SISTEMAS
DE
AR CONDICIONADO:
CARGA TÉRMICA
E
INSTALAÇÕES DE AR CONDICIONADO
Adaptado a partir de material gentimente cedido pelos
Profs. Ricardo de M. Carvalho – Unifei – Itajubá, e
Rigoberto Morales, CEFET-Paraná, pelo Prof. Fernando
A. França, da FEM – Unicamp
Abril de 2005
O Cálculo da Carga e os Sistemas
• Primeiros Sistemas
• Aquecimento e Ventilação
• Posteriormente
• Resfriamento e Desumidificação
• Ar condicionado
• Água gelada
• Ar + Água gelada
• Área Condicionada
• Zona simples;
• Multi-zonas - zonas com diferentes necessidades
• Sistemas centrais
• Sistemas individuais
CÁLCULO DA CARGA TÉRMICA
• As variáveis que determinam a carga térmica são
numerosas, difíceis de definir precisamente e sempre interrelacionadas;
• Quatro tipos de fluxo de calor, relacionados, porém
distintos, transientes, devem ser definidos:
•
•
•
•
Potência térmica do ambiente;
Carga térmica do ambiente;
Taxa de remoção de calor do ambiente;
Carga térmica do fan-coil / unidade condicionadora,
etc
CARGA TÉRMICA: A Potência Térmica do Ambiente
É a quantidade de calor por unidade de tempo que
entra ou é gerada no ambiente.
• É classificada conforme:
• Modo (radiação, transmissão, geração interna, etc);
• Tipo (calor sensível ou calor latente).
• A potência térmica resulta de:
• Radiação solar através de superfícies transparentes;
• Condução de calor do exterior para o ambiente através das
paredes ou telhados
• Condução de calor através de paredes, divisórias, tetos, pisos
internos;
• Calor gerado no ambiente por ocupantes, animais, luzes e
equipamentos;
• Transferência de calor devido à ventilação, renovação e
infiltração de ar externo;
• Outros.
CARGA TÉRMICA: a Carga Térmica do Ambiente
• É a potência térmica que deve ser removida do ambiente
condicionado para manter a temperatura em um valor
estipulado;
• A potência térmica não é necessariamente igual à carga
térmica de resfriamento (efeito de acumulação). Por
exemplo, o ganho de calor por radiação é acumulado em
paredes, tetos, piso, etc, e defasa as distribuições de
potência e carga térmica.
CARGA TÉRMICA:
• Taxa de remoção de Calor
• É a taxa com que o calor é retirado do ambiente
condicionado.
• Carga térmica do condicionador
• É a potência térmica de um ou em vários espaços
condicionados;
• A carga térmica do condicionador / fan-coil é a soma
das potências térmicas instantâneas de todos os
ambientes condicionados, mais uma potência
adicional imposta por fatores externos.
CARGA TÉRMICA: Variáveis de Projeto
• Para calcular a carga térmica de resfriamento é
necessário:
• Obter características físicas do prédio, dimensões,
materiais, etc;
• Determinar a localização do prédio, orientação e
sombreamento;
• Obter informações sobre o clima no local, e
especificar os dados de projeto de acordo com
normas;
• Obter informação sobre iluminação, ocupantes, tipo
de ocupação, equipamentos, etc, tudo que possa
contribuir para a carga térmica interna;
• Especificar o dia típico de cada mês para fazer os
gerar os valores de carga térmica;
• E vários outros...
Condicionamento Térmico de Edifício Comercial:
Estudo de Caso
Algumas variáveis de projeto:
 Edifício de 12 andares
 Pé direito das salas com 2,6 m
 Fachada leste, orientação L-O
 Altura do forro 0,4 m
 50% das fachadas externas
de vidro
 Garagem não condicionada
(no subsolo)
 1,5 trocas de ar por hora
(renovação do volume do edifício)
 Ocupação de 6 m2 / pessoa
 Iluminação 40 W/m2
 BS = 24 oC
UR = 50 %
Edifício Bussiness Point
Setor Autarquias Sul - Brasília - DF
http://www.bpoint.com.br
Edifício Inteligente, o Sistema Central Controla:
 Chiller
 AR CONDICIONADO DE DEPENDÊNCIAS COMUNS;
 ILUMINAÇÃO DE DEPENDÊNCIAS COMUNS, EM
ASSOCIAÇÃO COM SENSOR DE PRESENÇA;
 MOVIMENTAÇÃO DE TRÊS ELEVADORES;
 SEGURANÇA DE ACESSO:
ACESSO NAS CATRACAS DO LOBBY, COM CARTÃO
ELETRÔNICO
ACESSO À GARAGEM;
FOTOGRAFIA DIGITAL DE VISITANTES NO LOBBY E
CORREDORES MULTI-USUÁRIOS;
ABERTURA DE PORTAS DE SEGURANÇA.
 SENSORES DE FUMAÇA E FOGO;
 OUTRAS UTILIDADES: BOMBAS, VENTILADORES DE
GARAGEM, CAIXAS DE ÁGUA;
 LEITURA DOS BTU METERS E RELÓGIOS ELÉTRICOS;
 ACESSO INTERNET BANDA LARGA E VOIP (PREVISTO)
CARGA TÉRMICA DO EDIFÍCIO
900 TR
Ar externo
15%
Pessoas
13%
Diversos
5%
Estruturas
46%
Luzes
21%
O condicionamento dos ambientes privados é
exclusivo: sistema de água gelada com fan-coils e
“ BTU meter “
PRINCIPAIS ESTRATÉGIAS DO PROJETO
 CORES CLARAS
REDUÇÃO DE ÁREA ENVIDRAÇADA:
70  50%
REVESTIMENTO EXTERNO REFLETIVO:
MÁMORE BRANCO
 VIDROS REFLETIVOS
 ISOLAMENTO APROPRIADO
 ROTAÇÃO DO EDIFÍCIO
ESTRATÉGIAS DO PROJETO
 CORES CLARAS
 REDUÇÃO DE ÁREA ENVIDRAÇADA:
70  50%
 REVESTIMENTO EXTERNO REFLETIVO:
MÁMORE BRANCO
 VIDROS REFLETIVOS
 ISOLAMENTO APROPRIADO
 ROTAÇÃO DO EDIFÍCIO
 CORES CLARAS  Redução de 900 para 880 TR
ESTRATÉGIAS DO PROJETO
 CORES CLARAS
REDUÇÃO DE ÁREA ENVIDRAÇADA:
70  50%
 REVESTIMENTO EXTERNO REFLETIVO:
MÁMORE BRANCO
 VIDROS REFLETIVOS
 ISOLAMENTO APROPRIADO
 ROTAÇÃO DO EDIFÍCIO
 REDUÇÃO DOS VIDROS  Redução de 900 para 800 TR
ESTRATÉGIAS DO PROJETO
 CORES CLARAS
REDUÇÃO DE ÁREA ENVIDRAÇADA:
70  50%
 REVESTIMENTO EXTERNO REFLETIVO:
MÁMORE BRANCO
 VIDROS REFLETIVOS
 ISOLAMENTO APROPRIADO
 ROTAÇÃO DO EDIFÍCIO
 REVESTIMENTO REFLETIVO  Redução de 900 para 800 TR
ESTRATÉGIAS DO PROJETO
 CORES CLARAS
REDUÇÃO DE ÁREA ENVIDRAÇADA:
70  50%
 REVESTIMENTO EXTERNO REFLETIVO:
MÁMORE BRANCO
 VIDROS REFLETIVOS
 ISOLAMENTO APROPRIADO
 ROTAÇÃO DO EDIFÍCIO
 VIDROS REFLETIVOS  Redução de 900 para 795 TR
ESTRATÉGIAS DO PROJETO
 CORES CLARAS
REDUÇÃO DE ÁREA ENVIDRAÇADA:
70  50%
 REVESTIMENTO EXTERNO REFLETIVO:
MÁMORE BRANCO
 VIDROS REFLETIVOS
 ISOLAMENTO APROPRIADO
 ROTAÇÃO DO EDIFÍCIO
 ISOLAMENTO  Redução de 900 para 845 TR
ESTRATÉGIAS DO PROJETO
 CORES CLARAS
REDUÇÃO DE ÁREA ENVIDRAÇADA:
70  50%
 REVESTIMENTO EXTERNO REFLETIVO:
MÁMORE BRANCO
 VIDROS REFLETIVOS
 ISOLAMENTO APROPRIADO
 ROTAÇÃO DO EDIFÍCIO
 ROTAÇÃO DO EDIFÍCIO  Redução de 900 para 830 TR
ESTRATÉGIAS DO PROJETO
 CORES CLARAS
REDUÇÃO DE ÁREA ENVIDRAÇADA:
70  50%
 REVESTIMENTO EXTERNO REFLETIVO:
MÁMORE BRANCO
 VIDROS REFLETIVOS
 ISOLAMENTO APROPRIADO
ROTAÇÃO DO EDIFÍCIO
REDUÇÃO DA CARGA TÉRMICA:
DE 900 TR PARA 450 TR
- 50%
DIMINUIÇÃO DA CARGA TÉRMICA EM RELAÇÃO AO
PRÉDIO BASE (PADRÃO, DE CUSTO MÉDIO)
 Cores claras
2,2 %
 Redução vidro
11,0 %
 Revestimento
11,0 %
 Vidros refletivos
 Isolamento
 Rotação
11,6 %
6,1 %
7,8 %
REDUÇÃO TOTAL
50 %
REDUÇÃO DA CARGA TÉRMICA
E NOVAS TENDÊNCIAS
Ar externo
28%
Nova tendência
tecnológica:
•Controle de presença
e/ou contaminantes
Diversos
Estruturas
3%
12%
Pessoas
22%
Luzes
35%
Nova tendência tecnológica:
Nova tendência
tecnológica
no Brasil:
•Estruturas
mais leves,
concreto
protendido,
dry-wall,
isolamento
térmico de
paredes, vidros
duplos, etc
•Iluminação por LED (light emission diode)
>> 25% redução consumo;
>> 6 x mais durável
(Veja New York Light Fair 2005)
OUTRAS ALTERAÇÕES POSSÍVEIS NO PROJETO
 Sistema de Termo-Acumulação (redução na conta de energia)
 Utilização de Ar Externo para Resfriar Estrutura à Noite
 Utilização do Calor Rejeitado no Condensador do Chiller
 Aplicar Resfriamento Evaporativo no Condensador do
Chiller;
 Alteração de Set-Point (maior temp. ambiente e UR);
 Utilizar Motores Elétricos de Alto Rendimento;
 Outros.