Condicionamento de Ar

7/21/2019 Condicionamento de Ar

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SISTEMAS DE ARSISTEMAS DE AR

CONDICIONADOCONDICIONADO

Prof. Dr. Racine T A Prado

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Ciclo tpicode

refrigerao


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Chiller

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Quando dada a partida no compressor, a pressono seu lado superior e a suco no inferior fazemcom que o lquido refrigerante flua do receptor paraa vlvula de expanso. Esta vlvula introduz orefrigerante no evaporador (como gs), onde este

troca calor com a gua que passa pela serpentina.O refrigerante sai do evaporador e entra nocompressor como um gs frio a baixa presso e saicomo um gs aquecido a alta presso, passando,em seguida, pelo condensador, onde resfriadopela gua de condensao at se condensar,retornando ao receptor como lquido. A gua decondensao bombeada para a torre deresfriamento.

Funcionamento do chiller


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Vlvula de expanso termosttica

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Evaporador


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Condensador

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Expanso Direta: sistema onde o refrigerante contidonuma serpentina, ao se evaporar, resfria diretamenteo ar em contato com ela. Tipos mais comuns:

aparelhos de janela;

self-contained com condensao a ar; split-system;

self-contained com condensao a gua.

Expanso Indireta: neste sistema, um refrigerante(primrio) resfria um fluido intermedirio (refrigerantesecundrio, geralmente a gua) que, passando poruma serpentina, retira o calor do ar proveniente dosambientes, quando em contato com a mesma

Expanso Direta e Indireta


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compressor, condensador, vlvula de expansotermosttica e evaporador, responsveispela refrigerao;

ventilador para insuflamento do ar frio nosambientes;

vlvula solenide;

termostato de ambiente;

dutos;

difusores;

vlvulas de volume de ar varivel (VAV);

dampers.

Sistema de Expanso Direta - componentes

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O sistema dedistribuio de ar constitudo pelacombinao doscomponentes:

ventiladores,dutos, dampers,medidores devazo, sensoresde pressoesttica e detemperatura,unidades terminaisde ar e difusores.

Sistema de Expanso Direta


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Componentes fan coil;

chiller; torre de resfriamento .

Sistema ar condicionado tpico em um edifcio de pequeno porte

Sistema de Expanso Indireta

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O sistema de gua gelada constitudo porsubsistemas de refrigerao (chillers), de distribuioe meios de dissipao de calor coletado pelosistema. Os chillers resfriam a gua, a qual,bombeada, caminha atravs de tubulaes at sserpentinas localizadas nas unidades terminais (fancoils). Neste ponto, h uma elevao em suatemperatura, pela troca de calor com o ar de retornoem contato com a serpentina. A gua volta aoschillers para ser novamente resfriada, atravs datroca de calor com o refrigerante.



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A distribuiode guagelada noedifcio se datravs dobombeamentoda guaproveniente dochiller at sserpentinasdos fan coilsou unidadesterminais.

Esta gua gelada percorre astubulaes do circuito a umatemperatura de 4 a 13o C.

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Sistemas de gua


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Sistemas de gua de arrefecimento e de

gua gelada

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A torre de resfriamento dissipa o calor retirado doedifcio pelo sistema de gua de arrefecimento,resfriando a gua de condensao por processoevaporativo.

A torre resfria a gua fazendo-a entrar em contatocom o ar, resultando em sua evaporao parcial.

Torre de resfriamento


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A unidade terminal de ar (fan coil) consistebasicamente de dampers, filtros, ventilador(es),serpentina e dispositivos controladores (vlvulas eatuadores dedampers). Ela controlada para que aquantidade de ar condicionado a ser fornecido aoambiente seja regulada de acordo com a suanecessidade.

Fan Coil

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Fan Coil


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O sistema de resfriamento do ar (fan coil) dimensionado, quanto sua capacidade, de acordocom a vazo de ar necessria retirada de cargastrmicas de ambientes de reas definidas. O ar introduzido no ambiente a uma temperaturapredeterminada de tal forma a ser mantidaconstante a diferena de temperatura (T) entre o ardo ambiente e o ar insuflado.

O sistema bsico descrito pode ainda ser acrescidode outros subsistemas, de acordo com anecessidade, como, por exemplo, umidificao e/oudesumidificao do ar, controle entlpico, ventilaoe filtragem do ar.

Fan Coil

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Damper um dispositivo utilizado para controle de vazode ar (impede ou permite a passagem de umadeterminada quantidade de ar). H vrios tipos dedampers.

Damperdelmina nica


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Damper de controle de fumaa

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Damper de mltiplas lminas


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Filtros

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FiltrosMoldura metlica com placas de poliuretano, fibranatural, mantas de fios metlicos ou fibrassintticas. Dividem-se ainda em secos e de impactoadesivo (impregnados com leo).


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Filtro de ar contnuo (de rolo)

Manta de l devidro, de papelespecial ou dematerial txtil notranado. Omaterial particuladoaumenta a perdade carga, mas arenovao do filtro

automtica.

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Filtro de carvo ativadoAdsoro de gases com odor e nocivos, como o SO2.Consiste de duas placas perfuradas e paralelas entreas quais vai o carvo ativado em forma granular.Exige um pr-filtro para eliminar a poeira.


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Precipitador eletrosttico

As partculas de poeiraso carregadaseletricamente em umazona de ionizao(campo eletrosttico) eposteriormente atradaspelos eletrodos(polaridade oposta) nazona de precipitao,

onde se acumulam.Retm partculas dedimetro inferior a 0, 5m.

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Filtros

HEPA: High Efficiency Particulate Air

So filtros construdos de microfibras de vidro,capazes de reter plen, caros e partculas de

fumaa.

A taxa de reteno dos filtros HEPA atinge 99,97%de partculas de at 0,3 m.


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Zona simples

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Duplo duto ou multizona


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Aquecimento ou refrigeraosimples

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Sistema de zona simples


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Self-Contained

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Aparelho de janela


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Split

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Consumo de Energia dos Sistemas de ArCondicionado


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Sistemas de distribuio existentes: duto nico,com volume de ar varivel ou com volume de arconstante. As unidades de volume de ar varivel(VAVs), prprias para grandes espaos, controlama vazo de ar, em funo da temperatura de bulboseco do espao, variando a quantidade de

suprimento de ar, que insuflado a temperaturaconstante (1213C). A quantidade de arnecessria ao ambiente depende da carga trmicalocal.

Volume de ar constante e temperatura

varivel e Volume varivel e temperaturaconstante

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As variaes de vazo de ar alteram as pressesestticas nos dutos; para que sejam garantidaspresses adequadas e suficientes para o

fornecimento de ar nas vazes requeridas, osvalores de presso esttica nos dutos somonitorados e controlados pelo sistema de controle.

O sistema de volume de ar constante controla atemperatura do espao alterando a temperatura doar insuflado, enquanto mantm constante a vazo.Neste caso, no h controle da presso esttica nosdutos.

Volume de ar varivel


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reduo dos custos de instalao, com sistemasmenores;

reduo do consumo de energia (20 30 %);

grande flexibilidade no que se refere aozoneamento.

Volume de ar varivel - vantagens

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Volume de ar varivel variao dacarga trmica com o movimento do sol


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unidade terminal: tomada de ar, sensores de descarga,controladores, dampers e tubulaes;

dispositivo de modulao da vazo do ventilador(damper, inversor de frequncia,...);

sensor de presso esttica no duto principal;

dutos de alta presso;

dutos de baixa presso;

medidores de vazo de ar; dutos de ar de retorno;

dampers motorizados automticos;

outros componentes comuns a outros tipos de sistemas.

Volume de ar varivel - componentes

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Volume de ar varivel esquema geral


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Volume de ar varivel caixa da VAV

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VAV e CAV experimento - (Yang, 00)


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VAV e CAV experimento - (Yang, 00)

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Problemas dos Sistemas VAV:

desconforto;

correntes de ar; estagnao;

baixas velocidades de ar;

estratificao de temperatura;

aumento de umidade relativa.

Volume de ar varivel


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A termoacumulao um sistema que armazenaenergia trmica (calor ou frio) produzida emhorrios de tarifao de energia eltrica mais baixae/ou em horrios de pouca solicitao, para serusada principalmente em momentos de cargaseltricas indesejveis (por exemplo, horrio de

ponta).

Termoacumulao

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Perfil de Consumo

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24Horas

%

Termoacumulao perodo de ponta


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Tarifa Horo Sazonal

Esta tarifao atribui valores diferenciados entreperodos:

Ponta (17:00 as 20:00) Fora de ponta Seco (Mai/Nov)

mido (Dez/Abr)

Termoacumulao

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O armazenamento trmico pode ser feito deduas maneiras: com a utilizao de a)tanques de gua gelada ou b) tanques de

gelo.Tanques de gua gelada so

depsitos (tanques) que utilizam a guacomo meio de armazenamento. Existemvrios tipos de tanques, geralmenteconstrudos em concreto.

Termoacumulao


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Sistema com Tanques Mltiplos

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Sistema com Tanques Mltiplos


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So sistemas queutilizam gelo comomeio dearmazenamento.

Tanques de Gelo

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Insuflamento pelo piso

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

Caractersticas:

o ar de retorno e externo so misturados einsuflados no plenum, por uma unidade de

condicionamento e quantidade mnima de dutos; o plenum formado pela laje e o piso elevado;

a vazo de ar pode ser constante ou varivel;

o ar introduzido nos ambientes atravs dedifusores, controlados por termostatos ou pelousurio, que so localizados no piso ou prximosao usurio;

o retorno feito pelo teto.


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Insuflamento pelo piso esquema geral

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Insuflamento pelo piso aspecto energtico

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