Projeto de sistemas de climatização de edifícios: aspectos importantes e etapas de elaboração do projeto

É difícil discordar que a manutenção de uma temperatura confortável no ambiente e uma boa troca de ar são a base de um microclima normal em qualquer tipo de edifício. Os equipamentos climáticos modernos e os dispositivos para melhorar o funcionamento da ventilação conseguem criar em apenas alguns minutos uma atmosfera confortável no cômodo – com a temperatura adequada e um nível de umidade aceitável.

No entanto, a simples instalação de qualquer modelo de ar condicionado que você goste nem sempre resolve o problema da temperatura excessivamente alta do ar, concorda? Portanto, o projeto profissional e competente de sistemas de climatização de edifícios é o primeiro passo antes da compra de equipamentos desse tipo. A seleção do equipamento ideal e sua instalação no local adequado permitirão resfriar ou aquecer o ar com o menor consumo de energia e atender às necessidades de todos os presentes no ambiente.

Neste material, abordaremos as principais etapas da elaboração de um projeto para um sistema de climatização eficiente de ambientes, entenderemos os cálculos que precisam ser realizados no planejamento e aprenderemos como elaborar o esquema correto de termorregulação do ar.

Necessidade de climatização de ambientes

O sistema de climatização, assim como o de ventilação, desempenha um papel enorme na manutenção de uma atmosfera confortável para a vida e o trabalho das pessoas.

Além do impacto nas pessoas, a temperatura e a umidade também afetam o funcionamento dos equipamentos em escritórios ou oficinas de produção. Altos níveis de temperatura aumentam a carga sobre os equipamentos, o que pode causar a quebra de certos componentes.

Não são apenas os motores das máquinas que sofrem com as altas temperaturas. Os equipamentos modernos, equipados com eletrônica complexa, são bastante sensíveis ao regime de temperatura.

Manter a temperatura adequada também pode ser uma questão de segurança. Armazenar certos materiais em ambientes com ar excessivamente aquecido é simplesmente inadmissível. Para reduzir o risco de incêndio, o sistema de resfriamento de ar deve funcionar corretamente e compensar totalmente o excesso de calor interno e externo.

Por que é necessário elaborar um projeto?

O cumprimento das normas necessárias e o cálculo preciso da carga no sistema de ar condicionado evitam uma série de problemas para os usuários. Durante a elaboração do plano, são considerados inúmeros fatores que podem afetar a eficiência do equipamento. Sem levar em conta esses detalhes, o funcionamento dos componentes do sistema de ar condicionado pode ter uma eficiência inaceitavelmente baixa.

Uma abordagem competente na criação do projeto permite realizar as principais tarefas, que incluem:

• manter a temperatura e umidade ideais no edifício;
• escolher o equipamento climático e de ventilação mais adequado;
• possibilidade de ajuste multizona da temperatura;
• operação suave do equipamento, que contribui para sua resistência ao desgaste;
• organização da direção correta dos fluxos de ar;
• consumo extremamente baixo de energia elétrica para atingir as temperaturas desejadas, etc.

No projeto, também são consideradas as características estéticas da instalação do ar condicionado. O sistema de resfriamento de ar pode ser perfeitamente integrado ao interior se sua integração no ambiente for feita de forma competente e experiente.

Um ar condicionado esteticamente embutido pode permanecer praticamente imperceptível para os visitantes e não afetar a ideia geral do design de interiores.

A etapa de planejamento do sistema de ar condicionado não pode ser ignorada, pois é o plano claro que permite desenvolver um conceito eficaz de resfriamento para qualquer ambiente ou edifício inteiro, preparar os desenhos necessários e tarefas específicas para as equipes de instalação, eletricistas e outros especialistas.

Tipos de sistemas de climatização

Os cálculos e as características específicas do ambiente influenciam a escolha do sistema de ar condicionado. Em cada um, são utilizados determinados modelos de condicionadores de ar, que podem ser divididos em três grandes categorias: domésticos, industriais e comerciais.

Os próprios sistemas são divididos nos seguintes tipos:

• complexos multizona;
• sistemas split e multi-split;
• resfriamento central;
• condicionamento de precisão;
• sistemas chiller-fan coil;
• sistemas com condicionadores de ar dutados ou de teto, etc.

Para uso doméstico, os mais escolhidos são os sistemas multizona, sistemas split e sistemas multi-split. A principal diferença desses complexos é a quantidade de unidades internas do equipamento.

Sistema split implica a presença de uma unidade interna de resfriamento, multisplit – cinco, e no sistema multizonal são integrados de 10 a 15 módulos, que funcionam graças a uma unidade externa extremamente potente.

O sistema de ar condicionado multizonal é uma das formas mais eficazes de resfriar o ar em ambientes de diferentes finalidades, devido ao funcionamento independente das unidades internas e à potência da unidade externa.

A elaboração de um plano para um sistema de ar condicionado eficiente baseia-se no cálculo do balanço térmico, levando em consideração todos os fatores-chave que influenciam o microclima interno do edifício.

O projeto também segue documentos normativos, considerando requisitos sanitários, arquitetônicos, de combate a incêndio e outros.

Cálculos para a elaboração do plano do sistema

Para selecionar a potência ideal da unidade externa de trabalho e calcular a quantidade de unidades internas, considera-se a carga térmica interna e externa sobre o edifício.

As cargas térmicas internas sempre têm valor positivo e representam a liberação de calor das pessoas que moram na casa, a produção de energia térmica por eletrodomésticos e fontes de iluminação. Em ambientes comerciais ou de escritórios, a essa carga no sistema de ar condicionado soma-se o calor de equipamentos de alto consumo energético; em edifícios industriais, a dissipação de calor de líquidos quentes, equipamentos, bem como o calor liberado em processos de reações químicas.

As cargas térmicas externas podem ter características tanto negativas quanto positivas. Portanto, a carga externa representa ganhos ou perdas de calor.

Os condutores de perdas e ganhos de calor são mostrados claramente no diagrama acima. As setas vermelhas indicam os fluxos de perda de calor, as azuis indicam a penetração de frio no edifício.

As fontes dessa carga térmica são:

• luz solar que penetra através dos vidros duplos;
• calor ou frio, cujos condutores são paredes, estruturas de janelas, piso, telhado e teto;
• perdas e ganhos de calor da ventilação de insuflação.

Os indicadores quantitativos de um mesmo tipo de carga térmica externa podem variar de positivas a negativas ao longo do dia, por exemplo, com grande amplitude de variação entre as temperaturas diurna e noturna, e de estação para estação. Por exemplo, no verão, a diferença de temperatura entre o exterior e o interior é pequena, então o calor penetra mais facilmente no edifício. No inverno, ocorre o processo inverso, no qual o calor sai mais rapidamente da edificação.

O cálculo do balanço térmico permite selecionar o equipamento necessário e planejar o local adequado para a instalação do ar condicionado.

Os condicionadores de ar modernos são capazes, quando necessário, de aquecer significativamente o ar. Portanto, ao projetar um sistema de ar condicionado, é importante considerar também as áreas principais onde são observadas altas perdas de calor.

Ao fazer os cálculos, devem ser considerados os fatores-chave que influenciam a entrada e a perda de calor:

• características climáticas da região;
• materiais com os quais o edifício é construído;
• espessura das paredes e presença de isolamento térmico;
• número de câmaras no vidro duplo e eficiência energética geral da estrutura da janela;
• orientação do edifício em relação aos pontos cardeais;
• presença de equipamentos e máquinas que produzem calor durante o funcionamento;
• número de pessoas que residem ou frequentam regularmente o ambiente;
• número de cômodos no apartamento ou casa, etc.

Com base nisso, é fácil entender que apenas um profissional experiente pode abordar o plano do futuro sistema de ar condicionado com máxima precisão e competência, pois durante a preparação do projeto é necessário considerar muitos aspectos específicos.

Etapas de realização do projeto

A elaboração do plano de trabalhos necessários é realizada em duas etapas consecutivas, que incluem a preparação de todos os cálculos necessários, orçamentos, especificações técnicas para especialistas de áreas afins e a seleção da linha de modelos de equipamentos adequados.

Etapa #1 — preparação dos cálculos e tarefas

A preparação consiste em conhecer o edifício, sua localização, características construtivas e outros fatores.

Os especialistas elaboram um estudo de viabilidade técnica e econômica, com base no qual o tipo de sistema de ar condicionado é aproximadamente selecionado. Este último é descrito de forma simplificada.

No diagrama simplificado são mostrados os elos-chave do sistema de ar condicionado, os blocos de distribuição de refrigerante e os principais blocos de controle do equipamento climático

O técnico oferece equipamentos potencialmente eficientes que atendem às necessidades do ambiente em termos de características básicas:

• potência;
• capacidade de refrigeração, aquecimento e fluxo de ar.

Em seguida, é elaborado um orçamento dos trabalhos futuros. Se o projeto com base no estudo de viabilidade satisfizer o proprietário do edifício ou apartamento, a etapa preparatória passa para a fase operacional.

Etapa #2 — seleção do equipamento adequado

Nesta etapa, o projeto se baseia em cálculos precisos que consideram a carga térmica interna e externa, as características termotécnicas do objeto. Os cálculos são realizados individualmente para cada ambiente, após o qual são conhecidos com precisão os excessos de calor em cada zona. Com base nesses dados, é selecionado o equipamento necessário para compensar as cargas térmicas.

Após a seleção dos equipamentos, inicia-se o projeto dos locais de instalação dos condicionadores de ar, é fornecido um esquema de distribuição dos dutos de ar, e é preparado um plano de trabalhos técnicos para a equipe de montagem e eletricistas.

Todos os materiais preparados são entregues ao cliente e ao fornecedor de equipamentos climáticos. Após a instalação, é recomendável realizar o comissionamento, que ajudará a ajustar o funcionamento do equipamento.

Quais são os riscos do projeto independente?

Sem a devida experiência e conhecimento, é bastante difícil elaborar pessoalmente um projeto de sistema de ar condicionado.

Se pelo menos um fator não for levado em consideração, como a orientação do apartamento para o lado norte ou a presença de vidros duplos com baixa eficiência de retenção de calor, todo o sistema de ar condicionado funcionará de forma ineficiente.

Os indicadores de economia de energia das janelas de metal-plástico dependem de muitos fatores: número de câmaras, presença de revestimento especial, etc. Portanto, é bastante difícil calcular por conta própria as perdas e ganhos de calor.

Além disso, o equipamento climático pode estar sujeito a cargas mais elevadas, pois durante o condicionamento, o equipamento terá que compensar constantemente os ganhos de calor não considerados pelo projetista.

Em geral, qualquer falha no projeto elaborado pode levar a sérios problemas:

• funcionamento injustificado do ar condicionado em um cômodo enquanto a maioria dos moradores está em outros cômodos;
• consumo excessivo de energia elétrica, que é gasta para suprimir o calor não contabilizado da iluminação ou de equipamentos;
• impossibilidade de regulação zonal da temperatura;
• compra de equipamentos excessivamente potentes ou de baixo desempenho;
• desgaste rápido ou quebra dos componentes do sistema split devido a carga excessiva, etc.

Portanto, a elaboração do esquema de condicionamento de ar, mesmo para uma pequena residência ou escritório, deve ser confiada a profissionais.

Economizar no projeto pode resultar em custos injustificados durante a operação do equipamento.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Cinco tipos dos sistemas de ar condicionado mais comuns, suas características, diferenças e possibilidades são descritos detalhadamente pelo palestrante no vídeo a seguir:

O funcionamento básico dos sistemas de ar condicionado e recomendações para escolher o tipo adequado são apresentados por um engenheiro de ventilação e ar condicionado:

Uma abordagem profissional ao condicionamento de ar de edifícios permite garantir a temperatura, pureza, umidade e movimento do ar necessários, dos quais dependem o bem-estar e a produtividade das pessoas, o funcionamento de equipamentos complexos, a conservação de móveis ou determinados materiais.

O processo de projetar é bastante complexo e trabalhoso, portanto, deve ser abordado com extrema responsabilidade. Por isso, não se deve planejar por conta própria, mas sim escolher antecipadamente uma equipe de profissionais que tenham experiência, boa reputação e autorização para realizar esses cálculos.

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