Disciplina: Sistemas Térmicos

Transcrição

1 Disciplina: Sistemas Térmicos

2 Dimensionamento Simplificado de Ar Condicionado O objetivo deste capítulo é apresentar ao aluno as principais variáveis que dominam o dimensionamento de um sistema de ar condicionado. Esta apresentação é feita aqui através da aplicação de uma metodologia simplificada para o dimensionamento de um sistema de ar condicionado, a qual é aplicável quando não existe demanda de precisão na estimativa do consumo energético, como ocorre no dimensionamento de pequenas instalações domésticas.

3 Porte do Sistema Sistemas de ar condicionado podem classificados conforme a sua capacidade de refrigeração: 1. Aparelhos de pequeno porte ou de uso residencial. Permitem refrigerar apenas um ambiente. Capacidade de até BTU*. 2. Sistema compacto. Atende de um a três ambientes, por meio de dutos. Tem capacidade entre a BTU. 3. Sistema comercial. Atende ambientes de grande porte, tais como alas de shopping centers e saguões de aeroportos. Capacidade de a BTU. *BTU: British thermal unit. Equivale a 252,2 calorias ou 1.055,05585 joules.

4 Sistemas Residenciais: Roteiro O roteiro que se segue tem origem comercial, e seria adequado para dimensionar sistemas de ar condicionado de pequeno porte, de uso residencial. Para iniciar o dimensionamento, é necessário que sejam conhecidas as seguintes variáveis: 1. Dimensões (largura, comprimento e altura) do recinto. 2. Quantidade de portas e janelas. 3. Janelas: Dimensões e tipo de exposição ao sol. 4. Número de pessoas no recinto. 5. Aparelhos elétricos no recinto: número, regime de operação e potência.

5 volume kcal/hora kcal/hora m 3 Disposto entre andares Diretamente sob o telhado Tabela 1: Recinto. Dimensões e disposição em relação ao teto. Obs.: Para valores intermediários, usar 1 m 3 disposto entre andares 16 kcal/h 1 m 3 diretamente sob telhado 22,33 kcal/h

6 kcal/hora kcal/hora kcal/hora kcal/hora kcal/hora área com cortina com cortina sem cortina sem cortina - m 2 sol da manhã sol da tarde sol da manhã sol da tarde vidros na sombra Tabela 2: Janelas. Dimensões, isolamento (cortinas) e disposição em relação ao Sol. Obs.: Para valores intermediários, utilizar a área de 1 m 2 como referência.

7 Quantidade kcal/h Tabela 3: Máxima quantidade de pessoas previstas para o recinto durante a operação do aparelho de ar condicionado.

8 m 2 kcal/h Tabela 4: Área das portas de acesso ao recinto. Obs.: Para valores intermediários, utilizar a área de 1 m 2 como referência.

9 Pot.nominal em Watts kcal/h Tabela 5: Potência nominal dos aparelhos eletroeletrônicos previsto de estarem em funcionamento no recinto. Obs.: Para valores não apresentados na tabela, utilizar 1 watt 0,9 kcal/h

10 Exemplo de aplicação: Seja um escritório de 28 m 2 de área e pé direito de 3 m, dotado de 2 janelas de 3 m 2 cada, assim como duas portas de 2 m 2 cada. As janelas recebem o Sol da manhã, e tem cortinas para absorver parte do calor. Trabalham nesta sala 5 pessoas durante todo o expediente, sendo que cada pessoa opera um computador (80 Watts). Além dos computadores, o recinto tem outros aparelhos eletro-eletrônicos que devem permanecer ligados durante o expediente: 6 lâmpadas fluorescentes de 20 Watts, um frigobar de 80 Watts e uma cafeteira de 30 Watts. Selecionar um aparelho de ar condicionado com capacidade suficiente para refrigerar este ambiente.

11 Resolução: Volume: 28 m 2 de área e pé direito de 3 m levam a um volume de 84 m 3. Disposição: sala entre andares. Janelas: 2 janelas de 3 m 2 cada, área total de 6 m 2, recebendo sol da manhã, com cortinas. Pessoas: 5, tempo integral. Portas: 2 portas de 2 m 2 cada. Eletro-eletrônicos: 5 computadores de 80 Watts cada. 6 lâmpadas de 20 Watts cada 1 Frigobar de 80 Watts 1 máquina de café de 30 Watts.

12 Tabela 1 Volume: 84 m 3 entre andares 1344 kcal/h. Tabela 2 Janelas: área total de 6 m 2, recebendo sol da manhã, com cortinas 960 kcal/h. Tabela 3 Pessoas: kcal/h. Tabela 4 Portas: área total de 4 m kcal/h. Tabela 5 Eletro-eletrônicos 630 Watts 567 kcal/h 5 computadores de 80 Watts 400 Watts 6 lâmpadas de 20 Watts 120 Watts 1 Frigobar de 80 Watts 80 Watts 1 máquina de café de 30 Watts 30 Watts Carga Térmica total da sala: kcal/h, correspondente a BTU. Solução: selecionar um aparelho de ar condicionado que forneça no mínimo BTU.

13 Exercício em classe: Seja um escritório de 26 m 2 de área e pé direito de 2,8 m, entre andares, dotado de 2 janelas de 2,5 m 2 cada, assim como duas portas de 2 m 2 cada. As janelas tem cortinas para absorver parte do calor, sendo que uma janela é exposta ao Sol da manhã e a outra ao Sol da tarde. Trabalham nesta sala 4 pessoas durante todo o expediente, sendo que cada pessoa opera um computador (80 Watts). Além dos computadores, o recinto tem outros aparelhos eletro-eletrônicos que devem permanecer ligados durante o expediente: 4 lâmpadas de 120 Watts, um frigobar de 80 Watts e uma cafeteira de 30 Watts. Selecionar um aparelho de ar condicionado com capacidade suficiente para refrigerar este ambiente.

14 Tabela 1 Volume: 72,8 m 3 entre andares kcal/h. Tabela 2 Janelas: kcal/h. Tabela 3 Pessoas: kcal/h. Tabela 4 Portas: área total de 4 m kcal/h. Tabela 5 Eletro-eletrônicos 910 Watts 819 kcal/h 4 computadores de 80 Watts 320 Watts 4 lâmpadas de 120 Watts 480 Watts 1 Frigobar de 80 Watts 80 Watts 1 máquina de café de 30 Watts 30 Watts Carga Térmica total da sala: kcal/h, correspondente a BTU. Solução: selecionar um aparelho de ar condicionado que forneça no mínimo BTU.

15 Comentários Basta usar um pouco de senso crítico para perceber que o roteiro apresentado tem um grande número de falhas. Sabemos que uma pessoa fazendo ginástica entrega mais calor ao ambiente do que uma trabalhando em um computador. Entretanto, para o roteiro, é constante a carga térmica relativa a uma pessoa no ambiente (125 kcal/h), independentemente do tipo de sua atividade. Uma parede de madeira tem isolamento muito diferente de uma parede de alvenaria, mas o roteiro simplificado não considera o tipo de material usado nas paredes, nem se estão expostas a luz solar.

16 A temperatura externa, assim como a umidade, externa ou interna ao recinto, também não são consideradas. Assim, pode-se observar que este roteiro, usado em lojas para auxiliar a aquisição de um aparelho de ar condicionado, é muito simples demais e na realidade, não permite o dimensionamento correto e efetivo de um sistema para a refrigeração do ar de um recinto, visando conforto térmico. Deste modo, podemos entender que existe a necessidade de um roteiro mais completo, mais detalhado.