condicionado

PCCPCC--2466 2466 SISTEMAS PREDIAIS IISISTEMAS PREDIAIS II

Condicionamento de Ar I

PCC-2466 - Sistemas Prediais II 2

CONFORTO TÉRMICOCONFORTO TÉRMICO

Sistema de Condicionamento de ArSistema de Condicionamento de Ar

Dar ao ambiente condições tais que propiciemcom facilidade as trocas de calor do corpohumano na medida de suas necessidades.

� Comportamento do corpo como máquina térmica;

� Características do meio em que ele se encontra;

� Interações entre ambos.


CONFORTO TÉRMICOCONFORTO TÉRMICO


O desempenho de qualquer atividade física oumental pode ser otimizado, desde que o ambiente proporcione condições de conforto.

Variáveis que influenciam o conforto térmico: Variáveis que influenciam o conforto térmico:

� Temperatura do ar� Temperatura radiante média� Velocidade do ar� Pressão de vapor do ambiente, ou umidade� Metabolismo, com produção interna de calor� Resistência térmica das roupas� Qualidade do ar� Nível de atividade� Cor da pele� Peso e Altura (Fórmula de Dubois)

3600

HPAc

⋅=

Onde:

Ac = m2

P = kg

H = cm


Princípios FisiológicosPrincípios Fisiológicos

O corpo humano troca calor sob 3 formas:• Convecção (C)• Radiação (R)• Evaporação (E)

Conforto TérmicoConforto Térmico

EQUAÇÃO DO METABOLISMO:

M=C+R+E+AM = Calor gerado nas células, proveniente da

alimentação e reservas do próprio corpo.A = Variação do calor armazenado.


Conforto TérmicoConforto Térmico

Normalmente C > 0, isto é, o corpo cedecede

calor ao meio.

R > 0R > 0, quando ocorpo cede calorao meio

R < 0R < 0, quando o corpo ganhaganhacalor

Depende da umidadeumidade e

velocidadevelocidade do ar

CC = Calor trocado por convecçãoconvecção

RR = Calor trocado por radiaçãoradiação

EE = Calor trocado por evaporaçãoevaporação


Conforto TérmicoConforto TérmicoA = Variação do calor armazenadoA = Variação do calor armazenado

T corpo constante: A=0T corpo cresce: A>0T corpo diminui: A<0

O metabolismo do corpo humano é cumprido de maneira a manter a temperatura constante de 36,8°C36,8°C

Valores extremos: 24°C e 42,8°CValores extremos: 24°C e 42,8°C

Em ambiente confortável, em condições normais de trabalho, sentado ou andando, o corpo humano perde calor na seguinte proporção:

• Convecção (20 %)

• Radiação (60 %)

• Evaporação (20 %)


Conforto TérmicoConforto TérmicoContaminantesContaminantes do ardo ar: O conforto se dá muito maispela redução da poluição do que por aspectos térmicos.



Conjunto de equipamentos capaz de resfriar ou aquecer,umidificar ou desumidificar o ar, além de filtrar e distribuir o ar.

O sistema pode ser dividido em três sistemas principais:

• Produção de frio

• Produção de calor

• Condicionamento/Distribuição do ar

O sistema de resfriamento mais comum utilizacompressão de vapor.

Fluido

(líquido)

Fluido

(gasoso)

CALOR


Condicionamento do ArCondicionamento do Ar

Elementos / Componentes do SistemaElementos / Componentes do Sistema


Produção de Frio e CalorProdução de Frio e Calor



EvaporadorSérie de tubos (aumenta a superfície da troca de calor).

CompressorComprime o fluido logo após a saída do evaporador.

CondensadorConstituído por uma série de tubos dentro dos quais o fluido de condensação (ar ou água) circula. O fluido de condensação sai mais quente do que entra e o fluído refrigerante se condensa.

Válvula de ExpansãoFaz a pressão cair até um nível tal que possa evaporar.



EvaporadorSérie de tubos (aumenta a superfície da troca de calor).




Condensador

Constituído por uma série de tubos dentro dos quais o fluido de condensação (ar ou água) circula. O fluido de condensação sai mais quente do que entra e o fluído refrigerante se condensa.



Válvula de Expansão

Faz a pressão cair até um nível tal que possa evaporar.


Classificação dos SistemasClassificação dos Sistemas

Expansão Direta: sistema onde o refrigerante contido numa serpentina, ao se evaporar, resfria diretamente o ar em contato com ela. Tipos mais comuns: • aparelhos de janela; • self-contained com condensação a ar; • self-contained com condensação a água; • split-system.

Expansão Indireta: neste sistema, um refrigerante (primário) resfria um fluido intermediário (refrigerante secundário, geralmente a água) que, passando por uma serpentina, retira o calor do ar proveniente dos ambientes, quando em contato com a mesma.


• compressor, condensador, válvula de expansão termostática e evaporador, responsáveis pela refrigeração;

• ventilador para insuflamento do ar frio nos ambientes;

• válvula solenóide;

• termostato de ambiente;

• dutos;

• difusores;

• válvulas de volume de ar variável (VAV);

• dampers.

Sistema de Expansão Direta Sistema de Expansão Direta --componentescomponentes


Sistema de Expansão Direta Sistema de Expansão Direta ––Aparelho de janelaAparelho de janela



condensador

evaporador

Aparelho de janelaAparelho de janela


Sistema de Expansão Direta Sistema de Expansão Direta ––SelfSelf--contained contained

Unidade compacta que possui, montados dentro da mesma carcaça, todos os componentes necessários às trocas de calor:

• compressor;

• condensador;

• válvula de expansão;

• evaporador;

• filtros, controles e ventilador.


Sistema de Expansão Direta Sistema de Expansão Direta ––SelfSelf--contained contained

Com condensação a arCom condensação a ar

O elemento que resfria o condensadoré o próprio ar atmosférico, cuja circulação é forçada por um ventilador.


Sistema de Expansão Direta Sistema de Expansão Direta –– Split Split

Compressore

Condensador

Ventiladore

Evaporador

Comando remoto

O condensador é resfriado a ar.


Sistema de Expansão Indireta Sistema de Expansão Indireta --componentescomponentes

• fan coil;• chiller;• torre de resfriamento.

Sistema ar condicionado típico em um edifício de pequeno porte


A distribuição de água gelada no edifício se dápor meio do bombeamento da água proveniente do chiller atéàs serpentinas dos fan coils

ou unidades terminais.

Esta água gelada percorre as tubulações do circuito a uma temperatura de 4 a 13o C.

Sistema de Expansão Indireta Sistema de Expansão Indireta


A unidade terminal dear fan coil consiste basicamente de:• dampers;• filtros; • ventilador(es); • serpentina; • dispositivos controladores (válvulas e atuadores dedampers).

Ela é controlada para que a quantidade de ar condicionado a ser fornecido ao ambiente seja regulada de acordo com a sua necessidade.

Sistema de Expansão Indireta Sistema de Expansão Indireta ––Fan coilFan coil


Sistema de Expansão Indireta Sistema de Expansão Indireta --ChillerChiller

Os chillers resfriam a água, que é bombeada, conduzida por meio de tubulações até às serpentinas localizadas nas unidades terminais (fan coils). Neste ponto, há uma elevação em sua temperatura, pela troca de calor com o ar de retorno em contato com a serpentina.

A água volta aos chillers para ser novamente resfriada por meio da troca de calor com o refrigerante.


Sistema de Expansão Indireta Sistema de Expansão Indireta --ChillerChiller


Sistema de Expansão Indireta Sistema de Expansão Indireta ––Torre de resfriamentoTorre de resfriamento

A torre de resfriamento dissipa o calor retirado do edifício pelo sistema de água de arrefecimento, resfriando a água de condensação por processo evaporativo.

A torre resfria a água fazendo-a entrar em contato com o ar, resultando em sua evaporação parcial.


Consumo de energia dos sistemas de Consumo de energia dos sistemas de ar condicionadoar condicionado


No sistema de insuflamento pelo piso, o ar passa entre a laje e o piso elevado (plenum).

Características:Características:

� o ar de retorno e externo são misturados e insuflados no plenum, por uma unidade de condicionamento e quantidade mínima de dutos;

� o plenum é formado pela laje e o piso elevado;

� a vazão de ar pode ser constante ou variável;

� o ar é introduzido nos ambientes através de difusores, controlados por termostatos ou pelo usuário, que são localizados no piso ou próximos ao usuário;

� o retorno é feito pelo teto.

InsuflamentoInsuflamento pelo pisopelo piso


InsuflamentoInsuflamento pelo piso pelo piso –– Esquema geralEsquema geral


InsuflamentoInsuflamento pelo piso pelo piso ––aspecto energéticoaspecto energético


Damper é um componente utilizado para controle de vazão de ar (impede ou permite a passagem de uma determinada quantidade de ar). Há vários tipos de dampers.

Damper de lâmina única



Damper de controle de fumaça



Damper de múltiplas lâminas



Elementos / Componentes do SistemaElementos / Componentes do SistemaFiltro de arFiltro de ar


Moldura metálica

com placas de

poliuretano, fibra

natural, mantas de

fios metálicos ou

fibras sintéticas.

Dividem-se ainda

em secos e de

impacto adesivo

(impregnados com

óleo).


Filtro de ar


Filtro de ar contínuo (de rolo)

Manta de lã de vidro, de papel especial ou de material têxtil não trançado.

O material particulado aumenta a perda de carga, mas a renovação do filtro é automática.



Adsorção de gases com odor e nocivos, como o SO2. Consiste de duas placas perfuradas e paralelas entre as quais vai o carvão ativado em forma granular. Exige um pré-filtro para eliminar a poeira.

Filtro de carvão ativado


PCC-2466 - Sistemas Prediais II 42Precipitador eletrostático

As partículas de poeira são carregadas eletricamente em uma zona de ionização (campo eletrostático) e posteriormente atraídas pelos eletrodos (polaridade oposta) na zona de precipitação, onde se acumulam. Retém partículas de diâmetro inferior a 0,5 µµµµm.



HEPA: High Efficiency Particulate Air

São filtros construídos de microfibras de

vidro, capazes de reter pólen, ácaros e

partículas de fumaça.

A taxa de retenção dos filtros HEPA atinge

99,97% de partículas de até 0,3 µm.




•• Calcular a carga tCalcular a carga téérmica total;rmica total;

•• Definir o equipamento;Definir o equipamento;

•• Projeto de rede de dutos.Projeto de rede de dutos.

Para o projeto do sistema temPara o projeto do sistema tem--se que:se que:


DISTRIBUIÇÃO DO ARDISTRIBUIÇÃO DO AR


O ar é distribuído no ambiente por meio degrelhas ou difusores de modo que se obtenhauma temperatura uniforme de ar, sem correntes dear na zona de ocupação até a altura de 1,8 a 2,0m.

A distribuição de ar tratado tem grande importância para a obtenção do conforto térmicoem ambientes climatizados.



Grelhas

� Instaladas em paredes ou sancas e lançam o ar nahorizontal.


Difusores

� Instalados no teto e lançam o ar no sentido horizontal para a troca de calor e redução davelocidade antes de atingir a zona ocupada.



As grelhas e difusores também devem comporesteticamente o ambiente. Apresentam-se emdiversas formas:


� difusores quadrados, retangulares, redondos,lineares, acoplados à luminárias;

� grelhas retangulares ou contínuas com aletashorizontais ou verticais.




� Vazão de ar Resultante da carga térmica do ambiente, sendo quea vazão de ar unitária em cada difusor ou grelha é igual a vazão total do ambiente dividido pelonúmero de bocas de ar.

� Velocidade de saída do ar

É a velocidade média de saída do ar junto aodifusor ou grelha. Esta velocidade é que definirá osdemais parâmetros: nível de ruído, perda de carga e alcance.




5,0 a 6,3Locais públicos

2,5 a 3,8Residências, hotéis, igrejas e teatros

5,0Cinemas

7,5 a 10Lojas e centros comerciais

2,5 a 3,8Escritórios

1,5 a 2,5Estúdio de gravação

Velocidade máxima (m/s)

Ambiente

Tabela 1 - Velocidades de saída de ar recomendadas.

Esses valores estão relacionados ao nível de ruído aceitávelnesses ambientes.



� Nível de ruído

40 - 50

35 - 45

35 - 40

35 - 40

25 - 35

20 - 25

Nível sonoro em dB

Locais públicos

Residências, hotéis, igrejas e teatros

Cinemas

Lojas e centros comerciais

Escritórios em geral

Emissoras de rádio, estúdios de TV, Bibliotecas

Ambiente

Tabela 2 – Nível de ruído recomendado para grelas e difusores.

As grelhas e difusores devem ser selecionados de tal forma quegerem ruído inferior aos valores da Tabela 2.





� Perda de carga

A perda de carga do ar ao passar pela grelha oudifusor é função da velocidade de saída do ar e deveser somada no cálculo para a obtenção da pressãoestática do ventilador.

Recomenda-se, ao selecionar bocas de ar com perdasde carga semelhantes a fim de garantir um bombalanceamento de ar.




� Alcance

O alcance do jato de ar é a distância horizontal que ofluxo de ar percorre até atingir a velocidade terminalpré-determinada na zona de ocupação. Essavelocidade para o ar insuflado a baixa temperaturadeve estar entre 0,20 e 0,25 m/s.

Os valores de alcance encontram-se indicados noscatálogos dos fabricantes de difusores e grelhas.


Sistema de Condicionamento de ArSistema de Condicionamento de ArDISTRIBUIÇÃO TÍPCA DO AR NO AMBIENTE COM INSUFLAMENTO PELO DISTRIBUIÇÃO TÍPCA DO AR NO AMBIENTE COM INSUFLAMENTO PELO

TETO POR MEIO DE DIFUSORESTETO POR MEIO DE DIFUSORES

Fonte: Curso de Engenharia do Ar Condicionado. NTT, 2006.




� Outras características

As grelhas e aberturas de retorno e tomadas de arexterno devem ser selecionadas com baixasvelocidades, o que resulta em baixas perdas decarga, com o objetivo de facilitar o retorno de ar parao condicionador.

A velocidade máxima recomendada para a captaçãodo ar deve ser de 2,5 m/s.



Recomendações para uma boa distribuição de ar Recomendações para uma boa distribuição de ar

� Utilizar registros de regulagem nos dispositivos para ajustefino da vazão de ar.

11

� Não considerar os registros de regulagem das bocas de arpara balanceamento da rede de dutos. Utilizar damper delâminas opostas nos ramais das redes de dutos para balanceamento da rede e registros de regulagem nas bocas de ar para ajuste fino no ambiente.

� Utilizar grelhas com deflexão das aletas para possibilitar odirecionamento e abertura do jato de ar insuflado.



Recomendações para uma boa distribuição de ar Recomendações para uma boa distribuição de ar

� Não instalar grelhas e difusores ou quaisquer dispositivoscom diferentes perdas de carga no mesmo ramal de duto. Separe os ramais e utilize dispositivos de regulagem no duto (damper de lâminas opostas).

11

� Utilizar grelhas com deflexão das aletas para possibilitar odirecionamento e abertura do jato de ar insuflado.

� Não instalar grelhas e difusores próximo a curvas outrecho inicial da rede de dutos.



ReferênciasReferências• ABNT NBR 6401 - Instalações Centrais de Ar Condicionado

para Conforto - Parâmetros Básicos de Projeto.

• ABNT NBR 7256 - Tratamento de Ar em estabelecimentos

assistenciais de saúde.

• Portaria GM/MS nº 3523 de 28/08/98 - limpeza e

manutenção de sistemas de climatização.

• Recomendação Normativa 004-1995 da SBCC –

Classificação de Filtros de Ar para Utilização em Ambientes

Climatizados.

• ABNT NBR 14518 – Sistemas de Ventilação para Cozinhas

Profissionais.

condicionado

Technology

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