Análise comparativa de sistemas de ventilação e ar condicionado

A redução da eficiência no trabalho, a sensação constante de fraqueza no corpo, o aumento da nervosidade, a vontade frequente de cochilar muitas vezes são resultado da troca de ar insuficiente. No entanto, a ventilação e o ar condicionado adequados podem prevenir esses problemas.

Além disso, não será possível limitar-se apenas ao sistema natural – ele possui uma série de desvantagens. Será necessário escolher o tipo mecânico ideal de troca e mistura de ar, analisando os prós e contras de cada método.

Vamos tentar entender juntos como funcionam os diferentes sistemas de ventilação e em quais casos cada variedade é aplicada.

Por que a ventilação é necessária?

A renovação do ar ajuda a prevenir doenças do sistema cardiovascular e do sistema nervoso central, aumento da sudorese, deterioração da atenção, doenças crônicas em pessoas com sistema imunológico fraco.

Um sistema de ventilação padrão permite:

• reduzir a concentração de poeira e outras partículas finas no ar;
• selecionar uma temperatura confortável para o trabalho;
• remover gases de escape e componentes agressivos que causam alergias.

Claro, você pode abrir as janelas, mas então poeira e ar sujo entrarão no ambiente. E durante o período frio, os custos de aquecimento aumentarão. Além disso, as correntes de ar afetam negativamente a saúde humana.

O sistema de ventilação natural não pode garantir totalmente a ventilação do ambiente

Processo de condicionamento de ar

Mesmo na estação quente, é problemático realizar uma simples troca de ar sem o uso de dispositivos especiais. Portanto, é adequado usar equipamentos adicionais.

No verão, o ar é úmido e quente. O condicionamento proporcionará sua limpeza e estabelecimento de uma temperatura mais baixa. Por exemplo, sistemas split, condicionadores de ar industriais e chiller-fan coil são adequados.

Já na estação fria, o ar é gelado e menos úmido. Naturalmente, não se esqueça da filtragem. No entanto, ainda é necessário aquecer e umidificar o ar, o que é feito com sucesso pelo calorífero, garantindo o aumento da temperatura a um nível confortável.

Este processo frequentemente é garantido pela mistura: fluxos frios combinam-se com os quentes. O ar é resfriado em câmaras especiais pela entrada de pequenas gotas de água.

Existem também ambientes que exigem uma abordagem especial para a organização da ventilação. Por exemplo, em ginásios com piscinas, a água evapora constantemente, aumentando o nível de umidade.

Das piscinas evapora-se água, que se condensa nas paredes e no teto do ambiente. A ventilação adequada permite prevenir a umidade excessiva.

Para resolver tais problemas, existem desumidificadores. A desvantagem destes é a falta de ventilação. O ar permanece no ambiente, mas o nível de umidade diminui. Consequentemente, a concentração de oxigênio cai, o que afeta negativamente o bem-estar das pessoas.

Método mecânico de exaustão do ar

A ventilação natural frequentemente não cumpre suas funções diretas. Por isso, torna-se relevante a necessidade de usar um sistema artificial. Sua principal diferença é que ela opera com forçamento.

O tipo mecânico de ventilação é usado não apenas em instalações industriais, mas também em residências. Seu funcionamento baseia-se no trabalho de motores elétricos, aquecedores de ar, ventiladores e filtros.

Principais vantagens do sistema artificial em relação ao natural:

• Eficiência. Transporte de praticamente qualquer volume de ar por distâncias significativas dentro do ambiente.
• Independência do clima. Execução impecável das funções diretas do sistema em qualquer época do ano.
• Recursos adicionais. Ajuste da temperatura e do nível de umidade, limpeza do ar de poeira e outras partículas pequenas.

A ventilação mecânica divide-se em canalizada e não canalizada. Na primeira, o ar passa por caminhos alongados especiais.

É eficaz usar a combinação dos sistemas de ventilação mecânica e natural

Em sistemas não canalizados, os ventiladores são colocados em uma estrutura especial. Eles garantem a entrada de massas de ar fresco.

Dependendo do tipo de ventilação mecânica, os sistemas dividem-se em insuflação, exaustão e insuflação-exaustão.

Descrição do sistema de insuflação

A principal tarefa deste tipo de ventilação é garantir o fornecimento de ar fresco para o ambiente. Para que o equipamento possa desempenhar suas funções de forma ideal, modelos complexos são equipados com elementos adicionais responsáveis pela limpeza e umidificação.

A principal desvantagem é a falta de capacidade de captação de ar. Portanto, o ambiente não pode ser preenchido 100% com massas de ar renovadas.

Princípio de funcionamento e estrutura da construção

O sistema padrão inclui um ventilador que é fixado na bandeira da janela. Ele garante a entrada de ar fresco no ambiente. Neste último, a concentração de gases aumenta. Portanto, não há espaço para o ar residual, que sai do ambiente através de aberturas de exaustão especiais.

O componente chave do sistema é o ventilador de insuflação. Seus principais parâmetros são potência, eficiência de fornecimento de ar e pressão na zona de trabalho. Os requisitos para as características técnicas do ventilador dependem diretamente do comprimento e da complexidade dos dutos.

Além deste dispositivo, o sistema consiste nos seguintes elementos:

• grades;
• válvulas;
• dutos de ar;
• distribuidores;
• filtros;
• aquecedores.

Os filtros são responsáveis por eliminar partículas mecânicas do ar que chega: poeira, insetos, detritos, etc. Podem fornecer limpeza grossa, fina e muito fina. Dependendo das características de operação, dividem-se em eletrostáticos, secos e úmidos.

É necessário evitar o contato dos dutos de ar com objetos estranhos e umidade. Portanto, é indispensável uma cobertura especial.

Os aquecedores ou calefatores são responsáveis por aumentar a temperatura do ar de entrada. Eles podem ser do tipo a água ou elétrico. Os primeiros funcionam com base no sistema de aquecimento da casa. A fonte de alimentação dos segundos é a rede elétrica.

Quanto aos elementos adicionais, podem ser:

• elementos que reduzem o nível de ruído;
• desumidificadores;
• recuperadores;
• umidificadores;
• meios de automação do funcionamento do sistema;
• e outros.

A entrada de ar deve estar localizada em um local limpo, protegido contra a entrada de poeira. Perto deste elemento estrutural deve ser posicionada a câmara de insuflação.

Onde esse método é aplicado?

O tipo mecânico de organização da insuflação é utilizado tanto para residências quanto para instalações industriais. Atende a um ambiente inteiro ou apenas a uma parte específica, como um posto de trabalho na produção. Garante a entrada de ar com temperatura ideal.

E também cria zonas limpas especiais, mesmo que em outros ambientes haja um nível elevado de substâncias tóxicas. Pode ser combinado com sistemas de exaustão e ventilação natural.

Leia mais sobre como instalar corretamente um sistema de ventilação de insuflação neste material.

O sistema de insuflação é bastante compacto e praticamente silencioso em funcionamento. Destaca-se pela facilidade de instalação e manutenção.

Característica da ventilação de exaustão

O sistema de exaustão é o oposto do de insuflação. Sua função é remover o ar contaminado do ambiente. Existem os tipos integral e coletivo.

Estrutura e princípio de funcionamento

A ventilação do tipo de exaustão é popular para a organização de apartamentos. Ela garante a remoção do ar viciado ou aquecido. As grades de exaustão ou válvulas de ventilação são geralmente colocadas na parte superior do ambiente. O ar fresco entra através de conectores especiais diretamente do ambiente externo ou através de ambientes adjacentes.

O sistema pode ser posicionado a uma certa distância ou bloquear completamente a fonte de poluição. Se for possível limitar o ponto de emissão de substâncias tóxicas, então a ventilação local será eficaz; caso contrário, será a geral.

Aqui, o ventilador ocupa um lugar central. É a sua potência que determina a eficiência de todo o sistema. Existem dispositivos de exaustão de baixa (velocidade do fluxo de ar até 50 m/s), média — até 80 m/s e alta pressão (até 200 m/s).

Os principais elementos deste tipo de ventilação são os seguintes:

1. Capelas de exaustão. Destacam-se pela maior eficácia. Removem o ar excessivamente úmido e quente, gases pesados e poeira.
2. Aspiradores. Eliminam a quantidade máxima de substâncias nocivas, aspirando o mínimo de ar. Não atrapalham o trabalhador no cumprimento de suas funções.
3. Coifas de exaustão. Destinam-se à remoção de substâncias que se elevam. Existem tipos cujo funcionamento se baseia em tiragem natural ou forçada.
4. Painéis de exaustão. São eficazes para a remoção de poeira e gases nocivos quentes. São relevantes para locais de trabalho onde ocorre soldagem de peças.
5. Aspiradores de borda. São utilizados no trabalho com objetos grandes ou volumosos, que são mantidos na vertical com auxílio de cabos metálicos ou outros meios. Possuem pequeno diâmetro (menos de 100 mm) e são posicionados ao lado do objeto de trabalho.

O sistema de exaustão destina-se principalmente à remoção do ar viciado. Considerando os elementos estruturais mencionados acima, eles são eficazes para a ventilação local.

Nuances do uso do sistema

Este tipo de ventilação de exaustão é adequado para ambientes com baixo nível de concentração de substâncias nocivas. Além disso, estas podem chegar em diferentes níveis, em fluxos integrais e separados.

O tipo integral é menos ruidoso em funcionamento devido à característica da construção, em particular, do invólucro.

Este sistema é relevante para armazéns, supermercados, instalações esportivas, instituições de saúde e residências. É utilizado em ambientes industriais onde não é possível evitar a emissão de substâncias tóxicas. Combina-se otimamente com ventilação natural e de insuflação. Pode atuar tanto localmente quanto garantir a remoção geral das massas de ar viciado.

Ao escolher, é necessário analisar as características do ar de exaustão. Se este contiver muitas substâncias agressivas, então é aconselhável optar por uma versão com revestimento anticorrosivo.

Essência da ventilação de insuflação e exaustão

Este tipo de renovação das massas de ar no ambiente é considerado um dos mais otimais. Ele permite combinar as vantagens dos sistemas de insuflação e exaustão.

A tarefa principal no projeto é equilibrar os volumes de ar de entrada e de saída. Se o primeiro predominar, a pressão no ambiente aumenta devido à alta concentração de gases; com o aumento da quantidade de ar evacuado, a pressão diminui.

O sistema de insuflação e exaustão é utilizado tanto em ambientes residenciais quanto industriais

A ventilação de insuflação e exaustão tem duas variedades. A primeira é a mistura, quando o ar limpo entra no ambiente através de elementos construtivos especiais, mistura-se com os gases existentes e sai através de válvulas especiais.

O outro tipo é a ventilação por deslocamento. A instalação do sistema ocorre ao nível do piso. Aqui atuam as leis elementares da física — o ar exausto tem alta temperatura, por isso é deslocado pelos gases que entram. Ele sai através de grelhas localizadas no teto do ambiente.

Já o ar fresco entra na parte inferior do ambiente, onde se desloca lentamente. Portanto, na zona de trabalho, na parte do ambiente onde os moradores estão diretamente, criam-se condições confortáveis para descanso e trabalho.

Para que a ventilação por deslocamento seja eficaz, é necessário que o ar fresco tenha uma temperatura mais baixa do que a já existente no edifício. Para ambientes residenciais, a diferença é de 1-3 °C, para fábricas, indústrias e outros objetos com requisitos especiais — 1-5 °C.

É preciso monitorar a temperatura do ar que entra e a do ar existente no ambiente. Se não forem respeitadas as faixas indicadas acima, ocorrerá convecção.

Este tipo de ventilação tem tanto vantagens quanto desvantagens. Entre as vantagens estão a possibilidade de uso em edifícios industriais, caracterizados pela emissão de substâncias tóxicas e temperaturas elevadas, e a alta eficiência de funcionamento.

Já as desvantagens incluem o seguinte:

• necessidade de áreas relativamente grandes para difusores de insuflação;
• aumento da área adjacente;
• redução da eficácia do sistema devido à entrada de objetos extras nos difusores de insuflação;
• aumento do gradiente vertical de temperatura.

Este último é a diferença entre as temperaturas do gás na zona de trabalho e sob o teto.

Se você quiser optar pelo sistema de ventilação e ar condicionado por deslocamento, então analise a localização e a potência do equipamento de aquecimento. Essas características influenciam a combinação dos fluxos de ar na sala.

Por exemplo, o ar de entrada, que deve chegar diretamente à zona de trabalho, pode ser bloqueado por gases quentes de radiadores ou aquecedores. O resultado é uma ventilação não por deslocamento, mas por mistura.

O processo de mistura prevê a entrada de ar no ambiente por um ou vários caminhos. Porém, os gases de exaustão saem em um único fluxo.

Na zona de trabalho, a velocidade do ar de saída é um terço menor que o indicador correspondente do ar de entrada.

O parâmetro chave da ventilação por mistura é a ejeção. É a combinação de qualquer tipo de meios, onde um influencia e direciona o outro. No caso específico, é a capacidade dos difusores de combinar harmoniosamente as correntes de ar.

A ejeção determina as características do sistema de ventilação. Por exemplo, a mistura é fornecida por difusores do tipo jato com um alto valor do indicador. Já para o deslocamento, são características dispositivos com baixo indicador de injeção.

Para minimizar a quantidade de correntes de ar em caso de desvio da diferença entre as temperaturas do ar de entrada e do ar ambiente em relação à norma, os difusores devem ter um alto indicador.

Além disso, são importantes a velocidade do movimento das massas de ar e a temperatura do ar. Para garantir o máximo conforto, é necessário que os gases se movam a não mais que 0,18 m/s e tenham uma temperatura entre 20 e 22 °C.

A velocidade de deslocamento do ar depende da geometria e da finalidade do ambiente, da temperatura na zona de trabalho e do interior.

Particularmente perigoso para a saúde e o bem-estar humano é o excesso do primeiro indicador e a redução do segundo. Nesse caso, é difícil simplesmente permanecer no ambiente, sem falar em qualquer atividade produtiva.

Ao projetar a ventilação, deve-se considerar a influência de obstáculos físicos. Estes incluem luminárias no teto, níveis, lajes, colunas, etc.

Na maioria dos casos, o fluxo de ar de entrada pode contornar um obstáculo cuja largura é 1/50 da altura do teto.

Auditórios são ambientes não padronizados, que se caracterizam por uma zona de trabalho significativa, grande número de ouvintes e teto alto. Consequentemente, a abordagem para ventilação é bastante específica.

Uma forma popular é fornecer ar fresco diretamente sob os assentos dos ouvintes. Acredita-se que os gases de entrada serão aquecidos, subirão ao teto e serão removidos do ambiente.

No entanto, a prática mostra que essa abordagem está incorreta — os gases se comportam como líquidos. Primeiro, o ar se acumula na parte inferior do auditório e só depois sobe.

O posicionamento racional do difusor é nas partes frontais da sala de aula ou auditório

Mesmo cálculos fundamentados e modelagem computacional não garantem uma previsão totalmente precisa da direção do movimento do ar. No entanto, é necessário considerar a quantidade e a disposição dos difusores em relação uns aos outros, a localização dos elementos de aquecimento, obstáculos e outros fatores.

A maioria das pesquisas sobre a localização dos difusores comprova que a ventilação por mistura merece uma avaliação arbitrária. Por exemplo, é eficaz posicionar as aberturas para saída de ar na entrada do ambiente, do lado das carteiras traseiras.

Mas se as saídas forem colocadas em outras partes do auditório, na maioria dos casos não será possível obter o efeito desejado. Já uma troca adequada permite prevenir a formação de uma faixa de ar quente e viciado.

Recomendamos também ler outro artigo, onde descrevemos mais detalhadamente o princípio de funcionamento da ventilação de insuflação e exaustão. Mais detalhes – acesse o link.

Como funciona a ventilação local?

Se o ar entra propositalmente em determinadas zonas do ambiente ou é removido de lá, então essa ventilação é classificada como local. Esta se divide em insuflação e exaustão.

A ventilação local de insuflação exige custos muito menores quando aplicada do que a ventilação geral. É popular em ambientes industriais que necessitam de rápida renovação dos gases. Permite reduzir a umidade e a temperatura.

Na maioria dos casos, ocorre a combinação de ventilação local e geral, quando um tipo complementa o outro

A estrutura de exaustão local também é utilizada na indústria. É relevante para a remoção de substâncias tóxicas e redução da temperatura em uma pequena área específica do ambiente. Mais detalhes sobre a ventilação de ambientes industriais contamos neste artigo.

Permite prevenir as consequências dos fatores negativos mencionados e de outros. Impacta positivamente o conforto dos funcionários, pois as substâncias nocivas saem do ambiente quase imediatamente após serem geradas.

Se os trabalhos relacionados à liberação de substâncias tóxicas são realizados em toda ou na maior parte da área do ambiente, então a ventilação local não será eficaz. No entanto, ainda é aconselhável utilizá-la em frente aos locais com maiores emissões.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Vídeo sobre ventilação local em ambiente com equipamentos tecnológicos:

O vídeo explica as particularidades e a relevância do projeto do sistema de ventilação, suas opções de equipamentos e nuances de instalação:

As particularidades do funcionamento do sistema de ventilação padrão são demonstradas no vídeo:

Cada sistema de ventilação possui suas próprias características. Ao escolher, é necessário considerar diversos fatores: desde a especificidade do uso do ambiente até a presença de obstáculos para o fluxo de ar. No entanto, uma abordagem cuidadosa permitirá optar pelo sistema de ventilação ideal.

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