SISTEMASDE

AR CONDICIONADO:

CARGA TÉRMICA

E

INSTALAÇÕES DE AR CONDICIONADO Adaptado a partir de material gentimente cedido pelos

Profs. Ricardo de M. Carvalho – Unifei – Itajubá, e Rigoberto Morales, CEFET-Paraná, pelo Prof. Fernando

A. França, da FEM – Unicamp

Abril de 2005

• Primeiros Sistemas

• Aquecimento e Ventilação

• Posteriormente

• Resfriamento e Desumidificação

• Ar condicionado

• Água gelada

• Ar + Água gelada

• Área Condicionada

• Zona simples;

• Multi-zonas - zonas com diferentes necessidades

• Sistemas centrais

• Sistemas individuais

O Cálculo da Carga e os Sistemas

CÁLCULO DA CARGA TÉRMICA

• As variáveis que determinam a carga térmica são numerosas, difíceis de definir precisamente e sempre inter-relacionadas;

• Quatro tipos de fluxo de calor, relacionados, porém distintos, transientes, devem ser definidos:

• Potência térmica do ambiente;

• Carga térmica do ambiente;

• Taxa de remoção de calor do ambiente;

• Carga térmica do fan-coil / unidade condicionadora, etc

CARGA TÉRMICA: A Potência Térmica do Ambiente

É a quantidade de calor por unidade de tempo que entra ou é gerada no ambiente.

• É classificada conforme:• Modo (radiação, transmissão, geração interna, etc);• Tipo (calor sensível ou calor latente).

• A potência térmica resulta de:• Radiação solar através de superfícies transparentes;• Condução de calor do exterior para o ambiente através das

paredes ou telhados• Condução de calor através de paredes, divisórias, tetos, pisos

internos;• Calor gerado no ambiente por ocupantes, animais, luzes e

equipamentos;• Transferência de calor devido à ventilação, renovação e

infiltração de ar externo;• Outros.

CARGA TÉRMICA: a Carga Térmica do Ambiente

• É a potência térmica que deve ser removida do ambiente condicionado para manter a temperatura em um valor estipulado;

• A potência térmica não é necessariamente igual à carga térmica de resfriamento (efeito de acumulação). Por exemplo, o ganho de calor por radiação é acumulado em paredes, tetos, piso, etc, e defasa as distribuições de potência e carga térmica.

CARGA TÉRMICA:

• Taxa de remoção de Calor• É a taxa com que o calor é retirado do ambiente

condicionado.

• Carga térmica do condicionador• É a potência térmica de um ou em vários espaços

condicionados;• A carga térmica do condicionador / fan-coil é a

soma das potências térmicas instantâneas de todos os ambientes condicionados, mais uma potência adicional imposta por fatores externos.

CARGA TÉRMICA: Variáveis de Projeto• Para calcular a carga térmica de resfriamento é

necessário:• Obter características físicas do prédio, dimensões,

materiais, etc;• Determinar a localização do prédio, orientação e

sombreamento;• Obter informações sobre o clima no local, e

especificar os dados de projeto de acordo com normas;

• Obter informação sobre iluminação, ocupantes, tipo de ocupação, equipamentos, etc, tudo que possa contribuir para a carga térmica interna;

• Especificar o dia típico de cada mês para fazer os gerar os valores de carga térmica;

• E vários outros...

Algumas variáveis de projeto:

Condicionamento Térmico de Edifício Comercial:Estudo de Caso

Edifício de 12 andares

Pé direito das salas com 2,6 m

Fachada leste, orientação L-O

Altura do forro 0,4 m

50% das fachadas externas de vidro

Garagem não condicionada

(no subsolo) 1,5 trocas de ar por hora

(renovação do volume do edifício)

Ocupação de 6 m2 / pessoa

Iluminação 40 W/m2

BS = 24 oC UR = 50 %

Edifício Bussiness Point

Setor Autarquias Sul - Brasília - DF

http://www.bpoint.com.br

Edifício Inteligente, o Sistema Central Controla: Chiller

AR CONDICIONADO DE DEPENDÊNCIAS COMUNS;

ILUMINAÇÃO DE DEPENDÊNCIAS COMUNS, EM ASSOCIAÇÃO COM SENSOR DE PRESENÇA;

MOVIMENTAÇÃO DE TRÊS ELEVADORES;

SEGURANÇA DE ACESSO:

ACESSO NAS CATRACAS DO LOBBY, COM CARTÃO ELETRÔNICO

ACESSO À GARAGEM;

FOTOGRAFIA DIGITAL DE VISITANTES NO LOBBY E CORREDORES MULTI-USUÁRIOS;

ABERTURA DE PORTAS DE SEGURANÇA.

SENSORES DE FUMAÇA E FOGO;

OUTRAS UTILIDADES: BOMBAS, VENTILADORES DE GARAGEM, CAIXAS DE ÁGUA;

LEITURA DOS BTU METERS E RELÓGIOS ELÉTRICOS;

ACESSO INTERNET BANDA LARGA E VOIP (PREVISTO)

CARGA TÉRMICA DO EDIFÍCIO

900 TR

Estruturas46%

Diversos5%

Ar externo15%

Pessoas13%

Luzes21%

O condicionamento dos ambientes privados é exclusivo: sistema de água gelada com fan-coils e

“ BTU meter “

CORES CLARAS

REDUÇÃO DE ÁREA ENVIDRAÇADA:

70 50%

REVESTIMENTO EXTERNO REFLETIVO:

MÁMORE BRANCO

VIDROS REFLETIVOS

ISOLAMENTO APROPRIADO

ROTAÇÃO DO EDIFÍCIO

PRINCIPAIS ESTRATÉGIAS DO PROJETO

CORES CLARAS Redução de 900 para 880 TR

CORES CLARAS

REDUÇÃO DE ÁREA ENVIDRAÇADA:

70 50%

REVESTIMENTO EXTERNO REFLETIVO:

MÁMORE BRANCO

VIDROS REFLETIVOS

ISOLAMENTO APROPRIADO

ROTAÇÃO DO EDIFÍCIO

ESTRATÉGIAS DO PROJETO

REDUÇÃO DOS VIDROS Redução de 900 para 800 TR

CORES CLARAS

REDUÇÃO DE ÁREA ENVIDRAÇADA:

70 50%

REVESTIMENTO EXTERNO REFLETIVO:

MÁMORE BRANCO

VIDROS REFLETIVOS

ISOLAMENTO APROPRIADO

ROTAÇÃO DO EDIFÍCIO

ESTRATÉGIAS DO PROJETO

REVESTIMENTO REFLETIVO Redução de 900 para 800 TR

CORES CLARAS

REDUÇÃO DE ÁREA ENVIDRAÇADA:

70 50%

REVESTIMENTO EXTERNO REFLETIVO:

MÁMORE BRANCO

VIDROS REFLETIVOS

ISOLAMENTO APROPRIADO

ROTAÇÃO DO EDIFÍCIO

ESTRATÉGIAS DO PROJETO

VIDROS REFLETIVOS Redução de 900 para 795 TR

CORES CLARAS

REDUÇÃO DE ÁREA ENVIDRAÇADA:

70 50%

REVESTIMENTO EXTERNO REFLETIVO:

MÁMORE BRANCO

VIDROS REFLETIVOS

ISOLAMENTO APROPRIADO

ROTAÇÃO DO EDIFÍCIO

ESTRATÉGIAS DO PROJETO

ISOLAMENTO Redução de 900 para 845 TR

CORES CLARAS

REDUÇÃO DE ÁREA ENVIDRAÇADA:

70 50%

REVESTIMENTO EXTERNO REFLETIVO:

MÁMORE BRANCO

VIDROS REFLETIVOS

ISOLAMENTO APROPRIADO

ROTAÇÃO DO EDIFÍCIO

ESTRATÉGIAS DO PROJETO

ROTAÇÃO DO EDIFÍCIO Redução de 900 para 830 TR

CORES CLARAS

REDUÇÃO DE ÁREA ENVIDRAÇADA:

70 50%

REVESTIMENTO EXTERNO REFLETIVO:

MÁMORE BRANCO

VIDROS REFLETIVOS

ISOLAMENTO APROPRIADO

ROTAÇÃO DO EDIFÍCIO

ESTRATÉGIAS DO PROJETO

CORES CLARAS

REDUÇÃO DE ÁREA ENVIDRAÇADA:

70 50%

REVESTIMENTO EXTERNO REFLETIVO:

MÁMORE BRANCO

VIDROS REFLETIVOS

ISOLAMENTO APROPRIADO

ROTAÇÃO DO EDIFÍCIO

REDUÇÃO DA CARGA TÉRMICA:

DE 900 TR PARA 450 TR - 50%

ESTRATÉGIAS DO PROJETO

DIMINUIÇÃO DA CARGA TÉRMICA EM RELAÇÃO AO PRÉDIO BASE (PADRÃO, DE CUSTO MÉDIO)

Cores claras 2,2 %

Isolamento 6,1 %

Rotação 7,8 %

Redução vidro 11,0 %

Revestimento 11,0 %

Vidros refletivos 11,6 %

REDUÇÃO TOTAL 50 %

Estruturas12%

Diversos3%Ar externo

28%

Pessoas22%

Luzes35%

REDUÇÃO DA CARGA TÉRMICA

E NOVAS TENDÊNCIAS

Nova tendência tecnológica:

•Iluminação por LED (light emission diode)

>> 25% redução consumo;

>> 6 x mais durável

Nova tendência tecnológica:•Controle de presença e/ou contaminantes

Nova tendência tecnológicano Brasil:

•Estruturas mais leves, concreto protendido, dry-wall, isolamento térmico de paredes, vidros duplos, etc

(Veja New York Light Fair 2005)

OUTRAS ALTERAÇÕES POSSÍVEIS NO PROJETO

Sistema de Termo-Acumulação (redução na conta de energia)

Utilização de Ar Externo para Resfriar Estrutura à Noite

Utilização do Calor Rejeitado no Condensador do Chiller

Aplicar Resfriamento Evaporativo no Condensador do Chiller;

Alteração de Set-Point (maior temp. ambiente e UR);

Utilizar Motores Elétricos de Alto Rendimento;

Outros.