Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental Conforto Térmico em Ambientes Climatizados Adaptado de material originalmente criado pelo.

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1 Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental Conforto Térmico em Ambientes Climatizados Adaptado de material originalmente criado pelo Prof. Ricardo de M. Carvalho – Unifei – Itajubá, pelo Prof. Fernando A. França, da FEM – Unicamp Abril de 2005

2 Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental Conforto Térmico >> determinado pelas condições de temperatura e umidade que proporcionam bem-estar aos seres humanos; >> conceito subjetivo, cada um de nós tem condições próprias. Valores médios podem ser estabelecidos estatisticamente; >> deve ser ampliadas para contemplar outras que garantem bem-estar e saúde: nível de ruído, odor, contaminação por particulado sólido, bactérias, velocidade do ar distribuído, etc; >> não existe um índice formal, no Brasil, para estabelecer condição ideal de conforto em ambientes climatizados.

3 Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental A sensação de calor e/ou frio é determinada por:

4 Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental Temperatura do ar Umidade do ar; Velocidade do ar; Radiação térmica; Odores; Material sólido disperso; Contaminantes químicos; Contaminantes biológicos; Ruído; Arranjo ambiental. Fontes Homem; Animais; Móveis e acessórios; Processos; Máquinas; Intervenção humana; Ar externo; Natureza. Na perspectiva mais ampla, afetam o conforto:

5 Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental Parâmetros Básicos sob Controle As variáveis básicas sob controle devem ser: Temperatura de bulbo seco; Temperatura das superfícies circundantes; Umidade do ar; Velocidade do ar; Nível de ruído de geração própria; Contaminações por particulado, biológica e química

6 Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental Conceitos Auxiliares de Projeto: Temperatura radiante média >> (modelagem das trocas radiantes). T g é a temperatura de Vernon, medida pelo termômetro de globo de Vernon.

7 Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental Temperatura operacional >> (modelagem das trocas radiante e convectiva. T mrt < 50ºC e V < 0,4 m/s Conceitos Auxiliares de Projeto:

8 Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental Temperatura efetiva: >> (conforto térmico considerando trocas radiante e convectiva, e umidade relativa). Referências: 1 clo = 0,155 m 2 ºC / W; 1 met = 58,2 W/m 2 (pessoa sentada, em repouso) Variáveis Auxiliares de Projeto:

9 Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental Temperatura efetiva padrão >> padronização para avaliação da temperatura efetiva. Referências: Isolamento devido às vestimentas = 0,6 clo; Índice de permeabilidade à umidade = 0,4 Atividade metabólica = 1,0 met Velocidade do ar < 0,10 m/s Temperatura ambiente = temperatura radiante média Variáveis Características:

10 Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental Temperatura radiante média >> aplicada à modelagem das trocas radiantes; Temperatura operacional >> aplicada à modelagem das trocas radiantes e convectivas; Temperatura efetiva >> determina índice de conforto térmico considerando as trocas radiante e convectiva, e a umidade relativa. Conceitos Auxiliares de Projeto: Resumo

11 Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental Diagramas de Conforto (definem zonas operacionais de conforto) Estabelecer zonas de conforto é muito difícil porque: há muitas variáveis envolvidas; o fator adaptação ao meio é importante (e subjetivo). Normas: ASHRAE 55 (cond. internas, externas, ventilação) ABNT – NB – 10/1978 ASHRAE 62-89 – Padrões de Ventilação ASHRAE 62R-97

12 Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental ASHRAE 55 Inverno: T op = 20 a 23,5 C, = 60% T op = 20,5 a 24,5 C, T d = 2 C ET * = 20 e 23,5 C Verão: T op = 22,5 a 26 C, = 60% T op = 23,5 a 27 C, T d = 2 C ET * = 23 e 26 C

13 Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental NB (ABNT)

14 Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental NB (ABNT)

15 Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental A Objetividade No Conforto: As Equações de Conforto de Fanger Cálculo com base em sete parâmetros: 1.Temperatura de bulbo seco; 2.Umidade relativa; 3.Temperatura radiante média; 4.Velocidade do ar; 5.Taxa metabólica por atividade; 6.Resistência térmica da roupa; 7.Eficiência mecânica.

16 Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental -3 = gelado -2 = frio -1 = ligeiramente frio 0 = neutro +1 = ligeiramente quente +2 = quente +3 = muito quente A Objetividade No Conforto: As Equações de Conforto de Fanger Escala de Fanger:

17 Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental VEM: Voto Estimado Médio PPI: % de Pessoas Insatisfeitas Entidade ISO-773O ASHRAE VEM -0,5 a +0,5 -0,85 a +0,85 PPI 10% 20% As Equações de Conforto de Fanger Faixa de valores aceitáveis na Escala de Fanger:

18 Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental T = 24,0 ºC T mrt = 24,5 ºC = 50% Resistência das vestimentas = 1,0 clo V = 0,1 m/s Atividade metabólica = 70% As Equações de Conforto de Fanger Condições típicas de projeto no Brasil

19 Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental VEM = + 0,58 PPI = 12,1% Norma ISO-7730 não atendida, mas Critérios ASHRAE respeitados. As Equações de Conforto de Fanger Estas condições no Brasil resultam em:

20 Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental Em Geral: Qualidade do Ar Interno é Aceitável 80% ou mais das pessoas não manifestam insatisfação, mas... Síndrome do Edifício Doente mais de 20% das pessoas têm problemas de saúde resultantes da má qualidade do ar interno.

21 Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental Quatro grupos: I.Contaminação interior; II.Contaminação exterior; III.Contaminação intrínseca ao sistema; IV.Deficiências do projeto de condicionamento A Contaminação do Ar Condicionado

22 Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental Métodos básicos para manutenção da QAI: A Contaminação do Ar Condicionado 1.Eliminação / modificação da fonte de contaminantes; 2.Ventilação local exaustora; 3.Uso de ar externo; 4.Limpeza do ar

23 Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental Sistema de Climatização Típico

24 Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental Vazão total no ambiente condicionado: Vazão de diluição de um contaminante: A Qualidade do Ar Interno Q t = Q sup + Q inf = Q ret + Q exf + Q ex Q t Ce + N = Q t C s

25 Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental Um Novo Dispositivo de Controle Térmico (?) ?

26 Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental

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30 Domo Arigato