Ar Condicionado e Refrigeração Carga Térmica

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1 CARGA TÉRMICA Representa a quantidade de calor (sensível e/ou latente) a ser extraída do ar de um ambiente (no caso de verão) ou a ser fornecida ao ar de um ambiente (no caso de inverno) para que sejam mantidas as condições desejadas. Calor sensível : envolve variação de temperatura Calor latente: envolve variação de umidade absoluta Origens das fontes de calor que compõem a carga térmica de verão: Condução de calor; Radiação direta Universidade através das Santa superfícies Cecília Santos transparentes; / SP Radiação direta nas superfícies não transparentes (opacas); Calor associado à entrada de ar externo; Calor resultante da ocupação, equipamentos, iluminação artificial e outros. é a soma de todas essas fontes

2 Ganhos de calor por condução A condução através de uma superfície (vidros, paredes, portas, pisos, coberturas) pode ser calculada pela Universidade equação de transmissão Santa Cecília de calor Santos por condução / SP unidirecional: Q CD = U.A.(te-ti) U= coeficiente de transmissão térmica do elemento, calculado como o inverso da resistência térmica (W/m 2 ºK); A = área do elemento considerado (m 2 ); (te-ti) = diferença de temperatura externa-interna Ganhos de calor por radiação em superfícies transparentes O ganho de calor por radiação solar é calculado através da fórmula: A área da superfície transparente [m 2 ]; I Intensidade de radiação [W/m 2 ]; FS fator de sombreamento; Q RT = I.A.FS

3 Ganhos por radiação em superfícies opacas (não transparentes) A radiação em superfícies opaca (paredes e coberturas) pode ser calculada utilizando-se a equação da condução de calor já apresentada, porém adotando-se outro diferencial de temperatura: Q RO = U.A.CLTD U= coeficiente de transmissão térmica do elemento, calculado como o inverso da resistência térmica (W/m 2 ºK); A = área do elemento considerado (m 2 ); CLTD valor da diferença fictícia de temperatura exterior menos a interior, provocada pelo aquecimento da superfície pela radiação. Valores de CLTD foram inicialmente calculados pela ASHRAE, no entanto, passaram a ser adaptados para cada região. Ganhos de calor em conseqüência da entrada de ar externo Ar externo: - renovaç ão para higienização (Portaria 52 do Minis tério da Saúde e NBR 640) - infiltração por ffrestas O ganho de calor devido a entrada de ar externo é calculado através da fórmula: Q AE = Q AES + Q AEL Q AE AE = Calor total devido ao ar externo Q AES AES = Parcela do calor sensível Q AEL AEL = Parcela do calor latente

4 Estado : ar externo Estado 2: ar interno Q AES = m. Δh sensível = (V/v). Δh sensível Q AEL = m. Δh latente = (V/v). Δh latente Onde: m = vazão de ar externo em massa [kg/s] V = vazão de ar externo em volume [m /s] v= volume específico do ar externo [m /kg] 2 TEMPERATURA DE BULBO SECO Outras fontes de calor: Ocupação de pessoas: Q OC = N P. (Q PS + Q PL ) Onde: N P = número de pessoas Q PS = calor sensível gerado por pessoa (tabelas NBR 640) Q PL = calor latente gerado por pessoa (tabelas NBR 640)

5 Outras fontes de calor: Iluminação: Q IL = N L. Q L. Fu N L = número de lâmpadas Q L = calor sensível gerado por cada lâmpada (observar tipo de lâmpada e reatores) F U = Fator de utilização Equipamentos elétricos: Q EQ = [ (Q EQ ) i. (F U ) i ] (i = a n) n = número de equipamentos F U = Fator de utilização Total: Q Universidade T = Q CD + Q Santa RT + Q Cecília RO + Q AE + Q Santos OC + Q / SP IL + Q EQ Notas: - Havendo ainda outras fontes de calor, essas deverão também ser incluídas. 2 Atentar para a possibilidade da ocorrência de picos de carga térmica nos diversos ambientes em diferentes horários. - TR : Quantidade de calor necessária para derreter tonelada de gelo no período de 24 horas. TR = tonelada de refrigeração TR = 02 Kcal/h = Btu/h

6 Exemplo Determine a carga térmica de uma cabine de ponte rolante, cujas dimensões e outros dados são apresentados abaixo. A cabine tem três paredes e teto inteiramente envidraçadas e uma parede e piso de chapa isolada termicamente. Observa-se que nenhuma parede, teto ou piso recebe insolação, visto estarem dentro de um galpão fechado. O ambiente externo pode ser considerado, para efeito de projeto, a 40ºC e 80% de umidade relativa. Internamente a cabine deverá ficar a 22ºC e 50% de umidade relativa. Dados: - Dimensões da cabine: largura=m, comprimento=m, altura=2,5m - Resist. térmica do ar : 0,0 m 2. K / W (valores válidos para as superfícies horizontais e verticais, interna e externamente) - Resist. Térmica do vidro: 0,7 m 2. K / W - Resist. Térmica da chapa isolada: 0,45 m 2. K / W - Entalpia ar externo = 20 kj/kg - Entalpia ar interno = 4 kj/kg N o de pessoas = 2 pessoas renovação de ar necessária: 27 m /h por pessoa dissipação de calor de cada pessoa: 50 W Iluminação e equipamentos elétricos : 800 W 0 Solução Calor por condução: Rvidros = Rar ext + Rv + Rar int =0,0+0,7+0,0 =0,7 [m 2.K/W]. Rch isolada = Rar ext + Rch isol + Rar int =0,0+0,45+0,0 =0,65 [m2.k/w]. Q cond R vidro A vidro R chisol A chisol ( t ext tint ) ( 2,5 ) ( 2,5 ) (40 22) 989,4[ W] 0,7 0,65

7 Calor liberado pelas pessoas: Q pessoas 2 pessoas 50[ W / pessoa] 00[ W ] Calor devido ao ar de renovação: V- vazão 2 pessoas de ar externo 27[ m / hnecessário:. pessoa] 54[ m / h] Universidade -vazão de ar externo Santa em Cecília massa: Santos / SP V 54[ m / h] m 58,7[ kg / h] v 0,92[ m / kg] ext -cálculo do calor devido ao ar externo: Q ar m ( hext hint ) 58,7[ kg / h] (20 4)[ kj / kg] 459,9{ kj / h},[ kw ] 00W Calor devido à iluminação e equipamentos elétricos: Q elétr 800[ W ] CALOR TOTAL: Q total Q cond Q pessoas Q Q 989, ,4[ W ] ar elét 2