Climatização
Prof. Ramón Eduardo Pereira SilvaEngenharia de EnergiaUniversidade Federal da Grande DouradosDourados – MS 2014
Ventilação NaturalEnergia Solar Térmica - 2014
Prof. Ramón Eduardo Pereira SilvaEngenharia de EnergiaUniversidade Federal da Grande DouradosDourados – MS 2014
Ventilação por Termossifão
› Outra forma de calcular a ventilação natural por diferença de temperatura consiste em identificar a pressão disponível devido ao termossifão.
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Δ𝑝 = 273. 𝐻. 𝑔. 𝜌.𝑇𝑖𝑛𝑡 − 𝑇𝑒𝑥𝑡𝑇𝑖𝑛𝑡 . 𝑇𝑒𝑥𝑡
Ventilação por Termossifão
– Δp – diferencial de pressão
– H – altura [m]
– g – aceleração da gravidade – 9,91 m/s²
– Tint – Temperatura interna [K]
– Text – Temperatura externa [K]
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Δ𝑝 = 273. 𝐻. 𝑔. 𝜌.𝑇𝑖𝑛𝑡 − 𝑇𝑒𝑥𝑡𝑇𝑖𝑛𝑡 . 𝑇𝑒𝑥𝑡
Ventilação por Termossifão
› As perdas de carga se devem em geral às aberturas de entrada e saída por onde obrigatoriamente passa o ar.
› Essas perdas são diretamente proporcionais à pressão dinâmica do ar relativa à sua velocidade pela abertura.
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𝐽 = 𝜆.1
2. 𝜌. 𝑣2
Ventilação por Termossifão
– J – perda de carga
– λ – coeficientes de atrito das diversas aberturas, disposta em série na passagem do ar
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𝐽 = 𝜆.1
2. 𝜌. 𝑣2
Ventilação por Termossifão
› Quando o projeto prevê seções de passagem do ar em tamanhos diferentes, criando nelas diferentes velocidades podemos tomar como referência a maior velocidade corrigindo λ.
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𝜆1 = 𝜆.𝑣12
𝑣2= 𝜆.
𝐴2
𝐴12
Ventilação por Termossifão
› And so on.....
– A – menor área
– v – maior velocidade
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𝜆1 = 𝜆.𝑣12
𝑣2= 𝜆.
𝐴2
𝐴12 𝜆2 = 𝜆.
𝑣22
𝑣2= 𝜆.
𝐴2
𝐴22
Ventilação por Termossifão
› Fazendo
𝜌𝑖𝑛𝑡 = 𝜌0.𝑇0𝑇𝑖𝑛𝑡
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𝜆 =𝜆1 + 𝜆2 = 𝜆.𝐴2
𝐴12 + 𝜆.
𝐴2
𝐴22
Ventilação por Termossifão
› E igualando-se a diferença de pressão com a perda de carga
› Isolando a velocidade
𝑣 =2. 𝑔. 𝐻. 𝑇𝑖𝑛𝑡 − 𝑇𝑒𝑥𝑡
𝜆 𝑇𝑒𝑥𝑡
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Δ𝑝 = 273. 𝐻. 𝑔.𝜌0.𝑇𝑖𝑛𝑡 − 𝑇𝑒𝑥𝑡𝑇𝑖𝑛𝑡 . 𝑇𝑒𝑥𝑡
= 𝜆𝑣2
2.𝜌0.
𝑇0𝑇𝑖𝑛𝑡
Ventilação por Termossifão
› Na ventilação natural por termossifão em ambientes cuja carga térmica de aquecimento é elevada devido a grandes concentrações de pessoas ou a presença de máquinas que dissipam grande quantidade de calor, a vazão do ar de ventilação é fixada pela elavação de temperatura aceitável para o local.
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Ventilação por Termossifão
› A quantidade de ar necessária para manter a temperatura interior pouco maior que a temperatura exterior é dada pela equação.
𝑉 =𝑄
𝜌. 𝑐𝑝. (𝑇𝑖𝑛𝑡 − 𝑇𝑒𝑥𝑡)[𝑚3
𝑠]
– Ρ – massa específica do ar, em média 1,2 kg/m³
– cp - calor específico a pressão constante do ar – 1,009 kJ/kg.°C ou 0,24 kcal/kg.°C
– Q – calor a ser arrastado do ambiente pela renovação do ar [kJ/h ou kca/h]
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Ventilação por Termossifão
› A vazão de ar que passa pela seção A com uma velocidade v é:
𝑉 = 3600. 𝐴. 𝑣 =𝑄
𝜌. 𝑐𝑝. (𝑇𝑖𝑛𝑡 − 𝑇𝑒𝑥𝑡)[𝑚3
𝑠]
› Isolando-se a velocidade
𝑣 = 𝑉
3600. 𝐴=
𝑄
3600. 𝐴. 𝜌. 𝑐𝑝. (𝑇𝑖𝑛𝑡 − 𝑇𝑒𝑥𝑡)[𝑚
𝑠]
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Ventilação por Termossifão
› A rearranjando:
𝑣 = 𝑉
3600. 𝐴=
𝑄
3600. 𝐴. 𝜌. 𝑐𝑝. (𝑇𝑖𝑛𝑡 − 𝑇𝑒𝑥𝑡)[𝑚
𝑠]
Em
𝑣 =2. 𝑔. 𝐻. 𝑇𝑖𝑛𝑡 − 𝑇𝑒𝑥𝑡
𝜆 𝑇𝑒𝑥𝑡
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Ventilação por Termossifão
› A área fica:
𝐴 =𝑄2
𝐻. 𝑇𝑖𝑛𝑡 − 𝑇𝑒𝑥𝑡3.
𝜆 𝑇𝑒𝑥𝑡
2. 𝑔. 36002. 𝜌2. 𝑐𝑝2 [𝑚2]
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Ventilação por Termossifão
› Quando são conhecidos Q, H, A e 𝜆 pode-se determinar qual é a diferença de temperatura entre o ar ambiente e exterior
Δ𝑇 =3 𝑄2 𝜆 𝑇𝑒𝑥𝑡
𝐻. 𝐴2.2. 𝑔. 36002. 𝜌2. 𝑐𝑝2
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Ventilação por Termossifão
› Os valores de λ para as diversas aberturas são os que se seguem:
– Aberturas livres – 1,5;
– Aberturas protegidas por telas ou venezianas com 70% de área livre- 3,0;
– Aberturas protegidas por telas ou venezianas com 50% de área livre- 6,0;
– Lanternins, pode-se usar o somatório de λ correspondente às passagens que os caracterizam
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Ventilação por Termossifão
› Na prática é preferível calcular a área livre de seção de
passagem (A) a ser adotada e corrigi-la no final de
acordo com os coeficientes de área livre das
características construtivas que forem adotadas na
construção.
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Ventilação por Termossifão
› Na verdade nos problemas que mais ocorrem , a carga
térmica de aquecimento do ambiente (Q) pode ser
calculada facilmente e os valores de H, ΔT e 𝜆 podem
ser estipulados.
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Ventilação por Termossifão
› Uma orientação simples de cálculo é:
– Calcular a vazão de ar em m³/h necessária para a diluição térmica do ambiente,
– Calcular a velocidade disponível pelo termossifão,
– Calcular a área livre A para as diversas passagens de ar,
– Corrigir as diversas áreas de passagem de acordo com o tipo de construção (coeficiente de área livre) adotado para cada uma delas respeitando a área livre de referência calculada no item anterior
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REFERÊNCIAS
› Clezar, C.A., Nogueira, A.C.R.. Ventilação industrial. 2ª ed. Editora da UFSC, 2009
› Macintyre, A.J.. Ventilação industrial e controle de poluição. 2ª ed. LTC editora, 2013
› Costa, E.C.. Ventilação, Ed Edgard Blucher, 2005
› Centro de Formação Profissional para as Energias Renováveis. http://www.nla.pt/cfp/eficiencia.html#.U2mA7_ldWSp)
› http://www.colegiodearquitetos.com.br/
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