Conforto Térmico em Ambientes Climatizados

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:

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• 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:

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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

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Conceitos Auxiliares de Projeto:

Temperatura radiante média >> (modelagem das trocas radiantes).

Tg é a temperatura de Vernon, medida pelo “termômetro de globo de Vernon.”

ag2/14

g4mrt TTVCTT

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Temperatura operacional >> (modelagem das trocas radiante e convectiva.

Tmrt < 50ºC e V < 0,4 m/s

2

TTT mrtbs

op

Conceitos Auxiliares de Projeto:

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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

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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

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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

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NB(ABNT)

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NB(ABNT)

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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.

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-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:

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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:

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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.

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Quatro grupos:

I. Contaminação interior;

II. Contaminação exterior;

III. Contaminação intrínseca ao sistema;

IV. Deficiências do projeto de condicionamento

A Contaminação do Ar Condicionado

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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

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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

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Um Novo Dispositivo de Controle Térmico (?)

?

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Domo Arigato