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Vigas Frias Uma análise de viabilidade Celso Simões Alexandre TROX Latinamerica presidente

Vigas Frias Uma análise de viabilidade

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Page 1: Vigas Frias Uma análise de viabilidade

Vigas Frias

Uma análise de viabilidade

Celso Simões Alexandre

TROX Latinamerica presidente

Page 2: Vigas Frias Uma análise de viabilidade

RELEMBRANDO

Qual é o objetivo do ar condicionado?

• Assegurar IAQ – Qualidade do ar

• Manter conforto térmico – Bem estar de pessoas que em hospitais é

• Fator de terapia

• Oferecer flexibilidade (facilidade de mudanças futuras)

• Menores custos do investimento mas tendo em conta investimentos e

. exploração (incluindo manutenção, custos directos e indirectos)

. Atendimento aos standards internacionais ex.: ASHRAE, Std 15 ; 34 e , .

.. 90.1 e “SER VERDE”

Page 3: Vigas Frias Uma análise de viabilidade

Função do Ar Condicionado: retirar calor sensível e latente

Calor sensível

a).Retirado por ar injetado a temperatura mais baixa.

Obs:a1) Sistemas Ar / água (Fan coils, unidades de indução)

a2) Tudo ar (VC ou VAV).

b) Por resfriamento de elementos estruturais

Calor Latente – Só se controla com ar de ventilação

Page 4: Vigas Frias Uma análise de viabilidade

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4

Conforto depende de :

- Temperatura e Umidade na zona de ocupação.

- Velocidade do ar na zona de ocupação.

- Nível de turbulência.

- Nível sonoro

Difusores de alta indução

Problemas con uso de aire

Page 5: Vigas Frias Uma análise de viabilidade

Só ar de ventilação ( se possível)

– Nível sonoro Lw=10logQ + 20logP + K

Page 6: Vigas Frias Uma análise de viabilidade

• Menos ar, menos consumo de energía

• Temperaturas de agua de 16 graus, melhora o rendimento do chiller (até 35% se

chiller exclusivo)

• Não há ventiladores nem filtros nas unidades terminais

• Não há condensação

Page 7: Vigas Frias Uma análise de viabilidade

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Beneficios de las VIGAS FRIAS

• Unidades UTA/AHU mais pequenas

• Chillers mais pequenos ???

• Dutos menores e casas de máquinas mais pequenas

• Contaminacão cruzada entre quartos reduzida (HOSPITAIS)

• Melhor eficiência de ventilação

Page 8: Vigas Frias Uma análise de viabilidade

Equacões básicas

Q = m.c.t

Q = v..c.t

Economias energéticas

Page 9: Vigas Frias Uma análise de viabilidade

ECONOMIAS ENERGÉTICAS

Água

Q=kcal/h V=l/h =1 c=1 1kcal =1,163W

Qkcal/h = Vl/h. t

QW = Vl/h. t x 1,163

1 x QW 0,86 x QW

Vl/h = ---------------- = ---------------1,163 x t t

Para QW = 1000 Watts y t = 3

Vl/h = 287l/h 0,287 m³/h

Page 10: Vigas Frias Uma análise de viabilidade

ECONOMIAS ENERGÉTICAS

Ár

Q=kcal/h V=l/h =1,2 kgs/m³ c=0,245 kcal/ºC x kg ar

1kcal =1,163W

Q = V x 1,2 x 0,245 x t

Q = V x 0,294 x t

QW = Vl/h. t x0,294x1,163

1 x QW 2,916 x QW

Vl/h = ---------------- = ---------------0,343 x t t

Para QW = 1000 Watts y t = 11

Vl/h = 265 m³/h

Page 11: Vigas Frias Uma análise de viabilidade

Aire Água

Diferencia de

Temperatura

tl = 11,0 ºC tw = 3°C

Vazão Q = 265 m³/h Q = 0,287 m³/h

Potencia ElétricaVentilador ou bomba

Consumo para transporte

de 1000w de energia

v (m³/s) x p (Pa)Pw =

Presão ventilador 500 pa 50000 Pa = 5 mCAou bomba

Potencia motor 265 x 500 0,287 x 50000

3600 x 0,7 3600 x 0,7

52,6 w 5,69 w

Page 12: Vigas Frias Uma análise de viabilidade

Comparações energéticas

Cano de água

Duto de ar

Relação entre áreas

1:88

Page 13: Vigas Frias Uma análise de viabilidade

Consumo de energía

Não há mudanças na carga

de iluminção

Mais realista 67%

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Bases de Calculo

¿Que cargas se retiram com vigas?

• Carga sensível das salas

• Carga sensível das pessoas

DOAS

• Carga sensível do ar exterior

• Carga latente do ar exterior

• Carga latente das pessoas

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Confort o térmico segundo

DIN 1946 T2

Umidade do ar Problemas de condensação

Temperatura abaixo do ponto de orvalho no teto frio ou tubulação podem causar condensação.

Precauções:

- Ajuste a HR do ar condicionado

- Ajuste o fluxo de água gelada de em função da temperatura de ar de retorno ou do ar exterior.

- Tranque o fluxo de água de setor por meio de microswith se abrirem janelas ou por comando de sensor de ponto de orvalho.

15

25

Te

mp

era

tura

em

°C

Humedad en g/kg

Air temp.

11.5

27

Behaglichkeitsf

eld

Dew point

Page 16: Vigas Frias Uma análise de viabilidade

Hospital Energy Usage

Hospitals use over twice the energy per square foot than the average commercial building!

Annual energy use of various commercial buildings

Page 17: Vigas Frias Uma análise de viabilidade

Areas de assistência aos pacientes

• Taxas de ventilação regidas pornormasASHRAE/ANSI/ASHE Standard 170-2013

• Quartos de pacientes e enfermarias• Minimo 6 total ACH-1

• Minimo 2 ar exterior ACH-1

• Excessões• Enfermaria neonatal• Ambientes protejidos• AII quartos e antecamaras

Page 18: Vigas Frias Uma análise de viabilidade

Energy Savings with Beams

Page 19: Vigas Frias Uma análise de viabilidade

• Approved by ASHRAE and ASHE June 2013

• Changes incorporated

– Air re-circulated within the same space can be counted toward the total 6 ACH-1

– Still requires 2 ACH-1 of outside air

– Outside air must be filtered at the AHU (MERV 14)

– No room filtration required if coils are dry!

ANSI/ASHRAE/ASHE Standard 170-2013 Addendum h

Page 20: Vigas Frias Uma análise de viabilidade

Pre-tratadoAr Primário

Ar InduzidoAr insuflado

no quarto 4 a 6 trocas

2 Partes

6 trocas2 a 4 Trocas

UTA

0.4 to 0.7 in. SP

Vigas Activas

Page 21: Vigas Frias Uma análise de viabilidade

Arrefecimento Sensivel com vigas ativas

60 to 70% da carga sensivelda sala removida por água

60 to 70% redução no arprimário

Page 22: Vigas Frias Uma análise de viabilidade

Chilled Beamsfor Healthcare Applications

Page 23: Vigas Frias Uma análise de viabilidade

Economia de espaços com vigas

Dutos reduzidos em cerca de 50%

Espaço ocupado por máquinas

Reduzido 30 a 40%

Mais espaço do prédio para alugar ou vender

Page 24: Vigas Frias Uma análise de viabilidade

Economias de energia com vigas

Unidades de Tratamento de Ar

BHP typicamente reduzido em 50%

Custos anuais de energia reduzidos em 40% oumais

Economias no chiller

Temperaturas altas de retorno aumentam o COP de 2 a 4% por grau

Chiller dedicado COP’aumenta de 25 a 40%

Page 25: Vigas Frias Uma análise de viabilidade

Economia em custos de manutenção

Sem filtros

Velocidades de ar na serpentina, baixas, serpentina seca

Economias de até $100 por ano

Sem ventilador e sem motoR

Vida esperada de motores 8 a 10anos

Custo de substituição $450 to $500

Baixo custo de propriedade

Economias significativas de energia

Custoa de manutenção baixos

Page 26: Vigas Frias Uma análise de viabilidade

8

ACB

Patient Suite HVAC Energy Usage – 30% less with chilled beams

40

30

20

10

0

4 ACH-1

2 ACH-1

7 ACH-1

8

ACB

Design Cooling

24 Btu/h-ft2

25% Design

6 Btu/h-ft2

24

VAV

24

16

24

22

8

10

4

VAV ACB

50% Design

12 Btu/h-ft2

12

15

VAV

9

24

2

10

Spac

e se

nsi

ble

co

olin

g lo

ad, B

tu/h

-ft2

15

18

Page 27: Vigas Frias Uma análise de viabilidade

Projeto de Vigas

Frias

Page 28: Vigas Frias Uma análise de viabilidade

Alimentação de águaCircuito fechado

Valvula

Modulante

ChillerTubulação de

alimentação

de água

Tubulação de

retorno

temperaturade

alimentação

Bomba

A H U

Trocador de

placas

13 a 16°C6 a 7,2ºC

Page 29: Vigas Frias Uma análise de viabilidade

Alimentação de águaCircuito aberto

Valvula

Modulante

Chiller

Temperatura de

alimentação

Pump

Air

handling

unit

6 a 7,2 ºc 56 to 61°F

Pump

PumpStorage

vessel

Page 30: Vigas Frias Uma análise de viabilidade

Dedicated Chilled-Water Plants

slide TRANE

primaryair handlers

40°F 58°F

chilledbeams

Page 31: Vigas Frias Uma análise de viabilidade

Chilled Water SupplyDedicated Chiller for beams

Chiller

Beam distribution

loop supply

Beam distribution

loop return

Supply temperature

Pump

56 to 61°F

PumpStorage

vessel

Page 32: Vigas Frias Uma análise de viabilidade

Shared Chilled-Water Plant

Slide TRANE

variable-flowpumps

bypass forminimum flow

primaryair handlers

mixingvalve

chillers

40°F

40°F 58°F

T

variable-flowpump

chilled beams

Page 33: Vigas Frias Uma análise de viabilidade

Chilled Beamsfor Healthcare Applications

..\TROX Videos\ACB

Smoke Video.mp4

Page 34: Vigas Frias Uma análise de viabilidade

Controle de Temperatura por Zona

Alimentação Retorno

Valvula 2 vias

T

Termostato de

zona

Page 35: Vigas Frias Uma análise de viabilidade

Estratégia de Distribuição de Agua

Dois tubos- Frio sómente

Zona interior

Aquecimento no perimetro por sistemaseparado

Dois tubos – Frio e calor

• Changeover central

• Ou frio ou calor

Page 36: Vigas Frias Uma análise de viabilidade

Estratégia de Distribuição de água

Quatro tubos

• Frio e calor Simultaneos

• Dois circuitos por viga

Quatro tubos na distribuiçãoDois tubos nas vigas

• Frio e calor simultaneos

• Um circuito por viga

Page 37: Vigas Frias Uma análise de viabilidade

Prevensão deCondensação

TimeTe

mp

erat

ure

Zone Load

Zone humidity sensor

CHW supply temperature

Dew point controller

Zone control valve

CWS

CWR

Chilled water supply temperature

Space dew point

temperature

Water flow on

Water flow resumed

Water flow stopped

Page 38: Vigas Frias Uma análise de viabilidade

Prevenção de Condensação

Time

Ch

illed

wat

er f

low

Zone Load

T

Zone control valve

CWS

CWR

Window open

Window closed

Window closed

Chilled

water flowon

Chilled water

flow on

Co

nd

ensa

tio

n c

on

tact

op

en

Chilled water

flow offWindow switch (NC)

Moisture sensor

switch (NC)

Page 39: Vigas Frias Uma análise de viabilidade

Condensation PreventionChilled Water Temperature Modulation

Time

Tem

per

atu

re

Chilled water supply temperature

Space dew point temperature

Zone Load Zone Load

TT

ø

Space humidity sensorCHW supply

temperature

Dew point controller

Mixing valve

Recirculation pump

CWS

CWR

Page 40: Vigas Frias Uma análise de viabilidade

Code Compliance w/ Volume Regulators

Page 41: Vigas Frias Uma análise de viabilidade

Questions?