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XIV Encontro Nacional de Empresas Projetistas e Consultores da ABRAVA

Outubro 2014

Análise de Plataformas Eficientes considerando os aspectos

relacionados ao Aquecimento Global

Dr. Eng. Marco Adolph Gerente de Produtos TROX do Brasil

Confidential

O Efeito Estufa

Emergência Global do Século

Parte da Energia Solar é

refletida ou absorvida pelos

gases atmosféricos

Alguma Energia é re-irradiada pela

superfície terrestre

Confidential

Conferência das Nações Unidas sobre o Meio Ambiente e o

Desenvolvimento (Rio 92) ou Cúpula da Terra

ARTIGO 2: OBJETIVO FINAL

Estabilização das concentrações de gases de efeito estufa na atmosfera

em um níveis que impeçam as interferências antropogênicas, perigosas

ao sistema climático.

Este Nível poderia ser atingido em um prazo suficiente:

• Para permitir a adaptação dos Ecossistemas

Naturalmente

• Assegurar a continuidade de produção de

Alimentos sem ameaças de desabastecimento

• Garantir que o desenvolvimento econômico

Prossiga sem grandes percalços

Confidential

6

5

4

3

2

1

02000 2020 2040

ScenariosA1BA1TA1FIA2B1B2IS92a (TAR method)

Tem

pera

ture

change (

OC

)

Years2060 2080 2100

AIIIS92

Bars show the range in 2100produced byseveral models

IS92 a

Cenários do resultado da mudança de temperatura em função da Emissão SRES

Confidential

1.0

2000 2020 2040 2060 2080

A1BA1TA1FIA2B1B2

Sea level rise (

m)

Year

All SRES envelopeincluding land-iceuncertainty

0.8

0.6

0.4

0.2

0.0

Scenarios

2100

AIIIS92

Bars show therange in 2100produced by several models

Projeção das mudanças no nível dos oceanos

Confidential

Concentração de CO2 na Atmosfera da Terra, ppbv

Confidential

Ranking Emissões Mundiais de CO2

Confidential

Energia, CO2

& Aquecimento Global Nos Equipamentos de Refrigeração

Confidential

Formas de Geração de Energia

Confidential

EU15 0.36 Russia 0.35 Europe(non OECD) 0.58 Middle East 0.63

USA 0.57 Canada 0.23 New Zealand 0.17 Australia 0.89 Japan 0.39 Africa 0.71 Asia (w/t China) 0,60 China 1.05 Latin America 0.19

Emissão de CO2 resultantes da Geração de Energia, kgCO2/kWh

A intensidade de

dióxido de carbono

para diferentes

regiões e países

depende do mix de

fornecimento de

energia das

centrais locais

Confidential

Impactos do aquecimento global de equipamentos de refrigeração no meio ambiente

Efeito direto: o efeito químico antropogênico consequente para a emissão de gases com

efeito de produtos (refrigerantes) para a atmosfera.

Efeito indireto: a consequente emissão de CO2 para a produção da energia elétrica requerida

pelo equipamento durante o seu tempo de vida total.

Combinando juntos estes dois efeitos (diretos e indiretos) o impacto de aquecimento global total

pode ser obtido:

Confidential

Fatores adicionais a considerar para equipamentos que utilizam refrigerantes

Perdas de propriedade anuais: valor perda média anual de refrigerante (fonte EPA) é de

4%. Este é diretamente proporcional à quantidade de soldas e conexões de tubos com

refrigerante.

Perda de recuperação: o valor médio de perda calculada na quantidade total de fluido

refrigerante contido no equipamento é de 40% .

Indice GWI – Global Warming Potential

Contribuição estimada para o aquecimento

global quando o gás é emitido diretamente

para o ambiente

Painel Intergovernamental sobre

Mudanças Climáticas (IPCC), órgão das Nações Unidas,

relatórios,

Source: –Assessment Report 4 (AR4), 2007

Confidential

Sis

tem

as a

Ar-

Ag

ua

MACP: automobile air conditioning prospective losses

MACC: automobile air conditioner current losses

UAC: unitary air conditioning

VRF.VRV: variable refrigerant flow

CC: commercial chillers

RRP: retail refrigeration prospective losses

RRC: retail refrigeration current losses

HR: household refrigeration

Ranking de Perdas em Equipamentos de Refrigeração

0 20 40 60 80 100

HR

RRC

RRP

CC

VRF-VRV

UAC

MACC

MACP

INDIRECT

DIRECT

Confidential

1) Conteúdo de Refrigerantes em Ambientes STD ASHRAE 15.2004 e 34.2007.

Exemplo para R410: 16lb/1000 pés³ ( 7,26Kgs/28,32 m³) 0,26 Kg/m³

Uma sala de 3x3x3=27 m³ 27 x 0,26 (ASHRAE) = 7,0Kg total por sistema

Por exemplo para uma instalação de 150Kw (43TR)

a. Sistemas descentralizados/VRF tem 39Kg no equipamento e entre 9 e 60Kg nas

tubulações (valor médio 80Kg)

b. Todo Ar - Sistemas de agua tem 0Kg (não se aplicam)*

c. Todo Ar – Sistemas de expansão direta (Rooftop 25Kg, Split Dutados 28Kg)

d. Todo Ar/Agua tem 0Kg (não se aplicam)*

* Em caso de chillers refrigerados a água, a sala de máquinas tem um tratamento especial. O

mesmo tratamento deverá ser dado a salas com maior carga de refrigerante por m³ (extração e

ventilação, sistemas de monitoramento, etc)

Análise das Normas e Padrões Internacionais

Confidential

2) Conteúdo de Refrigerantes em Sistemas

Energy Label Eco Design F-GAS

Análise das Normas e Padrões Internacionais

Confidential

Vantagens

• Respeito ao Meio Ambiente

• Multiplas opções de zoneamento

• Possibilidade de refrigeração gratuita (free cooling) durante meia

estação (quando existem)

• Aquecimento e Refrigeração simultânea em todo o edifício durante o

ano.

• Opção de recuperação de calor para agua quente sanitária/doméstica

• Alta vida útil de sistemas a base de água.

• Manutebilidade e Retrofit dos componentes do sistema.

• FCUs e UTAs podem utilizar qualquer tipo de monitoramento BMS ou

operar com termostatos tipo standard

• Possibilidade de utilização de sistemas radiantes

• No caso de FCUs, muitas opções de termostatos. Excelente para

hoteis e componentes de luxo

• Flexibilidade no atendimento a diversas demandas em um mesmo

sistema (acústica, níveis de filtração, ar exterior, etc)

• Modularidade e possibilidade de inclusão e mudanças nos sistemas

de sáida dos ambientes (inclusão e re-dimensionamento de unidades)

• Confiabilidade do sistema de refrigerante agregado ao equipamento.

Testado e Comprovado na fábrica.

Desvantagens

• Investimento Inicial ?

Análise das Plataformas de Refrigeração - Resumo

Vantagens

• Multiplas opções de zoneamento (na Fase Inicial)

• Aquecimento e Refrigeração simultânea em todo o edifício durante o ano.

• Funciona bem em operações de clima mais quente

• Baixa complexidade de instalação

• Menor Nível de Investimento

Desvantagens

• ASHRAE 15 permite um limite de concentração de refrigerante ( RCL ), de

26 lbs/ 1000 ft3, segundo a standard 34.2010, para espaços institucionais o

limite reduz a 50% para R- 410A, isto é, 200grs por metro cúbico.

• Grande Quantidade de Refrigerante por aplicação (média de 1,3 a 2,7Kg)

por tonelada de frio.

• Eficácia limitada para operações simultâneas (Aquecimento e

Refrigeração)

• Dificuldade na reposição de peças

• Significativa perda de eficiência em virtude do comprimento de linha

• Dificuldades de retrofit de sistemas (~15anos) vs o tempo de vida útil de

um prédio (~75Anos)

• VRF normalmente tem seu BMS proprietário

• Controladores das unidades é exclusivo por fabricante

• Falta de flexibilidade na mudança das unidades interiores em caso de

retrofit

• Alta possibilidade de fuga de refrigerante, em virtude do sistema ser

montado e interligado (soldado) em campo.

Sistemas Água Sistemas VRF

Confidential

Com relação aos temas abordados, estabelecemos uma recomendação

para os Sistemas tipo Água ou Ar-Agua. Essencialmente, estes

sistemas de resfriamento proporcionam aos investidores e usuários

finais melhores opções de controle com menor impacto para o meio

ambiente.

Conclusões

Confidential

Introdução

Solução Sistemas Ar - Água

Confidential

Soluções TROX Sistemas Ar-Água

Confidential

Soluções TROX Sistemas Ar-Água (Tetos e Vigas Frias)

Confidential

Menos Ar: (menor consumo)

Utilizam até 70% menos de ar – apenas ar de renovação (100% ar exterior)

Maior temperatura de água: (menor consumo)

Agua a 16°C incrementa em aprox. 35% a eficiência do chiller.

Complementado com sistemas free cooling em água, o consumo do

equipamento pode baixar até 90%

Sem ventiladores e Filtros: (Manutenção quase ZERO)

As unidades terminais não possuem partes móveis nem conexões elétricas e

não se necessita desativar a sala em caso de alguma troca de filtro.

Sem condensação: (Contaminação quase ZERO)

Nas serpentinas úmidas, propiciam formação de biofilme que pode conter

organismos que prejudicam a saúde dos seres humanos

Benefícios dos Sistemas Ar-Água

Confidential

Unidades AHU menores: (menor espaço)

Equipamentos de menor capacidade:

Possibilidade de dutos e salas de máquina mais pequenas (menor

custo de instalação e espaço de piso disponivel )

Contaminação entre ambientes reduzida

O sistema pode permitir 100% de ar externo (Aplicação ideal para hospitais )

Utilizando equipamentos dedicados, a uma temperatura de 15°C apresentam mais de

capacidade

Benefícios dos Sistemas Ar-Água

Confidential

Volume de ar constante sem problemas para o VAV

Dutos verticais menores – menor custo

Controle mais simples (como um fancoil, mas sem ventilador)

Utiliza como refrigerante a agua, deixando de for a os fluidos

nocivos ao meio ambiente de acordo com a ASHRAE 15.2004 e

34.2007 (Mínimo impacto en GWP)

Benefícios dos Sistemas Ar-Água

Confidential

NOTA REVISTA REHVA (01/2012)

Como chegar a um consumo menor que

15Kwh /m2 para o sistema HVAC?

Exemplo de uma solução sustentável energeticamente

Confidential

AR para as pessoas – ÁGUA para as cargas

Sistemas Ar-Água – Aplicações

Confidential

AGUA: Eficiente, natural e fácil de manusear

Consumo W 52.6 5.6 0.11 9.4

Propriedades Físicas do Ar e Água

Confidential

Menos energia requerida como meio de transporte

Menos espaço requerido (relacão de 1:218)

Economias Energéticas

Confidential

Economias Energéticas

Confidential

Co

sto

s e

sp

ecífic

os

Comparação dos custos operacionais

All-water Air-water All-air 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

61 %

Room heating Room cooling Air transport

Air processing Water transport

67 %

100 %

Economias Energéticas

Confidential

1. Sistemas de Resfriamento Passivos

2. Unidades de Indução

Tetos Frios Viga fria pasiva

Unidade Ativa Tipo Piso Viga Ativa de Teto Unidade Ativa de Piso

Sistemas Ar-Água – Tipos

Confidential

Sistemas Ar-Água – Capacidade Frigorígena Típica

Confidential

Vantagens:

Baixa velocidade de ar na zona ocupada– Sem correntes de ar (Drafts)

Sem geração de ruído de insuflamento de ar

Alto conforto e aceitação pelos usuários que atualmente utilizam o sistema

Baixo Custo Operacional

Facilidade de Retrofit / Flexibilidade a mudanças

Tetos Frios: Transmissão de Calor por Radiação Vigas passivas: Transmisão por Convecção

Sistemas Passivos

Confidential

90 % transferência de calor por convecção

O ar se resfria na serpentina, incrementa a densidade e

cai livremente

Performance de resfriamento melhorada pelo “efeito

chimenea”

Vantagens:

Baixo Custo de Manutenção / Serpentina Seca

Grande variedade de modelos

Para instalações suspensas no teto ou no direto no piso

Funções Multiserviços (Sprinkler, Iluminação, Sonorização)

Especial para projetos de retrofit

Sistemas Passivos – Descrição Funcional

Confidential

Sistemas Passivos – Fluxo de Ar

Confidential

Water pipes

Sprinklers

Control valves and actuators

Lights and cable trays

Loudspeakers

Sistemas Passivos – Vigas Multi-Serviços

Confidential

Sistemas Passivos – Exemplos de Design

Confidential

Ex Edificio Banco Ciudad

Nueva gobernación Ciudad de

Buenos Aires

Obras de Referência - Sistemas Passivos

Confidential

Obras de Referência – Exemplos de Instalações

Confidential

Indução Tipo Console de

Piso

Sistemas de Indução de Teto

(Vigas Frias)

Indução de Piso

Sistemas de Indução (Ativos)

Confidential

Com base nas leis da Aerodinâmica

Vazão de Ar definida pela seção, velocidade e direção de descarga

Aceleração do Ar em local adjacente

O Ar induzido incrementa a vazão de ar injetado e reduz a velocidade

Sistemas de Indução (Ativos) - Princípios

Confidential

O processo de indução se dá dentro da unidade

O Ar Primário gera uma depressão dentro da viga

O Ar Induzido passa através da Serpentina

Se gera a mistura de ar primario e induzido

A viga descarrega a mistura de ar (1/3)

Vantagens:

Redução da vazão total de ar do sistema de ventilação

Redução do espaço solicitado para o sistema de distribuição de ar

Combinação econômica dos difusores de ar e sistemas de resfriamento por água

Confiabilidade Operacional e baixa manutenção

Sistemas de Indução – Descrição de Funcionamento

Confidential

Serpentinas para sistemas de 2 tubos

A troca se faz com água fria ou quente

Somente Frio para Zonas internas

Serpentinas para sistemas de 4 tubos

Frio ou calor independentemente de outros locais

Para edificios com cargas diversificadas

Sem mistura de agua fria com agua quente

Serpentinas horizontais sem bandeja bandeja de condensado

Para aquecimento ou resfriamento seco (sensível)

Serpentinas verticais com bandeja de condensado

Para temperaturas de água fria menores (retirar latente) – há o potencial, não é o objetivo

Pode trabalhar durante muito tempo com água abaixo do ponto de orvalho

Sistemas de Indução – Informações de Projeto

Confidential

Redução de Dutos Baixo Pé-direito

Sistemas de Indução – Distribuição de Ar de Mistura

Confidential

Sistemas de Indução – Fluxo do Ar

Confidential

Movimentação do Ar – Vigas Ativas

Confidential

Sistemas de Indução – Unidades de Piso

Confidential

Sistemas de Indução – Exemplos

Confidential

Sistemas de Indução – Exemplos

Confidential

Sistemas de Indução – Sistema de Piso

Confidential

Sistemas de Indução – Exemplos de Instalação

Confidential

Sistemas de Indução – Exemplos de Instalação

Confidential

Active Beam Installations

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Data Instalação: Nov 2010

Produto: 437 DID300

Arquitetos: Andre Sá, Francisco Mota Arquitetos

Consultores: Interplan Planejamento Térmico Integrado Recife Eng

Francisco Dantas

Instalador HVAC: ARTEMP SALVADOR

Análise de Eficiência Energética

Projeto: Salvador Norte Shopping

Confidential

Valor Equipamentos Vigas Frias ...................R$ 1.560.000,00

Redução de dutos (50.000 Kg) ........................R$ 800.000,00

Reducão de UTA´s………………………………R$ 300.000,00

Valor Líquido VIGAS ………........…….……....R$ 460.000,00

Redução de Custo de energia elétrica

comparado com sistema tradicional….……....R$ /mês 18.000,00

Conclusão :Pay back em cerca de 25 meses

Falta incluir Economia em custos de manutenção e custo de

oportunidade de capital

Análise de Eficiência Energética

Projeto: Salvador Norte Shopping

Confidential

VIGAS ATIVAS EM EDIFÍCIOS

HOSPITALARES

Para REDUZIR:

- Custos de Ventilação

- Custos e espaço de dutos

- Riscos de contaminação cruzada

- Custos de manutenção

- Proliferação de micro organismos pela utilização de serpentinas secas

Tipos de Aplicações - Hospitais

Confidential

Ar exterior 2 mudanças

Instalação de volume constante - turbulento

Movimento mínimo de ar: 6 mudanças horarios (3x3x3x6=162 m3/h)

Tamanho duto: 150 m/m diam.

Ar Alimentação 6 mudanças

Ar retorno 6 mudanças

Ar recirculado 4 mudanças

Extracão 2 cambios

Tipos de Aplicações - Hospitais

Confidential

Movimento mínimo de ar: apenas 2 insuflados para 6 mudanças

Tamanho duto: 100 m/m (até 1/3 dos sistemas convencionais)

2 mudanças

100% Ar exterior 2 mudanças

Ar recirculado 4 mudanças

Ar alimentacão 6 mudanças

Tipos de Aplicações - Hospitais

Confidential

Áreas Recomendáveis

Quarto de Pacientes

Sala de Recuperação

Radiologia

Consultórios

Salas de Tratamento

Administracão

Salas Cirúrgicas

Cuidados intensivos

Esterilização

Tipos de Aplicações - Hospitais

Não Recomendáveis *

* Para aplicações deste tipo recomenda-se a utilização de outros produtos TROX

Confidential

Perguntas?

Dr. Eng. Marco Adolph Gerente de Produtos TROX do Brasil