Conforto Térmico em Ambientes Climatizados
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Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental
Conforto Térmicoem
Ambientes Climatizados
Adaptado de material originalmente criado pelo
Prof. Ricardo de M. Carvalho – Unifei – Itajubá,
pelo Prof. Fernando A. França, da FEM – Unicamp
Abril de 2005
Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental
Conforto Térmico
>> determinado pelas condições de temperatura e umidade que proporcionam bem-estar aos seres humanos;
>> conceito subjetivo, cada um de nós tem condições próprias. Valores médios podem ser estabelecidos estatisticamente;
>> deve ser ampliadas para contemplar outras que garantem bem-estar e saúde: nível de ruído, odor, contaminação por particulado sólido, bactérias, velocidade do ar distribuído, etc;
>> não existe um índice formal, no Brasil, para estabelecer condição ideal de conforto em ambientes climatizados.
Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental
A sensação de calor e/ou frio é determinada por:
Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental
• Temperatura do ar• Umidade do ar;• Velocidade do ar;• Radiação térmica;• Odores;• Material sólido disperso;• Contaminantes
químicos;• Contaminantes
biológicos;• Ruído;• Arranjo ambiental.
Fontes
• Homem;• Animais;• Móveis e acessórios;• Processos;• Máquinas;• Intervenção humana;• Ar externo;• Natureza.
Na perspectiva mais ampla, afetam o conforto:
Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental
Parâmetros Básicos sob Controle
As variáveis básicas sob controle devem ser:
• Temperatura de bulbo seco;
• Temperatura das superfícies circundantes;
• Umidade do ar;
• Velocidade do ar;
• Nível de ruído de geração própria;
• Contaminações por particulado, biológica e química
Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental
Conceitos Auxiliares de Projeto:
Temperatura radiante média >> (modelagem das trocas radiantes).
Tg é a temperatura de Vernon, medida pelo “termômetro de globo de Vernon.”
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Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental
Temperatura operacional >> (modelagem das trocas radiante e convectiva.
Tmrt < 50ºC e V < 0,4 m/s
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Conceitos Auxiliares de Projeto:
Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental
Temperatura efetiva: >> (conforto térmico considerando trocas radiante e convectiva, e umidade relativa).
Referências:
1 clo = 0,155 m2 ºC / W;
1 met = 58,2 W/m2 (pessoa sentada, em repouso)
Variáveis Auxiliares de Projeto:
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Temperatura efetiva padrão >> padronização para avaliação da temperatura efetiva.
Referências:
Isolamento devido às vestimentas = 0,6 clo;
Índice de permeabilidade à umidade = 0,4
Atividade metabólica = 1,0 met
Velocidade do ar < 0,10 m/s
Temperatura ambiente = temperatura radiante média
Variáveis Características:
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Temperatura radiante média >> aplicada à modelagem das trocas radiantes;
Temperatura operacional >> aplicada à modelagem das trocas radiantes e convectivas;
Temperatura efetiva >> determina índice de conforto térmico considerando as trocas radiante e convectiva, e a umidade relativa.
Conceitos Auxiliares de Projeto: Resumo
Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental
Diagramas de Conforto(definem zonas operacionais de conforto)
Estabelecer zonas de conforto é muito difícil porque:
há muitas variáveis envolvidas;
o fator “adaptação ao meio” é importante (e subjetivo).
Normas:
ASHRAE 55 (cond. internas, externas, ventilação)
ABNT – NB – 10/1978
ASHRAE 62-89 – Padrões de Ventilação
ASHRAE 62R-97
Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental
ASHRAE 55
Inverno:
Top = 20 a 23,5 C, = 60%
Top = 20,5 a 24,5 C, Td = 2 C
ET* = 20 e 23,5 C
Verão:
Top = 22,5 a 26 C, = 60%
Top = 23,5 a 27 C, Td = 2 C
ET* = 23 e 26 C
Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental
NB(ABNT)
Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental
NB(ABNT)
Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental
A Objetividade No Conforto:
As Equações de Conforto de Fanger
Cálculo com base em sete parâmetros:
1. Temperatura de bulbo seco;
2. Umidade relativa;
3. Temperatura radiante média;
4. Velocidade do ar;
5. Taxa metabólica por atividade;
6. Resistência térmica da roupa;
7. Eficiência mecânica.
Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental
-3 = gelado
-2 = frio
-1 = ligeiramente frio
0 = neutro
+1 = ligeiramente quente
+2 = quente
+3 = muito quente
A Objetividade No Conforto:
As Equações de Conforto de Fanger
Escala de Fanger:
Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental
VEM: Voto Estimado Médio
PPI: % de Pessoas Insatisfeitas
EntidadeISO-773OASHRAE
VEM-0,5 a +0,5
-0,85 a +0,85
PPI 10% 20%
As Equações de Conforto de Fanger
Faixa de valores aceitáveis na Escala de Fanger:
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T = 24,0 ºC
Tmrt = 24,5 ºC = 50%
Resistência das vestimentas = 1,0 cloV = 0,1 m/s
Atividade metabólica = 70%
As Equações de Conforto de Fanger
Condições típicas de projeto no Brasil
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VEM = + 0,58PPI = 12,1%
Norma ISO-7730 não atendida,mas
Critérios ASHRAE respeitados.
As Equações de Conforto de Fanger
Estas condições no Brasil resultam em:
Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental
Em Geral:
Qualidade do Ar Interno é Aceitável
80% ou mais das pessoas não manifestam insatisfação,
mas ...
Síndrome do Edifício Doente
mais de 20% das pessoas têm problemas de saúde resultantes da má qualidade do ar interno.
Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental
Quatro grupos:
I. Contaminação interior;
II. Contaminação exterior;
III. Contaminação intrínseca ao sistema;
IV. Deficiências do projeto de condicionamento
A Contaminação do Ar Condicionado
Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental
Métodos básicos para manutenção da QAI:
A Contaminação do Ar Condicionado
1. Eliminação / modificação da fonte de contaminantes;
2. Ventilação local exaustora;
3. Uso de ar externo;
4. Limpeza do ar
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Sistema de Climatização Típico
Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental
Vazão total no ambiente condicionado:
Vazão de diluição de um contaminante:
A Qualidade do Ar Interno
Qt = Qsup + Qinf = Qret + Qexf + Qex
Qt Ce + N = Qt Cs
Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental
Um Novo Dispositivo de Controle Térmico (?)
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Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental
Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental
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Domo Arigato