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
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.
Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental
A sensação de calor e/ou frio é determinada por:
Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental
Na perspectiva mais ampla, afetam o conforto:
•
•
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•
•
•
•
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.
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
Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental
Conceitos Auxiliares de Projeto:
Temperatura radiante média >> (modelagem das trocas
radiantes).
4
Tmrt

4
Tg
1/ 2
 CV
Tg  Ta 
Tg é a temperatura de Vernon, medida pelo “termômetro
de globo de Vernon.”
Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental
Conceitos Auxiliares de Projeto:
Temperatura operacional >> (modelagem das trocas
radiante e convectiva.
Tbs  Tmrt
Top 
2
Tmrt < 50ºC
e
V < 0,4 m/s
Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental
Variáveis Auxiliares de Projeto:
Temperatura efetiva: >> (conforto térmico considerando
trocas radiante e convectiva, e umidade relativa).
Referências:
1 clo = 0,155 m2 ºC / W;
1 met = 58,2 W/m2 (pessoa sentada, em repouso)
Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental
Variáveis Características:
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
Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental
Conceitos Auxiliares de Projeto: Resumo
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.
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
Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental
ASHRAE 55
Inverno:
Top = 20 a 23,5 C,  = 60%
Top = 20,5 a 24,5 C, Td = 2 C
ET* = 20 e 23,5 C
Verão:
Top = 22,5 a 26 C,  = 60%
Top = 23,5 a 27 C, Td = 2 C
ET* = 23 e 26 C
Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental
NB
(ABNT)
Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental
NB
(ABNT)
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.
Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental
A Objetividade No Conforto:
As Equações de Conforto de Fanger
Escala de Fanger:
-3 = gelado
-2 = frio
-1 = ligeiramente frio
0 = neutro
+1 = ligeiramente
quente
+2 = quente
+3 = muito quente
Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental
As Equações de Conforto de Fanger
Faixa de valores aceitáveis na Escala de Fanger:
Entidade
ISO-773O
ASHRAE
VEM
-0,5 a +0,5
-0,85 a +0,85
PPI
 10%
 20%
VEM:
Voto Estimado Médio
PPI: % de Pessoas Insatisfeitas
Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental
As Equações de Conforto de Fanger
Condições típicas de projeto no Brasil
T = 24,0 ºC
Tmrt = 24,5 ºC
 = 50%
Resistência das vestimentas = 1,0 clo
V = 0,1 m/s
Atividade metabólica = 70%
Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental
As Equações de Conforto de Fanger
Estas condições no Brasil resultam em:
VEM = + 0,58
PPI = 12,1%
Norma ISO-7730 não atendida,
mas
Critérios ASHRAE respeitados.
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.
Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental
A Contaminação do Ar Condicionado
Quatro grupos:
I.
II.
III.
IV.
Contaminação interior;
Contaminação exterior;
Contaminação intrínseca ao sistema;
Deficiências do projeto de condicionamento
Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental
A Contaminação do Ar Condicionado
Métodos básicos para manutenção da QAI:
1.
2.
3.
4.
Eliminação / modificação da fonte de contaminantes;
Ventilação local exaustora;
Uso de ar externo;
Limpeza do ar
Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental
Sistema de Climatização Típico
Conservação de Energia em Sistemas de Condicionamento Ambiental
A Qualidade do Ar Interno
Vazão total no ambiente condicionado:
Qt = Qsup + Qinf = Qret + Qexf + Qex
Vazão de diluição de um contaminante:
Qt Ce + N = Qt Cs