Sistemas prediais: Climatização

Resumo de Ar Condicionado

 

Conceitos:

Condicionamento de ar: processo pelo qual são controlados simultaneamente a temperatura, a umidade, a movimentação e a pureza do ar em recintos fechados.

Ar condicionado: ar resultante do processo de condicionamento

Tratamento de Ar: processo pelo qual são controladas uma ou mais condições características do ar, sem assegurar o controle simultâneo da temperatura e da umidade.

Instalação de condicionamento de ar: conjunto de máquinas, canalizações e partes complementares que é capaz de realizar o condicionamento de ar em um ou mais recintos.

Zona de conforto: zona de carta psicométrica que compreende pontos representativos da temperatura efetiva correspondentes a condições de sensação térmica julgada de conforto por um grupo de pessoas, de determinado local, submetidas a controle estatístico.

• a diferença entre as temperaturas simultâneas do termômetro seco em 2 pontos quaisquer do recinto, não deve ultrapassar 2ºC.
• o ar deve ser continuamente filtrado e renovado
• os níveis de ruído, nos recintos condicionados devem ser limitados de acordo com a finalidade de ocupação do recinto
• o ar introduzido deve ser totalmente filtrado e parcialmente renovado.

Operações do tratamento do ar:

1. Purificação: consiste na eliminação das partículas sólidas e até mesmo líquidos (fog) que se arrasta em suspensão. É feita por meio dos seguintes dispositivos:

• câmaras de retenção de pó
• filtros secos
• filtros de carvão ativado
• filtros úmidos
• lavadores de ar
• filtros eletrostáticos

 

2. Aquecimento: obtido diretamente por meio de resistências elétricas e caloríferos (caldeiras de ar) ou indiretamente por meio de serpentinas de água quente, vapor ou mesmo fluido frigorígeno trabalhando em ciclo reverso.

 

3. Umidificação: consiste no aumento do seu conteúdo de umidade, o que se consegue por meio de:

• injetores de vapor
• recipientes com água, que é vaporizada por aquecimento
• borrifadores de água quente ou fria

 

4. Refrigeração: a refrigeração pura do ar é obtida colocando-o em contato com uma superfície fria, a uma temperatura igual ou superior a sua temperatura de orvalho:

• serpentina evaporadora de uma instalação de refrigeração (resfriado por expansão direta)
• serpentina de água gelada (resfriado por expansão indireta)
• borrifadores de água gelada
• serpentina resfriadora com borrifadores de água

 

5. Desumidificação: consiste na redução de seu conteúdo de umidade (secagem). Essa operação é obtida por meio de refrigeração, por meios químicos e por adsorção.

• Secagem do ar por meio da refrigeração se dá quando a temperatura da superfície fria (temperatura de orvalho do equipamento) é inferior à temperatura de orvalho do ar em tratamento

A determinação da temperatura de orvalho do equipamento, juntamente com a quantidade de ar a ser tratado, é um dos aspectos mais importantes do condicionamento de ar.

• A secagem por adsorção consiste em retenção da umidade por meio de substâncias porosas como a sílica-gel.

Sistemas de condicionamento de ar – quanto ao tratamento do ar:

1. simples aquecimento
2. simples refrigeração
3. simples desumidificação
4. simples umidificação
5. condicionamento completo

Quanto a localização do equipamento:

• Local (aparelhos de janela): indicada para pequenos ambientes, onde a distância do ar tratado pode ser feita por insuflamento e retorno direto do aparelho. Podem proporcionar aquecimento também.
• Pequenas centrais (unidades compactas): caixa horizontal ou armário vertical que funcionam com condensação de ar ou água. O aquecimento é direto, por meio de resistências, ou indireto, por meio de reversão do ciclo de refrigeração. Indicados para ambientes de tamanho médio (residências, apartamentos, pequenas lojas, escritórios particulares) e dispensam elementos acessórios como torres de arrefecimento e caldeiras de água quente.
• Grandes centrais: grandes instalações nas quais todo equipamento de ar condicionado é localizado em sala de máquinas adequada. São indicados para grandes ambientes como cinemas, teatros, salas de conferências, etc.
• Semicentrais: grandes instalações de ar condicionado nas quais, para facilitar a distribuição do ar, os condicionadores são repartidos pelo prédio, centralizando-se na casa de máquinas apenas uma parte do equipamento, por exemplo:

1. Sistema de recuperação da água de condensação (torre de arrefecimento)
2. Sistema de aquecimento (caldeira de água quente)
3. Sistema de refrigeração (preparador de água gelada)

 

Sistema de expansão direta

 

• No evaporador de expansão direta, é o próprio fluido refrigerante do sistema de refrigeração que realiza o processo de resfriamento final, ou seja, a retirada de calor do meio que se quer resfriar.
• Em um condicionador de ar de janela, o ar do ambiente climatizado entra em contato com a serpentina do evaporador, por dentro da qual evapora o fluido refrigerante do sistema de refrigeração
• O sistema VRF e o sistema Split são sistema de expansão direta e contam com unidade de condensadores e evaporadores de ar.

 

Sistema de expansão indireta

 

• No evaporador de expansão indireta, existe um fluido intermediário entre o refrigerante do sistema de refrigeração, e o meio que se quer resfriar. Ou seja, o refrigerante do sistema de refrigeração irá resfriar um fluido intermediário, e este fluido é que irá retirar calor do meio a ser resfriado. Então, em um sistema de condicionamento de ar de grande porte do tipo chiller, o gás refrigerante do sistema de refrigeração (chiller) realiza o resfriamento de água, produzindo água gelada. Esta água gelada é que irá resfriar o ar dos ambientes climatizados, no fan-coil.

 

 

• Chiller= sistema de resfriamento da agua
• A agua resfriada no CHILLER, instalado na casa de maquinas, é conduzida para os andares por meio de dutos isolados termicamente. A agua utilizada retorna a central e é novamente resfriada
• O Chiller pode ser instalado em qualquer lugar, sendo que ao ar livre precisa ser cabinado

 

Sistema de água gelada com chiller a água

• Componentes principais

• Fan-coil
• Termostato
• Válvulas de controle de vazão de água
• Rede de tubos de distribuição de água gelada
• Bombas de água gelada
• Chiller condensação a água
• Bomba de água de condensação
• Rede de tubos de distribuição de água de condensação
• Torre de arrefecimento

Vantagens

• flexibilidade com relação a quantidade de fan-coil e a sua localização em relação a central de água gelada
• A carga elétrica instalada é menor se comparado com os sistemas unitários (simultaneidade de carga)
• Ponto de energia concentrado na central
• Não tem restrições de altura e distância entre o chiller e os fan-coil, e entre o chiller e a torre de arrefecimento
• Não causa impacto arquitetônico, típico da locação de unidades condensadoras dos sistemas unitários
• Permite TERMOACUMULAÇÃO
• É mais eficiente que o chiller a ar
• O chiller não precisa ficar no ambiente externo

Desvantagem:

• Custo de instalação mais elevado (+ torre, bombas e tubulações)
• Consumo de água devido a evaporação na torre
• Os custos de manutenção maiores

O sistema de água gelada consiste em uma central onde uma ou mais unidades de ar de expansão indireta são operadas e controladas de forma independente das demais e, ainda são supridas com água gelada produzida numa central frigorífica que é constituída por um ou mais grupos refrigeradores de água e distribuídas por bombas, em circuito fechado.

 

• Fain Coil = sistema de resfriamento do Ar e não da agua

Unidade de tratamento de ar, composto por um ventilador e um trocador de calor (serpentina água-ar)

 

 

Função: Tratar o ar (resfriar/desumidificar e filtrar). Principais tipos:

• Fan-coil para dutos
• Fan-coil aparente tipo hi-wall
• Fan-coil aparente tipo piso/teto
• Fan-coil aparente tipo cassete

 

Termoacumulação

O Sistema de Termoacumulação utiliza tanques de água gelada ou gelo que armazenam carga térmica durante a madrugada, quando o custo de energia é baixo.

 

Principais benefícios:

• Redução do tamanho da CAG (CENTRAL DE ÁGUA GELADA), conseqüentemente, do custo inicial dos equipamentos que compõem o sistema de climatização;

• Deslocamento de carga para fora do horário de ponta do sistema;
• Redução de potência instalada, proporcionando um novo contrato de energia;
• Redução de investimento com cabine primária ou secundária;
• Aproveitamento das diferentes modalidades de tarifas para reduzir o custo de energia;

 

Tubulação

• As tubulações de água, utilizadas em condicionamento de ar, são essencialmente para o transporte de água:

1. quente;
2. gelada;
3. de condensação.

 

• Nas instalações de ventilação e condicionamento de ar, o projetista e o instalador devem tomar as precauções necessárias a fim de que a instalação não ocasione influências prejudiciais à vizinhança no que se refere:

1. à temperatura;
2. aos ruídos;
3. à umidade;
4. à velocidade do ar.

 

• Nas instalações de ar condicionado, o isolamento térmico dos dutos com barreira de vapor deverá ser utilizado sempre que ocorrer risco de condensação na sua superfície externa. (espuma elastomérica)

 

O isolamento térmico exerce papel fundamental e visa:

• Reduzir os ganhos de calor e auxiliar na conservação de energia: um sistema de isolamento térmico adequadamente projetado reduz, diretamente, as necessidades com a energia proporcionando uma economia significativa diante do seu alto custo, com aumento da produtividade;
• Controlar as temperaturas e aumentar a eficiência operacional dos processos: por meio da redução nos ganhos de calor, o isolamento auxilia a manter a temperatura da instalação dentro do valor predeterminado, aumentando a eficiência operacional do processo. O isolamento limita a transferência de calor nos sistemas dinâmicos e a mudança brusca de temperatura, com o passar do tempo, em sistemas estáticos, principalmente quando ocorrem situações de emergência como a queda na energia elétrica ou fonte de calor.
• Prevenir ou reduzir a condensação superficial e interna: a forma mais efetiva de controlar a condensação superficial e interna consiste em especificar uma espessura adequada de isolamento com uma efetiva barreira de vapor para que a temperatura superficial se mantenha o acima da temperatura de orvalho, afim de evitar a formação de condensação superficial e restringir a migração de umidade para o interior do sistema isolante para evitar a condensação interna.

Com isso, o isolamento térmico pode controlar potencialmente:

• O desempenho e vida útil do sistema;
• O desenvolvimento de fungos e, principalmente, os problemas de saúde relacionados com a água da condensação;
• A corrosão sob o isolamento de equipamentos, tubulações, válvulas e singularidades, causada pela água agregada e encerrada dentro do sistema isolante;
• O ruído de sistemas mecânicos, benefício agregado devido às suas características físicas.

Materiais para isolamento: lã de vidro; borracha elastomérica; espuma rígida de poliuretano e poliestireno.

Os materiais isolantes podem ser:

1. Fibrosos (rígidos ou flexíveis): bom para altas temperaturas pois tem baixo custo e condutividade térmica baixa, não se mostram eficientes para baixas temperaturas por necessitarem de complexas barreiras de vapor que além de terem eficiência questionável, geram sujeira na obra e encarecem e aumentam o tempo de instalação do sistema;
2. Celulares (rígidos ou flexíveis);
3. Granulares.

 

Manutenção da Qualidade do Ar em Ambientes Hospitalares Fechados: renovação de ar com mais que 12 trocas de ar externo/ hora com uso de filtros do tipo HEPA; localização da fonte de captação de ar longe de fontes poluentes, fezes de pombos, vegetação abundante e construções; limpeza mensal dos componentes do sistema de climatização, quinzenal para os componentes hídricos e semestrais para a o sistema de dutos de ar e forros falsos.

 

Post em homenagem a minha amiga Cássia!!!!!!!!!!!!