Refrigeração – Ar Condicionado – parte 3

Continuação.

Funções dos sistemas de ar condicionado

Unidades condensadoras exteriores na fachada de edifício em Hong Kong.

 

Um sistema de ar condicionado deverá cumprir as seguintes funções:

1. Arrefecimento - no verão;
2. Desumidificação - no verão;
3. Aquecimento - no inverno
4. Umidificação - no inverno;
5. Ventilação - no verão e inverno;
6. Filtragem - no verão e inverno;
7. Circulação - no verão e inverno. ^[13]

Estas funções deverão realizar-se:

1. Automaticamente;
2. Sem ruídos e vibrações incómodas;
3. Com o menor consumo energético possível. ^[13]

Arrefecimento e desumidificação

As funções de arrefecimento e de desumidificação realizam-se de forma simultânea nas baterias de refrigeração dos equipamentos de ar condicionado, normalmente no verão ou em outras épocas quentes e úmidas. Um elevada percentagem de umidade relativa do ar provocará uma sensação de incómodo e de peso. A umidade contida no ar que circula é eliminada por condensação efetuada quando este entra em contacto com a serpentina da bateria de arrefecimento, mantida a uma temperatura inferior à do ponto de orvalho.

Condutas interiores de ar condicionado de um sistema centralizado.

Em instalações industriais, que obrigam a uma desumidificação em grande escala, podem ser aplicados sistemas separados para o efeito, os quais utilizam agentes absorventes de umidade como a sílica gel. ^{[11] [12]}

Aquecimento

O aquecimento ou calefação do ar efetua-se - normalmente no inverno - na bateria de aquecimento, por meio de permutadores de calor a gás, de resistências elétricas ou de serpentinas de água quente ou vapor. Estas últimas, estão ligadas - através de tubagens e bombas - a caldeiras exteriores às unidades de tratamento de ar.

Para aplicações de ar condicionado de conforto, em sistemas a água fria, pode utilizar-se a mesma bateria tanto para refrigerar como para aquecer o ar, fazendo circular água quente pela serpentina no inverno e água fria no verão. Em sistemas de expansão direta, também de pode usar a mesma bateria, através do sistema de bomba de calor. ^[11]

Umidificação

No inverno, se o ar for aquecido sem se lhe aumentar a umidade, a umidade relativa do mesmo diminui, provocando a secagem das mucosas respiratórias, com os consequentes danos fisiológicos. A função de umidifcação de um ar condicionado é, pois, efetuada no inverno através de umidificadores, colocados a jusante das baterias de aquecimento, uma vez que o ar mais quente absorve mais umidade. ^[11]

Existem dispositivos que evaporam a água contida num tabuleiro, por meio de uma resistência elétrica blindada, a qual é controlada por um umidostato de ambiente e de condutas. Nos casos de grandes instalações, recorre-se a baterias umidificadoras que introduzem no ar água pulverizada em pequenas gotículas. Estas baterias, são também chamadas "lavadores de ar" uma vez que também cumprem essa função. ^[11]

Para aplicações de ar condicionado de conforto, salvo em caso de climas muito secos, a experiência demonstra que não é necessário realizar a função de desumidificação, tendo em conta que as próprias pessoas fornecessem uma certa quantidade de umidade ao ambiente. Na verdade, os equipamentos padrão de conforto não trazem incorporados dispositivos de umidificação.

Ventilação

A função de ventilação consiste na entrada de ar novo exterior, com o fim de renovar permanentemente o ar interior, nas proporções necessárias para se atingir e manter um adequado nível de pureza. Durante o processo de respiração das pessoas, existe o consumo de oxigénio e a emissão de dióxido de carbono, sendo portanto necessária a subsituição do ar interior de um local fechado, para evitar que o mesmo fique viciado e com odores.

O ar novo e o ar recirculado penetram numa câmara de mistura, onde são misturados, sendo posteriormente tratados e introduzidos no local a ventilar. Alguns sistemas de ar condicionado não reaproveitam e recirculam o ar extraído, usando apenas o ar novo. ^{[11] [12]}

Filtragem

A função de filtragem é feita pelos filtros e pré-filtros existentes nas unidades de tratamento de ar. Consiste em tratar o ar, atarvés do uso de filtros adequados, com o fim de lhes retirar as poeiras, impurezas e outras partículas em suspensão. O grau de filtragem necessário, dependerá do grau de qualidade do ar interior que se quer obter e do grau de poluição do ar novo.

Para a limpeza do ar, empregam-se filtros, que normalmente são do tipo mecânico, os quais são compostos por elementos porosos que obrigam o ar que passa por eles a lá deixar as partículas de poeira que leva em suspensão.

Nas aplicações comuns de ar condicionado de conforto, usam-se filtros de poliuretano, de lã de vidro, de microfibras sintéticas ou de malha de aço ou alumínio embebida em azeite. Em instalações industriais ou laboratoriais e em outros casos especiais podem ser empregues filtros especiais, muito mais eficientes.

Num sistema de circualação de ar condicionado, o primeiro elemento é sempre um filtro, uma vez que o mesmo vai proteger não só o local climatiza, como os proóprios equipamentos de ar condicionado. ^[12]

Circulação

A função de circulação é realizada pelo ventilador, uma vez que é necessário um certo movimento do ar nas zonas de permanência, com o fim de evitar a sua estagnação, ao mesmo tempo evitando que se formem correntes prejudiciais. A maioria das vezes, são usados ventiladores centrífugos, capazes de fazer circular os caudais de ar necessários, vencendo as resistências de fricção, mantendo um nível baixo de ruídos e vibrações.

Nos equipamentos destinados a pequenos locais, como os ares condicionados de janela ou os ventiloconvectores individuais, o ar é distribuído diretamente, mediante grelhas de distribuição e retorno incorporadas nos mesmos. No entanto, em equipamentos de maior envergadura que abastecem vários espaços ou ambientes, o ar deve ser canalizado - através de condutas, geralmente construídas em chapa de ferro galvanizado, convenientemente isoladas - até às unidades terminais de distribuição. ^[12]

Controlo automático

A automomatização do funcionamento dos sistemas de ar condicionado realiza-se, basicamente, mediante termostatos que comandam o funcionamento dos aparelhos e de umidostatos para o controlo da umidade. O sistema de controlo automático constitui um dos aspetos primordiais no funcionamento dos ares condicionados dado que - uma vez que o projeto das instalações se efetua normalmente em função das condições mais desfavoráveis ou críticas - o ar condicionado deve funcionar corretamente adaptando-se a todas as variáveis climáticas e de utilização que se requerem, devendo, por isso, contar com os controlos automáticos adequados, especialmente no casos de necessidades mais reduzidas ou parciais.

Além disso, a optimização do consumo de cada uma das instalações em grandes edifícios, obriga adopção de um sistema de gestão técnica centralizada integral, que possibilite a operação de toda a instalação e a regulação do seu consumo energético, bem como uma diminuição dos custos de manutenção.

Assim, obtém-se o controlo direto de cada um dos parâmetros da instalação, proporcionando em tempo real a informação de tudo o que se está a passar no edifício, podendo tomar-se decisões sobre elementos que levam à poupança energética, tais como a seleção das condições interiores de conforto, a fixação de parâmetros de funcionamento (set-points), a regulação da iluminação e o regime de funcionamento de bombas de água. ^[11]

Consumo energético

O custo que a energia elétrica tem vindo a representar cada vez mais, associado à contribuição que o consumo energético tem para o aumento da poluição e do aquecimento global, faz com que esse consumo seja um elemento de importância vital para os sistemas de ar condicionado, que se caraterizam por serem uma tecnologia de grande consumo energético e onde a sua redução representa, por isso, uma das premissas básicas nos critérios de projeto.

Para isso, existem numerosas tecnologias e meios de aplicação que se centram fundamentalmente no ajuste das necessidades, na utilização de energias alternativas, no aumento da eficiência e da recuperação de energia e na utilização de aparelhos de alto rendimento.

Um uso apropriado do isolamento térmico do edifício constitui um elemento importante, uma vez que permite a utilização de aparelhos de ar condicionado de menor potência, levando a um consumo global de nergia inferior, durante toda a vida útil do edifício. Por sua vez, o isolamento térmico reduz oa mínimo ad perdas de calor dos equipamentos, incluindo unidades de tratamento de ar, condutas e canalizações.

Por outro lado, é indispensável a adopção de soluções arquitetónicas que tenham em conta a necessidade de redução do consumo energético. Essas soluções podem incluir o aproveitamento da radiação solar, proteção contra essa radiação, ventilação natural e isolamento que reduza as inflitrações de frio ou calor.

É muito importante analisar a automatização dos circuitos de iluminação e o uso de lâmpadas de alto rendimento, bem como de reguladores que ajustem o nível de iluminação em função das necessidade reais.

No decorrer de cada ano de funcionamento de um sistema de climatização, existem períodos de tempo nos quais as caraterísticas do ambiente exterior do edifício são favoráveis para a climatização, o que poderá ser feito utilizando o ar exterior num sistema economizador de arrefecimento gratuito (free cooling), especialmente em meias estações.

Outro aspeto a considerar é o aumento da eficiência energética, mediante o fracionamento da potência dos equipamentos, com o objetivo de adaptar o condicionamento de ar à procura de calor do sistema. Isso é feito, parcializando as unidades de ar condicionado a fim de se conseguir, a cada instante, o regime de potência mais próximo do rendimento máximo. É recomendável a utilização da bomba de calor para o aquecimento - em vez de resistências elétricas - e a utilização do gás natural para arrefecimento com unidades refrigeradoras de água operando com o ciclo de absorção.

Como forma de poupança de energia também se pode utilizar a recuperação do calor de condensação, aproveitando o facto dos equipamentos frigoríficos gastarem grandes quantidades de calor no seu funcionamento, o qual pode ser recuperado para ser empregue em outras utilizações. O armazenamento de energia, através do congelamento da água nas horas noturnas quando a tarifa de energia elétrica é mais baixa, permite evitar os picos de consumo ao longo do dia, levando, por acréscimo, à redução do tamanho dos aparelhos de ar condicionado. ^{[11] [13]}

Continua…