277

21

Qualidade do ar

interior

A qualidade do ar em ambientes ocupados pelo Homem tem influência na saúde das

pessoas. Assim sendo, é importante que nestes espaços exista um sistema de climatização

eficiente que, por um lado, renove os poluentes libertados pelas várias fontes de poluição e,

por outro lado, proporcione ar fresco aos ocupantes. Para avaliar estas capacidades são

normalmente determinadas grandezas que, só por si, conseguem quantificar de uma forma

geral o processo de ventilação, ou seja, a qualidade do ar. Estas grandezas são, por exemplo, a

taxa de renovação do ar, a idade do ar e a eficiência do sistema de climatização. Para

determiná-las pode-se recorrer ao método dos gases traçadores.

A ideia que está subjacente à técnica dos gases traçadores consiste em traçar, ou seguir,

o movimento do ar num habitáculo através de um gás. Como traçadores devem ser utilizados

gases cuja concentração na atmosfera seja habitualmente nula ou muito baixa. Um bom gás

traçador não deve ser tóxico ou inflamável, nem deve nas concentrações utilizadas ter efeitos

nefastos para a saúde. Deve ser incolor, inodoro e não deve ser absorvível pelas superfícies ou

acessórios existentes no interior do compartimento. Deve ter uma massa específica próxima

da do ar ou da do poluente que simula.

Dióxido de carbono como indicador da ventilação O dióxido de carbono, CO2, produzido no metabolismo humano, é o bioefluente que

um indivíduo liberta em maior quantidade, sendo a sua emissão proporcional ao nível

metabólico. Para baixas concentrações, este bioefluente é inofensivo, mas para concentrações

mais elevadas é prejudicial à saúde. Apesar das pessoas se adaptarem à sua presença, este

bioefluente provoca mal estar. De acordo com o relatório da EUR 14449 EN (1992), a

percentagem de pessoas insatisfeitas, PD, em função da concentração do dióxido de carbono, CCO2

, é dada pela expressão:

PD = 395exp -15.15 CCO2

-0.25( ), (5.1)

278

em que a concentração de dioxido de carbono, CCO2, deve ser introduzida em ppm.

Normalmente, em habitáculos ocupados por seres humanos, é medida a concentração do

dióxido de carbono para avaliar a qualidade do ar porque a evolução da concentração deste

bioefluente fornece uma boa indicação do caudal volúmico de renovação do ar (ver Levine et

al. (1993)).

Assim sendo, o dióxido de carbono é um bom indicador da poluição causada pelas

pessoas. No entanto, pode revelar-se um mau indicador da poluição de uma forma geral,

porque nem todas as fontes de carga poluente libertam dióxido de carbono.

O dióxido de carbono pode também ser usado como gás traçador. A vantagem do uso

deste gás, em relação a outros, está no facto de ser gerado pelos próprios ocupantes, sendo,

por isso, o seu custo basicamente desprezável. No entanto, a principal desvantagem verifica-se

quando existem outras fontes de carga poluente de dióxido de carbono, além dos ocupantes,

tornando-se assim difícil quantificar as suas fontes de emissão.

21.1 – Métodos de estudo da qualidade do ar

Para estudar a eficiência dos processos de ventilação e a qualidade do ar, num ou em

vários compartimentos, utilizam-se normalmente três métodos: a modelação física, os

métodos descritivos e a modelação numérica.

Na modelação física é efectuada uma medição exaustiva, no compartimento real ou num

modelo à escala reduzida, das grandezas físicas que caracterizam o processo de ventilação,

nomeadamente a velocidade do ar, a temperatura do ar, a humidade do ar e a concentração

local dos gases e partículas, entre outras variáveis. Este método é utilizado quando se pretende

efectuar um trabalho exaustivo sobre novos processos de ventilação, não sendo o mais

adequado para se obter uma avaliação rápida da qualidade do ar. Esta metodologia foi

utilizada no capítulo anterior, onde se avaliou e caracterizou o escoamento em torno de

passageiros de veículos automóveis de transporte público. Ir-se-à neste capítulo abordar em

especial os dois outros. No entanto, nos ensaios experimentais será unicamente usado o

método descritivo.

21.2 – Métodos descritivos

Estes métodos consistem na determinação de grandezas que, só por si, conseguem

caracterizar de uma forma integral o processo de ventilação na sua globalidade, como por

exemplo a taxa de renovação do ar, a idade do ar e a eficiência da ventilação, entre outras.

Nos métodos descritivos podem-se utilizar duas técnicas de avaliação: as respostas de

um painel de avaliadores ou a medição da concentração de gases traçadores.

279

21.2.2 – Gases traçadores

A medição com gases traçadores é uma técnica muito recente que permite avaliar, local

ou globalmente, o efeito de um sistema de ventilação num dado espaço. A ideia que está

subjacente a esta técnica consiste em traçar, ou seguir, o movimento do ar num habitáculo

através de um gás designado por traçador.

Como traçadores devem ser utilizados gases cuja concentração na atmosfera seja

habitualmente nula ou muito baixa. Um bom gás traçador não deve ser tóxico ou inflamável,

nem deve ter efeitos nefastos para a saúde, nas concentrações utilizadas. Deve ser incolor,

inodoro e não deve ser absorvível pelas superfícies ou acessórios existentes no interior do

compartimento. Deve ter uma massa específica próxima da do ar ou da do poluente que

simula.

Existem várias técnicas para a utilização dos gases traçadores. A opção por cada uma

delas tem a ver com as características específicas do compartimento, onde ocorrem as

medições, e do próprio escoamento induzido pelo sistema de ventilação. Estas técnicas

permitem determinar, a dispersão de poluentes, a taxa de renovação do ar, a idade do ar e as

eficiências de renovação do ar e de remoção de contaminantes, entre outras grandezas.

21.2.2.1 – Dispersão de contaminantes

Um sistema de ventilação instalado num dado espaço tem que, não só remover os

poluentes libertados pelas várias fontes de emissão, como também proporcionar ar renovado e

isento de poluentes para os ocupantes. Breum et al. (1990) referem que o processo da

dispersão de poluentes é diferente do processo da distribuição do ar renovado e que, por isso,

estes dois fenómenos deverão ser analisados separadamente. O ar renovado é introduzido na

entrada de ar do compartimento (ver Sandberg (1993)), enquanto que, os poluentes são

emitidos no interior do próprio compartimento, podendo dirigir-se ou não directamente para a

exaustão (ver figura 5.5). Além disso, por vezes, os poluentes têm uma massa específica

diferente da do ar.

280

Figura 5.5 - Configuração da trajectória do ar desde a entrada no compartimento até à

exaustão (passando pelo ponto p) e da dispersão dos poluentes (emitidos no ponto ps).

A equação da conservação de um poluente (ou gás traçador) é apresentada em Grieve

(1991) através da expressão:

VdC(t)

dt= S(t) + Q.Co - Q.C(t) , (5.9)

sendo:

V – o volume de ar no compartimento;

C(t) – a concentração absoluta de poluente;

t – o tempo;

S(t) – o caudal volúmico de poluente introduzido no compartimento;

Q – o caudal volúmico de ar introduzido no compartimento; Co – a concentração de poluente no ar, fora do compartimento.

Roulet (1991) apresenta a equação anterior de uma forma mais compacta:

VdC(t)

dt= S(t) - Q.DC(t), (5.10)

onde DC(t) representa o diferencial entre a concentração do poluente no interior e no exterior

do compartimento.

Considere-se um habitáculo onde no instante t=0 a fonte de emissão inicia a sua descarga (S1=constante) e no qual, antes desse momento, não existia qualquer quantidade do

281

contaminante considerado. Reorganizando a equação (5.10) e considerando Vec(t) o volume

total de contaminante existente no habitáculo no instante t, para condições de temperatura e

pressão constante, segundo Sandberg e Sjöberg (1983), tem-se que:

S dt0

t

ò

a)

0

- Q.DCe (t) dt0

t

ò

b)

0

= Vec

c)

Ve , (5.11)

em que o termo a) representa a quantidade total de poluente produzido ou gerado, durante um

espaço de tempo, o termo b) a quantidade de poluente total que sai do compartimento e o

termo c) a quantidade de poluente no habitáculo num dado instante t. A relação entre estas

quantidades é representada na figura 5.6.

Figura 5.6 - Balanço de um poluente num compartimento.

O tempo que a fonte de emissão S leva para renovar o volume total de contaminante Ve

c(¥) existente no compartimento, em regime de escoamento permanente, representa o

tempo de renovação do contaminante, tt, e é dado pela expressão (ver Sandberg e Sjöberg

(1983)):

tt =Ve

c(¥)

S. (5.12)

Sandberg e Sjöberg (1983) definem, também, uma grandeza denominada por caudal volúmico efectivo, Qef, que é expressa por:

282

Qef =V

tt

. (5.13)

21.2.2.2 – Taxa de renovação do ar

A taxa de renovação do ar representa o número de vezes, por hora, que o ar de um

compartimento fechado é substituído por ar vindo do exterior. O número de renovações do ar,

n, quando existe uma mistura perfeita no compartimento, é dado pela relação entre o caudal

volúmico de ar que entra e o volume efectivo do habitáculo, ou seja:

n =Q

V, (5.14)

sendo expresso em [1/h].

O caudal volúmico de renovação do ar representa, por sua vez, o fluxo de ar através dos

limites ou fronteiras do compartimento em causa. Para determinar o seu valor podem utilizar-

se os métodos da concentração decrescente, da emissão constante ou da concentração

constante.

Método da concentração decrescente

Este método é utilizado quando se pretende determinar a taxa de renovação do ar

durante um período de tempo curto.

Antes do ensaio é emitida uma pequena quantidade de gás traçador no interior do

compartimento, sendo este bem misturado com o ar. É retirada a fonte de emissão e, durante o

ensaio, é medido o decréscimo da concentração do gás traçador ao longo do tempo numa ou

em várias localizações.

Após a integração da equação (5.10), dado que não existe introdução de poluente no

compartimento (logo S=0), o caudal volúmico médio de renovação do ar no habitáculo, <Q>,

valor médio de várias medições em diferentes instantes de tempo, é dado por:

< Q >=V

Dtln

DC(t)

DC(t + Dt)

é

ë ê

ù

û ú . (5.15)

O número de renovações é então expresso por:

< n >=1

Dtln

DC(t)

DC(t + Dt)

é

ë ê

ù

û ú =

ln DC(t)[ ]- ln DC(t + Dt)[ ]Dt

, (5.16)

283

sendo <n> o valor médio do número de renovações do ar. Roulet (1991) refere que não é

necessário que o decaimento da concentração do gás esteja em regime exponencial para se

poder aplicar a equação (5.16).

Para determinar o valor médio do número de renovações, podem-se usar duas

metodologias. A primeira consiste em utilizar a equação (5.16) entre os diversos pontos de

medida e determinar o valor médio dos vários números de renovações, ou seja, utilizar o

método das equações discretizadas. Como a equação (5.16) representa o simétrico do declive

da recta do logaritmo da concentração em função do tempo, uma segunda metodologia

consiste em determinar a recta que melhor se ajusta aos pontos experimentais, através de uma

regressão logarítmica, e calcular o valor médio do número de renovações através do simétrico

do seu declive, ou seja, a partir do método da regressão exponencial.

Durante a aquisição do decréscimo da concentração podem ser utilizados um ou mais

ventiladores para facilitar a homogeneização do gás traçador no interior do compartimento.

Desta forma, é possível obter um caudal médio de renovação do ar independente da

localização do ponto de recolha da amostra de ar.

Método da emissão constante

Neste método, o gás traçador é libertado com um caudal constante durante todo o

período de medição. Este tipo de método é utilizado quando se pretendem efectuar medições

durante longos períodos de tempo.

Quando se atinge o regime de escoamento permanente, o caudal volúmico é dado por:

< Q >=S

DC(¥). (5.17)

O número de renovações do ar é obtido a partir da equação (5.14), ou seja:

< n >=S

V. DC(¥). (5.18)

Método da concentração constante

Este método, muito usado em zonas habitadas quando as medições têm que ser

efectuadas durante longos períodos de tempo, consiste em medir a concentração do gás

traçador, através de um medidor de gases que está ligado a um computador e que controla a

emissão do gás, de forma que a concentração permaneça constante na zona de medida.

O caudal volúmico, segundo Roulet (1991), é dado por:

< Q >=< S >DC

, (5.19)

284

em que <S> representa o valor médio da emissão de gás traçador. O número de renovações do

ar é, de acordo com Grieve (1991), dado através da expressão:

n(t) =S(t)

V.DC, (5.20)

ou seja, o número de renovações é directamente proporcional ao caudal volúmico da emissão

do gás traçador. Este método tem a vantagem de poder ser usado em locais onde a taxa de

renovação do ar varia ao longo do tempo, tendo-se assim um registo da evolução da mesma

taxa.

O inverso do número de renovações do ar é denominado por constante de tempo nominal do sistema de ventilação, tn, e é expresso por:

tn = 1n =

V

Q. (5.21)

TAXA DE RENOVAÇÃO

A taxa de renovação do ar representa o número de vezes, por unidade de tempo, que o ar

de um compartimento fechado é substituído por ar vindo do exterior. O número de renovações

do ar, n, expresso em [h-1], quando existe uma mistura perfeita no compartimento, é dado

pela relação entre o caudal volúmico de ar que entra, Q, e o volume efectivo do habitáculo, V,

ou seja:

nQ

V= , (1)

O caudal volúmico de renovação do ar representa, por sua vez, o fluxo de ar através dos

limites ou fronteiras do compartimento em causa. Para determinar o seu valor podem utilizar-

se os métodos da concentração decrescente, da emissão constante ou da concentração

constante.

Concentração decrescente

Este método é utilizado quando se pretende determinar a taxa de renovação do ar

durante um período de tempo curto. Antes do ensaio é emitida, no interior do compartimento,

uma pequena quantidade de gás traçador, que deve ser bem misturado com o ar. É retirada a

fonte de emissão e, durante o ensaio, é registado o decréscimo da concentração do gás

traçador ao longo do tempo numa ou em várias localizações.

A equação da conservação do gás traçador no interior dum compartimento é dada por:

285

VdC(t)

dtS(t) Q. C(t)= - D , (2)

onde DC(t) representa o diferencial entre a concentração do poluente no interior e no exterior

do compartimento; t o tempo e S(t) o caudal volúmico de gás introduzido no compartimento.

Considerando que não existe introdução de gás traçador no compartimento, a integração

desta equação dá o caudal volúmico médio de renovação do ar no habitáculo, <Q>:

< >=+

é

ëê

ù

ûúQ

V

t

C t

C t tDD

D Dln

( )

( ). (3)

O valor médio do número de renovações do ar, <n>, é então expresso por:

< >=+

é

ëê

ù

ûún

t

C t

C t t

1

DD

D Dln

( )

( ), (4)

Para determinar o valor médio do número de renovações, podem-se usar duas

metodologias. A primeira consiste em utilizar a equação (4) entre os diversos pontos de

medida e determinar o valor médio dos vários números de renovações calculados, ou seja,

utilizar o método das equações discretizadas. Como na equação (4) se representa o simétrico

do declive da recta do logaritmo da concentração em função do tempo, uma segunda

metodologia consiste em determinar a recta que melhor se ajusta aos pontos experimentais,

através de uma regressão logarítmica, e calcular o valor médio do número de renovações

através do simétrico do seu declive, ou seja, a partir do método da regressão exponencial.

Emissão constante

Neste método, o gás traçador é libertado com um caudal constante durante todo o

período de medição. Este tipo de método é utilizado quando se pretendem efectuar medições

ao longo de grandes períodos de tempo.

Quando se atinge o regime de escoamento permanente, o caudal volúmico médio é dado

por:

< >=¥

QS

CD ( ), (5)

e o número de renovações do ar é obtido a partir da equação (1), ou seja:

286

< >=¥

nS

V C. ( )D. (6)

Concentração constante

Este método, muito usado em zonas habitadas quando as medições têm que ser

efectuadas durante longos períodos de tempo, consiste em obter as grandezas que quantificam

a quantidade do ar a partir dos valores de caudal libertado em cada momento, de forma que a

concentração permaneça constante na zona analizada.

O caudal volúmico, segundo Roulet (1991), é dado por:

< >=< >

QS

CD, (7)

em que <S> representa o valor médio da emissão de gás traçador. O número de renovações do

ar é, de acordo com Grieve (1991), dado através da expressão:

n tS t

V C( )

( )

.=

D, (8)

ou seja, o número de renovações é directamente proporcional ao caudal volúmico da emissão

do gás traçador. Este método tem a vantagem de poder ser usado em locais onde a taxa de

renovação do ar varia ao longo do tempo, tendo-se assim um registo da evolução da mesma

taxa.

O inverso do número de renovações do ar é denominado por constante de tempo nominal do sistema de ventilação, tn, e é expresso por:

tn nV

Q= =1 . (9)

IDADE DO AR

O valor da idade do ar fornece uma informação sobre a distribuição do ar renovado, ou

seja da qualidade do ar, no interior dum compartimento. Comparando este valor com o da

constante de tempo nominal, pode-se obter uma indicação sobre a existência e localização de

zonas de estagnação ou de recirculação do escoamento num habitáculo. A idade de uma partícula de ar, tp, é o tempo que esta demora desde a entrada no

compartimento até ao ponto (p) em estudo, sendo nula no momento em que a partícula entra

no habitáculo. Como as diversas partículas que passam no ponto (p) têm idades diferentes, é

preciso definir uma idade média local do ar, tp , que representa a média das idades das

diversas partículas que passam pelo ponto.

287

Como existe um grande número de partículas, Roulet e Cretton (1992) definem uma função densidade de probabilidade fp(t) da idade das partículas que chegam ao ponto (p),

entre os instantes t e t+dt, e uma função de probabilidade Fp(t) desta idade ser maior que t.

Estas duas funções são relacionadas, entre si, pelas expressões:

- =

=

ì

í

ïï

î

ïï

¥

ò

dF

df

f t dt F

pp

p p

p

tt

tt

( )

( ) ( ). (10)

A idade média local do ar num ponto (p), segundo Roulet e Cretton (1992), é dada pela

média das idades das diversas partículas que chegam ao ponto, a partir da expressão:

tp ptf t dt=¥

ò ( )0

. (11)

A idade média do ar no habitáculo, <t>, que quantifica o desempenho dum sistema de

ventilação, é definida pela média volumétrica das idades médias locais do ar no

compartimento. Breum (1988) refere que a idade média do ar do compartimento pode também

ser determinada a partir da função densidade de probabilidade média, f t( ) , sendo esta

expressão função da evolução da concentração do gás traçador na exaustão:

< >= =

=

ò

ò¥

t t1

0

VdV

t f t dt

p

V

( ) .

(12)

Sandberg e Sjöberg (1983) definem os vários momentos em torno da origem, ou seja em

relação à origem, da concentração do gás traçador num ponto (p), ( )ml DCp , por:

( )mllD DC t C t dtp p=

¥

ò ( )0

, (13)

em que l (³0) representa a ordem do momento.

Para medir a idade do ar utilizando um gás traçador, Sandberg (1981) descreve três

possíveis métodos que se podem utilizar: os métodos da concentração decrescente, da

concentração crescente e da injecção pulsada.

288

Concentração decrescente

Este método é o mais popular dos métodos para determinar a idade do ar, sendo usado,

principalmente, quando há dificuldade em evitar ou quantificar as infiltrações do ar no

habitáculo em estudo. Neste método são usados ventiladores auxiliares, antes do início do

ensaio, para uniformizar a concentração do gás traçador no interior do compartimento.

A probabilidade da idade local do ar ser maior que t, apresentada por Roulet e Cretton

(1992), é dada por:

F tC t

Cpp

p

( )( )

( )=

D

D 0. (14)

A partir das equações (14) e (10), pode-se determinar a função densidade de probabilidade da idade das partículas fp (t). Substituindo esta função na equação (11) e

aplicando o método da integração por partes, obtém-se uma equação que permite calcular a

idade média local do ar a partir do decréscimo da concentração do gás traçador, ou seja:

( )t

mp

p

p

C

C=

0

0

D

D ( ). (15)

A função densidade de probabilidade média, necessária para determinar a idade média

do ar no compartimento, é dada por Breum (1988) a partir da expressão:

< >=¥

òf t

C t

C t dt

e

e

( )( )

( )

D

D0

, (16)

que substituída na equação (12), permite obter:

< >=tmm

1

0

( )

( )

DD

C

Ce

e

, (17)

estando o sub-índice (e) associado à exaustão do compartimento.

Uma alternativa ao método anterior, que necessita da discretização das equações, é

efectuar uma regressão exponencial dos pontos obtidos experimentalmente e obter uma

equação que estima a evolução da concentração do gás traçador durante o ensaio. Breum

(1992) refere que a equação que melhor estima o decréscimo da concentração é do tipo:

( )DC t e At B( ) = - + , (18)

289

A determinação da idade média local do ar ou da idade média do ar no compartimento

pode ser feita analiticamente a partir das equações (15) e (17), respectivamente.

Concentração crescente

Neste método o gás traçador é injectado, a um caudal constante, na entrada de ar no

compartimento ou no interior do próprio espaço. A evolução da concentração do gás traçador,

por sua vez, pode ser medida, não só na exaustão de ar, como também no interior do

compartimento. O ensaio termina quando a concentração medida for constante.

Grieve (1991) refere que este método é útil principalmente quando se tem um

compartimento de grandes dimensões ou grandes caudais de renovação do ar. Segundo Roulet

e Cretton (1992), este método é mais apropriado para compartimentos com uma só entrada e

uma só saída.

Estes últimos autores, para este método, referem que a probabilidade da idade ser maior

que t é dada por:

F tC C t

Cpp p

p

( )( ) ( )

( )=

¥ -

¥

D D

D. (19)

A função densidade de probabilidade da idade das partículas no ponto (p) e a idade

média local são dadas pelas equações (10) e (11), respectivamente. Aplicando o método da

integração por partes para resolver a equação resultante, obtém-se uma expressão que permite

determinar a idade média local do ar:

[ ]t

mp

p p

p

C C t

C=

¥ -

¥0 D D

D

( ) ( )

( ).(20)

A função densidade de probabilidade média, para este método, é dada por Breum

(1988) através da relação:

< >=

-¥

æ

èçç

ö

ø÷÷

-¥

æ

èçç

ö

ø÷÷

¥ò

f t

Ce t

Ce

Ce t

Cedt

( )

( )

( )

( )

( )

1

10

D

D

D

D

. (21)

A idade média do ar do compartimento é obtida a partir da substituição da equação (21)

na equação (12), ou seja através de:

290

( ) ( )[ ]( ) ( )[ ]

< >=¥ -

¥ -t

m

m

1

0

D D

D D

Ce Ce t

Ce Ce t. (22)

Breum (1992) refere que a evolução da concentração do gás traçador ao longo do tempo,

para o método da concentração crescente, pode ser obtida através de uma equação do tipo:

( )( )D DC t C e At B( ) ( )= ¥ - - +1 , (23)

onde A e B são as constantes determinadas por uma regressão exponêncial. A idade média

local do ar e a idade média do ar no compartimento são determinadas analiticamente a partir

das equações (20 e (22), respectivamente.

Injecção pulsada

No início do ensaio é efectuada uma descarga momentânea de gás traçador na entrada

de ar no compartimento ou no interior do mesmo, sendo a evolução da concentração do gás,

neste método, adquirida nos pontos que há interesse em analisar. A vantagem deste método,

referida por Grieve (1991), está associada à pequena percentagem de gás traçador necessária,

enquanto que a desvantagem é devida à dificuldade em medir concentrações de gás traçador

rapidamente e homogeneamente em todo o compartimento.

No trabalho de Roulet e Cretton (1992), para o método da injecção pulsada, a função

densidade de probabilidade da idade das partículas é dada por:

( )f t

C t

Cp

p

p

( )( )

=D

Dm0

. (24)

Substituindo a equação (24) na equação (11), a idade média local do ar é dada por:

( )( )

tm

mp

p

p

C

C=

1

0

D

D. (25)

A função densidade de probabilidade média da idade das partículas no ponto (p) no

interior do compartimento, apresentada por Breum (1988), é dada por:

< >=é

ë

êê

ù

û

úú

¥

òf t

t C t

C t dt

e

n e

( )( )

( )

D

D20

t

. (26)

291

Substituindo esta expressão na equação (12), obtém-se a idade média do ar no

compartimento que é expressa através de:

( )( )

< >=tt

m

m1

22

0n

e

e

C

C

D

D. (27)

O método da discretização das equações pode ser encontrado em Conceição (1996).

EFICIÊNCIAS

A eficiência de um sistema de climatização instalado num compartimento está associada

à capacidade deste em remover os contaminantes da zona de respiração e proporcionar ar

renovado aos ocupantes, com o mínimo dispêndio energético. Esta eficiência depende,

princialmente, do tipo de ventilação existente no habitáculo (ver figura 1).

Figura 1 - Tipos de sistemas de ventilação.

Nesta secção serão analisadas separadamente a eficiência de renovação do ar, a

eficiência de remoção de contaminantes e a eficiência do próprio sistema de climatização.

Renovação do ar

Esta eficiência está associada ao tempo que o sistema demora para renovar o ar do

compartimento. Assim sendo, segundo Sandberg e Sjöberg (1983), a eficiência de renovação

do ar representa a relação entre o tempo que um sistema de ventilação, num dado habitáculo,

demora a renovar o ar e o tempo que levaria um sistema ideal do tipo "pistão". Segundo

Breum (1988), a eficiência de renovação do ar num compartimento, < >hea

, é dada por:

< >=< >

´ht

tea n

2100 . (28)

Quando a eficiência de renovação do ar é de 100%, o ar renovado, mais novo, empurra o

ar mais velho, sendo a idade média do ar no compartimento metade da constante de tempo

nominal. Para sistemas de ventilação que proporcionam uma mistura completa no ar, a

eficiência de renovação é de 50%, sendo a idade média do ar no compartimento igual à

constante de tempo nominal. Finalmente, se existirem zonas mortas ou de recirculação, a

eficiência de renovação do ar é inferior a 50%.

292

A eficiência local de renovação do ar, hpa

, para um sistema de ventilação, é definida por

Säteri (1992) pela relação entre a constante de tempo nominal e a idade média do ar local, ou

seja:

ht

tpa n

p= ´100 . (29)

Remoção de contaminantes

Um sistema de ventilação tem que remover os contaminantes da zona de respiração, no

interior dum compartimento, para reduzir o tempo de exposição das pessoas ao efeito destes

poluentes.

A eficiência local de remoção de contaminantes, h

pc

, num dado ponto no

compartimento, em regime de escoamento permanente, é definida por Sandberg (1981) pela

expressão:

hpc C

eC

p=

¥

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D

D

( )

( )100. (30)

Num sistema do tipo "mistura" esta eficiência será de 100 % ao longo de todo o

compartimento, porque a concentração do poluente está distribuída uniformemente. Se o

poluente não for removido do compartimento, por não existir na zona da exaustão, a eficiência

de renovação de contaminantes será nula. Se, pelo contrário, o poluente for rapidamente

removido de uma dada localização, esta eficiência será superior a 100 %.

Sandberg e Sjöberg (1983) definem a eficiência de remoção de contaminantes no

compartimento < >h

ec

, em regime de escoamento permanente, através de:

< >= ´ht

tec n

t100 . (31)

Esta eficiência é dada pela relação entre a constante de tempo nominal, tn, e o tempo de

renovação do contaminante, tt, que representa o tempo que a fonte de emissão leva para

renovar o volume total de gás traçador existente no compartimento