempo de armazenamento da maioria dos produtos alimentares depende 
da atividade da água, que depende essencialmente da presença de água, na forma 
líquida, no produto alimentar e de sua temperatura. A refrigeração ajuda a reter 
as qualidades sensoriais, nutricionais e alimentares dos alimentos. O excesso de 
colheita de frutas e legumes pode ser armazenado para uso durante as demandas 
de pico e fora da estação, bem como transportados para locais remotos por 
transporte refrigerado. Na Índia, o armazenamento de batatas e maçãs – em larga 
escala – e de algumas outras frutas e legumes – em pequena escala –, além do 
armazenamento congelado de ervilhas, feijões, couve, cenoura etc, melhoraram 
o padrão de vida. Em geral, o prazo de validade da maioria das frutas e legumes 
aumenta pelo armazenamento a temperaturas entre 0 e 10 °C.
 » Carnes e aves: requerem refrigeração logo após o abate, durante 
o processamento e a embalagem. O armazenamento a curto 
prazo é realizado a 0 °C. O armazenamento a longo prazo requer 
congelamento e armazenamento a -25 °C.
27
INTRODUÇÃO E FUNDAMENTOS DE CLIMATIZAÇÃO │ UNIDADE I
 » Laticínios: os principais produtos lácteos são leite, manteiga, soro 
de leite coalhado e sorvete. Para manter a boa qualidade, o leite é 
resfriado em resfriadores de leite a granel imediatamente após 
ser retirado da vaca. Os laticínios precisam de uma capacidade de 
refrigeração muito ampla, pois grande quantidade de leite deve 
ser imediatamente resfriada após a chegada. Durante o período de 
escassez, as instalações de refrigeração dos laticínios são usadas para 
produzir gelo que é usado durante os períodos de pico para fornecer 
resfriamento por fusão. Isso reduz a capacidade de pico necessária da 
planta de refrigeração.
 » Produção de cerveja, vinho e sucos de frutas concentrados: o 
sabor de muitas bebidas pode ser melhorado servindo-as frias ou 
adicionando gelo a elas. O gelo natural ou sintético para esse fim 
é disponibilizado há muito tempo. Os concentrados de suco de 
frutas têm sido muito populares devido ao baixo custo, bom gosto e 
qualidades nutricionais. Sucos podem ser preservados por período 
mais longo que frutas. Além disso, suco de frutas concentrado, 
quando congelado, pode ser mais facilmente transportadoe 
transportado por estrada. Sucos de laranja e outros cítricos, suco 
de maçã, suco de uva e suco de abacaxi são muito populares. Para 
preservar o sabor, a água é expelida, fervendo-a a baixa temperatura 
e sob pressão reduzida. O concentrado é congelado e transportado 
a -20 °C. A fabricação de cerveja e de vinho requer reação de 
fermentação a temperatura controlada, por exemplo, cerveja tipo 
Lager requer de 8% °C a 12 °C, enquanto o vinho requer de 27% °C a 
30 °C. A fermentação é processo exotérmico, portanto, o calor deve 
ser rejeitado a temperatura controlada.
 » Processamento e distribuição de alimentos congelados: muitos 
vegetais, carnes, peixes e aves são congelados para sustentar o sabor, 
o que quase duplica o do produto fresco. O congelamento mantém 
as qualidades sensoriais da cor, textura e sabor além das qualidades 
nutricionais. O congelamento intenso com temperatura geralmente 
abaixo de -30 °C é feito para que os cristais de gelo formados durante 
o congelamento não tenham tempo suficiente para crescer e, assim, 
permaneçam pequenos e não perfurem os limites das células e os 
danifiquem. 
28
UNIDADE I │ INTRODUÇÃO E FUNDAMENTOS DE CLIMATIZAÇÃO
Aplicação de ar-condicionado
O ar-condicionado é necessário para melhorar os processos e os materiais, 
além de proporcionar conforto necessário para as pessoas. A vida e a eficiência 
dos dispositivos eletrônicos aumentam em temperaturas mais baixas. Os 
equipamentos baseados em computador e microprocessador também requerem 
ar-condicionado para operação eficiente. Como resultado, a menos que seja 
fornecido um resfriamento adequado, a temperatura do chip pode se tornar 
extremamente alta. À medida que o poder de computação dos computadores 
aumenta, mais e mais refrigeração será necessária em um pequeno volume. 
Alguns supercomputadores precisavam de nitrogênio líquido para resfriamento. 
As aplicações de ar condicionado podem ser divididas em duas categorias, a 
saber, ar-condicionado industrial e de conforto.
Ar-condicionado industrial
O principal objetivo dos sistemas de ar-condicionado industrial é fornecer condições 
favoráveis para que os processos necessários possam ser realizados e os produtos 
necessários possam ser produzidos. Obviamente, os sistemas de ar-condicionado 
industrial também devem fornecer, pelo menos, medida parcial de conforto às 
pessoas que trabalham nas indústrias. As aplicações são diversas e envolvem desde 
o resfriamento de laboratórios até -40 °C, a testes de motores e de resfriamento de 
carcaças de animais de criação. Seguem-se algumas aplicações:
 » Laboratórios: isso pode envolver medições de precisão para testes de 
desempenho de materiais, equipamentos e processos a temperatura 
controlada e umidade relativa. Laboratórios que realizam pesquisas 
nas áreas de eletrônica e biotecnologia requerem atmosfera muito 
limpa. Muitos laboratórios que usam alta voltagem, como em raios 
lasers, exigem umidade muito baixa para evitar faíscas.
 » Impressão: algumas impressoras coloridas têm uma impressora para 
cada cor. O papel passa de uma impressora para a outra. A tinta de uma 
cor deve secar antes de atingir a segunda prensa, para que as cores não 
fiquem borradas. E o papel não deve encolher, para que a imagem não 
fique distorcida. Isso requer controle sobre a temperatura e a umidade. 
Umidade inadequada pode causar eletricidade estática, ondulação e 
curvatura do papel.
 » Indústria têxtil: o fio da indústria têxtil é fiado e se move sobre 
bobinas a velocidades muito altas em máquinas modernas. É 
29
INTRODUÇÃO E FUNDAMENTOS DE CLIMATIZAÇÃO │ UNIDADE I
muito sensível à umidade. A geração de eletricidade estática deve 
ser evitada. Sua flexibilidade e força não devem mudar. Se quebrar 
durante o processo, a planta terá que ser parada e o fio reparado 
antes de reiniciar a planta.
 » Indústrias farmacêuticas: nessas indústrias, para se obter atmosfera 
estéril, as bactérias e o pó transportados pelo ar devem ser removidos 
do sistema de ar condicionado por filtros. Essas indústrias exigem 
salas limpas. Se as cápsulas forem fabricadas ou utilizadas na planta, 
o ar deverá estar seco, caso contrário a gelatina das cápsulas ficará 
pegajosa.
 » Salas de computador: requerem controle de temperatura, umidade 
e limpeza. A temperatura em torno de 25 °C e a umidade relativa 
de 50% são mantidas nessas salas. A poeira estraga as unidades 
e as impressoras de CD etc. Os quartos, portanto, devem ser 
mantidos limpos também com o uso de micro filtros no sistema de 
ar-condicionado.
 » Ar-condicionado veicular: ônibus, bonde, caminhão, carro, veículo 
recreativo, cabine de guindaste, aeronave e navio, todos precisam 
de ar-condicionado. Nos ônibus, bondes, aeronaves e navios, a 
densidade de ocupação é muito alta e o calor metabólico e o vapor 
de água gerados pelas pessoas precisam ser rejeitados. A carga de 
resfriamento é muito alta e muda rapidamente, o que representa 
desafio para o design.
Ar-condicionado conforto
A energia dos alimentos é convertida em energia química para o funcionamento 
do cérebro, pulmões, coração e outros órgãos, e essa energia é finalmente rejeitada 
no ambiente. Além disso, os órgãos internos exigem temperatura próxima a 35 °C 
para o funcionamento eficiente, e os mecanismos reguladores do corpo humano 
mantêm essa temperatura rejeitando a quantidade adequada de calor. Os seres 
humanos não se sentem confortáveis se algum esforço extra for necessário para 
o corpo rejeitar essa energia. A temperatura, a umidade e a velocidade do ar em 
que o corpo humano não precisa executar nenhuma ação extra são chamadas de 
condição de conforto. Às vezes, a condição de conforto também é chamada de 
condição neutra.
30
UNIDADE I │ INTRODUÇÃO E FUNDAMENTOS DE CLIMATIZAÇÃO
As residências, os escritórios, os shopping centers, as lojas, os grandes edifícios, 
os teatros, os auditórios etc. têm requisitos ligeiramente diferentes e exigem 
design diferente. As capacidades de refrigeração necessárias também variam 
amplamente, a depender da aplicação. Os condicionadores de ar da sala 
montados na fábrica são muito amplamente utilizados para pequenas residências, 
escritórios etc. Essas unidades estão disponíveis como tipo de “janela” ou tipo 
de “divisão”. A capacidade desses sistemas varia de centenas de quilos até cerca 
de 2 toneladas. Esses sistemas usam sistema de refrigeração por compressão de 
vapor com compressor vedado e evaporadores e condensadores do tipo convecção 
forçada. Em um ar-condicionado do tipo split, o compressor e o condensador com 
ventilador (comumente conhecido como unidade de condensação) são alojados 
em caixa separada e são mantidos afastados da unidade interna que consiste no 
evaporador, ventilador, filtro etc. As unidades externas e internas são conectadas 
por tubulação de refrigerante. Para edifícios de tamanho médio, estão disponíveis 
unidades de embalagem montadas na fábrica, enquanto que, para edifícios muito 
grandes, é utilizado sistema de ar-condicionado central.
Os hospitais requerem atmosfera estéril para que as bactérias emitidas por 
um paciente não afetem as outras pessoas. Isto é especialmente verdade para 
os teatros de operações e para as unidades de terapia intensiva. Nesses locais, 
nenhuma parte do ar ambiente é recirculada após o condicionamento pelo sistema 
de AC. Em outros lugares, até 90% do ar da sala fria é recirculado, e 10% de ar 
fresco ao ar livre é retirado para atender às exigências de ventilação das pessoas. 
Nos hospitais, todo o ar ambiente é expelido e 100% de ar fresco é absorvido pelo 
sistema de ar-condicionado. Como o ar externo pode estar a 45 °C em comparação 
com 25 °C do ar ambiente, a carga do ar-condicionado se torna muito grande. A 
carga de umidade também aumenta nessa conta. As salas de operações requerem 
atenção especial na prevenção de esporos, vírus, bactérias e contaminantes.
Restaurantes, teatros e outros locais de diversão requerem ar-condicionadopara 
o conforto dos clientes. Em todos os locais onde um grande número de pessoas 
se reúne, deve haver suprimento suficiente de ar fresco para diluir o CO2 e os 
odores corporais emitidos pelas pessoas. Além disso, as pessoas dissipam grandes 
quantidades de calor que precisam ser removidas pelo ar-condicionado para 
conforto delas próprias. Esses locais têm grande variação no ar-condicionado 
ao longo do dia. Estes têm um grande número de pessoas, que adicionam muito 
vapor de água pela respiração e transpiração. Os alimentos cozidos e consumidos 
também adicionam vapor de água. Este vapor deve ser removido pela instalação de 
ar-condicionado. Portanto, esses edifícios têm grandes cargas de calor latentes. A 
infiltração de ambientes externos quentes também é grande, pois o grande número 
31
INTRODUÇÃO E FUNDAMENTOS DE CLIMATIZAÇÃO │ UNIDADE I
de pessoas entra e sai do prédio, levando à entrada de ar externo a cada porta que 
se abre. A exigência de ventilação também é muito grande.
O ar-condicionado nas lojas e nos supermercados atrai mais clientes, induz 
a mais tempo de permanência e, consequentemente, aumenta as vendas. Os 
supermercados possuem seção de alimentos congelados, seção de alimentos 
refrigerados, seção de laticínios e cervejaria, todos com temperaturas diferentes. 
O sistema de refrigeração deve atender à necessidade de diferentes temperaturas, 
além do ar-condicionado. Esses locais também apresentam grande variação nas 
cargas diárias, a depender das horas de folga e dos feriados.
32
UNIDADE IISISTEMAS DE 
CLIMATIZAÇÃO I
CAPÍTULO 1
Principais sistemas de climatização
Os sistemas de climatização podem ser classificados de acordo com processos e 
processos de distribuição necessários. Os processos necessários incluem processo 
de aquecimento, processo de refrigeração e ventilação processo. Outros processos 
podem ser adicionados, como processo de umidificação e desumidificação.
Esse processo pode ser alcançado como o uso de equipamento de climatização 
adequado, como sistemas de aquecimento, sistemas de ar condicionado, 
ventiladores e desumidificadores. São necessários sistemas de distribuição para 
fornecer a quantidade necessária de ar com os requisitos ambientais. O sistema 
de distribuição varia principalmente de acordo com o tipo de refrigerante e os 
métodos de entrega, como equipamentos de tratamento de ar, ventiloconvectores, 
dutos de ar e tubulações de água.
A seleção do sistema depende de três fatores principais: configuração do 
edifício, condições climáticas e desejo do proprietário. O engenheiro do projeto é 
responsável por considerar vários sistemas e recomendar mais de um deles para 
atingir a meta e satisfazer o proprietário do edifício. Alguns critérios podem ser 
considerados, tais como mudanças climáticas (temperatura, umidade e pressão 
do espaço), capacidade de construção, requisitos espaciais, custos como capital, 
custo operacional e custo de manutenção, análise do ciclo de vida e confiabilidade 
e flexibilidade. No entanto, a seleção de um sistema possui algumas restrições 
que devem ser determinadas. Essas restrições incluem a capacidade disponível 
de acordo com os padrões, a configuração do edifício, o espaço disponível, o 
orçamento da construção, a fonte de serviços públicos disponível, as cargas do 
edifício de aquecimento e resfriamento.
33
SISTEMAS DE CLIMATIZAÇÃO I │ UNIDADE II
Componentes básicos de um sistema HVAC
Componentes ou equipamentos básicos de sistema de climatização que fornece 
ar-condicionado para satisfazer conforto térmico do espaço e dos ocupantes bem 
como alcançar a qualidade do ar interno estão listados a seguir:
 » pleno de ar misto e controle de ar externo;
 » filtro de ar;
 » ventilador de fornecimento;
 » ventiladores de escape ou de alívio e saída de ar;
 » entrada de ar ao ar livre;
 » dutos;
 » dispositivos terminais;
 » sistema de retorno de ar;
 » serpentinas de aquecimento e resfriamento;
 » unidade de aquecimento ou resfriamento independente;
 » torre de refrigeração;
 » caldeira;
 » controle;
 » resfriador de água;
 » equipamento de umidificação e desumidificação.
A principal classificação dos sistemas de climatização os subdivide em dois tipos: 
o sistema central e o sistema descentralizado (também chamado de sistema 
local). Os tipos de determinado sistema dependem da localização do equipamento 
primário a ser centralizado, podendo variar desde o condicionamento de 
todo o edifício, usando uma unidade única, ou descentralizado, por meio de 
condicionamento separado de uma zona específica, como parte de um edifício. 
Portanto, o sistema de distribuição de ar e de água deve ser projetado com 
base na classificação do sistema e na localização do equipamento primário. Os 
critérios mencionados acima também devem ser aplicados na seleção entre dois 
sistemas. A tabela 1 mostra a comparação dos sistemas central e local, de acordo 
com os critérios de seleção.
34
UNIDADE II │ SISTEMAS DE CLIMATIZAÇÃO I
Tabela 1. Comparação de sistemas de climatização centrais e locais.
Critério Sistema central Sistema descentralizado
Requisitos de temperatura, umidade e 
pressão espacial.
Cumprindo um ou todos os parâmetros de 
projeto.
Cumprindo um ou todos os parâmetros de 
projeto.
Requisitos de capacidade.
Considerando os fatores de diversidade 
do sistema para reduzir a capacidade do 
equipamento instalado.
A capacidade máxima é necessária para 
cada equipamento.
Requisitos especiais.
Uma sala de equipamentos está localizada 
fora da área condicionada ou adjacente 
(edifício externo-remoto).
Possível falta de espaço para equipamentos.
Primeiro custo. Alto custo de capital. Custo de capital acessível.
Custo operacional.
Equipamento primário com maior eficiência 
energética.
Equipamento primário com menor consumo 
de energia.
Custo de manutenção.
Acessível à sala de equipamentos para 
manutenção e economia de equipamentos 
em excelentes condições, o que economiza 
custos de manutenção.
Acessível ao equipamento localizado na 
cave ou na área útil. No entanto, é difícil 
a localização do telhado devido ao mau 
tempo.
Confiabilidade.
O equipamento do sistema central pode ser 
benefício atraente ao considerar sua longa 
vida útil.
Equipamento confiável, embora a vida útil 
estimada do equipamento possa ser menor.
Flexibilidade.
Selecionando equipamentos em espera 
para fornecer fonte alternativa de sistema de 
climatização.
Colocado em vários locais para ser mais 
flexível.
Fonte: adaptada de Seyam (2018).
35
CAPÍTULO 2
Condicionamento de ar – principais 
sistemas
Quatro requisitos são a base para qualquer sistema de climatização, quais sejam: 
equipamento primário, requisitos de espaço, distribuição de ar e tubulação.
Equipamento primário inclui equipamentos de aquecimento – como caldeiras 
a vapor e caldeiras de água quente – para edifícios ou espaços; equipamento de 
fornecimento de ar – como equipamento embalado para fornecer ar de ventilação 
condicionado usando ventiladores centrífugos, ventiladores axiais e ventiladores 
de plugue ou plenum; e equipamentos de refrigeração que fornecem refrigeração 
ou ar-condicionado no espaço. Inclui, ainda, serpentinas de resfriamento à base de 
água de refrigeradores de água ou refrigerantes de processo de refrigeração. 
A necessidade de espaço é essencial para moldar um sistema HVAC para ser 
central ou local. Requer cinco instalações, como a seguir:
1. Salas de equipamentos: uma vez que os requisitos totais de espaço 
mecânico e elétrico variam entre 4% e 9% da área bruta de construção. 
É preferível ter localização central no edifício, de modo que se reduza 
trechos e tamanhos longos de dutos e tubulações, para simplificar 
manutenção e operação centralizadas.
2. Instalações dos sistemas: equipamentos de aquecimento e 
refrigeração requerem muitas instalações para executar as principais 
tarefas de aquecimento e resfriamento do edifício. O equipamento 
de aquecimento requer unidades de caldeiras, bombas,trocadores 
de calor, equipamentos de redução de pressão, compressores de 
controle de ar e equipamentos diversos, enquanto o equipamento 
de refrigeração requer refrigeradores de água ou torres de água de 
refrigeração para grandes edifícios, bombas de água de condensação, 
trocadores de calor, ar condicionado equipamentos, compressores 
de ar de controle e equipamentos diversos. O design das salas de 
equipamentos para hospedar as duas peças de equipamento deve 
considerar tamanho e peso do equipamento, instalação e manutenção 
de equipamentos e regulamentos aplicáveis aos critérios de ar de 
combustão e ar de ventilação.
36
UNIDADE II │ SISTEMAS DE CLIMATIZAÇÃO I
3. As salas dos ventiladores contêm equipamento do ventilador do 
sistema e outros equipamentos diversos. As salas devem considerar 
o tamanho da instalação e a remoção dos eixos e das bobinas do 
ventilador, a substituição e manutenção.
4. Eixo vertical: fornece espaço para distribuição de ar, de água e de 
tubo de vapor. A distribuição de ar contém ar de fornecimento, ar de 
exaustão e dutos de ar de retorno. A distribuição de tubos inclui água 
quente, água gelada, água do condensador e fornecimento de vapor 
e retorno do condensador. O eixo vertical inclui outra distribuição 
mecânica e elétrica para servir todo o edifício, incluindo tubos de 
canalização, tubos de proteção contra incêndio e armários elétricos.
5. Acesso ao equipamento: a sala de equipamentos deve permitir 
a movimentação de equipamentos grandes e pesados durante 
instalação, substituição e manutenção. A distribuição deve 
considerar o duto que fornece o ar-condicionado para a área 
desejada de maneira direta, silenciosa e o mais econômica possível. 
A distribuição de ar inclui aéreas de unidades terminais – como 
grades e difusores para fornecer ar de suprimento para espaço 
em baixa velocidade – que usam ventilador integral para garantir 
fornecimento de ar ao espaço; que fornecem quantidade variável de 
ar no espaço; que controlam o ar primário, induzem o ar de retorno 
e distribuem a mistura de ar no espaço; e, ainda, inclui unidades 
terminais de indução ar-água, que contêm bobina na corrente de 
ar de indução. Todo o duto e tubulação deve ser isolado para evitar 
perda de calor e para economizar energia do edifício. Também é 
recomendável que os edifícios tenham espaços suficientes para 
hospedar o duto na laje suspensa do teto e do piso, de modo que 
possam ser usados como plenum de ar de retorno para reduzir o 
duto de retorno.
Sistemas centrais
Um sistema central pode atender a uma ou mais zonas térmicas e seu equipamento 
principal fica localizado fora da(s) zona(s) atendida(s), em local central 
adequado, seja dentro do edifício, seja na sua parte deste ou, ainda, adjacente a 
ele. Devendo condicionar as zonas com a carga térmica equivalente, os sistemas 
centrais terão vários pontos de controle, tais como termostatos para cada zona. 
O meio usado no sistema de controle para fornecer energia térmica subclassifica 
o sistema central.
37
SISTEMAS DE CLIMATIZAÇÃO I │ UNIDADE II
Assim, o meio de transferência de energia térmica pode ser ar ou água ou ambos, 
em que representam, respectivamente, sistemas de ar total, sistemas de água 
e sistemas de água e ar. Além disso, os sistemas centrais incluem bombas de 
calor de fonte de água e painéis de aquecimento e resfriamento. Todos esses 
subsistemas são, a seguir, discutidos. O sistema de climatização central 
combina dispositivos em unidade de tratamento de ar, que contém ventiladores 
de suprimento e retorno, umidificador, bobina de reaquecimento, bobina de 
resfriamento, bobina de pré-aquecimento, caixa de mistura, filtro e ar externo.
Zona única
Um sistema de zona única consiste na unidade de tratamento de ar, na fonte de 
calor e de resfriamento, nos dutos de distribuição e nos dispositivos de fornecimento 
apropriados. As unidades de tratamento de ar podem ser totalmente integradas 
onde as fontes de calor e de refrigeração estão disponíveis ou separadas quando as 
fontes de calor e refrigeração são desconectadas. O pacote integrado é geralmente 
uma unidade na cobertura, conectada a dutos para fornecer o ar-condicionado em 
vários espaços com a mesma zona térmica. As principais vantagens dos sistemas 
de zona única são a simplicidade no design, a manutenção e o baixo custo inicial, 
comparados com outros sistemas. No entanto a principal desvantagem é atender 
a uma única zona térmica quando aplicada incorretamente.
Em sistema de climatização a ar de zona única, dispositivo de controle – como 
o termostato localizado na zona – controla a operação do sistema (Figura 6). O 
controle pode ser modulador ou on-off para atender à carga térmica necessária 
do sistema de zona única. Isso pode ser alcançado ajustando a saída da fonte 
de aquecimento e resfriamento dentro da unidade embalada. Embora poucos 
edifícios possam ser uma única zona térmica, uma única zona pode ser encontrada 
em várias aplicações. Os edifícios residenciais (ou seja, familiares e não 
industriais) podem ser tratados como sistemas de zona única, enquanto outros 
tipos de edifícios residenciais podem incluir energia térmica diferente, com base 
na ocupação e na estrutura do edifício. Os movimentos dos ocupantes afetam a 
carga térmica do edifício, o que resulta na divisão do edifício em várias zonas 
únicas para fornecer a condição ambiental necessária. Isso pode ser observado 
em residências maiores, onde dois (ou mais) sistemas de zona única podem 
ser usados para fornecer zoneamento térmico. Em apartamentos baixos, cada 
unidade de apartamento pode ser condicionada por um sistema separado de zona 
única. Muitos edifícios de tamanho considerável, como supermercados, lojas de 
atacado, podem ser efetivamente condicionados por uma série de sistemas de 
zona única. Às vezes, grandes edifícios de escritórios são condicionados por uma 
série de sistemas separados de zona única. 
38
UNIDADE II │ SISTEMAS DE CLIMATIZAÇÃO I
Figura 6. Sistema de climatização total para zona única.
Fonte: Ar Condicionado Multi (2019). 
Multizona
Em um sistema multizona, são fornecidos dutos de ar de provimento individuais 
para cada zona de um edifício. Ar frio e ar quente (ou retorno) são misturados 
na unidade de tratamento de ar para atingir os requisitos térmicos de cada zona. 
Uma zona específica tem o ar-condicionado que não pode ser misturado com o de 
outras zonas, e todas as zonas múltiplas com requisitos térmicos diferentes exigem 
dutos de suprimento separados, como mostra a figura 7. O sistema de ar total 
multizona é composto por unidade de tratamento de ar com caminhos de fluxo 
paralelos através de serpentinas de resfriamento e serpentinas de aquecimento 
e amortecedores internos de mistura. É recomendável que a zona múltipla 
atenda ao máximo de zonas, devido a restrições físicas nas conexões do duto e no 
tamanho do amortecedor. Se forem necessárias mais zonas, podem ser utilizados 
manipuladores de ar adicionais. A vantagem do sistema de múltiplas zonas é a 
possibilidade de se condicionar adequadamente várias zonas sem desperdício de 
energia associado a sistema de reaquecimento terminal. No entanto vazamentos 
nos conveses do manipulador de ar podem reduzir a eficiência energética. A 
principal desvantagem é a necessidade de vários dutos de ar de suprimento para 
atender a várias zonas.
39
SISTEMAS DE CLIMATIZAÇÃO I │ UNIDADE II
Figura 7. Sistema de climatização total para várias zonas.
 
T
1 
T
2 
T
3 
T
4
T
5 
Fonte: Multizona (2019).
Reaquecimento do terminal
Um sistema de reaquecimento terminal é uma zona múltipla, que considera 
uma adaptação do sistema de zona única. Isso pode ser realizado adicionando 
equipamentos de aquecimento, como serpentina de água quente ou bobina 
elétrica, à jusante do ar fornecida pelas unidades de tratamento de ar próximas a 
cada zona. Cada zona é controlada por termostato para ajustar a saída de calor 
do equipamento de aquecimento para atender às condiçõestérmicas. O ar de 
suprimento das unidades de tratamento de ar é resfriado até o ponto mais baixo 
de resfriamento e o reaquecimento do terminal adiciona a carga de aquecimento 
necessária. A vantagem do reaquecimento do terminal é referente à flexibilidade 
de poder ser instalado ou removido para acomodar alterações nas zonas, o 
que proporciona maior controle das condições térmicas em várias zonas. No 
entanto o design do reaquecimento do terminal não é um sistema de eficiência 
energética, uma vez que uma quantidade significativa de ar extremamente 
frio não é necessária regularmente, o que pode ser considerado desperdício de 
energia. 
Volume de ar variável
Alguns espaços exigem um fluxo de ar diferente do suprimento de ar devido às 
mudanças nas cargas térmicas. Portanto, um sistema de ar com volume variável 
40
UNIDADE II │ SISTEMAS DE CLIMATIZAÇÃO I
de ar (VAV) é a solução adequada para obter conforto térmico. Os três tipos 
anteriores de sistemas all-air são sistemas de volume constante. O sistema 
VAV consiste em uma unidade central de tratamento de ar que fornece ar de 
suprimento à caixa de controle do terminal do VAV, localizada em cada zona, 
para ajustar o volume de ar de suprimento. A temperatura do ar de suprimento 
de cada zona é controlada por meio da manipulação da taxa de fluxo de ar de 
suprimento. A principal desvantagem é que essa taxa de fluxo de ar controlada 
pode impactar negativamente outras zonas adjacentes com taxa e temperatura 
de fluxo de ar diferentes ou semelhantes. Além disso, as condições de carga 
parcial nos edifícios podem exigir baixa taxa de fluxo de ar – o que reduz a 
potência do ventilador e resulta em economia de energia – e também podem 
reduzir a vazão da ventilação – o que pode ser problemático para um sistema 
de aquecimento, ventilação e resfriamento, afetando, assim, a qualidade do ar 
interno do edifício.
Sistemas de água
Em um sistema de água potável, a água aquecida e resfriada é distribuída de 
um sistema central para os espaços condicionados. Esse tipo de sistema é 
relativamente pequeno comparado a outros tipos porque o uso de canos como 
contêineres de distribuição e a água têm mais capacidade e densidade de calor 
que o ar, que requer o volume mais baixo para transferir calor. Os sistemas 
somente de aquecimento de água incluem vários dispositivos de fornecimento, 
como radiadores de piso, radiadores de rodapé, aquecedores de unidade e 
convectores. Contudo sistemas de refrigeração somente com água são incomuns, 
como unidades de valência montadas no teto. O tipo principal usado em edifícios 
para condicionar todo o espaço é uma unidade de ventiloconvector.
Unidades de ventiloconvectores
A unidade fan-coil (Figura 8), consideravelmente pequena, éusada para 
aquecimento e resfriamento, ventilador de circulação e sistema de controle 
adequado. A unidade pode ser instalada na vertical ou na horizontal. A unidade 
fan-coil pode ser colocada na sala ou exposta aos ocupantes, por isso é essencial 
ter acabamentos e estilos adequados. Para sistemas centrais, as unidades de 
ventiloconvectores são conectadas à caldeiras, para produzir aquecimento, e 
aos resfriadores de água para produzir resfriamento no espaço condicionado. A 
temperatura desejada de uma zona é detectada por um termostato que controla 
o fluxo de água para as unidades de ventiloconvector. Além disso, os ocupantes 
41
SISTEMAS DE CLIMATIZAÇÃO I │ UNIDADE II
podem ajustar as unidades da bobina do ventilador ajustando as entradas de ar 
de suprimento para atingir a temperatura desejada. A principal desvantagem dos 
ventiloconvectores é com relação ao ar de ventilação, uma vez que, só pode ser 
obtido se as unidades de ventiloconvectores estiverem conectadas ao ar externo, 
dependendo, portanto, dessa situação. Outra desvantagem é o elevado nível de 
ruído, especialmente em locais críticos.
Figura 8. Exemplo de unidade fan-coil.
Fonte: A geradora (2019b). 
Sistemas ar-água
O sistema ar-água é sistema híbrido que combina vantagens dos sistemas de ar 
e água. O volume do combinado é reduzido e a ventilação externa é produzida 
para condicionar adequadamente a zona desejada. O meio aquático é responsável 
por transportar de 80% a 90% a carga térmica do ar em um edifício. Isso ocorre 
por meio de água de aquecimento e resfriamento. Existem dois tipos principais: 
unidades fan-coil e unidades de indução.
Unidades de ventiloconvectores
As unidades de ventiloconvector para sistemas de ar-água são semelhantes 
às de todos os sistemas de água, exceto o fato de que o ar fornecido e a água 
condicionada são fornecidos para a zona desejada a partir de uma unidade central 
de tratamento de ar e sistemas centrais de água (por exemplo, caldeiras ou 
refrigeradores). O ar de ventilação pode ser entregue separadamente no espaço 
ou conectado às unidades de ventiloconvector. Os principais tipos de sistemas de 
ventiloconvectores são de dois ou de quatro tubos.
42
UNIDADE II │ SISTEMAS DE CLIMATIZAÇÃO I
Unidades de indução
As unidades de indução são externamente semelhantes às unidades de fan-coil, 
mas internamente diferentes. A unidade de indução leva o fluxo de ar em uma 
sala através do gabinete, usando o fluxo de ar de alta velocidade de uma unidade 
central de tratamento de ar, que substitui a convecção forçada do ventilador 
pelo efeito de indução ou flutuabilidade da unidade. Isso pode ser realizado 
misturando o ar primário da unidade central e o ar secundário da sala para 
produzir um ar adequado e condicionado na sala/zona.
Bombas de calor de fontes de água
As bombas de calor de fontes de águas são usadas para fornecer consideráveis 
economias de energia para grandes edifícios sob o frio extremo. Um edifício 
de várias zonas pode ser condicionado por várias bombas de calor individuais, 
uma vez que cada bomba de calor pode ser controlada de acordo com o controle 
da zona. Um circuito centralizado de circulação de água pode ser usado 
como fonte de calor e dissipador de calor para bombas de calor. Portanto, as 
bombas podem atuar como a principal fonte de aquecimento e resfriamento. A 
principal desvantagem é a falta de ventilação do ar, semelhante aos sistemas 
de água potável, como nas unidades de ventiloconvectores. Para o processo de 
aquecimento, a caldeira ou coletores solares serão usados para fornecer calor à 
circulação da água, enquanto uma torre de resfriamento é usada para rejeitar o 
calor coletado das bombas para a atmosfera. Esse sistema não usa chillers ou 
qualquer sistema de refrigeração. Se um edifício exigir processo de aquecimento 
para zonas e processo de resfriamento para outras zonas ao mesmo tempo, a 
bomba de calor redistribuirá o calor de uma parte para outra sem a necessidade 
de operação de caldeira ou torre de resfriamento. 
Sistemas locais
Alguns edifícios podem ter várias zonas ou uma zona grande e única, que precisa 
de sistemas centrais de climatização para atender e suprir as necessidades 
térmicas. No entanto outros edifícios podem ter uma única zona que precisa 
de equipamentos localizados dentro da própria zona, como pequenas casas e 
apartamentos residenciais. Esse tipo de sistema é considerado como sistema de 
climatização local, pois cada equipamento atende sua zona sem cruzar fronteiras 
para outras zonas adjacentes (por exemplo, usando um ar-condicionado para 
resfriar um quarto ou usando um aquecedor elétrico para a sala). Portanto 
43
SISTEMAS DE CLIMATIZAÇÃO I │ UNIDADE II
uma única zona requer apenas um ponto de controle de um ponto conectado 
a um termostato para ativar o sistema local. Alguns edifícios possuem vários 
sistemas locais como equipamento adequado, servindo zonas únicas específicas 
e controlando um ponto da zona desejada. No entanto, esses sistemas locais não 
estão conectados e integrados aos sistemas centrais, mas ainda fazem parte de 
um grande sistema de climatização de construção completa.
Sistemas de aquecimento local
Uma zona única exigirá pacote completo e único de sistema de aquecimentoque 
contenha fonte de calor e sistema de distribuição, por exemplo, aquecedores 
elétricos portáteis, radiadores de rodapé de resistência elétrica, lareiras e fogões a 
lenha bem como aquecedores infravermelhos.
Sistemas de refrigeração local
Os sistemas de refrigeração local podem incluir sistemas ativos, como sistemas de 
ar-condicionado que fornecem refrigeração, distribuição adequada de ar dentro 
de uma zona e controle de umidificação e sistemas naturais como refrigeração 
convectiva em janela aberta, refrigeração evaporativa em fontes.
Sistemas de ventilação local
Os sistemas de ventilação local podem ser sistemas forçados que usam 
dispositivos como o ventilador da janela para permitir o movimento do ar entre 
o exterior e uma única zona sem alterar o ambiente térmico da zona. Outros 
sistemas usados para ventilação são dispositivos de circulação de ar, como 
ventiladores de mesa ou de remo, para melhorar o conforto térmico do espaço, 
permitindo que o calor seja transferido pelo modo convencional.
Sistemas divididos (Split)
Os sistemas divididos contêm dois dispositivos centrais: o condensador, localizado 
ao ar livre, e o evaporador, localizado dentro de casa. Os dois dispositivos são 
conectados por um eletroduto para linhas e fiação de refrigerante. Este sistema 
resolve alguns problemas de sistemas de zona única de pequena escala, pois 
a localização e a instalação de condicionadores de ar de janela, unitários ou na 
cobertura podem afetar o valor estético e o projeto arquitetônico do edifício. Os 
sistemas divididos contêm unidade condensadora e estão conectados a várias 
unidades evaporadoras para atender a várias zonas possíveis sob as mesmas 
condições ou diferentes condições ambientais.
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UNIDADE II │ SISTEMAS DE CLIMATIZAÇÃO I
Em resumo: os sistemas de climatização (aquecimento, ventilação e 
refrigeração) possuem vários requisitos, entre os quais estão os equipamentos 
primários de aquecimento, de refrigeração e de entrega. Possuem também 
requisitos de espaço, como instalações, sala de equipamentos e eixo vertical; 
além da distribuição de ar; e da tubulação. 
Os tipos de sistemas de climatização podem ser divididos em sistemas centrais 
de climatização e sistemas locais de climatização. Essa classificação depende 
dos tipos de zona e da localização do equipamento. Os sistemas centrais 
de climatização podem atender a zonas múltiplas e únicas e se distanciar do 
edifício, que necessitará de dispositivos de distribuição. Podem, ainda, ser 
subclassificados em sistemas HVAC para ar total, sistemas de água e ar, sistemas 
para água potável, bombas de calor de fonte de água e sistemas de painéis de 
aquecimento e resfriamento. Os sistemas locais são, na sua maioria, colocados 
dentro ou adjacentes aos espaços de convivência e atendem a uma única zona. 
Eles consistem em sistemas de aquecimento local, sistemas de ar-condicionado 
local, sistemas de ventilação local e sistemas de divisão.
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CAPÍTULO 3
Carga térmica de aquecimento 
(Resfriamento)
Se, quando questionado sobre qual é a carga de resfriamento em uma casa, o 
projetista de sistemas de climatização responder que são duas toneladas, ele 
estará falando sobre a carga de projeto. Isso significa que são calculadas a 
quantidade de resfriamento necessária para a casa usando planos e especificações 
para a casa ou dados de campo reais para casas existentes. As principais entradas 
no cálculo são constantes (por exemplo, valor R do isolamento, orientação da 
casa etc.), mas algumas coisas mudam ao longo do dia ou do ano (por exemplo, 
temperaturas externas) e outras podem ser alteradas pelos ocupantes (por 
exemplo, temperaturas interiores). Portanto, a carga de resfriamento de projeto 
é a quantidade de ar-condicionado que você precisa quando as temperaturas 
interna e externa estão nos níveis de design do verão. A carga de aquecimento 
do projeto é a quantidade de aquecimento necessário quando as temperaturas 
interna e externa estão nos níveis de design do inverno.
Uma sala ganha calor de várias fontes. Ocupantes internos, computadores, 
copiadoras, máquinas e iluminação produzem calor. O ar quente do lado de fora 
entra por portas e janelas abertas ou como vazamento pela estrutura. No entanto 
a maior fonte de calor é a radiação solar do sol, batendo no telhado e nas paredes e 
saindo pelas janelas, aquecendo as superfícies internas.
A soma de todas essas fontes de calor é conhecida como ganho de calor (ou carga 
de calor) do edifício e é expressa em BTU (Unidades Térmicas Britânicas) ou em 
Kw (Quilowatts).
Para que o ar-condicionado resfrie uma sala, o calor retirado do ambiente deve 
ser maior do que o ganho de calor. Antes de comprar um ar-condicionado, é 
importante que um cálculo de carga de calor seja realizado para garantir que 
seja grande o suficiente para a aplicação pretendida.
Calor é energia, comumente expresso em J(Joules), BTU, Toneladas ou Calorias. 
As medidas comuns da taxa de produção de calor para o equipamento são BTU por 
hora, Toneladas por dia e Joules por segundo (Joules por segundo é igual a Watts). 
Não há nenhuma razão convincente para que todas essas medidas diferentes sejam 
usadas para expressar as mesmas mercadorias, mas todas elas podem ser usadas 
para expressar capacidades de energia ou refrigeração. O uso misto dessas medidas 
causa, inclusive, muita confusão para usuários e especificadores.
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UNIDADE II │ SISTEMAS DE CLIMATIZAÇÃO I
A produção total de calor de um sistema é a soma das saídas de calor dos 
componentes. O sistema completo inclui o equipamento de aquisição de dados, 
além de outros itens, como distribuição de energia, unidades de ar-condicionado, 
iluminação e pessoas. Felizmente, as taxas de produção de calor desses itens 
podem ser facilmente determinadas por meio de regras simples e padronizadas.
A produção de calor do no-break (condicionador que regula a voltagem e a pureza 
da energia que chega até os eletrônicos) e dos sistemas de distribuição de energia 
consiste em perda fixa e perda proporcional à energia operacional. Essas perdas 
são suficientemente consistentes entre as marcas e modelos de equipamentos e, 
portanto, podem ser aproximadas sem erros significativos. Iluminação e pessoas 
podem também ser prontamente estimadas com uso de valores padrão. As únicas 
informações necessárias para determinar a carga de resfriamento para o sistema 
completo são alguns valores prontamente disponíveis, como a área do piso 
em pés quadrados e a potência nominal do sistema elétrico. Os aparelhos de 
ar-condicionado criam uma quantidade significativa de calor dos ventiladores e 
compressores. Esse calor é exaurido para o exterior e não cria uma carga térmica 
dentro do local. No entanto, diminui a eficiência do sistema de ar-condicionado e é 
normalmente contabilizado quando o ar-condicionado é dimensionado.
É possível análise térmica detalhada, usando dados de saída térmica para cada 
item no data center, mas estimativa rápida com o uso de regras simples fornece 
resultados que estão dentro da margem de erro típica da análise mais complicada. 
A estimativa rápida também tem a vantagem de poder ser realizada por qualquer 
pessoa sem conhecimento ou treinamento especializado.
Cálculos de carga de calor
Existem vários métodos diferentes para calcular a carga de calor em determinada 
área:
 » Cálculo rápido para escritórios
 Para escritórios com isolamento e iluminação médios, 2/3 de 
ocupantes e 3/4 de computadores pessoais e fotocopiadora, os 
seguintes cálculos serão suficientes:
 › Carga de calor (BTU) = Comprimento (pés) x Largura (pés) x Altura 
(pés) x 4
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SISTEMAS DE CLIMATIZAÇÃO I │ UNIDADE II
 › Carga de calor (BTU) = Comprimento (m) x Largura (m) x Altura (m) 
x 141
 Para cada ocupante, adicione 500 BTU.
 Se houver outras fontes significativas de calor – por exemplo, janelas 
ou equipamentos que produzam muito calor –, o método acima 
subestimará a carga de calor. Nesse caso, o método a seguir deve ser 
usado.
 » Cálculo mais