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Climatização e
Refrigeração
História e desenvolvimento do AC
Definição -Princípio de conforto
Calculo de carga térmica de climatização
Sistemas de ar condicionado
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Capítulo VI – Ar Condicionado
INTRODUÇÃO
caetanomaria2000@yahoo.com.br 2
Quente
Frio
Climatização
Conforto Térmico
Ar Condicionado
HISTÓRIA do Ar
Condicionado
Em 1886 Lewis Howard
Latimer apresentou o
seu dispositivo de
acondicionamento de
ar para
residências, hospitais e
áreas públicas
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Em 1897, Joseph McCreaty
criou o primeiro
equipamento de
acondicionamento de ar
, designado “LAVADOR DE
AR”
HISTÓRIA do Ar
Condicionado
Em 1902 Willis Haviland Carrier (chamado o Pai do Ar Condicionado) obteve
pela primeira vez o controlo efectivo da temperatura e da humidade.
Fazendo uso do lavador de ar, arrefeceu e saturou o ar até ao ponto de
orvalho, passando o Ar Condicionado a ser reconhecido como ramo da
técnica, especialidade, em 1911.
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HISTÓRIA do Ar
Condicionado
Em 1974 três estudiosos
lançam a teoria sobre a
destruição da camada de
ozono, nomeadamente, S
herewood Rowland,
Mario Molina e Paul
Crutzen.
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HISTÓRIA do Ar
Condicionado
Em 1976 ocorre a morte
em Filadelfia EU, no hotel
Bellevue Stratfort de 24
pessoas após terem
assistido a uma convenção
da legião
americana, provocada
pela existência de uma
bactéria (legionela) na
água das torres de
arrefecimento do hotel.
Desde esse evento, a
qualidade do ar interior
(Indoor Air Quality)
passou a ser um
parâmetro importante
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HISTÓRIA do Ar
Condicionado
1987, assinatura do
“Protocolo de
Montreal” para a
protecção da camada
de
ozono, estabelecendo
o primeiro calendário
para a redução na
produção e utilização
dos CFC.
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Conforto térmico
• Conforto térmico - "o
estado de espírito em
que o indivíduo
expressa satisfação
em relação ao
ambiente térmico”
(American Society of Heating
Refrigeration and Air
Conditions -ASHRAE).
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Conforto Térmico
caetanomaria2000@yahoo.com.br 9
Em condições
normais de saúde e
conforto, a
temperatura do
corpo humano
37 +/- 0,8 ºC, por
equilíbrio entre a
produção interna de
calor devida ao
metabolismo e à
perda de calor para
o meio ambiente -
HOMEOTERMIA.
Conforto
Conforto Térmico
Dar ao ambiente condições tais que propiciem
com facilidade as trocas de calor do corpo
humano na medida de suas necessidades.
• Comportamento do corpo como máquina
térmica;
• Características do meio em que ele se
encontra;
• Interacções entre ambos.
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Metabolismo humano
caetanomaria2000@yahoo.com.br 11
Metabolismo (do grego
metabolismos, μεταβολισ
μός, que significa
"mudança", troca)
é o conjunto de
transformações que as
substâncias químicas
sofrem no interior dos
organismos vivos.
Metabolismo humano
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caetanomaria2000@yahoo.com.br 13
Fluxos
energéticos
TRANSPIRAÇÃO/EVAPORAÇÃO
RESPIRAÇÃO
CONVECÇÇÃO
CONDUÇÃO
METABOLISMO
RADIAÇÇÃO
TRABALHO
Metodologia de cálculo
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ISO 7730
Um espaço apresenta condições de conforto quando não mais do que
10% dos seus ocupantes se sintam desconfortáveis.
METODOLOGIA DE CALCULO
-Quantificação de parâmetros individuais e ambientais
-Determinação da acumulação energética do corpo - S
-Determinação do PMV – escala calor / frio
-Determinação do PPD – escala satisfação/insatisfação
Metodologia de Cálculo
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Factores Ambientais
-Espaço por pessoa
-Nivel de ruído
-Qualidade do ar
-Iluminação
-Decoração
-Factores Térmicos
Factores Pessoais
-Condições físicas
-Sexo
-idade
-Hábitos
- Roupa
-Actividade
ta -Temperatura do ar
fa Humidade relativa
va Distribução e velocidade do ar
tr-Temp. Média Radiante radiante
Parâmetros Subjectivos
-sensações
Metodologia de Cálculo
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Variáveis que influenciam o conforto térmico:
• Temperatura do ar
• Temperatura radiante média
• Velocidade do ar
• Pressão de vapor do ambiente, ou humidade
• Metabolismo, com produção interna de calor
• Resistência térmica das roupas
• Qualidade do ar
• Nível de actividade
• Cor da pele
• Peso e Altura (Fórmula de Dubois)
Equação do Conforto Termico
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Equação do Conforto Térmico
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S =
M-W
-+{3.05e-3*(5733-6.99(M-W)-pvap)}
-+{0.42*((M-W)-58.15)}
-+{1.7e-5*M(5867- pvap)}
-+{0.0014*M(34- Tar)}
-+{3.96e-8* fvest((Tvest+273)4-(Trad+273)4)}
-+{fvest*h*(Tvest-Tar)}
Acumulação de Calor
Metabolismo e trabalho
Difusão de vapor
Transpiração
Respiração latente
Respiração sensível
Radiação
Convecção
Metabolismo
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• Taxa de utilização de energia
pelo corpo
» basal – corpo em
repouso absoluto
» actividade –
esforço físico
desenvolvido
pelo corpo
Actividade Metabolismo
Deitado 85 (W/pessoa)
Sentado a
descansar
104 (W/pessoa)
Actividade
Sedentária
126 (W/pessoa)
De pé,
actividade
leve
167 (W/pessoa)
De pé,
actividade
média
210 (W/pessoa)
Grande
actividade
315 (W/pessoa)
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Vestuário Resistência térmica
Nu 0 (clo)
Calções 0.1 (clo)
Tropical 0.3 (clo)
Leve de Verão 0.5 (clo)
Trabalho 0.7 (clo)
Inverno, interior 1.0 (clo)
Fato completo 1.5 (clo)
Determinação dos índices para o vestuário
Clo é a unidade de resistência térmica do
vestuário, 1clo=0,155 m2K/W
Factor de convecção
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•Convecção Natural
• h=2.38*(Tvest- Tar)0.25
•Convecção forçada h =12.1v
Medição do conforto térmico
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VARIAVEIS AMBIENTAIS (ISO7726-1998)
Conforto térmico
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Conforto Térmico
Qualidade do ar
(Indoor Air
Quality)
• Saúde dos ocupantes
• Ambiente limpo
• Legislação aplicável
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Conforto Térmico
Fontes de Contaminação
Interior
Pessoas, plantas, animais
• Produtos de limpeza,
Mobílias e acessórios domésticos
• Tabaco
Ozono resultante de motores eléctricos
, fotocopiadores
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Contaminação
• Primária
Equipamento de Ar
Condicionado
• Secundária
Conduta
• Terciária
Ambiente
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Fontes primárias
caetanomaria2000@yahoo.com.br 27
Conforto Térmico
Fontes de
Contaminação
Exterior
Ar de renovação
infiltração
ventilação
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Conforto Térmico
Contaminação derivada do sistema de AC
• Condutas
• Bandejas de condensados
Algas, fungos, poeiras, bactérias (legionela)
29caetanomaria2000@yahoo.com.br
Conforto Térmico
Deficiências do projecto
1. Má distribuição do ar interno
2. Insuficiência de ar externo
3. Operação incorrecta do equipamento
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Conforto Térmico
SPD - Sindroma do Prédio Doente
(Sick Building Syndrome)
• Irritação nos olhos
• Garganta seca
• Dores de cabeça
• Fadiga
• Sinusite
• Falta de ar
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Conforto Térmico
Principais contaminantes
CO2 respiração
CO combustão
SOx combustão
NOx combustão
COV combustão , pesticidas e matéria viva
Particulas fumos,polén, areias, fungos etc
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CÁLCULO DA CARGA TÉRMICA DE
ACONDICIONAMENTO
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Introdução
A função básica de um sistema de condicionamento de ar é
manter:
• Condições de conforto para o homem
• Condições requeridas por um produto ou processo industrial.
Condições para a estimativa da carga térmica,
• Condições externas.
• Condições internas.
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Métodos de cálculo da carga térmica
de arrefecimento
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1-Método da Função de Transferência(TFM)
“Transfer function method.”1972 pela ASHRAE.
Faz o melhor balanço térmico
Realizado em 2 Passos; 1.- GANHOS DE CALOR DE TODAS AS FONTES
2.- CONVERSÃO DOS GANHOS EM CARGA TERMICA DE
ARREFECIMENTO
Desenvolve o cálculo hora a hora para
simular o consumo anual de energia em
edificios.
É utilizado para cálculos computarizados.
Métodos de cálculo da carga térmica
de arrefecimento
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2-Método da Diferença de Temperaturas
CLTD
“ Cooling Load Temperature Differences”
3-Método diferencial de temperatura
equivalente (TETD)”Total Equivalent
Temperature Defferential Method”
Métodos de cálculo da carga térmica
de arrefecimento
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CLTD Método simplificado
Um passo
Aplicação a construções ligeiras
Factores de correcção
TETD Método complexo
Numero de paredes representativas aplicados a factores
Ganhos de calor calculados em associação com valores de TETD
Ganhos de calor convertidos em valores instantâneos (tempo médio)
Condições Exteriores do Projecto
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Condições Exteriores do Projecto
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Condições Interiores do Projecto
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caetanomaria2000@yahoo.com.br 41
Graus -dia
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Características do Recinto
a) Orientação da construção.
• Posição geográfica. Efeitos do sol e vento;
• Efeitos de sombreamento de estruturas vizinhas;
• Superfícies reflectoras, água, areia, estacionamentos, entre outras.
b) Uso do recinto.
Escritório, residencial, hospitalar, comercial, industrial, etc.;
c) Dimensões físicas do recinto. Comprimento, largura
e altura.
d) Materiais de construção. Materiais e espessuras de
paredes, teto, assoalho, divisórias, entre outros.
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Características do Recinto
e) Condições exteriores. Cor exterior de paredes e telhados, forros ventilados ou não, espaços condicionados ou não
, temperaturas dos ambientes.
f) Janelas. Tamanho e localização, caixilharia em madeira ou metal, tipo de vidro, tipo de equipamento para sombreamento
(toldo, cortina, etc.)
g) Portas. Localização, tipo, tamanho e frequência de uso;
h) Elevadores e escadas. Localização e temperatura se forem ligados a ambientes não condicionados;
i) Pessoas. Número, horas de permanência, natureza da actividade;
j) Iluminação. Tipo (fluorescente ou incandescente);
k) Motores. Localização e potência nominal;
l) Equipamentos electrónicos.
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Factores que afectam o Cálculo da
Carga Térmica
a) Insolação pelos vidros das janelas, insolação sobre paredes e telhados;
b) Transferência de calor devido à diferença de temperatura entre partes externas e o ambiente a ser
condicionado, através de paredes, vidros de janelas, telhado e assoalho.
c) Transferência de calor devido à diferença de temperatura entre partes internas não condicionadas e
o ambiente a ser condicionado;
d) Calor de iluminação e de equipamentos;
e) Calor de ocupantes (sensível e latente);
f) Ar de ventilação;
g) Infiltração de ar e humidade.
h) Ganho de calor em condutas.
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Insolação
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Rotação da terra em torno do seu eixo em 24h
Rotação da terra em torno do sol 365,25 dias
Em Janeiro, a terra
encontra-se mais próxima
do sol,
Julho encontra-se mais
afastada em cerca de 3,3%.
Insolação
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• Distancia terra-sol ( ~1,5x108 Km)
• Inclinação eixo terra- orbrita sol ( 23,5º)
• Rotação
• Translação
•Variação dos dias
•Variação das noites
•Variação da distribuição da
radiação solar
•Mudanças de estação
Insolação através de vidros
• O ganho de calor devido à
radiação solar através de
vidros depende ;
localização na superfície da
terra (latitude), hora do
dia, direcção da fachada da
janela.
• A Radiação solar na
superfície do vidro, é
parcialmente
absorvida, parcialmente
reflectida, e parcialmente
transmitida
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Insolação através de vidros
• α = 0,06 τ = 0,86
ρ = 0,08
onde:
• α é a absortância, ou
coeficiente de absorção
• τ é a transmitância, ou
coeficiente de
transmissão
• ρ é a reflectância, ou
coeficiente de reflexão
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Insolação através de vidros
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Insolação através de vidros
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Insolação nas paredes externas
• A técnica para o cálculo desta componente de carga
térmica é baseada no conceito de TEMPERATURA SOL-AR.
• A temperatura sol-ar é a temperatura do ar exterior, que na
ausência de todas as trocas radiantes, seria capaz de
fornecer um fluxo de calor ao recinto condicionado igual ao
que existiria na realidade, devido à combinação da radiação
solar incidente, das trocas radiantes com o meio
ambiente, e das trocas convectivas com o ar exterior.
• Na prática o cálculo é feito pela diferença de temperatura
equivalente, a qual é dada na Tabela 19.
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Insolação nas paredes externas
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•
• Exposição da fachada;
• Hora solar;
• Peso da parede.
Insolação em paredes externas
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Insolação sobre Telhados
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Transmissão de Calor devido à
diferença de Temperatura
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Vidros Externos (Condução em Vidros)
Ganho de Calor Sensível Q = U A (Text − Tint )
Vidros Internos
Ganho de Calor Sensível Q = U A (Text - Tint - 3 ºC)
Paredes Externas
Ganho de Calor Sensível Q = U A ( DT)
Paredes Internas
Ganho de Calor Sensível Q = U A (Text - Tint -3 ºC)
Tetos e Pisos
Ganho de calor sensível Q = U A (Text - Tint - 3º C)
Carga de Iluminação
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Lâmpadas Incandescentes
Ganho de calor Sensível Q = n PL 0,86 em kcal/h
Lâmpadas Fluorescentes
Deve-se considerar a carga das lâmpadas e dos reóstatos
Ganho de calor Sensível Q = n (1+ r) PL 0,86 em kcal/h
~20W/m2
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Carga por Ocupantes
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Função da
actividade, dissipam
calor Sensível e
Latente
Qos = n. QS
QoL = n. QL
Carga de Motores Eléctricos
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Q = PN Kr Kn =0,16 PN (W)
onde:
PN potência nominal
absorvida W
Kr factor de uso (50%)
Kn factor de radiação
(32%)
Carga do Ar Exterior – renovação de
ar
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VENTILAÇÃO e INFILTRAÇÃO
Carga por ventilação;
Qs = m cp (Text − Tint) = V ρar cp (Text − Tint) (W)
QL = m r. (w ext – w int)
Ventilação natural
Ventilação forçada
Infiltração
fim
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Carga térmica devido ao ar Infiltrado
• Caso o AR INFILTRADO calculado seja inferior a
vazão de AR DE VENTILAÇÂO, apenas esta vazão é
considerada.
• Caso o AR INFILTRADO calculado seja superior a
vazão de AR VENTILAÇÂO, a diferença Infiltrado-
ventilado é considerada como ar infiltrado.
• Caso o AR INFILTRADO seja verificado na
realidade por medição, esse valor deve ser
utilizado.
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Exemplo
• Uma loja possui 4 portas de 1,8m de largura
que permanecem abertas durante o seu
funcionamento.
Sendo 200 pessoas obter
• A) ar de ventilação
• B) ar de infiltração
• C) vazão efectiva p/ calculo da carga de ar
infiltrado
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Resolução
• A) da tabela ( ) 17 m3/pessoa/h
= 200x17= 3400m3/h
B) Da tabela , porta de 1,8m
2000x4portas = 8000 m3/h
AR INFILTRAÇÃO >AR VENTILAÇÃO
C) 8000-3400 = 4600m3/h será a vazão Infiltrada
Sua carga é determinada por (T,w,i)
Qsinf= ro.cp.v.Detla T Qlinf= ro.v.Delta w
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Zona e Multizona
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Instalação de Ar Condicionado
Processos de ar
condicionado:
-Mistura de caudais
-Aquecimento
-Arrefecimento
-Desumidificação
-Humidificaçãoação
Ar de insuflação:
Remoção da carga térmica do
local de modo a controlar as
condições interiores
( temperatura e/ou humidade)
Ar de extracção:
Extracção do local através de
grelhas
Ar novo:
Exigências de ventilação
Recirculação de ar:
Recuperação de energia.
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Sistemas de Condicionamento de ar
Conjunto de equipamentos capaz de arrefecer
ou aquecer, humidificar ou desumidificar
, para além de filtrar e distribuir o ar
Os sistemas podem ser divididos em dois
grandes grupos:
Expansão directa
Expansão indirecta
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EXPANSÂO DIRECTA
• o refrigerante ao evaporar na serpentina
arrefece directamente o ar em contacto com a
serpentina;
Sistemas de Condicionamento de ar
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EXPANSÂO DIRECTA
• TIPOS;
o Aparelhos de janela
o Split- system
o Self – contained com condensação a ar
o Self – contained com condensação a água
Sistemas de Condicionamento de ar
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• Componentes do sistema de Expansão directa
(100TR)
Compressor, condensador, válvula de
expansão, evaporador
Ventilador para insuflar o ar frio
Condutas
Difusores
VAV
Termóstatos de ambiente
Válvula solenóide
Sistemas de Condicionamento de ar
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Sistemas de Condicionamento de ar
• Alimenta apenas uma
zona
• Instalação no próprio
ambiente
• Baixo COP (2,0 – 2,2)
• Disponível a baixas
capacidades (7.500 a
30.000 BTU/h)
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Aparelho de JANELA
Sistemas de Condicionamento de ar
• Renovação de ar
com Baixa eficiência
de renovação
• Ruído
• Baixo custo
• Fácil instalação
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• Split system (condensador arrefecido a ar)
Sistemas de Condicionamento de ar
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Sistemas de Condicionamento de ar
• evaporador
(ambiente climatizado)
• unidade
condensadora
(exterior)
– alguns modelos permitem a
ligação de mais de um
evaporador a uma mesma
unidade condensadora
– maiores capacidades que
ACJ (de 7.500 Btu/h até
5,0 TR)
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Split
Sistemas de Condicionamento de ar
• Split
COP ligeiramente superior ao do condicionador
de janela (até~2,5)
equipamento de custo relativamente baixo (porém
maior que o ACJ)
instalação fácil
Pequena abertura na parede/janela para passagem de
tubos de refrigerantes, dreno e alimentação eléctrica
maior segurança contra invasões;
adequado para condicionamento de recintos individuais
ou ambientes colectivos de pequeno porte
o equipamento não renova o ar, só recircula o
ar interno
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Sistemas de Condicionamento de ar
SELF – Contained
É uma unidade compacta
que leva montados
dentro de si todos os
componentes
necessários às trocas de
calor:
Compressor
Condensador
Evaporador
Válvula de expansão
Filtros.
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Sistemas de Condicionamento de ar
• Utilizado em instalações
de médio e grande porte
(de 5 a 40 TR)
• O condensador pode ser :
– Arrefecido a AR
 Incorporado no gabinete
principal
 Gabinete separado do tipo
mini split
– Arrefecido a ÁGUA
Torre de arrefecimento
Condensador evaporativo
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Sistemas de Condicionamento de ar
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Self-contained
Pode ser utilizado:
– em sistemas individuais
• equipamento atende a um único ambiente
– pequenos sistemas centrais
• equipamento atendendo a um pequeno conjunto
de ambientes
Insuflação de ar pode ser:
– directa
• equipamento colocado no ambiente climatizado
– por meio de uma rede de condutas
• equipamento colocado em uma casa de máquinas
Sistemas de Condicionamento de ar
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Self - contained – sistema individual com condutas
Sistemas de Condicionamento de ar
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Self- contained – sistema central
EXPANSÂO INDIRECTA
• O refrigerante ao evaporar na serpentina
arrefece um refrigerante secundário (Água)
que por sua vez arrefece o ar .
• Sistema Centralizado.
Sistemas de Condicionamento de ar
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Sistemas de Condicionamento de ar
• Componentes Sistema de Expansão INDIRECTA
 Fan Coil ( ventilador serpentina)
 Chiller a ar
 Chiller a água
 Condensadores a ar
 Torre de arrefecimento
 Bomba de água gelada
 Tubulação água gelada
• Distribuição de ar frio
 VAV e VAC – inversores
 Rede de condutas
 Difusores
 Ventiladores
 Insuflamento pelo piso
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Sistemas de Condicionamento de ar
Unidades locais de climatização
• Ventiloconvector / Fan Coil
A unidade terminal de ar consiste
basicamente de ;
 Dampers
 Filtros
 Serpentina
 Ventilador
 Controladores (válvulas e
actuadores de dampers)
87caetanomaria2000@yahoo.com.br
Sistemas de Condicionamento de ar
unidades locais de climatização
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Ventiloconvetor
Sistemas de Condicionamento de ar
unidades locais de climatização
• Injectoconvector
No lugar de ventilador
possuem um injector que
transporta o ar primário a
alta velocidade.
Este ar cria uma depressão
suficiente para arrastar o
ar recirculado da sala.
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Sistemas de Condicionamento de ar
• Chiller
Os chillers arrefecem a água
, que é depois bombeada
através de tubulações até as
serpentinas localizadas nos
fan coil.
Aí a sua temperatura se eleva
por troca de calor com o ar
em contacto com a
serpentina .
A água regressa aos chillers
para ser novamente
arrefecida por troca de calor
com o refrigerante.
90caetanomaria2000@yahoo.com.br
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CHILLER DE COMPRESSÃO
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Chiller COMPRESSAO
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CHILLER DE ABSORCÃO
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CHILLER DE ABSORCÃO
CHILLER ABSORÇÃO
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Sistemas de Condicionamento de ar
Torre de Arrefecimento
A torre de arrefecimento
dissipa o calor retirada do
recinto pelo sistema de
água gelada, arrefecendo
a água de condensação
por processo evaporativo.
A torre arrefece a água
fazendo-a entrar em
contacto com o
ar, resultando daí a sua
evaporação parcial.
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Sistemas de Condicionamento de ar
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natural
forçado
Sistemas de Condicionamento de ar
• A distribuição
de água gelada
no edifício é feita por
bombeamento da
água proveniente
dos chiller até as
serpentinas dos
fan coil ou unidades
terminanis.
(temp água 4 a 13ºC)
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Sistemas de Condicionamento de ar
• Unidades de
Tratamento de Ar UTA
caetanomaria2000@yahoo.com.br 99
UTAN
caetanomaria2000@yahoo.com.br 100
Sistema HVAC
caetanomaria2000@yahoo.com.br 101
UTA
caetanomaria2000@yahoo.com.br 102
Outros Sistemas de Condicionamento
de ar (Expansão Indirecta)
• Sistemas só Verão
» (arrefecimento e desumdificação)
» Chiller, Unidades de tratamento do ar
UTA, ventiloconvectores
• Sistema só Inverno
» (aquecimento e humidificação)
» Caldeira, UTA, ventiloconvectores c/bateria de
aquecimento
• Sistemas todo ano
» Criar conforto em qualquer estação do ano
caetanomaria2000@yahoo.com.br 103
Sistemas de Condicionamento de ar
caetanomaria2000@yahoo.com.br 104
Expansão Indirecta Apenas - ar
sistemas todo AR utilizam o caudal de ar, frio ou quente
que é enviado ao local a acondicionar, onde este directamente se encarrega de
manter a temperatura, humidade e limpeza do ar. (multizonas)
Utiliza como unidades terminais ;
unidades de difusão (difusores , grelhas e unidades de
controlo do fluxo).
Sistema de controlo VAV
Volume de ar variável
Aplicação em espaços multizona com condições de
Operação flexíveis em temp e humidade
Controle de Vazão
caetanomaria2000@yahoo.com.br 105
Sistemas de Condicionamento de ar
caetanomaria2000@yahoo.com.br 106
Expansão Indirecta Agua-ar
sistemas AGUA-AR ar primário, tratado em um condicionador central, é
enviado a alta pressão e alta velocidade até os condicionadores de indução
instalados nas zonas condicionadas.
O ar primário, ao sair a alta velocidade induz a vazão de ar ambiente (ar secundário),
que atravessa uma serpentina, alimentada com água quente ou fria, . A
mistura do ar primário com o ar secundário é então insuflada no ambiente.
Sistemas de Condicionamento de ar
caetanomaria2000@yahoo.com.br 107
Expansão Indirecta Tudo-água
Tudo-água ,utilizam como unidades terminais, fan-coils.(ventiloconvector)
fan-coils são responsáveis pelo controle total condições dos ambientes,
sendo dotados de uma tomada de ar de recirculação e uma de ar externo
(20 a 25%).
Aplicações
Hotéis, hospitais, escritórios
Arranjo
2 tubos, 4 tubos
caetanomaria2000@yahoo.com.br 108
Instalação centralizada com
Ventiloconvector a dois
tubos
caetanomaria2000@yahoo.com.br 109
Distribuição por dois tubos. Ar primário da UTA a alta velocidade é insuflado no local.
caetanomaria2000@yahoo.com.br 110
Instalação centralizada com
Ventiloconvector a quatro
tubos
Sistemas de Condicionamento de ar
Damper / Registo
111caetanomaria2000@yahoo.com.br
• Damper
Regulador de vazão
Regula o fluxo de ar nas
condutas.
Pode ser ;
1. Manual (alavanca)
2. Mecânico (motor actuador)
Sistemas de Condicionamento de ar
Damper
112caetanomaria2000@yahoo.com.br
Sistemas de Condicionamento de ar
Damper
caetanomaria2000@yahoo.com.br 113
Filtros
• Saúde e Poluição
• Controlo de fontes poluentes (redução)
• Diluição ( renovação do ar)
• Remoção de poluentes ( remoção)
• Filtragem /renovação
caetanomaria2000@yahoo.com.br 114
Filtros
caetanomaria2000@yahoo.com.br 115
Filtros
116caetanomaria2000@yahoo.com.br
Filtros (tipos)
caetanomaria2000@yahoo.com.br 117
Para Gases;
1. De adsorção
2. De absorção
3. De reacções cataliticas
Filtros
• Fibroso, seco, estático
• Pode ser:
plano
em V
• Constituído de :
– Fibra de vidro
– Feltro de lã
– Fibra celulósica
caetanomaria2000@yahoo.com.br 118
Filtros
• Fibroso ,seco, renovável
• Constituído de :
– lã de vidro,
– papel especial
– material têxtil não
entrelaçado.
• As partículas aumentam a
perda de carga pelo que a
renovação do filtro deve
ser automática.
119caetanomaria2000@yahoo.com.br
Filtros
• Filtro viscoso estático ou renovável
• Materiais:
– Lã de vidro
– Lã metálica
– Pêlo de animais
– Fibras sintéticas
– Fibras vegetais
• Exigências ao óleo impregnante
– Baixa % de COV
– Viscosidade estável com variação da temperatura
– Inibição ao crescimento bacteriologico
– Boa capilaridade
– Baixa inflamabilidade
– Isenção de odores irritantes
caetanomaria2000@yahoo.com.br 120
Usado como pré filtro
Filtros
• Filtro electrónico
• Funciona na base da precipitação electrostática
das partículas poluentes.
• Exige pré filtro.
• Alta eficiência de remoção 98% (baixa velocidade
do ar)
• Perda de eficiência com:
• Aumento da velocidade do ar
• Saturação de deposito de poluentes
• Variação de velocidade.
caetanomaria2000@yahoo.com.br 121
Filtros
• Carvão activado
(adsorção)
adsorvem os gases e
odores .
• São duas placas
perfuradas e paralelas
entre as quais vai o
carvão activado em
forma de grãos.
122caetanomaria2000@yahoo.com.br
Filtros
caetanomaria2000@yahoo.com.br 123
Fonte : EUROVENT e ASHRAE
Condução e distribuição do Ar
• Conhecida a carga térmica total ou por zonas;
– Traçado das condutas
– Dimensões da conduta
• Residências e vivendas
• Escritórios ,lojas pequenas, clínicas, restaurantes ,
hotéis
• Grandes armazéns, bancos, bares
• Fabricas, salas de máquina
– Selecção de grelhas e difusores de insuflação
– Selecção de grelhas de retorno
caetanomaria2000@yahoo.com.br 124
Condução e distribuição do Ar
• Métodos de cálculo/determinação de
condutas
– Redução de velocidade (recomendada nos locais )
tab1
– Igual perda de carga ( 0,1 a 0,2 mmH2O)
– Pressão total (variação da pressão total)
caetanomaria2000@yahoo.com.br 125
Condução e distribuição de Ar
• Caudal de ar e Traçado da conduta
Ter em conta o caudal de ar a insuflar função da
t ar ambiente e t ar a insuflar
caetanomaria2000@yahoo.com.br 126
V (m3/h) = CSL / ( 1,2 x 0,24 x ∆T)
Condução e distribuição do Ar
• Bocas de insuflamento (axial)
– Bocal fixo ou móvel (mudança de direcção)
– Grelha
– Fresta (grande relação comprimento /largura)
• Bocas de insuflamento (radial)
– Placa ou calota
– difusor
caetanomaria2000@yahoo.com.br 127
Condução e distribuição de AR
caetanomaria2000@yahoo.com.br 128
Sistemas de Condicionamento de ar
• Grelhas
Instaladas em paredes lançam o ar na horizontal
• Difusores
instalados no tecto lançam o ar no sentido
horizontal para a troca de calor e redução da
velocidade antes de atingir a zona ocupada.
129caetanomaria2000@yahoo.com.br
Grelhas e difusores
caetanomaria2000@yahoo.com.br 130
Sistemas de Condicionamento de ar
131caetanomaria2000@yahoo.com.br
Sistemas de Condicionamento de ar
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Sistemas de Condicionamento de ar
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Sistemas de Condicionamento de ar
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caetanomaria2000@yahoo.com.br 136
Controle energético nos Sistemas AC
• - Rendimentos das instalações
- Compressores de refrigeração;
-Consumo dos chillers;
- Consumo de bombas;
- Consumo de ventiladores;
caetanomaria2000@yahoo.com.br 137
Controle energético nos Sistemas AC
- Estratégias de redução de consumo de energia
caetanomaria2000@yahoo.com.br 138
Tarifário
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Manutenção : qualidade do ar x eficiência

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Calculo carga térmica AC

  • 1. Climatização e Refrigeração História e desenvolvimento do AC Definição -Princípio de conforto Calculo de carga térmica de climatização Sistemas de ar condicionado 1caetanomaria2000@yahoo.com.br Capítulo VI – Ar Condicionado
  • 3. HISTÓRIA do Ar Condicionado Em 1886 Lewis Howard Latimer apresentou o seu dispositivo de acondicionamento de ar para residências, hospitais e áreas públicas caetanomaria2000@yahoo.com.br 3 Em 1897, Joseph McCreaty criou o primeiro equipamento de acondicionamento de ar , designado “LAVADOR DE AR”
  • 4. HISTÓRIA do Ar Condicionado Em 1902 Willis Haviland Carrier (chamado o Pai do Ar Condicionado) obteve pela primeira vez o controlo efectivo da temperatura e da humidade. Fazendo uso do lavador de ar, arrefeceu e saturou o ar até ao ponto de orvalho, passando o Ar Condicionado a ser reconhecido como ramo da técnica, especialidade, em 1911. caetanomaria2000@yahoo.com.br 4
  • 5. HISTÓRIA do Ar Condicionado Em 1974 três estudiosos lançam a teoria sobre a destruição da camada de ozono, nomeadamente, S herewood Rowland, Mario Molina e Paul Crutzen. caetanomaria2000@yahoo.com.br 5
  • 6. HISTÓRIA do Ar Condicionado Em 1976 ocorre a morte em Filadelfia EU, no hotel Bellevue Stratfort de 24 pessoas após terem assistido a uma convenção da legião americana, provocada pela existência de uma bactéria (legionela) na água das torres de arrefecimento do hotel. Desde esse evento, a qualidade do ar interior (Indoor Air Quality) passou a ser um parâmetro importante caetanomaria2000@yahoo.com.br 6
  • 7. HISTÓRIA do Ar Condicionado 1987, assinatura do “Protocolo de Montreal” para a protecção da camada de ozono, estabelecendo o primeiro calendário para a redução na produção e utilização dos CFC. caetanomaria2000@yahoo.com.br 7
  • 8. Conforto térmico • Conforto térmico - "o estado de espírito em que o indivíduo expressa satisfação em relação ao ambiente térmico” (American Society of Heating Refrigeration and Air Conditions -ASHRAE). caetanomaria2000@yahoo.com.br 8
  • 9. Conforto Térmico caetanomaria2000@yahoo.com.br 9 Em condições normais de saúde e conforto, a temperatura do corpo humano 37 +/- 0,8 ºC, por equilíbrio entre a produção interna de calor devida ao metabolismo e à perda de calor para o meio ambiente - HOMEOTERMIA. Conforto
  • 10. Conforto Térmico Dar ao ambiente condições tais que propiciem com facilidade as trocas de calor do corpo humano na medida de suas necessidades. • Comportamento do corpo como máquina térmica; • Características do meio em que ele se encontra; • Interacções entre ambos. 10caetanomaria2000@yahoo.com.br
  • 11. Metabolismo humano caetanomaria2000@yahoo.com.br 11 Metabolismo (do grego metabolismos, μεταβολισ μός, que significa "mudança", troca) é o conjunto de transformações que as substâncias químicas sofrem no interior dos organismos vivos.
  • 14. Metodologia de cálculo caetanomaria2000@yahoo.com.br 14 ISO 7730 Um espaço apresenta condições de conforto quando não mais do que 10% dos seus ocupantes se sintam desconfortáveis. METODOLOGIA DE CALCULO -Quantificação de parâmetros individuais e ambientais -Determinação da acumulação energética do corpo - S -Determinação do PMV – escala calor / frio -Determinação do PPD – escala satisfação/insatisfação
  • 15. Metodologia de Cálculo caetanomaria2000@yahoo.com.br 15 Factores Ambientais -Espaço por pessoa -Nivel de ruído -Qualidade do ar -Iluminação -Decoração -Factores Térmicos Factores Pessoais -Condições físicas -Sexo -idade -Hábitos - Roupa -Actividade ta -Temperatura do ar fa Humidade relativa va Distribução e velocidade do ar tr-Temp. Média Radiante radiante Parâmetros Subjectivos -sensações
  • 16. Metodologia de Cálculo caetanomaria2000@yahoo.com.br 16 Variáveis que influenciam o conforto térmico: • Temperatura do ar • Temperatura radiante média • Velocidade do ar • Pressão de vapor do ambiente, ou humidade • Metabolismo, com produção interna de calor • Resistência térmica das roupas • Qualidade do ar • Nível de actividade • Cor da pele • Peso e Altura (Fórmula de Dubois)
  • 17. Equação do Conforto Termico caetanomaria2000@yahoo.com.br 17
  • 18. Equação do Conforto Térmico caetanomaria2000@yahoo.com.br 18 S = M-W -+{3.05e-3*(5733-6.99(M-W)-pvap)} -+{0.42*((M-W)-58.15)} -+{1.7e-5*M(5867- pvap)} -+{0.0014*M(34- Tar)} -+{3.96e-8* fvest((Tvest+273)4-(Trad+273)4)} -+{fvest*h*(Tvest-Tar)} Acumulação de Calor Metabolismo e trabalho Difusão de vapor Transpiração Respiração latente Respiração sensível Radiação Convecção
  • 19. Metabolismo caetanomaria2000@yahoo.com.br 19 • Taxa de utilização de energia pelo corpo » basal – corpo em repouso absoluto » actividade – esforço físico desenvolvido pelo corpo Actividade Metabolismo Deitado 85 (W/pessoa) Sentado a descansar 104 (W/pessoa) Actividade Sedentária 126 (W/pessoa) De pé, actividade leve 167 (W/pessoa) De pé, actividade média 210 (W/pessoa) Grande actividade 315 (W/pessoa)
  • 20. caetanomaria2000@yahoo.com.br 20 Vestuário Resistência térmica Nu 0 (clo) Calções 0.1 (clo) Tropical 0.3 (clo) Leve de Verão 0.5 (clo) Trabalho 0.7 (clo) Inverno, interior 1.0 (clo) Fato completo 1.5 (clo) Determinação dos índices para o vestuário Clo é a unidade de resistência térmica do vestuário, 1clo=0,155 m2K/W
  • 21. Factor de convecção caetanomaria2000@yahoo.com.br 21 •Convecção Natural • h=2.38*(Tvest- Tar)0.25 •Convecção forçada h =12.1v
  • 22. Medição do conforto térmico caetanomaria2000@yahoo.com.br 22 VARIAVEIS AMBIENTAIS (ISO7726-1998)
  • 24. Conforto Térmico Qualidade do ar (Indoor Air Quality) • Saúde dos ocupantes • Ambiente limpo • Legislação aplicável caetanomaria2000@yahoo.com.br 24
  • 25. Conforto Térmico Fontes de Contaminação Interior Pessoas, plantas, animais • Produtos de limpeza, Mobílias e acessórios domésticos • Tabaco Ozono resultante de motores eléctricos , fotocopiadores 25caetanomaria2000@yahoo.com.br
  • 26. Contaminação • Primária Equipamento de Ar Condicionado • Secundária Conduta • Terciária Ambiente caetanomaria2000@yahoo.com.br 26
  • 28. Conforto Térmico Fontes de Contaminação Exterior Ar de renovação infiltração ventilação caetanomaria2000@yahoo.com.br 28
  • 29. Conforto Térmico Contaminação derivada do sistema de AC • Condutas • Bandejas de condensados Algas, fungos, poeiras, bactérias (legionela) 29caetanomaria2000@yahoo.com.br
  • 30. Conforto Térmico Deficiências do projecto 1. Má distribuição do ar interno 2. Insuficiência de ar externo 3. Operação incorrecta do equipamento 30caetanomaria2000@yahoo.com.br
  • 31. Conforto Térmico SPD - Sindroma do Prédio Doente (Sick Building Syndrome) • Irritação nos olhos • Garganta seca • Dores de cabeça • Fadiga • Sinusite • Falta de ar 31caetanomaria2000@yahoo.com.br
  • 32. Conforto Térmico Principais contaminantes CO2 respiração CO combustão SOx combustão NOx combustão COV combustão , pesticidas e matéria viva Particulas fumos,polén, areias, fungos etc 32caetanomaria2000@yahoo.com.br
  • 33. CÁLCULO DA CARGA TÉRMICA DE ACONDICIONAMENTO caetanomaria2000@yahoo.com.br 33
  • 34. Introdução A função básica de um sistema de condicionamento de ar é manter: • Condições de conforto para o homem • Condições requeridas por um produto ou processo industrial. Condições para a estimativa da carga térmica, • Condições externas. • Condições internas. caetanomaria2000@yahoo.com.br 34
  • 35. Métodos de cálculo da carga térmica de arrefecimento caetanomaria2000@yahoo.com.br 35 1-Método da Função de Transferência(TFM) “Transfer function method.”1972 pela ASHRAE. Faz o melhor balanço térmico Realizado em 2 Passos; 1.- GANHOS DE CALOR DE TODAS AS FONTES 2.- CONVERSÃO DOS GANHOS EM CARGA TERMICA DE ARREFECIMENTO Desenvolve o cálculo hora a hora para simular o consumo anual de energia em edificios. É utilizado para cálculos computarizados.
  • 36. Métodos de cálculo da carga térmica de arrefecimento caetanomaria2000@yahoo.com.br 36 2-Método da Diferença de Temperaturas CLTD “ Cooling Load Temperature Differences” 3-Método diferencial de temperatura equivalente (TETD)”Total Equivalent Temperature Defferential Method”
  • 37. Métodos de cálculo da carga térmica de arrefecimento caetanomaria2000@yahoo.com.br 37 CLTD Método simplificado Um passo Aplicação a construções ligeiras Factores de correcção TETD Método complexo Numero de paredes representativas aplicados a factores Ganhos de calor calculados em associação com valores de TETD Ganhos de calor convertidos em valores instantâneos (tempo médio)
  • 38. Condições Exteriores do Projecto caetanomaria2000@yahoo.com.br 38
  • 39. Condições Exteriores do Projecto caetanomaria2000@yahoo.com.br 39
  • 40. Condições Interiores do Projecto caetanomaria2000@yahoo.com.br 40
  • 43. Características do Recinto a) Orientação da construção. • Posição geográfica. Efeitos do sol e vento; • Efeitos de sombreamento de estruturas vizinhas; • Superfícies reflectoras, água, areia, estacionamentos, entre outras. b) Uso do recinto. Escritório, residencial, hospitalar, comercial, industrial, etc.; c) Dimensões físicas do recinto. Comprimento, largura e altura. d) Materiais de construção. Materiais e espessuras de paredes, teto, assoalho, divisórias, entre outros. caetanomaria2000@yahoo.com.br 43
  • 44. Características do Recinto e) Condições exteriores. Cor exterior de paredes e telhados, forros ventilados ou não, espaços condicionados ou não , temperaturas dos ambientes. f) Janelas. Tamanho e localização, caixilharia em madeira ou metal, tipo de vidro, tipo de equipamento para sombreamento (toldo, cortina, etc.) g) Portas. Localização, tipo, tamanho e frequência de uso; h) Elevadores e escadas. Localização e temperatura se forem ligados a ambientes não condicionados; i) Pessoas. Número, horas de permanência, natureza da actividade; j) Iluminação. Tipo (fluorescente ou incandescente); k) Motores. Localização e potência nominal; l) Equipamentos electrónicos. caetanomaria2000@yahoo.com.br 44
  • 45. Factores que afectam o Cálculo da Carga Térmica a) Insolação pelos vidros das janelas, insolação sobre paredes e telhados; b) Transferência de calor devido à diferença de temperatura entre partes externas e o ambiente a ser condicionado, através de paredes, vidros de janelas, telhado e assoalho. c) Transferência de calor devido à diferença de temperatura entre partes internas não condicionadas e o ambiente a ser condicionado; d) Calor de iluminação e de equipamentos; e) Calor de ocupantes (sensível e latente); f) Ar de ventilação; g) Infiltração de ar e humidade. h) Ganho de calor em condutas. caetanomaria2000@yahoo.com.br 45
  • 46. Insolação caetanomaria2000@yahoo.com.br 46 Rotação da terra em torno do seu eixo em 24h Rotação da terra em torno do sol 365,25 dias Em Janeiro, a terra encontra-se mais próxima do sol, Julho encontra-se mais afastada em cerca de 3,3%.
  • 47. Insolação caetanomaria2000@yahoo.com.br 47 • Distancia terra-sol ( ~1,5x108 Km) • Inclinação eixo terra- orbrita sol ( 23,5º) • Rotação • Translação •Variação dos dias •Variação das noites •Variação da distribuição da radiação solar •Mudanças de estação
  • 48. Insolação através de vidros • O ganho de calor devido à radiação solar através de vidros depende ; localização na superfície da terra (latitude), hora do dia, direcção da fachada da janela. • A Radiação solar na superfície do vidro, é parcialmente absorvida, parcialmente reflectida, e parcialmente transmitida caetanomaria2000@yahoo.com.br 48
  • 49. Insolação através de vidros • α = 0,06 τ = 0,86 ρ = 0,08 onde: • α é a absortância, ou coeficiente de absorção • τ é a transmitância, ou coeficiente de transmissão • ρ é a reflectância, ou coeficiente de reflexão caetanomaria2000@yahoo.com.br 49
  • 50. Insolação através de vidros caetanomaria2000@yahoo.com.br 50
  • 51. Insolação através de vidros caetanomaria2000@yahoo.com.br 51
  • 52. Insolação nas paredes externas • A técnica para o cálculo desta componente de carga térmica é baseada no conceito de TEMPERATURA SOL-AR. • A temperatura sol-ar é a temperatura do ar exterior, que na ausência de todas as trocas radiantes, seria capaz de fornecer um fluxo de calor ao recinto condicionado igual ao que existiria na realidade, devido à combinação da radiação solar incidente, das trocas radiantes com o meio ambiente, e das trocas convectivas com o ar exterior. • Na prática o cálculo é feito pela diferença de temperatura equivalente, a qual é dada na Tabela 19. caetanomaria2000@yahoo.com.br 52
  • 53. Insolação nas paredes externas caetanomaria2000@yahoo.com.br 53 • • Exposição da fachada; • Hora solar; • Peso da parede.
  • 54. Insolação em paredes externas caetanomaria2000@yahoo.com.br 54
  • 58. Transmissão de Calor devido à diferença de Temperatura caetanomaria2000@yahoo.com.br 58 Vidros Externos (Condução em Vidros) Ganho de Calor Sensível Q = U A (Text − Tint ) Vidros Internos Ganho de Calor Sensível Q = U A (Text - Tint - 3 ºC) Paredes Externas Ganho de Calor Sensível Q = U A ( DT) Paredes Internas Ganho de Calor Sensível Q = U A (Text - Tint -3 ºC) Tetos e Pisos Ganho de calor sensível Q = U A (Text - Tint - 3º C)
  • 59. Carga de Iluminação caetanomaria2000@yahoo.com.br 59 Lâmpadas Incandescentes Ganho de calor Sensível Q = n PL 0,86 em kcal/h Lâmpadas Fluorescentes Deve-se considerar a carga das lâmpadas e dos reóstatos Ganho de calor Sensível Q = n (1+ r) PL 0,86 em kcal/h ~20W/m2
  • 61. Carga por Ocupantes caetanomaria2000@yahoo.com.br 61 Função da actividade, dissipam calor Sensível e Latente Qos = n. QS QoL = n. QL
  • 62. Carga de Motores Eléctricos caetanomaria2000@yahoo.com.br 62 Q = PN Kr Kn =0,16 PN (W) onde: PN potência nominal absorvida W Kr factor de uso (50%) Kn factor de radiação (32%)
  • 63. Carga do Ar Exterior – renovação de ar caetanomaria2000@yahoo.com.br 63 VENTILAÇÃO e INFILTRAÇÃO Carga por ventilação; Qs = m cp (Text − Tint) = V ρar cp (Text − Tint) (W) QL = m r. (w ext – w int) Ventilação natural Ventilação forçada Infiltração
  • 65. Carga térmica devido ao ar Infiltrado • Caso o AR INFILTRADO calculado seja inferior a vazão de AR DE VENTILAÇÂO, apenas esta vazão é considerada. • Caso o AR INFILTRADO calculado seja superior a vazão de AR VENTILAÇÂO, a diferença Infiltrado- ventilado é considerada como ar infiltrado. • Caso o AR INFILTRADO seja verificado na realidade por medição, esse valor deve ser utilizado. caetanomaria2000@yahoo.com.br 65
  • 66. Exemplo • Uma loja possui 4 portas de 1,8m de largura que permanecem abertas durante o seu funcionamento. Sendo 200 pessoas obter • A) ar de ventilação • B) ar de infiltração • C) vazão efectiva p/ calculo da carga de ar infiltrado caetanomaria2000@yahoo.com.br 66
  • 67. Resolução • A) da tabela ( ) 17 m3/pessoa/h = 200x17= 3400m3/h B) Da tabela , porta de 1,8m 2000x4portas = 8000 m3/h AR INFILTRAÇÃO >AR VENTILAÇÃO C) 8000-3400 = 4600m3/h será a vazão Infiltrada Sua carga é determinada por (T,w,i) Qsinf= ro.cp.v.Detla T Qlinf= ro.v.Delta w caetanomaria2000@yahoo.com.br 67
  • 69. 69 Instalação de Ar Condicionado Processos de ar condicionado: -Mistura de caudais -Aquecimento -Arrefecimento -Desumidificação -Humidificaçãoação Ar de insuflação: Remoção da carga térmica do local de modo a controlar as condições interiores ( temperatura e/ou humidade) Ar de extracção: Extracção do local através de grelhas Ar novo: Exigências de ventilação Recirculação de ar: Recuperação de energia. 69caetanomaria2000@yahoo.com.br
  • 71. Sistemas de Condicionamento de ar Conjunto de equipamentos capaz de arrefecer ou aquecer, humidificar ou desumidificar , para além de filtrar e distribuir o ar Os sistemas podem ser divididos em dois grandes grupos: Expansão directa Expansão indirecta 71caetanomaria2000@yahoo.com.br
  • 72. EXPANSÂO DIRECTA • o refrigerante ao evaporar na serpentina arrefece directamente o ar em contacto com a serpentina; Sistemas de Condicionamento de ar 72caetanomaria2000@yahoo.com.br
  • 73. EXPANSÂO DIRECTA • TIPOS; o Aparelhos de janela o Split- system o Self – contained com condensação a ar o Self – contained com condensação a água Sistemas de Condicionamento de ar 73caetanomaria2000@yahoo.com.br
  • 74. • Componentes do sistema de Expansão directa (100TR) Compressor, condensador, válvula de expansão, evaporador Ventilador para insuflar o ar frio Condutas Difusores VAV Termóstatos de ambiente Válvula solenóide Sistemas de Condicionamento de ar 74caetanomaria2000@yahoo.com.br
  • 75. Sistemas de Condicionamento de ar • Alimenta apenas uma zona • Instalação no próprio ambiente • Baixo COP (2,0 – 2,2) • Disponível a baixas capacidades (7.500 a 30.000 BTU/h) caetanomaria2000@yahoo.com.br 75 Aparelho de JANELA
  • 76. Sistemas de Condicionamento de ar • Renovação de ar com Baixa eficiência de renovação • Ruído • Baixo custo • Fácil instalação caetanomaria2000@yahoo.com.br 76
  • 77. • Split system (condensador arrefecido a ar) Sistemas de Condicionamento de ar 77caetanomaria2000@yahoo.com.br
  • 78. Sistemas de Condicionamento de ar • evaporador (ambiente climatizado) • unidade condensadora (exterior) – alguns modelos permitem a ligação de mais de um evaporador a uma mesma unidade condensadora – maiores capacidades que ACJ (de 7.500 Btu/h até 5,0 TR) caetanomaria2000@yahoo.com.br 78 Split
  • 79. Sistemas de Condicionamento de ar • Split COP ligeiramente superior ao do condicionador de janela (até~2,5) equipamento de custo relativamente baixo (porém maior que o ACJ) instalação fácil Pequena abertura na parede/janela para passagem de tubos de refrigerantes, dreno e alimentação eléctrica maior segurança contra invasões; adequado para condicionamento de recintos individuais ou ambientes colectivos de pequeno porte o equipamento não renova o ar, só recircula o ar interno caetanomaria2000@yahoo.com.br 79
  • 80. Sistemas de Condicionamento de ar SELF – Contained É uma unidade compacta que leva montados dentro de si todos os componentes necessários às trocas de calor: Compressor Condensador Evaporador Válvula de expansão Filtros. 80caetanomaria2000@yahoo.com.br
  • 81. Sistemas de Condicionamento de ar • Utilizado em instalações de médio e grande porte (de 5 a 40 TR) • O condensador pode ser : – Arrefecido a AR  Incorporado no gabinete principal  Gabinete separado do tipo mini split – Arrefecido a ÁGUA Torre de arrefecimento Condensador evaporativo caetanomaria2000@yahoo.com.br 81
  • 82. Sistemas de Condicionamento de ar caetanomaria2000@yahoo.com.br 82 Self-contained Pode ser utilizado: – em sistemas individuais • equipamento atende a um único ambiente – pequenos sistemas centrais • equipamento atendendo a um pequeno conjunto de ambientes Insuflação de ar pode ser: – directa • equipamento colocado no ambiente climatizado – por meio de uma rede de condutas • equipamento colocado em uma casa de máquinas
  • 83. Sistemas de Condicionamento de ar caetanomaria2000@yahoo.com.br 83 Self - contained – sistema individual com condutas
  • 84. Sistemas de Condicionamento de ar caetanomaria2000@yahoo.com.br 84 Self- contained – sistema central
  • 85. EXPANSÂO INDIRECTA • O refrigerante ao evaporar na serpentina arrefece um refrigerante secundário (Água) que por sua vez arrefece o ar . • Sistema Centralizado. Sistemas de Condicionamento de ar 85caetanomaria2000@yahoo.com.br
  • 86. Sistemas de Condicionamento de ar • Componentes Sistema de Expansão INDIRECTA  Fan Coil ( ventilador serpentina)  Chiller a ar  Chiller a água  Condensadores a ar  Torre de arrefecimento  Bomba de água gelada  Tubulação água gelada • Distribuição de ar frio  VAV e VAC – inversores  Rede de condutas  Difusores  Ventiladores  Insuflamento pelo piso 86caetanomaria2000@yahoo.com.br
  • 87. Sistemas de Condicionamento de ar Unidades locais de climatização • Ventiloconvector / Fan Coil A unidade terminal de ar consiste basicamente de ;  Dampers  Filtros  Serpentina  Ventilador  Controladores (válvulas e actuadores de dampers) 87caetanomaria2000@yahoo.com.br
  • 88. Sistemas de Condicionamento de ar unidades locais de climatização caetanomaria2000@yahoo.com.br 88 Ventiloconvetor
  • 89. Sistemas de Condicionamento de ar unidades locais de climatização • Injectoconvector No lugar de ventilador possuem um injector que transporta o ar primário a alta velocidade. Este ar cria uma depressão suficiente para arrastar o ar recirculado da sala. caetanomaria2000@yahoo.com.br 89
  • 90. Sistemas de Condicionamento de ar • Chiller Os chillers arrefecem a água , que é depois bombeada através de tubulações até as serpentinas localizadas nos fan coil. Aí a sua temperatura se eleva por troca de calor com o ar em contacto com a serpentina . A água regressa aos chillers para ser novamente arrefecida por troca de calor com o refrigerante. 90caetanomaria2000@yahoo.com.br
  • 96. Sistemas de Condicionamento de ar Torre de Arrefecimento A torre de arrefecimento dissipa o calor retirada do recinto pelo sistema de água gelada, arrefecendo a água de condensação por processo evaporativo. A torre arrefece a água fazendo-a entrar em contacto com o ar, resultando daí a sua evaporação parcial. caetanomaria2000@yahoo.com.br 96
  • 97. Sistemas de Condicionamento de ar caetanomaria2000@yahoo.com.br 97 natural forçado
  • 98. Sistemas de Condicionamento de ar • A distribuição de água gelada no edifício é feita por bombeamento da água proveniente dos chiller até as serpentinas dos fan coil ou unidades terminanis. (temp água 4 a 13ºC) caetanomaria2000@yahoo.com.br 98
  • 99. Sistemas de Condicionamento de ar • Unidades de Tratamento de Ar UTA caetanomaria2000@yahoo.com.br 99
  • 103. Outros Sistemas de Condicionamento de ar (Expansão Indirecta) • Sistemas só Verão » (arrefecimento e desumdificação) » Chiller, Unidades de tratamento do ar UTA, ventiloconvectores • Sistema só Inverno » (aquecimento e humidificação) » Caldeira, UTA, ventiloconvectores c/bateria de aquecimento • Sistemas todo ano » Criar conforto em qualquer estação do ano caetanomaria2000@yahoo.com.br 103
  • 104. Sistemas de Condicionamento de ar caetanomaria2000@yahoo.com.br 104 Expansão Indirecta Apenas - ar sistemas todo AR utilizam o caudal de ar, frio ou quente que é enviado ao local a acondicionar, onde este directamente se encarrega de manter a temperatura, humidade e limpeza do ar. (multizonas) Utiliza como unidades terminais ; unidades de difusão (difusores , grelhas e unidades de controlo do fluxo). Sistema de controlo VAV Volume de ar variável Aplicação em espaços multizona com condições de Operação flexíveis em temp e humidade
  • 106. Sistemas de Condicionamento de ar caetanomaria2000@yahoo.com.br 106 Expansão Indirecta Agua-ar sistemas AGUA-AR ar primário, tratado em um condicionador central, é enviado a alta pressão e alta velocidade até os condicionadores de indução instalados nas zonas condicionadas. O ar primário, ao sair a alta velocidade induz a vazão de ar ambiente (ar secundário), que atravessa uma serpentina, alimentada com água quente ou fria, . A mistura do ar primário com o ar secundário é então insuflada no ambiente.
  • 107. Sistemas de Condicionamento de ar caetanomaria2000@yahoo.com.br 107 Expansão Indirecta Tudo-água Tudo-água ,utilizam como unidades terminais, fan-coils.(ventiloconvector) fan-coils são responsáveis pelo controle total condições dos ambientes, sendo dotados de uma tomada de ar de recirculação e uma de ar externo (20 a 25%). Aplicações Hotéis, hospitais, escritórios Arranjo 2 tubos, 4 tubos
  • 109. caetanomaria2000@yahoo.com.br 109 Distribuição por dois tubos. Ar primário da UTA a alta velocidade é insuflado no local.
  • 110. caetanomaria2000@yahoo.com.br 110 Instalação centralizada com Ventiloconvector a quatro tubos
  • 111. Sistemas de Condicionamento de ar Damper / Registo 111caetanomaria2000@yahoo.com.br • Damper Regulador de vazão Regula o fluxo de ar nas condutas. Pode ser ; 1. Manual (alavanca) 2. Mecânico (motor actuador)
  • 112. Sistemas de Condicionamento de ar Damper 112caetanomaria2000@yahoo.com.br
  • 113. Sistemas de Condicionamento de ar Damper caetanomaria2000@yahoo.com.br 113
  • 114. Filtros • Saúde e Poluição • Controlo de fontes poluentes (redução) • Diluição ( renovação do ar) • Remoção de poluentes ( remoção) • Filtragem /renovação caetanomaria2000@yahoo.com.br 114
  • 117. Filtros (tipos) caetanomaria2000@yahoo.com.br 117 Para Gases; 1. De adsorção 2. De absorção 3. De reacções cataliticas
  • 118. Filtros • Fibroso, seco, estático • Pode ser: plano em V • Constituído de : – Fibra de vidro – Feltro de lã – Fibra celulósica caetanomaria2000@yahoo.com.br 118
  • 119. Filtros • Fibroso ,seco, renovável • Constituído de : – lã de vidro, – papel especial – material têxtil não entrelaçado. • As partículas aumentam a perda de carga pelo que a renovação do filtro deve ser automática. 119caetanomaria2000@yahoo.com.br
  • 120. Filtros • Filtro viscoso estático ou renovável • Materiais: – Lã de vidro – Lã metálica – Pêlo de animais – Fibras sintéticas – Fibras vegetais • Exigências ao óleo impregnante – Baixa % de COV – Viscosidade estável com variação da temperatura – Inibição ao crescimento bacteriologico – Boa capilaridade – Baixa inflamabilidade – Isenção de odores irritantes caetanomaria2000@yahoo.com.br 120 Usado como pré filtro
  • 121. Filtros • Filtro electrónico • Funciona na base da precipitação electrostática das partículas poluentes. • Exige pré filtro. • Alta eficiência de remoção 98% (baixa velocidade do ar) • Perda de eficiência com: • Aumento da velocidade do ar • Saturação de deposito de poluentes • Variação de velocidade. caetanomaria2000@yahoo.com.br 121
  • 122. Filtros • Carvão activado (adsorção) adsorvem os gases e odores . • São duas placas perfuradas e paralelas entre as quais vai o carvão activado em forma de grãos. 122caetanomaria2000@yahoo.com.br
  • 124. Condução e distribuição do Ar • Conhecida a carga térmica total ou por zonas; – Traçado das condutas – Dimensões da conduta • Residências e vivendas • Escritórios ,lojas pequenas, clínicas, restaurantes , hotéis • Grandes armazéns, bancos, bares • Fabricas, salas de máquina – Selecção de grelhas e difusores de insuflação – Selecção de grelhas de retorno caetanomaria2000@yahoo.com.br 124
  • 125. Condução e distribuição do Ar • Métodos de cálculo/determinação de condutas – Redução de velocidade (recomendada nos locais ) tab1 – Igual perda de carga ( 0,1 a 0,2 mmH2O) – Pressão total (variação da pressão total) caetanomaria2000@yahoo.com.br 125
  • 126. Condução e distribuição de Ar • Caudal de ar e Traçado da conduta Ter em conta o caudal de ar a insuflar função da t ar ambiente e t ar a insuflar caetanomaria2000@yahoo.com.br 126 V (m3/h) = CSL / ( 1,2 x 0,24 x ∆T)
  • 127. Condução e distribuição do Ar • Bocas de insuflamento (axial) – Bocal fixo ou móvel (mudança de direcção) – Grelha – Fresta (grande relação comprimento /largura) • Bocas de insuflamento (radial) – Placa ou calota – difusor caetanomaria2000@yahoo.com.br 127
  • 128. Condução e distribuição de AR caetanomaria2000@yahoo.com.br 128
  • 129. Sistemas de Condicionamento de ar • Grelhas Instaladas em paredes lançam o ar na horizontal • Difusores instalados no tecto lançam o ar no sentido horizontal para a troca de calor e redução da velocidade antes de atingir a zona ocupada. 129caetanomaria2000@yahoo.com.br
  • 131. Sistemas de Condicionamento de ar 131caetanomaria2000@yahoo.com.br
  • 132. Sistemas de Condicionamento de ar 132caetanomaria2000@yahoo.com.br
  • 133. Sistemas de Condicionamento de ar 133caetanomaria2000@yahoo.com.br
  • 134. Sistemas de Condicionamento de ar 134caetanomaria2000@yahoo.com.br
  • 137. Controle energético nos Sistemas AC • - Rendimentos das instalações - Compressores de refrigeração; -Consumo dos chillers; - Consumo de bombas; - Consumo de ventiladores; caetanomaria2000@yahoo.com.br 137
  • 138. Controle energético nos Sistemas AC - Estratégias de redução de consumo de energia caetanomaria2000@yahoo.com.br 138 Tarifário Cogeração Termoacumulação Operação e Controlo Manutenção : qualidade do ar x eficiência