Sistemas De Ar Con Ftesm2012

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FTESM SISTEMAS DE AR CONDICIONADO - 2012 Pag. 1 SISTEMAS DE AR CONDICIONADO 1. GENERALIDADES 2. ESCOLHA DOS SISTEMAS 3. CLASSIFICAÇÃO DOS SISTEMAS 4. SISTEMAS DE EXPANSÃO DIRETA 5. SISTEMAS DE EXPANSÃO INDIRETA 6. ESPECIFICAÇÕES MECÂNICAS 7. SISTEMA AR x ÁGUA 8. SISTEMAS SEGUNDO O TIPO DE CONTROLE AMBIENTAL 9. SISTEMA HIDRÁULICOS DE VAZÃO DE ÁGUA VARIÁVEL 10.TERMOACUMULAÇÃO PROF. JORGE FERREIRA FTESM SISTEMAS DE AR CONDICIONADO - 2012 Pag. 2 1. GENERALIDADES Sistemas de ar condicionado são conjuntos de componentes (equipamentos e materiais) mecânicos e eletro -eletrônicos que se interagem, com o objetivo de modificar as condições de temperatura, umidade relativa e pureza do ar de um ambiente,para adequa -lo as condições ideais de conforto humano, viabilizando um processo produtivo. Suas funções básicas são:: - Resfriar o ar Desumidificar o ar Controlar a pureza do ar Impulsionar e distribuir o ar 2. ESCOLHA DOS SISTEMAS A escolha do sistema a ser adotado no prédio é definida pelo engenheiro projetista do sistema de ar condicionado, baseado em parâmetros que descreveremos a seguir: Carga Térmica calculada Embora atualmente existam equipamentos de todos os sistemas a partir de uma tonelada de refrigeração, a carga térmica total calculada para o prédio ainda é fator determinante para a escolha do sistema a ser utilizado. Atualmente a utilização dos "splits" nos leva a tendência de definirmos por este tipo de sistema, quando a carga térmica total está no maximo em 50 TRs, enquanto cargas maiores que 100 TRs, nos leva a optar por sistemas de água gelada. Apesar do exposto acima, somente a carga térmica calculada não é fator definitivo para a escolha, devendo ser considerado também os outros parâmetros descritos a seguir. Condições ambientais As condições ambientais internas, que também são dados importantes no calculo da carga térmica , podem influir na escolha do sistema, como por exemplo: - Temperatura (poderá haver ou não aquecimento) Umidade (se controlada ou não) Nível de filtragem no ambiente Nível de ruído permitido FTESM SISTEMAS DE AR CONDICIONADO - 2012 Pag. 3 Tipo de utilização da edificação O sistema a ser adotado també m é influenciado pelo tipo de utilização, ou seja, se é um colégio, um prédio comercial, uma indústria, um shopping, etc. Utilidades disponíveis É importante no início de um projeto, verificar se todas as utilidades necessárias para a implantação dos sist emas estão disponíveis. Se não houver carga elétrica suficiente deve -se providenciar o aumento de carga. Se não houver água não podemos optar por sistemas com rejeição de calor por água de resfriamento. Se não houver gás natural disponível na entrada do empreendimento, na maior parte das vezes inviabiliza o uso do sistema a gás. Arquitetura da edificação É principalmente em função da arquitetura, que o tipo de sistema é definido. Primeiramente a carga térmica, que depende da orientação, dos tipos de fachadas, dos vidros, dos materiais construtivos, das áreas a serem condicionadas, etc. Outro fator importante são os espaços disponibilizados pelo arquiteto para a instalação dos equipamentos, tubulações e redes de dutos. Finalmente a distribuição de ar, qu e é função da arquitetura de interiores, da paginação do teto e de outros detalhes decorativos. Analise econômica O ultimo fator tão importante quanto os outros, é a análise econômica do empreendimento, no que se refere a analise do custo inicial, do c usto operacional e de manutenção, da vida útil dos equipamentos, da disponibilidade financeira do cliente, da qualidade, garantia e prazo de entrega dos equipamentos, etc FTESM SISTEMAS DE AR CONDICIONADO - 2012 Pag. 4 3. 3.1 CLASSIFICAÇÃO DOS SISTEMAS DE ACORDO COM OS SEUS COMPONENTES Para melhor entendermos um sistema de ar condicio nado, vamos classifica-lo de acordo com os seus componentes: Condicionadores de Ar 1. Pelo lado do FRIO: Resfriadores de liquido Ventiladores Dutos 2. Pelo lado do AR: Filtros Grelhas, Difusores, etc. Torres de Resfriamento 3. Pelo lado da ÁGUA: Bombas Hidráulicas Tubulações Hidráulicas O lado do frio O lado do frio é o lado onde há a produção do frio necessário para a retirada de calor do ambiente. Pode ser realizada por equipamentos que utilizam os ciclos de refrigeração que serão comentados e indicados mais adiante. FTESM SISTEMAS DE AR CONDICIONADO - 2012 Pag. 5 O lado da água O lado da água é o lado onde a água é utilizada como agente de rejeição de calor do ambiente ou como agente intermediário na produção de frio. A água utilizada como rejeição de calor do ambiente é chamada de água de condensação ou de resfriamento (de 29 ,5 o C a 35,0 o C), tendo por finalidade retirar o calor do ciclo de refrigeração através da transferência de calor da condensação do fluido refrigerante no condensador (ciclo de compressão de vapor) ou na absorção e na condensação do refrigerante (ciclo de absorção). A água de condensação retorna ao processo após o seu resfriamento na torre de resfriamento, onde finalmente o calor do ambiente é lançado na atmosfera. FTESM SISTEMAS DE AR CONDICIONADO - 2012 Pag. 6 CONDENSADOR ABSORVEDOR CONDENSADOR TORRE DE RESFRIAMENTO BOMBA A água também é utilizada como agente de intermediário na produção de frio, é denominada de água gelada em virtude da sua temperatura de utilização (de 7 o C a 12,5 o C). Sua finalidade é resfriar o ar do ambiente para posteriormente ser resfriada através da troca de calor da água com o fluido refrigerante vaporizado no evaporador das unidades resfriadoras. AR Água Gelada 7o C Evaporador da Unidade Resfriadora Condicionador de ar Ambiente Calor 12,5o C O lado do AR O lado do AR é o lado onde o ar condicionado realmente circula através dos ambientes, resfriando, desumidificando e distribuindo o ar. O lado do ar é composto dos seguintes equipamentos e dispositivos: No condicionador de ar: - Ventiladores FTESM SISTEMAS DE AR CONDICIONADO - 2012 Pag. 7 - Trocadores de calor que resfriam e desumidificam o ar (serpentina evaporada ou de resfriamento). - Filtros de entrada de ar - Bandejas de água de condensação do ar Na rede de distribuição de ar: - Dutos de insuflamento e retorno de ar - Dispositivos de distribuição de ar (grelhas, difusores, etc.). No ambiente e/ou nas casas de maquinas: - O próprio ambiente - Grelhas, frestas ou difusores para retorno de ar. - Venezianas de tomada de ar exterior - Espaços de retorno de ar, como por exemplo, o entreforro. - Os espaços de mistura de ar, (exterior e de retorno) que podem ser nas próprias casas de máquinas dos condicionadores ou nas chamada s caixas de mistura. FTESM SISTEMAS DE AR CONDICIONADO - 2012 Pag. 8 Caixa de mistura Filtro Trocador de calor Ventilador AR EXTERIOR T AR de RETORNO T AR DE RENOVAÇÃO 3.2 DE ACORDO COM A FORMA DE RESFRIAMENTO De acordo a forma de re sfriamento em relação ao ambiente os sistemas são classificados geralmente como: DIRETOS ou INDIRETOS. Esta classificação acima é derivada da forma que a literatura corrente de ar condicionado denominava os sistemas que utilizavam o ciclo de refrigeração conhecido como por compressão de vapor. Neste processo os sistemas eram classificados como EXPANSÃO DIRETA OU INDIRETA. Expansão direta São os sistemas em que a expansão do gás refrige rante acontece na serpentina da unidade evaporadora que absor ve o calor diretamente do ar que passa através da mesma,como por exemplo: FTESM SISTEMAS DE AR CONDICIONADO - 2012 Pag. 9 - Sistemas com utilização das unidades centrais unitárias (self contained") - Sistemas com utilização das unidades divididas ("splits -systems”) Estes sistemas são complementados por r edes de dutos e distribuição de ar, sistemas de água de resfriamento ou condensação, compostos de torres de arrefecimento, bombas de água e tubulações de água de condensação e controles automáticos. Expansão indireta São os sistemas em que a expansão do gás refrigerante serpentina do evaporador através da troca de calor com intermediário de refrigeração, enquan to este mesmo agente passar nas serpentinas nos condicionadores locais absor ve o do ambiente. se dá na um agente é o que ao calor do ar Os agentes intermediários mais utilizados são: a água gelada, a salmoura, água + etileno glicol, etc. Estes sistemas utilizam as unidades resfriadoras de líquidos (“Chillers”) e os condicionadores de ar locais ou climatizadores ("fan -coil" ou "airhandling".) Estes sistemas são complementados por redes de dutos e distribuição de AR, sistemas de água gelada compostos de bombas de água e tubulações de água gelada, sistemas de água de resfriamento ou condensação, compostos de torres de arrefecimento, bombas de ág ua e tubulações de água de condensação e controles automáticos. A maioria dos sistemas de refrigeração empregados nos equipamentos de ar condicionado, utilizam o sistema de “Compressão de vapor”, embora os sistemas que utilizam os ciclos de absorção estão voltando a ser utilizados com mais freqüência. Os equipamentos que utilizam ciclos de absorção, são chamados de maquinas de absorção ("chillers" de absorção) que podem utilizar como fonte de energia o vapor, a água quente ou o gás natural. As maquinas de absorção não deixam de ser unidades resfriadoras de água, com características próprias do seu ciclo e dos seus refrigerantes. Estas unidades realizam tambem o resfriamento do ambiente de forma INDIRETA, embora não possam ser classificadas como expa nsão indireta. Nos processos de ar condicionado normalmente os sistemas de resfriamento indireto, utilizando unidades resfriadoras de compressão ou absorção, são denominados de "água gelada". FTESM SISTEMAS DE AR CONDICIONADO - 2012 Pag. 10 Sistemas de refrigeração por compressão de vapor A maioria dos sistemas de refrigeração empregados nos equipamentos de ar condicionado, utilizam o sistema denominado de “Compressão de vapor” , onde os fluidos utilizados (chamados de refrigerantes) tem a propriedade de vaporizar a baixa temperatura, permitindo a absor ção de grandes quantidades de calor. Este sistema é composto de quatro fases básicas, ou sejam: EVAPORAÇÃO O liquido refrigerante, cuja a pressão é reduzida na válvula de expansão, se evapora retirando o calor do ar ambiente. Nesta fase a pressão e a temperatura permanecem constantes. COMPRESSÃO O compressor aspira o vapor do refrigerante formado no evaporador, e comprime o vapor ate uma condição que possa permitir a condensação, ou seja alta pressão e alta temperatura. CONDENSAÇÃO O vapor do refrigerante a alta pressão e alta temperatura, pode ser facilmente condensado pela rejeição de calor através da ÁGUA ou o AR a temperatura ambiente. No condensador o vapor superaquecido é resfriado até a temperatura de saturação e depois condensado. FTESM SISTEMAS DE AR CONDICIONADO - 2012 Pag. 11 EXPANSÃO Para diminuir a pressão do liquido refrigerante vindo do condensador até o evaporador, usa-se um dispositivo de controle (válvula de expansão ou um tubo capilar). Neste processo a pressão é reduzida enquanto a entalpia permanece constante. Para entendermos melhor o ciclo, devemos observar as figuras e o diagrama Pressão-Entalpia, representados a seguir: 2 CONDENSADOR condensador 3 líquido CICLO BASICO DE COMPRESSAO DE VAPOR 4 evaporador Válvula de expansão 3 2 4 PRESSAO 1 X ENTALPIA 1 vapor compressor FTESM SISTEMAS DE AR CONDICIONADO - 2012 Pag. 12 Sistemas de refrigeração por absorção O principio dos sistemas de absorção é baseado na afinidade de algumas substancias no processo de absorção química. As substancias utilizadas possuem pontos de ebulição muito diferentes, facilitando a sua separação por aquecimento da mistura entre elas. Nas unidades resfriadoras de absorção, a água é utilizada como refrigerante por ser a substancia mais volátil, e o brometo de lítio é utilizado como absorvedor. No concentrador com a utilização de uma fonte de calor externa as substancias são separadas, resultando na liberação de vapor d’água e na concentração da solução do brometo de lítio. O vapor d’água liberado vai ao condensador no qual se condensa na troca de calor com um sistema de água de resfriamento. Repetidamente a água se expande e evapora, resfriando a água que vem do sistema de ar condicionado (água gelada). Finalmente o vapor d’água vai ao absorvedor onde é absorvido pelo brometo de lítio e bombeado até ao concentrador onde o ciclo é reiniciado. O seu esquema básico é apresentado a seguir: vapor concentrador vapor condensador d'água ou água quente solução de BrLi e água água vapor gelada absorvedor d'água água de resfriamento água evaporador FTESM SISTEMAS DE AR CONDICIONADO - 2012 Pag. 13 4. SISTEMAS DE EXPANSÃO DIRETA São os sistemas em que a expansão do gás refrige rante acontece na serpentina da unidad e evaporadora que absor ve o calor diretamente do ar que passa através da mesma. Estes sistemas são compostos dos seguintes elementos, ou sejam: serpentina de expansão direta compressor condensador ventilador controles e acessórios. Podemos classificar estes sistemas\unidades da seguinte forma: - Aparelhos unitários de janela - Unidades centrais unitárias (self -contained"): * com condensação a ÁGUA * com condensação a AR incorporado * com condensação a AR remota As unidades acima trazem inco rporadas nas mesmas, todos os elementos necessários ao seu funcionamento, ou sejam em um único gabinete, com exceção das unidades com condensador remoto. - Sistemas divididos ("splits -systems"): * unidades evaporadoras * unidades condensadoras 4.1 APARELHOS UNITÁRIOS DE JANELA São unidades capazes de circular, filtrar, resfriar, desumidificar e aquecer o ambiente. Normalmente utilizados em residências e salas co merciais, são desaconselháveis em áreas indus triais. VANTAGENS baixo custo inicial instalação simples controle de temperatura individual DESVANTAGENS não permitem gerenciamento global de consumo de energia do prédio não possui regulagem de vazão alto custo operacional (KW/TR) colocado em paredes externas baixa capacidade instalada fatores estéticos alto nível de ruído pequena vida útil FTESM SISTEMAS DE AR CONDICIONADO - 2012 Pag. 14 Normalmente é fabricado nas capacidades de 7000, 9000, 10500, 12000, 18000, 24000 e 30000 Btu/h. CARACTERÍSTICAS OPERACIONAIS E ECONÔMICAS: SISTEMA Custo inicial Potência consumida Vida útil AP. DE JANELA aprox. 800 R$/TR 1,7 KW/TR 5 anos AR CONDICIONADO DE JANELA condensador motor ventilador serpentina evaporadora filtros / / / / / / / / compressor 4.2 SISTEMAS DIVIDIDOS - “SPLIT SYSTEMS” Nestes sistemas os componentes do ciclo de refrigeração são compostos de uma unidade evaporadora (normal mente ficam localizados próximos ou dentro dos ambientes a serem condic ionados) e a unidade condensadora (com compressor-condensador , instalado em área externa distante da outra unidade), interligados por uma tubulação de refrigerante. Normalmente o agente de rejeição de calor no con densador é o AR, sendo que são utilizad os ventiladores centrífugos ou axiais. EVAPORADOR COMPRESSOR VENTILADOR CONDENSADOR FTESM SISTEMAS DE AR CONDICIONADO - 2012 VANTAGENS Baixo custo inicial em relação a outros sistemas (exceção ao de janela) Instalação e manutenção simples Baixo nível de ruído interno Memores custos de operação e manutenção(em relação aos de janela) Grande versatilidade pela ampla quantidade de modelos e capacidade. Alguns modelos permitem o uso de dutos e conseqüentemente uma boa distribuição de ar Tamanhos compactos Pag. 15 DESVANTAGENS Não permitem gerenciamento global de consumo de energia do prédio A união dos componentes por tubulações de refrigerante, com as suas limitações de distancia e trajeto (vertical e horizontal), isolamento, etc. Maior custo operacional (KW/TR) em relação a sistemas de água gelada Capacidade de instalação limitada (mini-splits) Necessita a realização de procedimentos de vácuo nas linhas de refrigerante e colocação de carga de refrigerante no campo Dificuldade de instalação dos drenos Médio nível de ruído do compressor em áreas externas Os mini-splits opcionalmente podem ter sistema de aquecimento por ciclo reverso de calor. A instalação em casa de máquinas, paredes, piso e tetos sem interferir na fachada ou áreas externas do prédio. (SPLITS CENTRAIS) Controle remoto de liga–desliga, temperatura, velocidade do ar, etc. COMPONENTES PRINCIPAIS: Do ciclo de refrigeração: Unidade condensadora  Compressores alternativos ou scroll  Condensadores do tipo serpentina providos de aletas planas de alumínio.  Válvulas de expansão termostatica ou capilar. Unidade evaporadora -Evaporador do tipo serpentina de expansão direta. -Tubulações de refrigerante (R22) (Instaladas externamente as unidades) FTESM SISTEMAS DE AR CONDICIONADO - 2012 Pag. 16 Do lado do AR: -Ventilador centrifugo, pás para frente, dupla elétrico único. -Filtros de ar. aspiração, com motor Diversos: - Quadro elétrico e de comando. - Gabinete. - Bandeja de dreno. - Controle remoto NOTAS IMPORTANTE: Primeiramente a unidade chamada de “split”’ no Brasil se caracterizava, além da sua possibilidade de divisão de seus componentes, d e possuir baixas capacidades de refrigeração, tendo como padrão máximo 3,3 TR do multisplit da Springer -Carrier. Atualmente chamamos de “split” todas as unidades condensadoras que tenham no mesmo gabinete o compressor e o condensador, diferenciando portanto do self com condensador remoto, que teria apenas o condensador separado. As unidades de capacidade maior que 3,3 TR , com possui o gabinete externo com o compressor e o condensador, estâo sendo chamadas de popularmente de “splitão”. Nos EUA estas unidades são chamadas de: Unidade compressora-condensadora = “condensing unit” Unidade ventiladora - evaporadora = “fan -coil unit” Vida útil média = 7 anos Os mini-splits conforme o fabricante podem ser instalados também com a combinação de dois, três ou quatro evaporadores com um único condensador. Outro sistema que começa a ser instalado no Brasil, é o chamado VRV (vazão de refrigerante variável) que utiliza vários evaporadores com uma única unidade condensadora. FTESM SISTEMAS DE AR CONDICIONADO - 2012 Pag. 17 CARACTERÍSTICAS OPERACIONAIS E ECONÔMICAS: SISTEMA HI-WALL CONSOLE TORRE CASSETE BUILT-IN SPLIT CENTRAL VRV CUSTO INICIAL aproximadamente 2500R$/TR 2600R$/TR 2800R$/TR 3400R$/TR 2800R$/TR 2650R$/TR 6000R$/TR POTÊNCIA CONSUMIDA 1,1 a 1,7 KW/TR SPLITS Evaporador Condensador/Compressor FTESM SISTEMAS DE AR CONDICIONADO - 2012 Pag. 18 Evaporador Condensador/Compressor Condensador/Compressor Evaporador Os principais tipos de splits e suas necessidades são as seguintes: "HI-WALL OU DE PAREDE" Instalação: Evaporador - Aparente, suportado na parede. Condensador - Localizado em meio externo, com espaços para tomada e descarga de ar. Pode ser suportado na fachada ou acima de uma laje externa. FTESM SISTEMAS DE AR CONDICIONADO - 2012 Pag. 19 Utilidades: Ponto de força: próximo ao condensador e vai até o evaporador por meio de cabos flexíveis.(Aprox: 1,5KW/TR) Dreno: conectar o dreno ao ponto de drenagem mais próximo, de forma aparente ou embutido. Capacidades: Diversas de 6000 a 36000 Btu/h Observações: A interligação entre o evaporador e o condensador é realizada pelas tubulações de cobre (sucção e de líquido) q ue são envolvidas com material isolante, juntamente com o cabo elétrico. Não permite o uso de dutos. Permite o ciclo com aquecimento. Pode utilizar o controle remoto. Distancias de interligação entre 10 a 30 metros. “UNDER CEILING” OU CONSOLE - VERTICAL OU HORIZONTAL Instalação: Evaporador - Aparente, suportado no teto (horizontal) ou instalado na parede ou no piso. Condensador - Localizado em meio externo, com espaços para tomada e descarga de ar. Pode ser suportado na fachada ou acima de uma laje externa. FTESM SISTEMAS DE AR CONDICIONADO - 2012 Pag. 20 Utilidades: Ponto de força: próximo ao condensador e vai até o evaporador por meio de cabos flexíveis.(Aprox: 1,5KW/TR) Dreno: conectar o dreno ao ponto de drenagem mais próximo, de forma aparente ou embutido. Capacidades: Diversas de 12000 a 600 00 Btu/h Observações: A interligação entre o evaporador e o condensador é realizada pelas tubulações de cobre (sucção e de líquido) que são envolvidas com material isolante, juntamente com o cabo elétrico. Não permite o uso de dutos. Pode utilizar o cont role remoto. Distancias de interligação entre 10 a 30 metros. TORRE Instalação: Evaporador - Aparente, instalado no piso. Condensador - Localizado em meio externo, com espaços para tomada e descarga de ar. Pode ser suportado na fachada ou acima de uma l aje externa. Utilidades: Ponto de força: próximo ao condensador e vai até o evaporador por meio de cabos flexíveis.(Aprox: 1,5KW/TR) Dreno: conectar o dreno ao ponto de drenagem mais próximo, de forma aparente ou embutido. FTESM SISTEMAS DE AR CONDICIONADO - 2012 Pag. 21 Capacidades: Diversas de 16000 a 50000 Btu/h Observações: A interligação entre o evaporador e o condensador é realizada pelas tubulações de cobre (sucção e de líquido) que são envolvidas com material isolante, juntamente com o cabo elétrico. Não permite o uso de dutos. Pode utilizar o controle remoto. Distancias de interligação entre 10 a 30 metros. CASSETE Instalação: Evaporador - Suportado no teto (horizontal) instalado acima do forro. Condensador - Localizado em meio externo, com espaços para tomada e descarga de ar. Pode ser suportado na fachada ou acima de uma laje externa. FTESM SISTEMAS DE AR CONDICIONADO - 2012 Pag. 22 Utilidades: Ponto de força: próximo ao condensador e vai até o evaporador por meio de cabos flexíveis.(Aprox: 1,5KW/TR) Dreno: conectar o dreno ao ponto de drenagem mais próximo, de forma aparente ou embutido. Na maioria das vezes deve -se usar uma minibomba de dreno. Capacidades: Diversas de 18000 a 60000 Btu/h Observações: A interligação entre o evaporador e o condensador é realizada pelas tubulações de cobre (sucção e de líquido) que são envolv idas com material isolante, juntamente com o cabo elétrico. Não permite o uso de dutos. Pode utilizar o controle remoto. Distancias de interligação entre 10 a 30 metros. EMBUTIDOS - “BUILT-IN” Instalação: Evaporador - Embutido, instalado no entreforr o ou acima de um armário ou sanitário, ficando aparente apenas a grelha de insuflamento. Condensador - Localizado em meio externo, com espaços para tomada e descarga de ar. Pode ser suportado na fachada ou acima de uma laje externa. FTESM SISTEMAS DE AR CONDICIONADO - 2012 Pag. 23 Utilidades: Ponto de força: próximo ao condensador e vai até o evaporador por meio de cabos flexíveis.(Aprox: 1,5KW/TR) Dreno: conectar o dreno ao ponto de drenagem mais próximo, de forma aparente ou embutido. Capacidades: Diversas de 18000 a 60000 Btu/h Observações: A interligação entre o evaporador e o condensador é realizada pelas tubulações de cobre (sucção e de líquido) que são envolvidas com material isolante, juntamente com o cabo elétrico. Pode ser conectada a uma rede de dutos, desde que o ventilador tenha pressão estática disponível. Pode utilizar o controle remoto. Distancias de interligação entre 10 a 30 metros. OS “SPLITS CENTRAIS - SPLITÕES” Instalação: Evaporador: Vertical ou horizontal, instalado principalmente em uma casa de máquinas. Condensador - Localizado em meio externo, com espaços para tomada e descarga de ar. Pode ser suportado na fachada ou acima de uma laje externa. Descarga horizontal (ventilador axial) e descarga vertical (ventilador centrifugo). FTESM SISTEMAS DE AR CONDICIONADO - 2012 Pag. 24 Utilidades: Ponto de força: pró ximo ao condensador e vai até o evaporador por meio de cabos flexíveis.(Aprox: 1,5KW/TR) Dreno: Dreno: conectar o dreno ao ponto de drenagem mais próximo.(Ralo sifonado na casa de máquinas). Capacidades: Diversas de 3 a 60 TR Observações: A interligação entre o evaporador e o condensador é realizada pelas tubulações de cobre (sucção e de líquido) que são envolvidas com material isolante, juntamente com o cabo elétrico. É normalmente conectado a uma rede de dutos, em virtude de que o ventilador tem press ão estática disponível. As distancias de interligação variam em função da capacidade. FTESM SISTEMAS DE AR CONDICIONADO - 2012 Pag. 25 UNIDADES CONDENSADORAS e UNIDADES MULTIPLAS Consultar os fabricantes. Bi e Tri Split Tipo de condensadores de splits FTESM SISTEMAS DE AR CONDICIONADO - 2012 Pag. 26 SELEÇÃO DE “SPLITS” Normalmente a seleção dos condicionadores é definida diretamente pelos projetistas baseadas nos catálogos comerciais dos fabricantes. Esta utilização deve ser feita apenas como pré -dimensionamento, devendo a seleção final ser realizada pelo fabricante. Deve-se lembrar que de acordo com a ARI (Air conditioning and Refrigeration Institute) as capacidades dos catálogos são baseadas nas seguintes condições de projeto:    Temperatura de bulbo seco do retorno = 27 o C Temperatura de bulbo úmido do retorno = 19,5 o C Temperatura de entrada de ar exterior no condensador = 35 o C Os dados mínimos para seleção dos equipamentos devem ser os seguintes:      carga térmica total vazão de ar exterior vazão de ar insuflada pressão estática externa (ventilador) comprimento das tubulações de freon As características a determinar pela seleção são as seguintes:     modelo consumo elétrico dimensões dimensionamento das tubulações de entre as unidades) freon (depende da distancia AS UNIDADES “VRV” FLUXO OU VOLUME DE REFRIGERANTE VARIAVEL FTESM SISTEMAS DE AR CONDICIONADO - 2012 Pag. 27 4. 3 UNIDADES CENTRAIS UNITÁRIAS “SELF-CONTAINED” São unidades também chamadas de "autônomas" ou "self -contained", porque possuem todos os componen tes necessários para o seu funcionamento. São fabricadas para determinadas condições padronizadas, que deverã o ser adaptadas para as condições de projeto necessárias as suas utilizações. Estes equipamentos concentram em uma só unidade ou gabinete, o equipamento de movimentação de ar (ven tilador), de purificação do ar (filtros) e o ciclo de refrigeração por com pressão de vapor. A seguir apresentamos características: os principais tipos e as suas principais INCORPORADO CONDENSAÇÃO A AR SELF-CONTAINED "ROOF-TOP" REMOTO CONDENSAÇÃO A ÁGUA (Uso de torres , tubulações hidráulicas e bombas) As unidades são projetadas para fornecer em torno de 510 (300 a 850) m3/h por tonelada de refrigeração, fa tor de calor sensível entre 0,7 a 0,9 e fator de by-pass entre 0,15 a 0,2. Assim as unida des são mais economicamente utilizadas quando estes valores são requeridos. Os equipamentos a partir de 10 TR normalmente são encontrados com dois circuitos de refrigeração. Vida útil média = 10 a 12 anos VANTAGENS Baixo custo inicial em relação aos sistemas de água gelada Instalação e manutenção simples Baixo nível de ruído interno Menores custos de operação e manutenção(em relação aos de janela) DESVANTAGENS Não permitem gerenciamento global de consumo de energia do prédio A união dos componentes por tubulações de refrigerante, com as suas limitações de distancia e trajeto (vertical e horizontal), isolamento, etc. (Self com condensador incorporado) Maior custo operacional (KW/TR) em relação a sistemas de água gelada Necessita a realização de procedimentos de vácuo nas linhas de refrigerante e colocação de carga de refrigerante no campo (Self com condensador incorporado) FTESM SISTEMAS DE AR CONDICIONADO - 2012 Pag. 28 Permitem o uso de dutos e conseqüentemente Os furos para insuflamento e retorno de uma boa distribuição de ar ar devem estar prontos antes da impermeabilização da cobertura (“rooftops’) A manutenção pode ser realizada fora do Médio nível de ruído (compressor na prédio, ou seja acima da cobertura no caso unidade dentro do ambiente ou nas dos roof-top. casas de máquinas) CARACTERÍSTICAS OPERACIONAIS E ECONÔMICAS: SISTEMA AR INCORPORADO CDS REMOTO AGUA CUSTO INICIAL aproximadamente 2750R$/TR 2900R$/TR 3200R$/TR POTÊNCIA CONSUMIDA 1,7 KW/TR 1,7 KW/TR 1,4 KW/TR FTESM SISTEMAS DE AR CONDICIONADO - 2012 Pag. 29 UNIDADES “SELF-CONTAINED” COM CONDENSADOR INCORPORADO Instalação: Evaporador - Sempre vertical, instalado em casa de máquinas Condensador incorporado - Necessita de tomada e descarga de ar na fachada. Utilidades: Ponto de força: próximo ao equipamento.(Aprox: 1,5KW/TR) Dreno: conectar o dreno ao ponto de drenagem mais próximo. (Ralo sifonado na casa de máquinas). Capacidades: 3, 5, 7.5 , 10, 12,5 e 15 TRs. Observações: Pode distribuir o através de redes de dut os ou através de um grelha de descarga livre ("plenum"). COMPONENTES PRINCIPAIS: Do ciclo de refrigeração : - Compressores alternativos ou scroll - Válvulas de expansão termostatica. - Evaporador do tipo serpentina de expansão direta. - Tubulações de refriger ante (R22) - Acessórios do ciclo como visor de liquido, filtro secador, etc. - Condensadores incorporados, tipo serpentina providos de aletas planas de alumínio. - Ventilador centrifugo, pás para frente, dupla aspiração, com motor elétrico. - Filtro de ar. Do lado do AR: - Ventilador centrifugo, pás para frente, dupla elétrico - Filtros de ar. Diversos: - Quadro elétrico e de comando. - Gabinete. - Bandeja de dreno. aspiração, com motor FTESM SISTEMAS DE AR CONDICIONADO - 2012 Pag. 30 SELF A AR INCORPORADO //////////////////// /// /\// /// /// /// /// /// /// UNIDADES “SELF-CONTAINED” COM CONDENSADOR REMOTO Instalação: Evaporador - Sempre vertical, instalado em casa de máquinas Condensador incorporado - Localizado em meio externo, com espaços para tomada e descarga de ar. Pode ser suportado na fachada ou acima de uma laje externa. Pode ser unitário ou duplo. Utilidades: Ponto de força: próximo ao equipamento.(Aprox: 1,5KW/TR) Dreno: conectar o dreno ao ponto de drenagem mais próximo. (Ralo sifonado na casa de máquinas). FTESM SISTEMAS DE AR CONDICIONADO - 2012 Pag. 31 Capacidades: 5, 7.5, 10, 12.5, 15 e 20 TRs, com condensadores remotos de 5. 7.5 e 10 TRs. Nas seguintes combinações: S5 CR5 S7,5 CR7,5 S10 2 x CR5 ou CR10 S12.5 CR5 + CR7.5 S15 2 x CR7.5 S20 2 x CR10 Observações: A interligação entre o evaporador e o condensador é realizada pelas tubulações de cobre que vão envolvidas com material isolante. Pode distribuir o através de redes de dutos ou através de um grelha de descarga livre ("plenum"). COMPONENTES PRINCIPAIS: Do ciclo de refrigeração: Os mesmos componentes do "Self a Ar", com os con densadores instalados em separado, interligado aos demais componentes do ciclo de refrigeração por meio das tubulações de refrigerante, sendo que os ventiladores poderão ser do tipo centrifugo, pás para frente, dupla aspiração, ou do tipo axial, ambos com descarga horizontal ou vertical. FTESM SISTEMAS DE AR CONDICIONADO - 2012 Pag. 32 SELF A AR REMOTO //////////////////// EVAPORADOR /// /// /// /// /// /// /// CONDENSADOR /// /// /// /// /// /// /// FTESM SISTEMAS DE AR CONDICIONADO - 2012 Pag. 33 UNIDADES “SELF-CONTAINED” COM CONDENSADOR RESFRIADO À ÁGUA Instalação: Evaporador - Vertical ou horizontal , instalado em casa de máquinas ou no entreforro (horizontal). Condensador à água - dos tipos tubo-tubo ou casco-tubo, incorporado ao equipamento. Utilidades: Ponto de força: próximo ao equipamento.(Aprox: 1,3KW/TR) Dreno: conectar o dreno ao ponto de drenagem mais próximo. (Ralo sifonado na casa de máq uinas). Capacidades: 5, 7.5, 10, 12.5, 15, 20, 25, 30 e 40 TRs. Observações: A rejeição de calor é realizada através da água de resfriamento que entra no condensador a 29,5oC e sai a 35 o C, para ser levada através de tubulações e bombas até uma torre de resfriamento, que deverá resfriar novamente a água até a temperatura inicial. Pode distribuir o através de redes de dutos ou através de um grelha de descarga livre ("plenum"). COMPONENTES PRINCIPAIS: Do ciclo de refrigeração : - Compressores do tipo alte rnativo ou scroll. - Condensadores tipo casco -tubo ("shell-tube") ou duplo tubo ("coil coil"). - Válvulas de expansão termostatica. - Evaporador do tipo serpentina de expansão direta. - Tubulações de refrigerante (R22) - Acessórios do ciclo como visor de liquido, filtro secador, etc. Do lado do AR: - Ventilador centrifugo, pás para frente, dupla elétrico unico - Filtros de ar. Diversos: - Quadro elétrico e de comando. - Gabinete. - Bandeja de dreno. aspiração, com motor FTESM SISTEMAS DE AR CONDICIONADO - 2012 Pag. 34 SELF A AR COM CONDENSAÇÃO A AGUA //////////////////// EVAPORADOR UNIDADES “ROOF-TOP” Instalação: Na cobertura. Utilidades: Ponto de força: próximo ao equipamento.(Aprox: 1,5KW/TR) Dreno: conectar o dreno ao ponto de drenagem mais próximo. (Ralo sifonado na casa de máquinas). Capacidades: Diversas de 1 a 60 T R Observações: Pode distribuir o através de redes de dutos ou através de um grelha de descarga livre ("plenum"). FTESM SISTEMAS DE AR CONDICIONADO - 2012 Pag. 35 SELEÇÃO – SELF-CONTAINED: Normalmente a seleção dos condicionadores é definida diretamente pelos projetistas baseadas nos catálogos comerc iais dos fabricantes. Esta utilização deve ser feita apenas como pré -dimensionamento, devendo a seleção final ser realizada pelo fabricante. Deve-se lembrar que de acordo com a ARI (Air conditioning and Refrigeration Institute) as capacidades dos catálog os são baseadas nas seguintes condições de projeto:    Temperatura de bulbo seco do retorno = 27 o C Temperatura de bulbo úmido do retorno = 19,5 o C Temperatura de entrada de ar exterior no condensador = 35 o C A AR  Temperatura de entrada de ar exterior no c ondensador = 35 o C A AGUA o  Temperatura de água de resfriamento – entrada = 29,5 C o  Temperatura de água de resfriamento – saída = 35 C Os dados mínimos para seleção dos equipamentos devem ser os seguintes:         carga térmica total vazão de ar exterior vazão de ar insuflada pressão estática externa (ventilador) comprimento das tubulações de freon (self c/ cds remoto) temperatura de água no condensador – entrada (self à agua) vazão de água no condensador (self à água) perda de pressão no condensador – entrada (self à água) AS CARACTERÍSTICAS A DETERMINAR PELA SELEÇÃO SÃO AS SEGUINTES:     modelo consumo elétrico dimensões dimensionamento das tubulações de entre as unidades) freon (depende da distancia FTESM SISTEMAS DE AR CONDICIONADO - 2012 Pag. 36 CALCULO DA VAZÃO DE ÁGUA NO CONDENSADOR: A vazão da água de condensação será: Q x 1,25 V = -----------------------d x Cp x (ts - te) Onde: V = vazão de água (litros/hora) ou (m3/hora) Q = calor transferido no trocador de calor (Kcal/h) ou TR ( condensador) vezes 1,25 ou seja 25% a mais devido ao calor de condensação d = densidade da água = 1 Kg/litro Cp = calor especifico da água = 1 Kcal/Kg oC te = temperatura de entrada da água no trocador ts = temperatura de saída da água no trocador Onde: Q = 3024 Kcal/h = 1 TR no evapo rador te = 29,5 oC / ts = 35,0 oC / (ts - te) = 5,5 Oc 3024 (Kcal/h) x 1,25 V = ----------------------------------------1 (Kg/litro) x 1 (Kcal/Kg oC) x 5,5 (oC) V = 688 (litros/hora)/TR ou 0,69(m3/h)/TR EM UNIDADES INGLESAS 12000 (Btu/h) x 1,25 V = -------------------------------------------------------- = 3gpm/TR 500 (Btu/h)/gpm oF x [(95 -85,5) (oF)] V = 3 gpm/TR FTESM SISTEMAS DE AR CONDICIONADO - 2012 Pag. 37 SELF COM CONDENSAÇÃO A ÁGUA TORRE DE RESFRIAMENTO BOMBA SELF-CONTAINED AMBIENTE . FTESM SISTEMAS DE AR CONDICIONADO - 2012 Pag. 38 5. SISTEMAS DE EXPANSÃO INDIRETA São os sistemas que possuem equipamentos frigorigenos, em que a evaporação do fluido refrige rante (sistemas de compressão de vapor) ou a evaporação da água (sistemas de absorção) acontece na unidade evaporadora através da troca de calor com um agente intermediário de refrigeração. Este agente intermediário, normalmente a água gelada (temperatura entre 7 a 12,5 oC), ao passar nas serpentinas dos condicionadores locais é que vai absorver o calor diretamente do ambiente. Os agentes intermediários mais utilizados são: a água gelada, a salmoura, água + etileno glicol, etc. Estes sistemas são compostos basicamente de: Central Frigorigena ou Central de Água Gelada, onde estão instaladas as Unidades Resfriadoras de Liquido (água gela da), bombas de liquido (água gelada) e quadro elétrico. Tubulações hidráulicas (água gelada). Condicionadores de ar ou climatizadores ("fan -coil" ou "airhandling".) Redes de dutos e distribuição de AR. Sistema de água de resfriamento ou condensação, comp osto de Torres de Arrefecimento, bombas de água e tubulações de água de condensação. Controles automáticos. Estes sistemas podem ser dispostos com a combinação dos seguintes equipamentos: UNIDADES RESFRIADORAS: Compressores ALTERNATIVOS ("Chillers") Pelo tipo de COMPRESSOR: Compressores PARAFUSO e SCROLL Compressores CENTRIFUGOS ("Centrifugas"). A ÁGUA (Tipo shell-tube) Pelo tipo de CONDENSADOR: A AR (Tipo radiador) FTESM SISTEMAS DE AR CONDICIONADO - 2012 Pag. 39 CONDICIONADORES DE AR: FAN-COILS CENTRAIS com uso de dutos FAN-COILS BABY horizontais e verticais FAN-COILS DE ALVENARIA Estas unidades de modo geral apresentam as seguintes vantagens e desvantagens: VANTAGENS maior capacidade instalada controle mais preciso das condições operacionais DESVANTAGENS maior custo inicial de implantação necessita de pessoal mais qualificado para operação e manutenção maior vida útil menor custo operacional (KW/TR) e menor potência elétrica instalada trabalha com carga máxima simultânea permitem gerenciamento global de consumo de energia do prédio permitem o uso da técnica de termoacumulação permitem o uso de compressores de maior eficiente manutenção centralizada CARACTERÍSTICAS OPERACIONAIS E ECONÔMICAS: SISTEMA CUSTO INICIAL aproximadamente 5000R$/TR A água com fan-coil central 4800R$/TR A AR com fan-coil central 4500R$/TR A água com fan-coil “baby” 4300R$/TR A AR com fan-coil “baby” 5500R$/TR Chiller a gás com fan-coil “central” 5300R$/TR Unidade de absorção Fogo Direto com fan-coil “central” VIDA UTIL POTÊNCIA CONSUMIDA 13 KW/TR 1,8 KW/TR 1,25 KW/TR 1,7 KW/TR 0,25 KW/TR 0,4 KW/TR 20 ANOS FTESM SISTEMAS DE AR CONDICIONADO - 2012 Pag. 40 UNIDADE RESFRIADORA (“CHILLER”) EVAPORADOR CONDENSADOR PARA A TORRE DE RESFRIAMENTO BOMBA DE AGUA GELADA /// /// /// /// /// /// /// //////////////////// FAN-COILS FTESM SISTEMAS DE AR CONDICIONADO - 2012 Pag. 41 CENTRAL DE ÁGUA GELADA FTESM SISTEMAS DE AR CONDICIONADO - 2012 Pag. 42 5.1 UNIDADES TIPO “FAN-COIL” Estas unidades conhecidas popularmente como “fan -coils” (sua denominação em inglês), s ão assim denominadas devido aos seus componentes principais: FAN = VENTILADOR e COIL = SERPENTINA. Estas unidades realizam a troca de calor entre a água gelada suprida pelas unidades resfriadoras e o ar a ser resfriado e desumidificado do ambiente. Estes equipamentos tem como componentes nos seus gabinetes, o equipamento de movimentação de ar (ven tilador), de purificação do ar (filtros) e a serpentinas de água, quadro elétrico e de comando e bandeja de dreno. Os fan-coils podem ser encontrados com gabi netes horizontais ou verticais, podendo ser também ligados à rede de dutos (chamados condicionadores centrais) ou colocados embutidos ou aparentes no ambiente com grelhas de descarga livre (também chamados de condicionadores “baby”). Para capacidades maiores que 30 TR, são construidos “fan -coils” dentro de um “gabinete” de alvenaria, onde são instalados todos os componentes. Popularmente são chamados de “fan -coil”de alvenaria. FAN-COIL “BABY” FTESM SISTEMAS DE AR CONDICIONADO - 2012 Pag. 43 FAN-COIL CENTRAL Os ventiladores são do tipo centrif ugo de pás para frente (pressão até 40 mmca) ou de pás para trás (“limit load” – pressão maior do que 40 mmca), com dupla aspiração, com os rotores de construção leve, econômicos e silenciosos. São selecionados para velocida des entre 8 a 11 m/s, para operarem de maneira suave e silenciosa. A temperatura de entrada de água gelada no equipamento, deve estar em torno de 7oC e a saída de água em torno de 12.5oC. As capacidades das unidades podem variar entre 0,75 a 3 TR no caso dos chamados “baby”, entre 5 a 40 TR nos centrais e capacidades maiores que 30 TR nos de “alvenaria”. Atualmente os fabricantes utilizam os mesmos gabinetes dos “splits” para o uso com água gelada, chamando este sistema de hidronico . SELEÇÃO-FANCOILS: A seleção destas unidades s e faz inicialmente pelo dimen sionamento do ventilador, para posteriormente selecionar mos a serpentina. Dados necessários para o pré -selecionamento: vazão de ar insuflada pressão estática requerida pelos dutos FTESM SISTEMAS DE AR CONDICIONADO - 2012 Pag. 44 velocidade máxima do ar na serpentina Esta utilização deve ser feita apenas como pré-dimensionamento, devendo a seleção final ser realizada pelo fabricante. Deve-se lembrar que de acordo com a ARI (Air conditioning and refrigeration Institute) as capacidades dos catálogos são baseadas nas seguintes condições de projeto:  Temperatura de bulbo seco do retorno = 26 o C  Temperatura de bulbo úmido do retorno = 27 o C  Temperatura de água gelada – entrada = 7,0 o C  Temperatura de água gelada – saída = 12,5 o C Após o dimensionamento preliminar do ventilado r, procede-se a seleção da serpentina de acordo com os métodos do fabricante. OS DADOS MÍNIMOS PARA SELEÇÃO FINAL DOS EQUIPAMENTOS DEVEM SER OS SEGUINTES:        carga térmica total vazão de ar exterior vazão de ar insuflada pressão estática externa (ventila dor) temperaturas de água gelada na serpentina – entrada (bulbo seco e bulbo úmido) vazão de água gelada na serpentina tipo de filtragem AS CARACTERÍSTICAS A DETERMINAR PELA SELEÇÃO SÃO AS SEGUINTES:            modelo consumo elétrico dimensões capacidade térmica disponível número de filas (“rows”) número de circuitos na serpentina velocidade de face na serpentina perda de pressão de água na serpentina perda de pressão de ar na serpentina características do ventilador temperaturas de água gelada na serpentina – saída (bulbo seco e bulbo úmido) CALCULO DA VAZÃO DE ÁGUA GELADA NA SERPENTINA: A vazão de água gelada na serpentina será: FTESM SISTEMAS DE AR CONDICIONADO - 2012 Pag. 45 Q V = -----------------------d x Cp x (ts - te) Onde: V = vazão de água (litros/hora) ou (m3/hora) Q = calor transferido no trocador de calor (Kcal/h) ou TR ( evaporador) d = densidade da água = 1 Kg/litro Cp = calor especifico da água = 1 Kcal/Kg oC te = temperatura de entrada da água no trocador ts = temperatura de saída da água no trocador Onde: Q = 3024 Kcal/h = 1 TR no evaporador te = 7,0 oC / ts = 12,5 oC / (ts - te) = 5,5 oC 3024 (Kcal/h) V = ----------------------------------------1 (Kg/litro) x 1 (Kcal/Kg oC) x 5,5 (oC) V = 550 (litros/hora)/TR ou 0,55(m3/h)/TR EM UNIDADES INGLESAS 12000 (Btu/h) V = -------------------------------------------------------500 (Btu/h)/gpm oF x [(55 - 45) (oF)] V = 2,4 gpm/TR 5.2 UNIDADES RESFRIADORAS DE AGUA (“CHILLERS”) As unidades resfriadoras com ciclo de compressão de vapor, também conhecidas como "chillers" no Brasil, podem ser classificadas conforme o tipo do seu compressor, tipo de rejeição de calor e forma de energia de acionamento. Estes equipamentos concentram em uma só unidade ou gabinete, o equipamento de movimentação de ar (ven tilador), de purificação do ar (filtros) e o ciclo de refrigeração por compressão de vapor (serpentinas evaporadoras, compressores, condensadores, válvulas de expansão termostatica ou capilar, f iltros de ar, quadro elétrico e de comando e bandeja de dreno). FTESM SISTEMAS DE AR CONDICIONADO - 2012 Pag. 46 Estes equipamentos são constituídos pelos quatro elemen tos básicos do ciclo de refrigeração e seus acessórios, com a finalidade de resfriar o ar indiretamente por água gelada. Os seus compon entes são: compressor(es) semi -hermetico(s) alternativo(s), scroll, parafuso ou centrífugos. condensador(es) a água tipo casco/tubo ou a ar válvula(s) de expansão termostatica evaporador(es) seco tipo casco/tubo tubulação de refrigerante quadro elétrico e de comando acessórios As capacidades das unidades podem variar entre 3 a 280 TR no caso das dotadas com compressores alternativos, scroll ou parafuso, e entre 300 a 2000 TR nas com compressores centrífugos. A rejeição de calor pode ser com condensação a ÁGUA ou a com condensação a AR. C H I L L E R À AG U A FTESM SISTEMAS DE AR CONDICIONADO - 2012 Pag. 47 As unidades podem ser acionadas eletricamente ou a gás natural. Para os chillers á gás  motor de combustão interna substituição do motor elétrico alimentado com gás As capacidades das u nidades podem variar entre 30 a 100 TR. A rejeição de calor é com condensação a AR. natural em FTESM SISTEMAS DE AR CONDICIONADO - 2012 Pag. 48 SELEÇÃO-UNIDADES RESFRIADORAS: Normalmente a seleção dos condicionadores é definida diretamente pelos projetistas baseadas nos catálogos comerciais dos fabricantes. Esta utilização deve ser feita apenas como pré -dimensionamento, devendo a seleção final ser realizada pelo fabricante. Deve-se lembrar que de acordo com a ARI (Air Conditioning and refrigeration Institute) as capacidades dos catálogos são baseadas nas seguintes condições de projeto:     Temperatura de água gelada – saída = 7,0 o C Variação da temperatura de água gelada = 5,5 o C Temperatura de água de resfriamento – saída = 35,0 o C Variação da temperatura de água de resfriamento = 5,5 o C Os dados mínimos para seleção final seguintes:       dos equipamentos devem ser os carga térmica total temperatura de água gelada no evaporador – entrada temperatura de água gelada no evaporador – saída temperatura de água de resfriamento no condensador – saída tipo de compressor tipo de rejeição de calor As características a determinar pela seleção são as seguintes: FTESM SISTEMAS DE AR CONDICIONADO - 2012 Pag. 49       modelo consumo elétrico dimensões vazão de água gelada e de resfriamento coeficiente de performance = KW/TR perda de pressão no evaporador e no condensador 5.3 UNIDADES RESFRIADORAS DE AGUA COM COMPRESSORES CENTRÍFUGOS (CENTRIFUGAS) Estes equipamentos também são constituídos pelos quatro elemen tos básicos do ciclo de refrigeração e seus acessórios, com a diferença apenas do processo de compressão. Os compressores alternativos produz compressão por ação do embolo apertando um gás no cilindro, enquanto o centrifugo que tem mais de um rotor, geram de forma a imprimir uma forca centrifuga ao gás de modo que a mesma seja convertida em pressão. Componentes principais: compressor(es) centrífugos . condensador(es) a água tipo casco/tubo ou a ar válvula de bóia evaporador(es) inundado tipo casco/tubo tubulação de refrigerante quadro elétrico e de comando acessórios Capacidades variáveis entre 300 a 2000 TR. Dados necessários para selecionamento e características a determinar idênticas aos chillers. FTESM SISTEMAS DE AR CONDICIONADO - 2012 Pag. 50 5.4 SISTEMAS HIDRONICOS A unidade resfriadora do sistema hidronico além dos componentes do chiller á ar, possui internamente uma ou duas bombas centrifugas verticais e tanque de expansão motorizado. 5.5 UNIDADES DE ABSORÇÃO Estes equipamentos são constituídos pelos elemen tos básicos do ciclo de refrigeração por absorção e seus acessórios, reunidos em um só vaso pressurizado. Podem ser Componentes principais: Gerador ou concentrador . Condensador Absorvedor Evaporador Bombas de solução, de refrigerante e de purga tubulações internas quadro elétrico e de comando acessórios queimador de gás (fogo direto) valvula de controle de vapor (simples e dup lo efeito) Capacidades variáveis entre 40 a 1600 TR. Dados necessários para selecionamento e características a determinar: FTESM SISTEMAS DE AR CONDICIONADO - 2012 Pag. 51 SELEÇÃO-UNIDADES RESFRIADORAS: Normalmente a seleção dos condicionadores é definida diretamente pelos projetistas baseadas n os catálogos comerciais dos fabricantes. Esta utilização deve ser feita apenas como pré -dimensionamento, devendo a seleção final ser realizada pelo fabricante. Os dados mínimos para seleção final seguintes:      dos equipamentos devem ser os carga térmica total temperatura de água gelada no evaporador – entrada temperatura de água gelada no evaporador – saída temperatura de água de resfriamento no condensador – entrada e saída vazão de água quente e temperaturas de entrada e saida (simples estágio)  pressão e vazão de vapor (simples e duplo estágio)  gás natural ou oleo diesel (poder calorifico) As características a determinar pela seleção são as seguintes:      modelo consumo elétrico dimensões vazão de água gelada e de resfriamento perda de pressão no eva porador e no condensador FTESM SISTEMAS DE AR CONDICIONADO - 2012 Pag. 52 DUPLO EFEITO FOGO DIRETO DUPLO EFEITO VAPOR 6. ESPECIFICAÇÕES MECÂNICAS Para as especificações mecânicas mais detalhadas destas unidades, consulte os catálogos dos fabricantes. FTESM SISTEMAS DE AR CONDICIONADO - 2012 Pag. 53 7. SISTEMAS AR X AGUA As características e vantagens e desvantagens destes sistemas são as seguintes: AR maior facilidade de instalação ÁGUA utiliza torres, bombas e tubulação hidráulica Ocupa a mesma área das torres, liberando o custo de operação, devido ao custo da a área da Central de Água Gelada água, é mais caro 30% do que o sistema a ar Consome mais 5% do que o sistema a o tratamento a água é problemático água o chiller é 20% mais caro do que o sistema a água o sistema total é um pouco mais barato do que o sistema a água ( 2 a 5%) 8. SISTEMAS SEGUNDO O TIPO DE CONTROLE AMBIENTAL De acordo com o tipo de controle ambiental, pelo lado do AR, dois tipos de sistemas são utilizados: -Sistema de Volume de Ar Constante e Temperatura Variável (sistema convencional) -Sistema de Volume de Ar Variável e Temperatura Cons tante (VAV). 8.1 SISTEMA DE VOLUME DE AR CONSTANTE Os sistemas tradicionais, utilizados em aproximadamente 90% dos casos, são chamados de vazão ou volume de ar constante. O ar que entra no condicionador é re sfriado e desumidificado em função da carga térmica do ambiente calculada, e é lançado através do ventilador para a rede de dutos, para finalmente chegar no ambiente pelas grelhas ou difusores de ar. Este ar ganha calor e umidade na sala através dos vidros , paredes, pessoas, luzes, etc., e retorna para o condicionador na temperatura e umidade aproximada do ambiente. Na casa de máquinas ou na caixa de mistura, o ar de retorno vai se misturar com o ar exterior necessário para a renovação de ar do ambiente, e entrar novamente no condicionador para dar continuidade no processo. É importante ressaltar que a quantidade de ar externo que entra no FTESM SISTEMAS DE AR CONDICIONADO - 2012 Pag. 54 processo deverá ser retirada no ambiente para que se proceda a renovação de ar. O controle é realizado por sensores de temperatura localizados no retorno ou no próprio ambiente, que se necessário vão atuar na produção de frio de forma a diminuir ou aumentar a temperatura de insuflamento no ambiente. AR INSUFLADO AR EXTERIOR AR DE MISTURA AMBIENTE 24 oC AR DE RETORNO //////////////////// T Caixa de mistura Filtro Trocador de calor Ventilador Ar Exterior T Bandeja Ar de retorno Ar insuflado T Sensor de Temperatura Ar de renovação Sistemas de ar de vazão constante FTESM SISTEMAS DE AR CONDICIONADO - 2012 Pag. 55 8.2 SISTEMA DE VOLUME DE AR VARIAVEL (VAV) Os sistemas de volume constante apresentam características de alto consumo de energia durante os períodos de carga térmica reduzidas. Em conseqüência, os sistemas com volume de ar variável (VAV) tem sido utilizados em projetos onde existe preocupação com a conservação de energia. Neste sistema, a variação das cargas térmicas das áreas condi cionadas é neutralizada (para mais ou para menos) pela variação do volume de ar na proporção exata para atender a carga térmica solicita da, enquanto se mantém constante a temperatura de bulbo seco do ar de insuflamento. O controle do sistema é feito por diversos sensores localizados nas áreas condicionadas, que irão atuar sobre os registros ("dampers") das caixas de VAV, que então, irão controlar as vazões de ar a serem insufladas nos ambientes. Como normalmente o motor do ventilador está interligado a um variador de frequência, a redução de vazão e conseqüentemente a redução da potencia do motor, permite também a redução do consumo de energia. FTESM SISTEMAS DE AR CONDICIONADO - 2012 Pag. 56 CAIXAS DE VAV AR INSUFLADO //////////////////// T AR DE RETORNO T AR DE MISTURA AMBIENTES AR EXTERIOR T FTESM SISTEMAS DE AR CONDICIONADO - 2012 Pag. 57 Ar Exterior Ar de retorno Ar insuflado Caixas de VAV Dampers AMBIENTE 1 T AMBIENTE 2 T AMBIENTE 3 T Sistemas de vazão de ar variável 9. SISTEMAS HIDRÁULICOS DE VAZÃO DE ÁGUA VARIÁVEL (PRIMARIO-SECUNDARIO) Os sistemas de água gelada considerados fechados, são compos tos de tubulações hidráulicas, bombas centrifugas, evaporadores das unidades resfriadoras e serpenti nas das unidades condicionadoras do tipo "fan coil". Neste sistema a reposição de água é efetuada pelo tanque de expansão, que é o único ponto de contato com o ar atmosférico, que também tem a FTESM SISTEMAS DE AR CONDICIONADO - 2012 Pag. 58 finalidade de compensar as contrações e expansões da água devido a variação de temperatura. O sistema primario-secundario controla a vazão de água de modo a consumir somente a vazão necessária, ligando e desligando as unidades resfriadoras. A vazão de água excedente nos sistemas passa através do "by -pass" entre os circuitos que chamamos de primário e secundário. Este sistema possui dois conjuntos de bombas, um primário e outro secundário. TANQUE EXPANSÃO CIRCUITO PRIMÁRIO CHILLER BOMBA CHILLER BOMBA BY-PASS BOMBA CIRCUITO SECUNDÁRIO FAN-COIL VÁLVULAS DE DUAS VIAS FAN-COIL FTESM SISTEMAS DE AR CONDICIONADO - 2012 Pag. 59 10. A TERMOACUMULAÇÃO (THERMAL STORAGE) A termocumulação é bastante utilizad a no Brasil desde 1985 com a implantação do primeiro sistema no Norteshopping no Rio de Janeiro. Suas finalidades principais são o deslocamento das cargas elétricas ao longo do dia ("LOAD SHIFT") e redução do pico de carga elétrica pelo corte das pontas de carga térmica do ar condicionado ("PEAK SHAVE"). PEAK - SH AVE 400 300 TR LO A D- SH IFT 0 24 4 8 12 16 1 7 .3 0 2 0 .3 0 22 HORA G ráf ico T R x hora ( Carga térmica x tempo) O seu conceito é produzir água gelada ou gelo durante as horas da noite onde o sistema está inoperante, para utilizá -lo nas horas onde a energia é mais exigida. O deslocamento das cargas elétricas ao longo do dia é realizado com o desligamento das unidades resfriadoras, nos horários de pico onde a tarifa é mais cara (17:30 às 20:3 0 horas no Rio de Janeiro), portanto reduzindo substancialmente a conta de energia elétrica. Observe no gráfico que a quantidade de Tr x produzida durante a noite deve ser igual a economizada durante as três horas de desligamento. Da mesma forma, a redução do pico de carga elétrica, deve ser compensada pela produção de água gelada ou gelo durante a noite FTESM SISTEMAS DE AR CONDICIONADO - 2012 Pag. 60 10.1 ARMAZENAMENTO DE ÁGUA GELADA * Maior eficiência com menor consumo de energia * Obras de maior porte * Concepção mais complexa VANTAGENS * Menor custo inicial (mais barato que sistema convencional) * Menor consumo de energia * Uso de chillers normais * operação simples DESVANTAGENS * Uso de tanque de água gelada normalmente ocupando muito espaço Bombas de água gelada Unidade Resfriadora Unidade Resfriadora T anque de água gelada Unidades Condicionadoras Esquema básico da t ermoacumulação com água gelada FTESM SISTEMAS DE AR CONDICIONADO - 2012 Pag. 61 10.2 ARMAZENAMENTO DE GELO Maior consumo de energia (operam em temperaturas mais baixas) * Obras de médio a grande porte VANTAGENS  Concepção mais simples * Ocupa áreas menores * Uso de tanques pre -fabricados DESVANTAGENS * Maior custo inicial (mais caros que sistema convencional) * Maior consumo de energia * Uso de chillers especiais * Operação mais elaborada usando solução anticongelante FTESM SISTEMAS DE AR CONDICIONADO - 2012 Pag. 62 Bombas de água gelada Unidade Resfriadora Unidade Resfriadora T anque de água gelada T Unidades Condicionadoras Esquema básico da t ermoacumulação com água gelada