Como garantir os melhores
resultados no retrofit de
sistemas hidrônicos
Ricardo Suppion – TA Hydronics
Objetivos do AVAC
Toda instalação de AVAC deve atingir 2 objetivos
fundamentais:
1.
Prover o nível de conforto desejado
2.
Com o mínimo possível de energia.
Consumo de energia no mundo
40% da energia consumida no mundo
é utilizada em edifícios*
50% disto somente em AVAC*
(*) Fonte: European Commission EPBD (point 6, pp1) &
US Department of Energy’s “Buildings Energy Data Book”
Economizando Energia em sistemas de AVAC dos edifícios
Estrutura do Edifício
Instalação AVAC
Fator Humano
(isolamento, vidros duplos, …)
• Uso de novas tecnologias
• Abordagem no projeto do
sistema hidrônico
• Tempo de retorno mais
curto
• Evita interferencias com o
sistema de AVAC
• Educar os usuários e o
time de manutenção
• Trabalho sem fim
• Maiores economias de
energia
• Longo prazo de retorno
Modificações do Edifício requerem
adaptação ou modernização da
instalação de AVAC levando em conta
novos ganhos/perdas de calor
Quando modificamos um
sistema de AVAC, devemos
considerar o conhecimento das
pessoas que usarão a instalação.
Soluções usuais
1. Troca das unidades resfriadores de líquido
2. Substituição das válvulas de controle de 3 vias por válvulas de
controle de 2 vias
3. Instalação de bombas com variadores de velocidade
4. Instalação de sistemas de gerenciamento (BMS)
5. Limpeza e/ou substituição de tubulações
Problemas Persistentes
1. Instabilidade da temperatura ambiente
2. Circuitos que não são condicionados
3. Ruídos
4. Baixa temperatura de retorno (diminui a eficiência da central)
Causas Reais
1. Pressurização inadequada do sistema
2. Baixa autoridade da válvula de controle
3. Sistema sem balanceamento
Pressurização
do sistema
Ar no sistema
Dentro do sistema o ar pode ser encontrado nas seguintes formas:
Livre dentro da tubulação
Como bolhas e microbolhas carregadas pela água
Dissolvido na água
PURGADOR DE AR
SEPARADOR DE MICROBOLHAS
DEGASEIFICADOR
Qualidade da água
Tanques de Expansão e Pressurização
Função Básica:
1.
2.
Manter a pressão positiva em todos os pontos do sistema
Absorver a variação de volume de água do sistema
Tipos:
1.
2.
Aberto
Fechado
Característica
Tanque Aberto
Tanque Fechado
Posição
Acima do ponto mais alto
Onde for mais conveniente
Difusão
Ocorre sem nenhum controle
Minimizado (depende da
borracha)
Transbordo de água
Ocorre sem nenhum controle
Não ocorre
Pressão Mínima
Sem garantia
Garantida
TANQUE ABERTO?
Nunca!!
Por que?
Corrosão contínua!!
Tanque de expansão aberto
O aço reage com o O2 da
água para oxidar-se (Fe2O3)
O O2 atmosférico será
constantemente dissolvido
na água
O resultado será:
O processo
continuará
enquanto existir
aço para corroer
Instalação
hidráulica
destruída
Pressurização e Expansão
Balanceamento
do sistema
C
Atuador
Válvula de
Balanceamento
BMS
Ambiente
Climatizado
Válvula de
Controle
+
Sistema de AVAC
Balanceamento:
Arte de garantir que toda unidade terminal recebe ao menos a vazão de projeto
Controle:
A arte de gerenciar a água disponível
Qual válvula de balanceamento devo usar?
Questões a serem consideradas
Variação da carga térmica
Simultaneidade ou diversidade
Tipo de válvula de controle – 2 ou 3 vias
Tipo de controle – on/off ou proporcional
Necessidade de mudanças contínuas no sistema (lay out)
Configuração do sistema: primário, primário + secundário, ....
Há dados do sistema, como por exemplo a vazão.
Necessidades do comissionamento
Diagnóstico de problemas no sistema
Planejamento: em etapas ou “big bang”
Custo
Autoridade da
Válvula de Controle
Lógica de controle da temperatura ambiente
Ajuste Tsp
Perturbações
Controlador
Sensor
T
Desvio = T-Tsp
Sinal
Atuador
u
Abertura
h
Valv.
Vazão
q
Kv
T = controlled value
u
q
k
v
P
Capacidade
Terminal
Amb.
P
T
Capacidade
Por que uma característica linear do circuito?
Grande Inclinação = dificultade de controle
Baixa inclinação = fácil controle
Sinal de Controle
Grande Inclinação = dificuldade de controle
Característica do Circuito
u
q
kv
P
P
h
kv
?
?
u
Característica do
atuador
q
P
?
h
Característica da
Válvula
?
?
kv
q
Efeito da
Característica Unidade
variação de Pd
Terminal
(autoridade)
u
Característica do
Circuito
Característica da unid. terminal x válv. controle
u
P
q
kv
P
u
É real somente se Dp = constante, já que:
q = Kv √(Dp)
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
Capacidade
+
q (Caudal)
0%
20% 40% 60% 80% 100%
Unidade Terminal
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
Vazão = Kv
=
Abertura
0%
20% 40% 60% 80% 100%
Válvula de controle
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
Capacidade
Abertura
0%
20% 40% 60% 80% 100%
Resultante
Sensor de controle
de bombeamento
Como obter uma autoridade (mínima) adequada?
Dimensionamento da válvula de controle
Buscar a perda de pressão que possibilite uma autoridade mínima de 0,25

DPVálvula de controle totalmente aberta - vazão de projeto
DPVálvula de controlefechada
Reguladora de Pressão Diferencial
Mantém a pressão diferencial aplicada sobre as válvulas de controle dentro
de uma faixa adequada
STAP
TA-PILOT-R
Como trabalha?
Válvula de Medição
+
Medição Vazão
DH
DP
Estabilização da
Pressão
Diferencial
+
-
Reguladora Pd
-
Onde instalar?
Prumada
Ramais
Equip./Válv.Controle
TA-COMPACT-P
FUSION-P
Com ou sem controlador Dp integrado
Não
As condições do sistema
requerem controle Δp?
Sim, na válvula de
controle
Sim, no ramal ou na
prumada
Linha TA-FUSION-C
TA-FUSION-C + STAP/DA
516
+
Linha TA-FUSION-P
Melhorando o DT em unidades fan-coil
com controle ON/OFF
Intercontinental Hotel
Hong Kong
Sistema de vazão variável com controle on-off de 2 vias
Quando algumas válvulas de controle são fechadas:
– diminue a vazão total e a Pd na tubulação
– consequentemente sobe a Pd disponível em todo o sistema
– válvulas abertas recebem vazões maiores que as de projeto
> qd
Na carga parcial do sistema,
se a válvula está aberta:
aberta
q >= qprojeto
fechada
0qd
aberta
aberta
0 qd
> qd
aberta
> qd
aberta
>qd
Vazão total do sistema
Contole on-off – Aumento de vazão na carga parcial
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
73%
50%
50%
0%
20%
40%
60%
80%
Carga do sistema
Temperaturas:
Ts/Tr/Ti = 7/12/24°C
3%
100%
Degradação da temperatura de retorno da água
Temp de retorno Tr
14
12
10
Regime de temperatura:
Ts/Tr/Ti = 7/12/24°C
8
6
4
2
0
0%
20%
40%
60%
80%
100%
Carga do sistema
Abaixo de 50% da carga, que representa tipicamente 70% do tempo de operação do
sistema, a temperatura de retorno da água cai de 1,5 a 2°C.
Isto resultará em um aumento de, aproximadamente, 3 a 4%
no consumo do chiller.
3%
Soluções para controle on-off
3 alternativas desolução podem ser consideradas para limitar ou eliminar os
problemas resultantes do aumento de vazão em carga parcial.
Reguladora de PD nos ramais
e válvula de balanceamento e
controle nos FC
TBV-C +
DA516 /TA-Pilot
Reguladora de Pd em cada
válvula (independente de
pressão ou limitadora de
vazão)
COMPACT-P / YR /
AC
Limitação da temperatura de
retorno da água
COMPACT-T +
DA516/TA-PILOT
TA-COMPACT-T
TA-COMPACT-T
1. Ajuste da temperatura
2. Sensor
3. Conexão
4. Tampa de proteção
5. Conexão atuador
6. Corpo da válvula
7. Ponto para medição de temperatura
Intercontinental Hong Kong Hotel
•
•
•
•
•
503 quartos, 87 suites
Modo de controle dos fan-coils: ON/OFF
Trabalho de renovação dos quartos e suítes em 2014
Teste de campo no FC da sala dos chillers (o mais próximo da bomba)
Sistema de água gelada com primário variável
(6.5°C temperatura de alimentação)
Resultados dos Testes
•
Temperatura ambiente: 25◦C
•
Vazão média: 0.54 para 0.42 l/s (22% de redução)
•
DT Médio: 5.14 para 6.67 ◦C (30% de aumento)
•
Temperatura média de retorno: 11.64 para 13.17 (1.53 ◦C aumento)
 Isto corresponde a um aumento do COP do chiller de 10 – 15%
MUITO OBRIGADO
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+55 11 5589-0638