Os sistemas de condicionamento de ar, conhecidos também como sistema de distribuição térmica ou unidade condicionadora de ar, são os responsáveis pelas transformações físicas que ocorrem com o ar úmido.
Isso ocorre quando ele passa por algum tipo de tratamento térmico ou de umidade em sistemas de climatização e refrigeração.
Em outras palavras, os sistemas de condicionamento são responsáveis pelos processos psicrométricos, já que descreve como o ar muda em função da temperatura, umidade relativa, umidade absoluta, entalpia e volume específico.
Neste contexto, o sistema de condicionamento também se responsabiliza pelo transporte da energia entre zonas térmicas e o sumidouro de energia (ciclo frigorífico).
A partir dessa motivação, podemos iniciar o nosso texto de hoje, que é o terceiro de uma série de artigos que discorrem sobre sistemas de condicionamento.
Sistema de condicionamento de múltipla zona: sistemas de ar com reaquecimento terminal
Diferente do texto anterior, o qual tratava sobre sistemas de zona única (ou simples), o texto de hoje inicia a nossa jornada no Sistema de Distribuição de Térmica de Zona Múltipla.
Este sistema é um tipo de climatização projetado para diferentes áreas, às quais são chamadas tecnicamente de “zonas”.
Então, em um edifício, indústria ou outro tipo de instalação, este projeto deve atender às diferentes demandas e parâmetros de forma independente, de maneira que cada zona tenha controle próprio de temperatura, fluxo de ar e, em alguns casos, umidade.
E para falarmos em especial sobre o sistema de ar com reaquecimento, devemos apresentar seus diferentes tipos.
Sistemas de ar com reaquecimento terminal: vazão constante e temperatura variável
Como você sabe, este é um sistema de ar para múltiplas zonas. Assim, o projeto deve considerar essas zonas como um todo.
Por exemplo, neste caso, a vazão total de ar a ser insuflada (imposta nas áreas) deve considerar a soma de todas as zonas, ainda que o ar seja resfriado em um único condicionador.
A temperatura segue o mesmo raciocínio: deve ser tal que atenda às exigências do ambiente com maior carga de resfriamento.
Além disso, a temperatura deve ser regulada de maneira independente. Então, se uma zona específica exige uma temperatura diferenciada, o ar deve ser reaquecido até satisfazê-la.
A central frigorífica, por sua vez, segue um raciocínio um pouco mais técnico, em que deve ser dimensionada segundo a carga que provém da multiplicação das vazões de cada uma das zonas pela diferença da entalpia do ar entre a saída e a entrada da serpentina de resfriamento.
Visto as suas características, este sistema oferece bom controle de temperatura e umidade, apesar de um custo inicial elevado e de operação.
De toda maneira, é utilizado para o condicionamento de zonas internas de edifícios ou outras aplicações que exigem:
- Cargas térmicas uniformes e positivas;
- Ambiente com baixo fator de calor sensível;
- Controle rigoroso de temperatura.
Sistemas de ar com reaquecimento terminal: temperatura constante e vazão variável
Qual será a influência da temperatura constante e vazão variável no sistema de condicionamento?
Veja bem: se ocorre redução da temperatura em uma área (zona), o termostato ambiente apresentado pelas letras T1 e T2 da imagem ficam responsáveis pela redução da vazão de ar introduzida na zona em questão.
Além disso, o termostato ambiente atua também sobre os servomotores que estão acoplados aos registros, chamados de dampers.
O termostato Ts, em específico, vai controlar o ponto de orvalho do ar na saída da serpentina de resfriamento, e o dispositivo atuador que vai exercer o controle é a válvula “Ve”.
Então, a diferença de pressão estática entre a descarga do ventilador e o ambiente de referência ocorre por meio de um registro motorizado que fica na aspiração do ventilador. Este é o pulo do gato para manter essa diferença entre as variáveis, constante.
Quanto ao fluxo de ar, a vazão deve considerar o calor sensível de cada zona diferente, além de uma temperatura de insuflamento de ar de acordo com a requerida pela maior parte das zonas.
Por fim, o umidificador, que não é obrigatório, pode estar presente em seu projeto, junto de uma serpentina de aquecimento para inverno.
Neste caso, a temperatura do ar será controlada em função da temperatura do ar externo. Assim, o termostato do ambiente deve agir no sentido de abrir o registro quando a temperatura no ambiente diminui.
Sistemas de ar com reaquecimento terminal: temperatura e vazão variáveis
Neste sistema, podemos aproveitar a explicação do tipo apresentado anteriormente quanto à relação da pressão estática na saída do ventilador e ao controle da temperatura do ar na saída da serpentina de resfriamento.
Quanto ao resto, devemos dedicar uma certa atenção.
Aqui, se a temperatura de uma zona diminui, o termostato ambiente fecha o registro correspondente. Com isso, tem-se vazão de ar insuflado reduzido na área correspondente.
Essa redução ocorre até que o valor pré-determinado seja atingido. Posteriormente, qualquer redução de temperatura que ocorra faz com que o termostato abra gradualmente a válvula instalada no circuito de água da serpentina de reaquecimento.
Sistemas de ar com reaquecimento terminal: vazão variável e recirculação local
Determinado número de condicionadores de zona (composto por ventilador e sistemas de registros) são alimentados por ar frio e desumidificador de um condicionador de ar central.
A vazão variável de ar primário (de alta velocidade), proveniente desse condicionador de ar central, é misturada com um ar de recirculação (baixa velocidade), chamado de ar secundário, de acordo com as necessidades de cada zona.
Se essa condição de zona conter uma serpentina de reaquecimento, tem-se uma instalação com vazão variável, recirculação local e temperatura variável. Encontramos bastante este caso em escritórios condicionados de grandes edifícios.
Sistemas de ar com reaquecimento terminal: sistema de duplo duto
Neste último tipo de sistema de ar com reaquecimento terminal, a vazão total de ar é tratada em um único condicionador central. Posteriormente, é distribuída em diferentes zonas por meio de dois dutos. Enquanto um duto transporta ar frio, o outro transporta ar quente.
Se tiver apenas um ventilador de insuflamento e serpentina de desumidificação, a instalação é mais econômica, pois o ar exterior não desumidificador entra no duto de ar quente.
Isso pode ser indesejável naqueles ambientes em que não requerem umidade relativa aumentada em sua parcela de ar quente necessária. Mas, se o ar quente for reaquecido, isso pode ser evitado, embora passe a ser necessário um aumento da proporção de ar frio na mistura.
A influência de ventiladores e serpentinas de desumidificação neste tipo de sistema tende a ser, claramente, impactante.
Veja que se colocarmos dois ventiladores e uma serpentina de desumidificação, na descarga de um deles, teremos controle seguro de umidade relativa no verão (se menos da metade do ar total passar pelo duto de ar quente).
No inverno, somente um ventilador pode ser utilizado, já que é necessário somente aquecimento.
Mas, se optamos por um ventilador apenas e uma serpentina de de desumidificação na sua sucção, a vazão total de ar desumidificada e a parcela transportada pelo duto quente é reaquecida, implicando em bom controle de umidade relativa.
No entanto, visto que as funções de controle de ar de carga latente e sensível são separadas, além do reaquecimento do ar do duto, o custo já é mais elevado.
Resumo
Neste primeiro artigo sobre sistemas de zona múltipla, aprendemos que o reaquecimento terminal climatiza diferentes áreas de forma independente, ajustando temperatura e, quando necessário, vazão de ar.
O ar é resfriado em um condicionador central e, em cada zona, pode ser reaquecido para atender demandas específicas.
Existem variações do sistema com vazão constante, temperatura constante, vazão variável, recirculação local e duplo duto, cada uma oferecendo diferentes níveis de controle térmico e de umidade.
Embora mais caro e complexo, o sistema garante alto conforto, precisão e flexibilidade em edifícios e aplicações que exigem rigor no condicionamento.
