Sábado, 1 de Abril de 2006

CONFORTO TÉRMICO

A ASHRAE4 (apud. AMORIM, 1998) define conforto térmico como “... um estado de espírito que reflete a satisfação com o ambiente térmico que envolve a pessoa”. O conceito de FROTA e SCHIFFER (2001, p.20) leva em consideração mecanismos termorreguladores e a atividade humana. Assim, o conforto térmico é definido como a sensação do organismo quando perde para o ambiente o calor produzido pelo metabolismo, sem recorrer a nenhum mecanismo termorregulador.

O metabolismo é o processo onde o organismo transforma as calorias adquiridas pelos alimentos em energia, usando o oxigênio extraído do ar pela respiração. Desta energia, aproximadamente 80% se transforma em calor e 20% em potencial de trabalho (ARAÚJO, 1999, p. 18). A energia transformada em calor necessita ser dissipada para que o organismo mantenha a temperatura interna constante, isto é em torno de 37°.

Fanger (apud. LAMBERS et all, 1997, p. 43) criou um índice de conforto térmico muito sintético que leva em consideração as variáveis ambientais e também atividade física e vestimenta da pessoa. No seu trabalho, Fanger avaliou os indivíduos de diferentes nacionalidades, idades e sexos, obtendo o voto médio predito (PMV – predicted mean vote) para as determinadas condições ambientais. PMV consiste em valor numérico que expressa a sensibilidade humana ao calor e ao frio. Para o conforto térmico o valor é zero, para o frio é negativo e para o calor positivo.

Os limites de temperatura sugeridos pela ASHRAE (apud. AMORIM, 1998, p.32), em condições de ar parado, são de 18-25°C no inverno e 20-27°C no verão; temperaturas maiores são toleráveis (até 30°) com baixos valores da umidade (até 15 g/kg). Para os países em desenvolvimento sugere-se uma elevação de 2°C no limite máximo da temperatura e de 2 g/kg no valor máximo da umidade. Com o aumento da velocidade do ar para até 2m/s, a temperatura máxima aceitável pode chegar a 32°C e o conteúdo de vapor d’água a 19 g/kg (90% de umidade), desde que estes valores não ocorram simultaneamente (AMORIM, 1998, p.32).

Resumindo os dados acima podemos concluir que a ASHRAE sugere para o clima os limites de conforto térmico de 18–27°C no inverno e 20-29°C no verão, para o ar parado.


Para esfriar o ambiente. E o bolso

O conforto térmico no interior das edificações depende de aspectos como insolação, ventos dominantes e características do entorno, além do posicionamento do edifício no lote, tipo de fachada, espessura de paredes, dimensão das aberturas e materiais empregados.

O sistema de ar condicionado é recurso complementar que, quando bem planejado, ajuda a garantir o bem-estar com custos reduzidos de operação e manutenção.

Segundo Simon Levy, consultor técnico da Associação Brasileira de Refrigeração, Ar Condicionado, Ventilação e Aquecimento (Abrava),
o ideal é que o sistema de refrigeração seja desenvolvido juntamente com o projeto da edificação, independentemente de seu porte.

Dessa forma é possível adotar opções mais eficientes, reduzir interferências com outros sistemas, prever necessidades elétricas e escolher equipamentos que garantam a melhor relação custo/benefício para cada empreendimento.

Se o projeto de arquitetura for desenvolvido previament
, dificilmente o projeto de ar condicionado poderá contemplar todos esses aspectos. Isso implica a necessidade de adaptação às condições impostas, o que nem sempre garante bons resultados. Além disso, o projetista prevê os recursos adequados para renovação e filtragem do ar, além de dar tratamento diferenciado a ambientes que apresentam demandas especiais, como hospitais, teatros, salas de reuniões ou CPDs.

O arquiteto precisa do respaldo da engenharia para alcançar as melhores soluções e os menores custos”, afirma Levy. No caso dos aparelhos de janela, convém ao menos buscar orientação para a escolha do modelo junto da equipe técnica do fabricante.

É importante destacar que qualquer relação entre a capacidade do sistema e a área a ser atendida serve exclusivamente como referência inicial, uma vez que a especificação correta depende da configuração física do espaço e de sua carga térmica, dado que varia em função da incidência solar e do calor gerado por pessoas e equipamentos. Considerando uma carga térmica média, pode-se dizer que uma tonelada de refrigeração é o suficiente para áreas entre 18 e 20 metros quadrados.

O engenheiro Carlos Kayano, diretor da Thermoplan, empresa de projetos e consultoria, chama a atenção para a importância de ouvir o autor do projeto de ar condicionado em duas situações. A primeira é na ocupação do espaço em prédios novos. “Geralmente os projetos são feitos considerando pavimentos abertos; portanto, precisa haver adaptações em acordo com a distribuição de salas fechadas e divisórias, para que o zoneamento do ar leve em conta as variadas cargas térmicas”, diz.

O mesmo vale sempre que forem realizadas mudanças de layout em escritórios, uma vez que a remoção e a colocação de divisórias, mesmo que pequenas, interferem no funcionamento do sistema. “O profissional redistribuirá as bocas de saída de ar e fará adaptações para atender à nova ocupação e evitar a formação de bolsões quentes ou frios”, ele detalha.


Opções no mercado

De acordo com Levy, o princípio de funcionamento dos sistemas de ar condicionado é o mesmo que o da geladeira. Ambos são compostos por compressor e condensador (partes ruidosas do equipamento) e também pelo evaporador (silencioso). Os sistemas dividem-se em duas modalidades de expansão do ar frio.

Os de expansão direta são aqueles em que o gás refrigerante é o responsável pelo resfriamento do ar injetado no ambiente, como ocorre nos aparelhos de janela e nos equipamentos do tipo split.

Os de expansão indireta são aqueles em que o gás refrigerante resfria a água que circula pelo sistema, sendo esta a responsável pelo resfriamento do ar. Esse é o funcionamento das centrais de água gelada.

Independentemente da opção feita, o bom ar-condicionado é aquele que promove o conforto térmico, passando despercebido.

O sistema mais simples disponível no mercado é o chamado aparelho de janela, que tem todos os seus componentes instalados num único volume. Sua potência é medida pela unidade inglesa British Thermal Unit (BTU/hora). Os modelos compactos encontrados atualmente nas lojas de eletrodomésticos já apresentam consumo de energia elétrica bastante inferior, em comparação com as versões antigas. Porém, como trabalham com baixas capacidades, seus níveis de perda são os maiores dentre todos os tipos.

Em projetos que empregam apenas duas ou três unidades, a diferença no consumo de energia tem menor impacto, também relacionado ao número de horas de uso diário e às temperaturas médias da região. “De modo geral, é uma solução simples e barata para situações em que um investimento maior não compensa ou quando não é possível usar outro sistema”, entende Levy.

Os aparelhos compactos estão disponíveis em versões de menor potência, na faixa de 7 mil BTUs, até os de grande capacidade, com 30 mil BTUs. Os primeiros são indicados para ambientes de dez a 15 metros quadrados. Os mais potentes atendem a áreas de até 60 metros quadrados, porém seu uso deve considerar a distribuição desigual do ar pelo ambiente e a formação de bolsões quentes, alerta Kayano. Os equipamentos de capacidade intermediária, na faixa dos 18 mil BTUs, são próprios para espaços com cerca de 30 metros quadrados.

De acordo com Kayano, a instalação do aparelho de janela é simples, mas requer atenção para alguns pontos importantes, como a existência de uma parede externa e de estrutura que suporte o peso do equipamento, inclinação correta para a drenagem da água pelo lado externo, disponibilidade de circuito elétrico independente e uso de disjuntor de capacidade compatível com a máquina. Também é importante prestar atenção às informações do selo Procel, que indica o consumo do aparelho.


Sistemas do tipo split

A potência dos aparelhos do tipo split é medida em BTUs/hora ou por tonelada de refrigeração (TR) - 1 TR equivale a 12 mil BTUs/hora. A principal característica desse sistema é a instalação das partes ruidosas do equipamento em áreas externas, deixando apenas a unidade evaporadora no interior dos ambientes, instalada no forro ou em paredes. Segundo Levy, outras vantagens estão na possibilidade de controle individual e nos compressores de alta eficiência.

De acordo com Kayano, existem splits em que uma máquina externa atende uma, duas ou três evaporadoras. O sistema multisplit é o que apresenta uma máquina externa para até 30 ou 40 unidades internas, dependendo da capacidade necessária em cada ponto. Esse tipo possui uma central que distribui o gás refrigerante em volumes individuais para cada espaço.

Kayano informa que, em sistemas multisplit, o projeto permite dispor as unidades até cem metros lineares distante uma da outra; também se pode trabalhar com uma diferença de 50 metros de altura entre as unidades condensadora e evaporadora.

A ligação entre as partes interna e externa é feita por meio de dutos e quanto maior a distância, maiores serão as perdas do sistema.

Segundo Levy, os equipamentos do tipo split estão substituindo rapidamente os aparelhos de janela e também já disputam mercado com os sistemas centrais. “Dentro de algum tempo, o custo dos splits de grandes capacidades se tornará mais acessível e esse tipo de sistema ganhará mais espaço ainda”, prevê.

A explicação está no conforto que ele proporciona e na grande oferta de produtos, o que requer atenção para as diferentes capacidades e procedências.

Essa popularidade, no entanto, tem levado alguns arquitetos a cometer o engano de acreditar que o split é a resposta para todas as necessidades. Como acontece com qualquer equipamento, as condições gerais é que definirão se seu uso é adequado à edificação.

“São muitas variáveis a considerar. Por isso, não existe uma solução única que sirva para qualquer tipo de projeto”, alerta Kayano.

De acordo com o engenheiro, o sistema split requer espaço para a instalação de equipamentos internos e externos e infra-estrutura elétrica coerente com a potência das várias máquinas, itens nem sempre disponíveis nas edificações. Outra questão importante a observar é que a maioria dos splits não prevê a troca do ar nos ambientes. “Somente modelos especiais renovam o ar”, afirma Levy.

Nos demais casos, essa operação requer um sistema à parte e também demanda espaço e infra-estrutura, completa Kayano. Quando o sistema de ar condicionado é previsto para atender o edifício integralmente, as instalações centrais têm custo inferior ao do split. Além disso, quando o sistema é concentrado, evita-se o superdimensionamento necessário para que os aparelhos unitários atendam às diferentes condições térmicas de cada fachada ao longo do dia: o sistema central já prevê essa compensação sem que isso implique maior capacidade operacional.

O split é considerado uma boa opção para edifícios de escritórios ou consultórios. “Se há muitos donos, é melhor partir para soluções individuais, pois o sistema central causa problemas no rateamento das despesas”, completa Kayano.


Centrais de água gelada

As centrais de água gelada também evoluíram nos últimos anos. O desenvolvimento de novos componentes, como os compressores rotativos, levou a uma significativa redução no consumo de energia elétrica. Os equipamentos disponíveis no mercado em 1990 tinham consumo médio de 1,2 KW/TR; dez anos depois, essa média já estava em 0,55 KW/TR. Entre as vantagens do sistema central está a concentração da grande carga elétrica junto do chiller, o que dispensa tomadas especiais em outros pontos da edificação.

O ar-condicionado central é o mais adequado para projetos que prevêem o insuflamento de ar pelo piso ou o chamado “teto frio”, um novo sistema, ainda pouco usado no Brasil, em que a difusão do ar é feita por meio de forro metálico com serpentinas. A água gelada corre por esses pequenos canais, promovendo o resfriamento do ar por irradiação.

É uma espécie de calefação ao contrário”,
resume Kayano.

Nos sistemas centrais, a água é resfriada no chiller, instalado na casa de máquinas, e dali segue para os andares por meio de dutos isolados termicamente. A água utilizada retorna à central e é novamente resfriada. Esse sistema pode ou não ser combinado a tanques de termoacumulação, complemento que permite a fabricação e o armazenamento de gelo nos horários em que as tarifas de energia são menores e sua utilização nos horários de pico, quando a eletricidade é mais cara. A termoacumulação é indicada para projetos a partir de 500 TR por hora.

O investimento inicial nesse sistema é mais alto, porém seu custo operacional é o mais vantajoso. Devido ao tamanho dos equipamentos, deve-se reservar espaço para sua acomodação, operação e manutenção; o peso das máquinas e dos tanques também deve ser considerado, pois é dado importante para o projeto estrutural da edificação. Isso significa que o sistema central deve ser previsto na fase inicial do projeto de arquitetura.

Com ou sem termoacumulação, os sistemas centrais tornam-se mais econômicos quando empregam as válvulas de volume de ar variável (VAV) dotadas de sensores que captam as variações de temperatura. “Se ela está mais alta, a VAV abre automaticamente; se está mais baixa, ela fecha”, finaliza Kayano.

publicado por pacar às 22:29

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1 comentário:
De Ar Condicionado a 13 de Abril de 2009 às 19:23
Informação absolutamente essencial relativa ao ar condicionado. Parabéns
Fisher Claus

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