Como garantir os melhores resultados no retrofit de sistemas hidrônicos. Ricardo Suppion TA Hydronics

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1 Como garantir os melhores resultados no retrofit de sistemas hidrônicos Ricardo Suppion TA Hydronics

2 Objetivos do AVAC Toda instalação de AVAC deve atingir 2 objetivos fundamentais: 1. Prover o nível de conforto desejado 2. Com o mínimo possível de energia.

3 Consumo de energia no mundo 40% da energia consumida no mundo é utilizada em edifícios* 50% disto somente em AVAC* (*) Fonte: European Commission EPBD (point 6, pp1) & US Department of Energy s Buildings Energy Data Book

4 Economizando Energia em sistemas de AVAC dos edifícios Estrutura do Edifício (isolamento, vidros duplos, ) Maiores economias de energia Longo prazo de retorno Instalação AVAC Uso de novas tecnologias Abordagem no projeto do sistema hidrônico Tempo de retorno mais curto Fator Humano Evita interferencias com o sistema de AVAC Educar os usuários e o time de manutenção Trabalho sem fim Modificações do Edifício requerem adaptação ou modernização da instalação de AVAC levando em conta novos ganhos/perdas de calor Quando modificamos um sistema de AVAC, devemos considerar o conhecimento das pessoas que usarão a instalação.

5 Soluções usuais 1. Troca das unidades resfriadores de líquido 2. Substituição das válvulas de controle de 3 vias por válvulas de controle de 2 vias 3. Instalação de bombas com variadores de velocidade 4. Instalação de sistemas de gerenciamento (BMS) 5. Limpeza e/ou substituição de tubulações

6 Problemas Persistentes 1. Instabilidade da temperatura ambiente 2. Circuitos que não são condicionados 3. Ruídos 4. Baixa temperatura de retorno (diminui a eficiência da central)

7 Causas Reais 1. Pressurização inadequada do sistema 2. Baixa autoridade da válvula de controle 3. Sistema sem balanceamento

8 Pressurização do sistema

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10 Ar no sistema Dentro do sistema o ar pode ser encontrado nas seguintes formas: Livre dentro da tubulação Como bolhas e microbolhas carregadas pela água Dissolvido na água

11 PURGADOR DE AR SEPARADOR DE MICROBOLHAS DEGASEIFICADOR

12 Qualidade da água

13 Tanques de Expansão e Pressurização Função Básica: 1. Manter a pressão positiva em todos os pontos do sistema 2. Absorver a variação de volume de água do sistema Tipos: 1. Aberto 2. Fechado

14 Característica Tanque Aberto Tanque Fechado Posição Acima do ponto mais alto Onde for mais conveniente Difusão Ocorre sem nenhum controle Minimizado (depende da borracha) Transbordo de água Ocorre sem nenhum controle Não ocorre Pressão Mínima Sem garantia Garantida

15 TANQUE ABERTO? Nunca!! Por que? Corrosão contínua!!

16 Tanque de expansão aberto O aço reage com o O2 da água para oxidar-se (Fe2O3) O O2 atmosférico será constantemente dissolvido na água O processo continuará enquanto existir aço para corroer O resultado será: Instalação hidráulica destruída

17 Pressurização e Expansão

18 Balanceamento do sistema

19 C BMS Atuador Ambiente Climatizado Válvula de Balanceamento Válvula de Controle + Sistema de AVAC Balanceamento: Arte de garantir que toda unidade terminal recebe ao menos a vazão de projeto Controle: A arte de gerenciar a água disponível

20 Qual válvula de balanceamento devo usar?

21 Questões a serem consideradas Variação da carga térmica Simultaneidade ou diversidade Tipo de válvula de controle 2 ou 3 vias Tipo de controle on/off ou proporcional Necessidade de mudanças contínuas no sistema (lay out) Configuração do sistema: primário, primário + secundário,... Há dados do sistema, como por exemplo a vazão. Necessidades do comissionamento Diagnóstico de problemas no sistema Planejamento: em etapas ou big bang Custo

22 Autoridade da Válvula de Controle

23 Lógica de controle da temperatura ambiente Ajuste T sp Perturbações Sensor T Controlador Desvio = T-T sp Sinal Abertura Vazão Capacidade Atuador Valv. Terminal Amb. u h q P Kv T T = controlled value u q k v P

24 Capacidade Por que uma característica linear do circuito? Grande Inclinação = dificultade de controle Baixa inclinação = fácil controle Sinal de Controle Grande Inclinação = dificuldade de controle

25 Característica do Circuito u q kv P h? u kv? h q? kv P? q P? u Característica do atuador Característica da Válvula Efeito da variação de Pd (autoridade) Característica Unidade Terminal Característica do Circuito

26 Característica da unid. terminal x válv. controle u P q kv P u É real somente se Dp = constante, já que: q = Kv (Dp) 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Capacidade Vazão = Kv Capacidade 100% 90% 90% 80% 80% 70% 70% + 60% 60% 50% 50% = 40% 40% 30% 30% 20% 20% 10% q (Caudal) Abertura Abertura 0% 0% 20% 40% 60% 80% 100% 0% 20% 40% 60% 80% 100% 0% 20% 40% 60% 80% 100% 100% 10% 0% Unidade Terminal Válvula de controle Resultante

27 Sensor de controle de bombeamento

28 Como obter uma autoridade (mínima) adequada? Dimensionamento da válvula de controle Buscar a perda de pressão que possibilite uma autoridade mínima de 0,25 DP Válvula decontroletotalmente aberta - vazãodeprojeto DP Válvula decontrolefechada Reguladora de Pressão Diferencial Mantém a pressão diferencial aplicada sobre as válvulas de controle dentro de uma faixa adequada

29 STAP

30 TA-PILOT-R

31 Como trabalha? Válvula de Medição + Medição Vazão DH Estabilização da Pressão Diferencial + - DP - Reguladora Pd

32 Onde instalar? Prumada Ramais Equip./Válv.Controle

33 TA-COMPACT-P

34 FUSION-P

35 Com ou sem controlador Dp integrado Não As condições do sistema requerem controle Δp? Sim, na válvula de controle Linha TA-FUSION-C Sim, no ramal ou na prumada TA-FUSION-C + STAP/DA 516 Linha TA-FUSION-P +

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37 Melhorando o DT em unidades fan-coil com controle ON/OFF Intercontinental Hotel Hong Kong

38 Sistema de vazão variável com controle on-off de 2 vias Quando algumas válvulas de controle são fechadas: diminue a vazão total e a Pd na tubulação consequentemente sobe a Pd disponível em todo o sistema válvulas abertas recebem vazões maiores que as de projeto > 0 > q d q d q d Na carga parcial do sistema, se a válvula está aberta: aberta fechada aberta q >= q projeto 0 q d > q d > q d aberta aberta aberta

39 Vazão total do sistema Contole on-off Aumento de vazão na carga parcial 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 73% 50% Temperaturas: Ts/Tr/Ti = 7/12/24 C 50% 0% 20% 40% 60% 80% 100% Carga do sistema 3%

40 Degradação da temperatura de retorno da água 14 Temp de retorno T r Regime de temperatura: Ts/Tr/Ti = 7/12/24 C 0 0% 20% 40% 60% 80% 100% Carga do sistema Abaixo de 50% da carga, que representa tipicamente 70% do tempo de operação do sistema, a temperatura de retorno da água cai de 1,5 a 2 C. Isto resultará em um aumento de, aproximadamente, 3 a 4% no consumo do chiller. 3%

41 Soluções para controle on-off 3 alternativas desolução podem ser consideradas para limitar ou eliminar os problemas resultantes do aumento de vazão em carga parcial. Reguladora de PD nos ramais e válvula de balanceamento e controle nos FC Reguladora de Pd em cada válvula (independente de pressão ou limitadora de vazão) TBV-C + DA516 /TA-Pilot COMPACT-P / YR / AC Limitação da temperatura de retorno da água COMPACT-T + DA516/TA-PILOT

42 TA-COMPACT-T

43 TA-COMPACT-T 1. Ajuste da temperatura 2. Sensor 3. Conexão 4. Tampa de proteção 5. Conexão atuador 6. Corpo da válvula 7. Ponto para medição de temperatura

44 Intercontinental Hong Kong Hotel 503 quartos, 87 suites Modo de controle dos fan-coils: ON/OFF Trabalho de renovação dos quartos e suítes em 2014 Teste de campo no FC da sala dos chillers (o mais próximo da bomba) Sistema de água gelada com primário variável (6.5 C temperatura de alimentação)

45 Resultados dos Testes Temperatura ambiente: 25 C Vazão média: 0.54 para 0.42 l/s (22% de redução) DT Médio: 5.14 para 6.67 C (30% de aumento) Temperatura média de retorno: para (1.53 C aumento) Isto corresponde a um aumento do COP do chiller de 10 15%

46 MUITO OBRIGADO