Disciplina: Sistemas Térmicos

Disciplina: Sistemas Térmicos

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.

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 22.000 BTU*. 2. Sistema compacto. Atende de um a três ambientes, por meio de dutos. Tem capacidade entre 22.000 a 50.000 BTU. 3. Sistema comercial. Atende ambientes de grande porte, tais como alas de shopping centers e saguões de aeroportos. Capacidade de 50.000 a 90.000 BTU. *BTU: British thermal unit. Equivale a 252,2 calorias ou 1.055,05585 joules.

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.

volume kcal/hora kcal/hora m 3 Disposto entre andares Diretamente sob o telhado 30 480 670 33 530 740 36 580 800 39 620 870 42 670 940 45 720 1000 48 770 1070 51 816 1140 54 864 1200 57 910 1270 60 960 1340 63 1010 1410 66 1060 1470 69 1100 1540 72 1150 1610 75 1200 1680 78 1250 1740 81 1300 1810 84 1340 1880 87 1390 1940 90 1440 2010 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

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 1 160 212 222 410 37 2 320 424 444 820 74 3 420 636 666 1230 111 4 640 848 888 1640 148 5 800 1060 1110 2050 185 6 960 1272 1332 2460 222 7 1120 1484 1554 2870 259 8 1280 1696 1776 3280 296 9 1440 1908 1998 3690 333 10 1600 2120 2220 4100 370 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.

Quantidade kcal/h 1 125 2 250 3 375 4 500 5 625 6 750 7 875 8 1000 9 1125 10 1250 Tabela 3: Máxima quantidade de pessoas previstas para o recinto durante a operação do aparelho de ar condicionado.

m 2 kcal/h 1 125 2 250 3 375 4 500 5 625 6 750 7 875 8 1000 9 1125 10 1250 Tabela 4: Área das portas de acesso ao recinto. Obs.: Para valores intermediários, utilizar a área de 1 m 2 como referência.

Pot.nominal em Watts kcal/h 50 45 100 90 150 135 200 180 250 225 300 270 350 315 400 360 450 405 500 450 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

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.

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.

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: 5 625 kcal/h. Tabela 4 Portas: área total de 4 m 2 500 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: 3.996 kcal/h, correspondente a 15.845 BTU. Solução: selecionar um aparelho de ar condicionado que forneça no mínimo 15.845 BTU.

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.

Tabela 1 Volume: 72,8 m 3 entre andares 1.626 kcal/h. Tabela 2 Janelas: 400 + 530 930 kcal/h. Tabela 3 Pessoas: 4 500 kcal/h. Tabela 4 Portas: área total de 4 m 2 500 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: 4.375 kcal/h, correspondente a 17.347 BTU. Solução: selecionar um aparelho de ar condicionado que forneça no mínimo 17.347 BTU.

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.

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.