SISTEMAS DE 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

O Cálculo da Carga e os Sistemas 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

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...

Condicionamento Térmico de Edifício Comercial: Estudo de Caso Algumas variáveis de projeto:  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 Edifício Bussiness Point Setor Autarquias Sul - Brasília - DF  Iluminação 40 W/m2  BS = 24 oC UR = 50 % 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)

900 TR CARGA TÉRMICA DO EDIFÍCIO Diversos 5% Ar externo 15% Pessoas 13% Estruturas 46% Luzes 21% O condicionamento dos ambientes privados é exclusivo: sistema de água gelada com fan-coils e “ BTU meter “

PRINCIPAIS ESTRATÉGIAS DO PROJETO  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  CORES CLARAS  Redução de 900 para 880 TR

ESTRATÉGIAS DO PROJETO  CORES CLARAS REDUÇÃO DE ÁREA ENVIDRAÇADA: 70  50%  REVESTIMENTO EXTERNO REFLETIVO: MÁMORE BRANCO  VIDROS REFLETIVOS  ISOLAMENTO APROPRIADO  ROTAÇÃO DO EDIFÍCIO  REDUÇÃO DOS VIDROS  Redução de 900 para 800 TR

ESTRATÉGIAS DO PROJETO  CORES CLARAS REDUÇÃO DE ÁREA ENVIDRAÇADA: 70  50%  REVESTIMENTO EXTERNO REFLETIVO: MÁMORE BRANCO  VIDROS REFLETIVOS  ISOLAMENTO APROPRIADO  ROTAÇÃO DO EDIFÍCIO  REVESTIMENTO REFLETIVO  Redução de 900 para 800 TR

ESTRATÉGIAS DO PROJETO  CORES CLARAS REDUÇÃO DE ÁREA ENVIDRAÇADA: 70  50%  REVESTIMENTO EXTERNO REFLETIVO: MÁMORE BRANCO  VIDROS REFLETIVOS  ISOLAMENTO APROPRIADO  ROTAÇÃO DO EDIFÍCIO  VIDROS REFLETIVOS  Redução de 900 para 795 TR

ESTRATÉGIAS DO PROJETO  CORES CLARAS REDUÇÃO DE ÁREA ENVIDRAÇADA: 70  50%  REVESTIMENTO EXTERNO REFLETIVO: MÁMORE BRANCO  VIDROS REFLETIVOS  ISOLAMENTO APROPRIADO  ROTAÇÃO DO EDIFÍCIO  ISOLAMENTO  Redução de 900 para 845 TR

ESTRATÉGIAS DO PROJETO  CORES CLARAS REDUÇÃO DE ÁREA ENVIDRAÇADA: 70  50%  REVESTIMENTO EXTERNO REFLETIVO: MÁMORE BRANCO  VIDROS REFLETIVOS  ISOLAMENTO APROPRIADO  ROTAÇÃO DO EDIFÍCIO  ROTAÇÃO DO EDIFÍCIO  Redução de 900 para 830 TR

- 50% ESTRATÉGIAS DO PROJETO REDUÇÃO DA CARGA TÉRMICA:  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%

DIMINUIÇÃO DA CARGA TÉRMICA EM RELAÇÃO AO PRÉDIO BASE (PADRÃO, DE CUSTO MÉDIO)  Cores claras 2,2 %  Redução vidro 11,0 %  Revestimento 11,0 %  Vidros refletivos 11,6 %  Isolamento 6,1 %  Rotação 7,8 % REDUÇÃO TOTAL 50 %

REDUÇÃO DA CARGA TÉRMICA E NOVAS TENDÊNCIAS Nova tendência tecnológica no Brasil: Estruturas mais leves, concreto protendido, dry-wall, isolamento térmico de paredes, vidros duplos, etc Diversos 3% Estruturas 12% Ar externo 28% Nova tendência tecnológica: Controle de presença e/ou contaminantes Pessoas 22% Luzes 35% Nova tendência tecnológica: Iluminação por LED (light emission diode) >> 25% redução consumo; >> 6 x mais durável (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.