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1
Programa
Apresentação
Introdução
Carga Térmica
Sistemas de controle simultâneo de temperatura e
de umidade
•  Equipamentos de transporte e de transferência de
calor
•  Coeficiente de Desempenho
• 
• 
• 
• 
–  Refrigeração
–  Aquecimento
–  Simultâneo refrigeração e aquecimento
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2
Meio Ambiente.
Rejeito Lixo
Poluição
Água
Energia
Fonte: Edison Tito
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3
Ar Condicionado e Ar
Refrigerado
•  Funções de um sistema de condicionamento de
ar:
•  Mantém e controla as seguintes variáveis de um
ambiente:
–  Temperatura de bulbo seco, através de aquecimento
e/ou refrigeração
–  Umidade absoluta, através da umidificação e/ou
desumidificação
–  Renova o ar do ambiente pela mistura ar externo
com o ar de retorno e melhora a sua qualidade
através da sua filtragem
–  Movimenta e distribui o ar
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4
Aquecimento
•  Funções do aquecimento:
•  Mantém e controla a temperatura de um fluído
•  Maior temperatura para conforto humano
–  Aquecimento do ar
•  Conforto/Produtividade
–  Aquecimento da água:
•  Banho
•  Limpeza
•  Lazer
•  Maior temperatura de processos industriais
•  Processo de controle da umidade - reaquecimento
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5
Refrigeração
•  Funções da Refrigeração:
•  Mantém e controla a temperatura de um fluído
•  Menor temperatura para:
–  Conforto – Produtividade
–  Conservação de alimentos
–  Processos industriais
–  Controle da umidade
•  Processo químico de adsorção/absorção de
umidade
–  Controle da umidade
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6
Conceito de Carga Térmica
Sistema de
Aquecimento
Quente
Ganho de
calor
Ambiente
temperatura
Sistema de
Refrigeração
Frio
Perda de
calor
Fonte: Programa Smacna de Educação
Continuada em Tratamento de Ar
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7
Sistemas de Refrigeração
•  Arquitetura – Envoltória do Edifício - Clima
– 
– 
– 
– 
– 
Forma construtiva: área transparente e opaca à insolação
Isolamento e inércia térmica
Infiltrações de ar
Carga térmica
Iluminação
•  A análise da envoltória deve sempre considerar
simultaneamente as seguintes características:
– 
– 
– 
– 
Carga térmica – transmissão e insolação
Luz natural X artificial
Equipamentos de condicionamento de ar
Custo inicial X custo operacional
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8
Sistemas de Refrigeração
•  Uso
–  Temperatura
•  Material resfriado/congelado
•  Ar externo
•  Ar interno
–  Produto: manutenção, congelamento etc.
–  Elementos internos: pessoas, iluminação,
equipamentos etc
–  Renovação de ar
–  Ciclo de degelo
–  Carga térmica
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9
Valores de Projeto ASHRAE
Fundamentals Handbook 2005 Chapter 17 Energy Resources
Descrição
Unidades
Brasil
ASHRAE 2001
ASHRAE 2005
Iluminação Instalada
W/m2
12
14
8,6
Calor sensível
W/m2
122
63
47
Aquecimento
W/m2
??
47
32
Pressão do sistema de ventilação
Pa
1000
1000
1000
Vazão de ar insuflada
M3/h*m2
28
18
18
Potência elétrica geral
W/m2
50
48
32
Potência Térmica geral
W/m2
M2/Tr
140
25
95
37
63
55
Pressão do sistema de água
kPa
300
210
210
Refrigerador de água condensação
a água COP
kW/kW
kW/Tr
5,9
0,59
5,9
0,59
7,1
0,49
Equipamentos Auxiliares COP
kW/kW
kW/Tr
20
0,18
25
0,14
25
0,14
Equipamentos Unitários
condensação a água COP
kW/kW
KW/Tr
3,57
0,98
3,57
0,98
3,57
0,98
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10
Valores de Projeto ASHRAE
University Research Laboratory
Fundamentals 2013 capítulo 35 Sustainability
Total
Condicionada
Área do edifício
m2
15793
10266
Eletricidade
Iluminação
Ventilação
(ventiladores)
Bombas de
água
Carga de
tomadas
Outras
cargas
Total
Projeto W/m2
5,60
5,38
6,46
10,4
-
28
Pico de demanda
W/m2
4,52
5,38
4,52
7,86
0,0017
22,3
Pico de demanda
kW
71
85
72
124
20
372
Consumo anual
MW.h/ano
218
346
191
891
175
1.823
Índice de uso
anual de energia
kW.h/(m2.ano)
1,28
2,04
1,012
5,24
1,03
10,72
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11
Valores de Referência de Projeto
ASHRAE Pocket 2013 Guide tabela 12.1
Classificação
Ocupação m2/pessoa
Iluminação e outras cargas
elétricas W/m2
Carga de refrigeração m2/kW
Menor
Média
Alta
Menor
Média
Alta
Menor
Média
Alta
Apartamento
30,2
16,3
9,3
7,3
9,2
11,8
11,9
10,6
9,2
Auditórios
1,4
1,0
0,6
5,4
7,5
9,7
10,6
6,6
2,4
Escolas
2,8
2,3
1,9
8,1
10,8
11,8
6,3
4,9
4,0
Hoteis
18,6
13,9
9,3
5,4
8,1
10,8
9,2
7,9
5,8
Escritórios
12,1
10,2
7,4
22
27
43
9,5
7,4
5,0
Residencial
55,7
37,2
18,6
5,4
10,8
16,1
15,8
13,2
10
Restaurante
1,6
1,4
1,2
5,4
10,8
16,1
3,6
2,6
2,1
Potência de refrigeração: 3,516 kW = 1,0 tr = 12.000 BTU/h
Carga térmica 3,516 m2/kW = 1 m2/tr.
Valor médio para escritório de 7,4 m2/kW = 26 m2/tr,
O valor comum no Brasil é em torno de 22 m2/tr
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12
Carga Térmica - Comentários
•  Os valores empregados no Brasil são superiores aos
americanos
•  Envoltória
–  Menor isolamento térmico
–  Infiltração de ar – fachadas/janelas certificadas
–  Projeto considerando simultaneamente transmissão e
insolação, iluminação natural e sistema de condicionamento de
ar
•  Maior carga de tomadas 25 W/m2 – 50 W/m2
•  Automação projetada e operada de forma limitada
•  Controle de umidade deficiente ou de elevado consumo
–  Recomendado equipamento dedicado de tratamento do ar
externo
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13
Controle Simultâneo de
Temperatura e de Umidade
•  Para o controle simultâneo da temperatura e da
umidade é obrigatório a redução da carga
latente do ar externo de renovação de ar antes
de ser misturado com o ar de retorno
•  Para a remoção da umidade do ar externo ou do
ar de mistura (insuflação) é necessário resfrialo a um ponto de orvalho de 10ºC a 13ºC
•  O ideal é usar um sistema dedicado de
tratamento do ar externo DOAS
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14
Água Gelada com Reaquecimento
por Água Quente
Termostato
Umidostato
Exaustão
do ar do
ambiente
Tomada de
ar externo
Entalpia (temperatura)
ar externo x retorno
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15
Somente Resfriamento*
Ar externo
Ar de
exaustão
Ar de
mistura
Ar após a
serpentina
Ar insuflado inclui
reaquecimento do
ventilador
Ar de
retorno
termostato
Ambiente
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16
Registro de Face e de
Derivação*
Ar externo
Ar de
mistura
Ar de
exaustão
Ar de
retorno
Ar após a
serpentina
Temperatura
do ponto de
orvalho
Sistema de expansão direta com dois
estágios controlado pela pressão de sucção
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e Representações Ltda
Ar insuflado inclui
reaquecimento do
ventilador
umidostato
termostato
Ambiente
17
Vazão de Ar Variável*
Ar externo
Ar de
exaustão
Ar de
mistura
Ar de
retorno
Ar após a
serpentina
Controle
do ponto
de orvalho
Ar insuflado inclui
reaquecimento do
ventilador
termostato
Ambiente
Sistema de expansão direta com dois estágios
controlado pela pressão de sucção
Controle do ambiente pela rotação do
ventilador
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18
Derivação do Ar de Retorno*
Temperatura do
ponto de orvalho
Ar externo
Ar de exaustão
Ar de
mistura
Ar de retorno
Sistema de expansão direta
com reaquecimento por
derivação de gás quente
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Ar após a
serpentina
termostato
umidostato
Ambiente
Ar insuflado inclui reaquecimento do ventilador
19
Sistema Dedicado de Tratamento de
Ar Externo DOAS
Ar após a
serpentina
Ar de retorno
A entrada do ar
externo poderá
ser feita:
Ar externo
A – diretamente
no ambiente
B - no ar de
retorno
Ar após a
serpentina
Ar de retorno
Umidostato
O condicionador de ar externo poderá atender um ou
mais zonas térmicas ou condicionadores de ar
O controle do ponto de orvalho na unidade de
tratamento do ar externo permite controlar a umidade
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interna
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termostato
Ar de
exaustão
Ambiente
20
Consumo de energia em Cargas
Parciais Sensível Interna
Derivação
do
Consumo
Elétrico
100% CSI
75% CSI
50% CSI
25% CSI
CSI - calor
Derivação
Vazão de
Sistema
Sensível
Interno
Resfriamento
de ar serp.
ar variável
de ar retorno
DOAS Refr
kW
kW
kW
kW
kW
kW
11,72
7,8
7,8
7,8
7,8
7,5
8,79
6,7
6,7
6,7
6,7
6,5
5,86
9,6
5,7
5,7
5,7
5,4
2,93
12,6
8,6
8,6
7,3
4,4
O uso de reaquecimento para manter a umidade relativa abaixo de
60%, simula uma carga sensível de reaquecimento aumentando o
consumo de energia
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21
Consumo Médio de Energia
Elétrica
Consumo ponderado pelo valor integrado de carga térmica parcial (IPLV)
Derivação Sistema
Derivação
Vazão de
do ar de
DOAS
IPLV
Resfriamento
de ar serp.
ar variável
retorno
Refr
%
kW
kW
kW
kW
kW
Capacidade 100%
1%
0,08
0,08
0,08
0,08
0,08
Capacidade 75%
42%
2,82
2,82
2,82
2,82
2,73
Capacidade 50%
45%
4,34
2,55
2,55
2,55
2,45
Capacidade 25%
12%
1,51
1,03
1,03
0,87
0,53
Consumo médio
100%
8,74
6,48
6,48
6,32
5,78
7,8
7,8
7,8
7,8
7,5
Consumo a 100%
IPLV – Integrated Part Load Value – valor Integrado de carga parcial
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22
Sistemas de Refrigeração
•  Equipamentos de transferência de calor
–  Níveis de temperatura da fonte e do sumidouro
–  Trocadores de calor:
•  Aproximações de temperatura entre o ambiente e o refrigerante
saturado – área de troca, novos elementos geométricos
–  Refrigerante empregado
•  Refrigerantes naturais e artificiais
–  COP – Coeficiente de Desempenho (Performance)
•  Equipamentos de transporte de calor
–  Sistemas de vazão constante e temperatura variável
–  Sistemas de vazão variável e temperatura constante
–  Potência de bombeamento
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23
Sistema de Ar
Condicionado
Torre de resfriamento
tratamento químico e
consumo de água Potência
de bombeamento ventilador
Anel de água da torre
Potência de bombeamento
Refrigerante gasoso a alta pressão Motor
Condenser
Compressor
Potência de
transferência de calor
Válvula de Expansão
Evaporator
Refrigerante gasoso a baixa pressão
Condicionador de ar
potência de bombeamento
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Refrigerante
líquido
Refrigerante saturado
líquido +vapor
Anel de água gelada
Potência de bombeamento
24
Níveis de Temperatura
•  A - Sala e de retorno: 25 ºC
•  B - TBS insuflamento: 15 ºC
•  C - Tev evaporação do
refrigerante: 5 ºC
•  D - Tcd condensação do
refrigerante: 55 ºC
•  E - TBS ar externo: 35 ºC
•  F - TBS de saída do ar do
condensador: 45 ºC
•  Valores somente para
exemplo
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Ciclo termodinâmico
Compressão Expansão
Troca de Calor
ºC
50
40
30
Fonte
Sumidouro
20
10
0
A
B
C
D
E
F
Troca de Calor
25
Consumidores de Energia
•  Equipamento de transferência de calor
–  Transferência de calor do menor nível de
temperatura (fonte) para o maior nível e
temperatura (sumidouro)
•  Equipamentos de troca de calor
–  Troca de energia do ponto de maior temperatura
(fonte - ambiente) para o de menor temperatura
(sumidouro – trocador de calor)
•  Equipamentos de transporte de calor
–  Movimentação do ar do ambiente e ou do fluido de
transporte do calor (água, solução, refrigerante)
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26
Consumidores de Energia
•  Equipamento de transferência de calor:
–  Ciclo de compressão a vapor
•  Compressor
•  Dispositivo de expansão
–  Ciclo de absorção
•  Absorvedor do vapor
•  Bomba de solução
•  Gerador do vapor
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27
Consumidores de Energia
•  Equipamento de transporte e troca de
calor de calor
•  Bombeamento de fluidos térmicos
–  ar, água, soluções e outros
•  Trocadores de calor:
–  Ar/refrigerante
–  Ar /água
–  Água/refrigerante
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28
Consumidores de Energia
•  Coeficiente de Eficácia
•  O que desejo/ gasto em obter
•  Capacidade de refrigeração/consumo de
energia kW/kW
•  Relação kW/Tr – para equipamentos
acionados pela energia elétrica
•  EER Energy Efficiency Ratio – BTU/Watt
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29
Água Gelada
Sistema de água gelada
Refriger Refriger
Quantidade unit.
total
Consumo
Elétrico
Relação
Consumo
potência/
elétrico total refrigeração
Unidades
# operação
Tr
Tr
kW
kW
kW/Tr
Refrigeradores de água
3
850
2550
520
1560
0,61
Bomba de água gelada BAGP
3
-25
30
89
0,04
Bomba de água gelada BAGS
1
-22
76
76
0,03
Bomba de água gelada BAGS
1
-15
51
51
0,02
Capacidade de refrigeração líquida
AG
2488
1776
0,71
Bomba d’água de condensação BAC
3
31
92
0,037
Ventilador da torre de resfriamento
3
37
112
0,045
204
0,082
2488
1980
0,80
2877
811
0,33
2488
2791
1,12
Consumo rejeição de calor
Sub-total central de água gelada
Sub-total Unid. de tratamento de ar
Total sistema de água gelada
Máxima demanda elétrica
76
37,8
2800
Trocador de calor de placas entre o primário e o secundário, vazão de água e de ar variável
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30
Condensação a Ar
Fluxo de Refrigerante Variável
Capacidade de
Sistema de multilas unidades internas VRF Quantidade refrigeração
Unidade Condensadora 42 tr 54 hp
Total de unidades condensadoras
Perda de capacidade devido a linha de
sucção
Capacidade de refrigeração líquida
42 tr 54 hp
Consumo de
Relação consumo/
energia elétrica
refrigeração
#
Tr
kW
kW/Tr
66
44,1
50,2
1,14
2910
3313
1,14
8
0
35,8
41
1,14
2365
2693
1,14
66
Unidades Condensadoras
Unidades internas
3,2 kW – 0,9 tr
132
1,02
0,08
0,08
12,5 kW – 4 tr
792
3,98
0,32
0,08
Capacidade total das unidades internas
3289
265
0,08
Capacidade de refrigeração and external
2365
2958
1,25
Electrical Demand
3578
Catálogo Daikin – VRV-III ED34-645B
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31
Condensação a Água
Fluxo de Refrigerante Variável
Catálogo Daikin RWYQ-MY1
VRF System
Water Cooled
Internal WB 19 Condensing Water 30ºC
Condensing Unit 20 HP - TC 56,5 kW - PI 12,3 kW
Condensing Unit 30 HP TC 84,7 kW PI 18,4 kW
Total Condensing units
Capacity reduction due to pressure drop
Actual Performance
Actual Condensing units
Condensing water pump
Cooling Tower
Heat rejection sub-system
External units
Internal Units
3,2 kW – 0,9 tr
12,5 kW – 4 tr
Total performance evaporators
Total VRF Internal WB 19,5ºC and external DB 35ºC
Unit 20 HP - 14 kW
Unit 30 HP - 21 kW
Heat rejection sub-system
Internal Units
Electrical demand
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Quantity
#
66
66
66
66
Cooling
capacity
Tr
16,07
24,09
2650,51
8%
14,78
22,16
2438
3
3
3
2438
132
792
66
66
3
1,02
3,98
3287
2438
Power
Consumption Ratio
kW
kW/Tr
12,3
0,77
18,4
0,76
2026,2
0,76
8%
11,32
0,77
16,93
0,76
1864
0,76
31
37
204
2068
0,85
0,08
0,32
264
2332
924
1386
204
264
2.778
0,08
0,08
0,08
0,96
32
Comparação Transferência de Calor
VRF x AG – 100%
•  VRF resfriado a água é o sistema mais
eficiente
•  Unidades externas sem as unidades
internas
–  VRF condensação a água – 0,85 kW/tr
–  Central de Água Gelada – 0,81 kW/tr
–  VRF condensação a ar – 1,14 kW/tr
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33
Comparação Transporte de Calor
VRF x AG - 100%
•  VRF usa menor potência para as unidades
internas (F&C e Unidades de tratamento
de ar)
–  Água Gelada F&C – 0,33 kW/tr
–  VRF unidades internas – 0,08 kW/tr
–  A diferença é resultado da menor pressão
estática:
•  nos filtros de ar (interna a unidade)
•  Distribuição de ar dutos e difusores (externa a
unidade)
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34
Comparação Completa
VRF x AG – 100%
•  VRF condensação a água tem a menor
relação kW/tr a plena carga
–  VRF condensação a água – 0,96 kW/tr
–  Água Gelada – 1,12 kW/tr
–  VRF condensação a ar – 1,25 kW/tr
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35
Comparação Demanda de Energia Elétrica
VRF X AG - 100%
•  A menor demanda elétrica é com o
sistema de VRF de condensação a água e
o sistema de água gelada:
–  VRF condensação a água – 2800 kW
–  Água Gelada – 2800 kW
–  VRF condensação a ar – 3578 kW
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36
Vazão de Ar de Insuflação
FCS 80%
A – Seleção convencional 24ºC UR 50% - 11ºC UR - 92% PO = 9,5
B – Seleção de baixa vazão de ar de insuflação 26ºC e UR 40% - 9ºC
UR 90% - PO = 7ºC - Vazão de ar 76% da convencional
B
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A
37
37
Comparação do COP Sistema de AC 1000
Tr
Consumo de AC r ef. 1000 Tr
Ventilador
Bomba
Ar
Água
Equipam.
Bomba
Ventilador
Água
Equipam
Refr iger ação
Total
COP
J anela
1250
1250
2,81
Minisplit
1250
1250
2,81
Self a ar
1350
1350
2,60
Self a água Δ t 5,5ºC
Self a água Δ t 8ºC
Self a água Δ t 5,5ºC Sensível
1000
79
44
1123
3,13
1002
54
44
1100
3,19
1150
81
111
1342
2,62
1387
2,54
Refr ig. de água Scr oll a ar Δ t 5,5ºC
Refr ig. de água Scr oll Δ t 5,5ºC
76
61
1250
76
61
900
77
44
1158
3,04
Refr ig. de água Scr oll Δ t 8ºC
61
42
902
53
44
1102
3,19
Refr ig. de água Par afuso a ar
Refr ig. de água Par afuso Δ t 5,5ºC
76
61
1200
1337
2,63
76
61
700
73
44
955
3,68
Refr ig. de água Par afuso Δ t 8ºC
Refr ig. de água Centr ífugo Δ t 5,5ºC
61
42
720
51
44
918
3,83
76
61
550
71
44
802
4,38
Refr ig. de água Centr ífugo Δ t 8ºC
61
42
570
49
44
766
4,59
Os valores poderão variarem função da escolha e da hipótese feita
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e Representações Ltda
38
R-22
Efeito de Condensação
3
2
4
1
Efeito de
Refrigeração
Oswaldo Bueno Engenharia
e Representações Ltda
Efeito de
compressão
39
39
Refrigeração e Consumo
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
Capacidade de refrigeração
qref kW = m kg/s * (h1 – h4) kJ/kg
Potência de compressão
Pcompr kW = m kg/s * (h2 – h1) kJ/kg
Calor rejeitado
qrej kW = m kg/s * (h3 – h2) kJ/kg
Refrigeração + Potência = Rejeitado
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e Representações Ltda
40
Uso Simultâneo de Refrigeração
e de Aquecimento
•  Todo equipamento de refrigeração transfere
calor de um ambiente interno a menor
temperatura (entalpia) para o ambiente
externo a maior temperatura (entalpia)
•  É recomendável analisar onde a refrigeração é
necessária e onde o aquecimento é necessário
•  Uso simultâneo da capacidade de refrigeração e
de rejeição de calor
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41
Coeficiente de Desempenho COP
•  Rendimento - transformação
•  Motor elétrico
•  Potência elétrica em potência
mecânica
•  Potência de alimentação =
potência no eixo + calor
dissipado
•  10 kW = 9 kW + 1 kW
•  Rendimento = potência no
eixo/potência de alimentação
•  90% = 9 kW / 10 kW
•  η = menor ou igual a 1
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•  Coeficiente de desempenho –
transporte
•  Refrigeração + consumo =
rejeitado (aquecimento)
•  COPref = Refrigeração/
consumo
•  COPaq = rejeitado/consumo
•  Exemplo:
– 
– 
– 
– 
– 
– 
Refrigeração = 4 kW
Consumo = 1 kW
Rejeitado = 4 kW + 1 kW = 5 kW
COPref = 4 kW/1 kW = 4
COPaqu = (4 kW+1 kW)/1 kW = 5
COPsim = (4 kW+(4 kW+1 kW)) / 1
kW = 9
42
Uso simultâneo da Refrigeração e da
Rejeição de Calor
•  Exemplo:
–  Refrigeração = 4 kW
–  Consumo = 1 kW
–  Rejeitado = 4 kW + 1 kW = 5 kW
–  Simultâneo = [4kW + (4 kW + 1 kW)] / 1 kW
–  COPref = 4 kW/1 kW = 4
–  COPaqu = (4 kW+1 kW)/1 kW = 5
–  COPsim = [4 kW+(4 kW+1 kW)]/1 kW = 9
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43
Coeficiente de Desempenho
•  COP = desejo/gasto
•  COP = CE = Refrigeração/Potência
–  Coeficiente de Eficácia
–  CE = (h1 – h4) kJ/kg / (h2 – h1) kJ/kg
•  COP = FE = Aquecimento/Potência
–  Fator de Eficácia
–  FE = (h3 – h2) kJ/kg / (h2 – h1) kJ/kg
•  Refrigeração + Potência = Rejeitado
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44
Bomba de Calor
•  É um dispositivo que extrai calor de uma substância
transferindo-o para a mesma ou outra substância a
maior temperatura
•  O equipamento de ar condicionado ou de refrigeração é
uma bomba de calor, cujo objetivo é de remover o
calor da fonte a baixa temperatura transferindo-o para
o sumidouro a maior temperatura
–  Bomba de calor – objetivo aquecimento – rejeição de calor
•  Controle de capacidade na rejeição de calor
–  Refrigerador – objetivo refrigeração – absorção de calor
•  Controle de capacidade na absorção de calor
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45
Bomba de Calor - Tipos
•  Reversíveis – podem refrigerar ou aquecer pela:
–  Reversão do ciclo de refrigeração (lado do fluído frigorífico)
–  Reversão do lado do fluído de transporte de calor (água ou ar)
•  Recuperação de calor ou de frio podem refrigerar e
aquecer simultaneamente
–  Recuperação de calor – controle de capacidade pelo lado de
refrigeração e recuperação de parte do calor rejeitado
–  Recuperação de frio – controle de capacidade pelo lado de
aquecimento (rejeição de calor) e recuperação de parte da
refrigeração
•  Somente aquecimento
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46
Bomba de Calor - Fluídos
• 
Ar – Ar: o ar é o fluído de absorção de calor e de rejeição de calor
–  Unidades de ciclo reverso, quente/frio
• 
Água – Água: a água é o fluído de absorção de calor e de rejeição de calor
–  Refrigeradores e aquecedores de água
• 
Água – Ar: a água é o fluído de absorção de calor e o ar de rejeição de
calor
–  Refrigeradores de água de condensação a ar
• 
Ar – Água: o ar é o fluído de absorção de calor e a água de rejeição de
calor
–  Bombas de calor de aquecimento de água para conforto, higiene ou lazer
• 
Solo – Ar/Água: o solo é o meio de absorção de calor e o ar/água de
rejeição de calor
–  Ar condicionado com ciclo reverso.
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47
Calor/Queima
Elétricos
Refrigeradores de Água COP
Refrigeração e Aquecimento
Refrigeradores de água por compressão a vapor – Refrigeração Recíprocos/scroll condensação a ar
2,7
Recíprocos/scroll condensação a água
3,5
Parafusos condensação a ar
3,0
Parafusos condensação a água
6,0
Centrífugos condensação a água
6,4
Aquecimento kW/kW
3,7
4,5
4,0
7,0
7,4
Ejetor de Vapor condensação a água
0,5
1,5
Absorção de simples estágio
0,7
1,7
Centrífugo com turbina
1,0
2,0
Absorção de duplo estágio
1,1
2,1
Absorção de queima direta
1,3
2,3
Centrífugo com motor a gás
1,8
2,8
Somente o calor rejeitado pelo condensador+absorvedor
Condições de operação: Refrigeradores de água TEAG = 12 ºC, TEARCD 35 ºC, TEAGCD 30 ºC
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48
Bomba de Calor Reversível Centro
Comercial Itália Curitiba
•  Projeto Termoplan
•  Equipamentos Starco Ano
1980
•  Reversão no lado da água
•  Ciclo econômico
•  Temperatura de bulbo seco
externa TBS
–  Inferior a 12ºC –aquecimento
–  De 12ºC a 20ºC – somente
ventilação
–  Acima de 20ºC - refrigeração
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49
Bomba de Calor Reversível Centro
Comercial Itália Curitiba
• 
Bomba de calor reversível no lado da água
–  3x RA-180-RC refrigerador de água com recuperação de calor + 1x RA-180
refrigerador de água
• 
Ciclo de verão
–  Capacidade de refrigeração 4x 180 tr = 2.442 kW
–  Consumo 800 kW
–  COPREF = 3,05
• 
Ciclo de inverno
– 
– 
– 
– 
– 
Capacidade de aquecimento 2x 163 tr = 1148 kW + 50 kW (Bomba de água)
Consumo 282 kW refrigerador de água
Consumo equipamentos auxiliares – ventilador + bombas de água = 125 kW
COPAQU = 4,07
COPSistema = (1148+50)/(282+125) = 2,9
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50
Bomba de Calor Reversível Centro
Comercial Itália Curitiba
Descrição
Convencional
Bomba de calor
Aquecimento
Resistência elétrica
Bomba de calor
Quantidade
100 X 1,5 kW
2 X 560 kW
Demanda elétrica
1.200 kW
407 kW
COPaqu
1,0
2,9
Fiação elétrica para o aquecimento
de cada escritório
Sim
Não
Trocador de calor com o ar externo
Não
Sim
Sistema hidráulico de reversão
Não
Sim
Bomba de água quente
Não
4
Redução de demanda elétrica de 800 kW estimado R$ 12.720,00/mês
Redução do consumo diária de 3200 kW.h estimado R$ 10.944,00/mês
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51
Bomba de Calor Reversível Centro
Comercial Itália Curitiba
Descrição
Verão
Inverno
TBS ar externo
31ºC
5,0ºC
TBS AE saída TC
Não
0,0ºC
TSSG saída refrigerador
7,0ºC
-2,0ºC
TESG entrada refrigerador
13ºC
+3,0ºC
TEV refrigerador
+2,0ºC
-7,0ºC
TD refrigerador
70ºC
80ºC
TCD refrigerador
40ºC
38ºC
TEACD
29ºC
28ºC
TSACD
35ºC
33ºC
TBS de entrada F&C
26ºC
22ºC
TBS de insuflação F&C
14ºC
34ºC
Oswaldo Bueno Engenharia
e Representações Ltda
52
52
Fluxograma Verão
Edifício
Evaporador
Recuperador de
calor ar externo
Compressor
Recuperador
de calor
Condensador
Oswaldo Bueno Engenharia
e Representações Ltda
Face NNO
Face SSE
53
Fluxograma Inverno
Edifício
Evaporador
Recuperador de
calor ar externo
Compressor
Recuperador
de calor
Face NNO
Condensador
Face SSE
Torre de resfriamento
Oswaldo Bueno Engenharia
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54
Oswaldo Bueno Engenharia
e Representações Ltda
55
55
Recuperação de Calor Fórmula
Academia - 2004
Controle de
temperatura e
de umidade
Evaporador
Bomba
de calor
Piscina
Compressor
Condensador
Refrigerador de água
Recuperador
de calor
Aquecedor
a gás
Chuveiro
Torre de resfriamento
Oswaldo Bueno Engenharia
e Representações Ltda
Alimentação de água
56
56
Oswaldo Bueno Engenharia
e Representações Ltda
57
Recuperação de Calor
Fórmula Academia – Fonte de Calor
Fluxograma de água gelada
Equipamento
nome
Calor total
kW
0 Tr
Temp. entrada da AG
ºC
Temp. de saída da AG
ºC
Vazão da água gelada
m3/h
Volume
m3
Equipamento
Vazão da água gelada
Resfriador
de Água
317,79
90,38
5,51
10,40
55,82
nome
m3/h
Fluxograma da água de condensação
Sem recuperação de calor
Torre de
Equipamento
Resfriamento
Calor absorvidpkW
462,46
Tr
131,53
kcal/h
397720
TBU
ºC
23,00
Temp de entr ºC
38,00
Temp de saída ºC
31,94
Vazão de água m3/h
65,58
65,58
Calor rejeitado kW
Tr
kcal/h
TBU
ºC
Temp. de entrada
ºC da Acd
Temp. de saídaºC
da Acd
Vazão da água m3/h
Tanque de
Água Gelada
Lounge+ Bar
Controle
15,81
4,50
6,00
10,00
3,40
Spinning
42,71
12,15
6,00
10,00
9,20
Sala de lutas
14,78
4,20
6,00
10,00
3,18
Área Técnica
5,24
1,49
6,00
10,00
1,13
Sala Pilates
8,27
2,35
6,00
10,00
1,78
Sala de
Musculação
72,55
20,63
6,00
10,00
15,62
Sala de
Gisnática 1
25,69
7,31
6,00
10,00
5,53
Sala de
Ginástica 2
25,69
7,31
6,00
10,00
5,53
Sala Zen
4,85
1,38
6,00
10,00
1,04
Ar Externo
43,66
12,42
6,00
10,00
9,40
Válvula de
By pass
55,82
14
Bomba de
Água Gelada
55,82
Bomba de
Água de Cd
4,47
65,58
Oswaldo Bueno Engenharia
e Representações Ltda
Resfriador
de Água
408,18
116,09
351032
Self
Contained 1
27,77
7,90
23882
Self
Contained 2
22,05
6,27
18961
Spinning
19,34
5,50
16636
32,00
38,00
58,45
32,00
38,00
3,98
32,00
38,00
3,16
38,00
34,39
4,61
Sala de lutas
3,90
1,11
3353
38,00
34,39
0,93
Sala Pilates
3,14
0,89
2701
38,00
34,39
0,75
Piscina
Adulto
Piscina
Criança
208
59,1581342
178880
41
11,6609784
35260
Pré-aquec
Chuveiro
187,08
53,21
160890,26
38
34,39
49,54
38
34,39
9,76
34,39
31,94
65,58
58
Recuperação de Calor Fórmula Academia
– Recuperação de Calor
Trocadores de calor de placas
Local/Processo
Identificação
Capacidade de troca
kW
kcal/h
Água de
Temperatura de entrada
ºC
Temperatura de saída
ºC
Vazão
m3/h
Perda de carga máxima
mca
Água do processo
Temperatura de saída
ºC
Temperatura de entrada
ºC
Vazão
m3/h
Perda de carga máxima
mca
Oswaldo Bueno Engenharia
e Representações Ltda
Recuperação de Calor
Aquecedor
Piscina
Piscina
Pré-aquec Piscina
Piscina
Adulto
Criança
Chuveiro Adulto
Criança
PHE-A-R
PHE-I-R
PHE-C-R PHE1-A-A PHE3-I-A
208
41
187
128
27
178880
35260
160890
110080
23220
Condensação/Recuperação de calor Aquecedor a gás
38,00
38,00
34,39
38,00
38,00
34,39
34,39
31,94
34,00
35,00
49,54
9,76
65,58
27,49
7,73
5,00
5,00
5,00
5,00
5,00
31,00
29,00
89,36
5,00
31,00
29,00
17,61
5,00
25,71
20,00
28,18
6,00
31,00
29,00
54,99
5,00
31,00
29,00
11,60
5,00
59
Bomba de Calor Aquecimento
Johnson Controls - ASHRAE
•  Publicado no ASHRAE
Journal Volume 51 Janeiro
de 2009 por Roy Hubbard
•  Bomba de calor para
aquecimento de água
•  Rejeitado água gelada
•  Temperatura de
aquecimento de água de
50ºC a 65ºC
•  COPref de 2,5 a 4,5
•  COPaqu de 3,5 a 5,5
•  COPsistema de 6,0 a 10,0
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e Representações Ltda
60
Bomba de Calor Aquecimento
Johnson Controls - ASHRAE
ºF
42
44
58
100
110
120
130
140
145
150
160
ºC
5,5
6,6
14,4
38
43
49
54
60
63
65
71
Oswaldo Bueno Engenharia
e Representações Ltda
61
Gás Natural COMGÁS e Energia
Elétrica ELETROPAULO
Valores com impostos
Comparação do custo por kW.h de aquecimento
Demanda
Consumo
Custo da Energia Elétrica Eletropaulo
R$/kW
R$/MW.h
Resolução nº1759 de 03/07/2014 da ANNEL
Tarifa de energia elétrica Subgrupo A2 (2,3 a 25
kV
15,90
169,50
Consumo mensal superior a 220 kW.h
171,06
Custo do gás natural - Comgás
Fixo
Variável
Variável
Deligeração ARSESP nº 496 de 27/05/2014
R$/mês
R$/m3
R$/MW.h
6 - Residencial de 34,01 m3/mês a 600 m3/mês
7,88
4,71
432,39
6 - Comercial de 2.000 m3/mês a 3.500 m3/mês
928,09
2,84
260,55
Poder calorífico do gás natural
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e Representações Ltda
kW.h/m3
10,9
62
Gás Natural COMGÁS e Energia
Elétrica ELETROPAULO
Custo por kW.h de aquecimento fornecido
Unidades
Aquecimento a gás residencial (Ref.)
Aquecimento a gás comercial
Bomba de calor residencial 50ºC
Somente ar condicionado subgrupo A2
Somente ar condicionado subgrupo A2
Somente aquecimento subgrupo A2
Somente aquecimento subgrupo A2
Simultâneo refrigeração + aquecimento
subgrupo A2
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e Representações Ltda
COP
Variável
Custo
kW.h
kW/kW
R$/kW.h
R$
1
0,85
0,432
0,509
100,0%
1
0,9
0,261
0,290
56,9%
1
3,3
0,170
0,051
10,1%
1
2,5
0,171
0,068
13,5%
1
4,5
0,171
0,038
7,5%
1
3,5
0,171
0,049
9,6%
1
5,5
0,171
0,031
6,1%
1
6
0,171
0,029
5,6%
63
Processo de Projeto de
Sistemas Eficientes
•  Etapas de estabelecer as características de
energia do edifício
•  Reduza o impacto das necessidades funcionais
do edifício com o seu meio ambiente
•  Reduza as cargas parciais e de pico
•  Maximize a eficiência dos subsistemas
•  Estude meios alternativos de integrar
subsistemas
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e Representações Ltda
64
Conclusão
•  É no projeto que nascem sistemas de baixo
impacto ambiental e mais econômicos
•  Cuidado com valores típicos de projeto sempre
questione!
•  Equipamentos podem ser selecionados
•  Custo de aquisição/instalação é uma única vez
•  Custo de operação é para todo o tempo de vida
do sistema
•  Complexidade é sinônimo de problema
Oswaldo Bueno Engenharia
e Representações Ltda
65
FIM
•  Agradeço a atenção
•  Perguntas
•  Obrigado
Oswaldo Bueno Engenharia
e Representações Ltda
66