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Sistemas de condicionamento

Sistemas de condicionamento: como funcionam e como projetá-los

Como os sistemas de condicionamento tornam os ambientes confortáveis, saudáveis e sustentáveis: guia para escolha e projeto BIM-MEP

O sistema de condicionamento é um sistema mecânico usado para garantir o conforto térmico e a qualidade do ar nos edifícios em que vivemos.

Neste artigo, você encontrará um guia prático para o projeto de sistemas de condicionamento, com uma análise sintética dos componentes e suas características técnicas, a indicação dos principais tipos de sistema, os corretos critérios de escolha e dimensionamento.

Também descobriremos como o projeto de um sistema de condicionamento pode ser mais fácil com um software BIM para sistemas MEP. Mostraremos em um breve vídeo todos os benefícios e oportunidades que ferramentas desse tipo podem oferecer.

Sistema criado com Edificius-MEP

Sistema criado com Edificius-MEP

O que são sistemas de condicionamento?

Os sistemas de condicionamento são sistemas projetados para controlar e regular as condições ambientais dentro de um edifício, a fim de garantir um conforto térmico adequado. Esses sistemas são amplamente utilizados em várias estruturas, como residências, escritórios, shoppings, hospitais e hotéis.

O objetivo principal dos sistemas de condicionamento é manipular a temperatura, a umidade e a qualidade do ar dentro de um ambiente específico. Esses sistemas desempenham um papel fundamental durante as diferentes estações, fornecendo resfriamento em períodos quentes e aquecimento em períodos frios. Os sistemas de condicionamento também contribuem para melhorar a qualidade do ar interno com a ajuda de um sistema de filtragem que intercepta partículas, alérgenos e outros contaminantes.

Existem principalmente dois tipos de sistemas de condicionamento: aqueles projetados para resfriamento e aqueles projetados para aquecimento. Os sistemas de ar condicionado para resfriamento removem o calor do ambiente interno, usando refrigerantes para absorver o calor do ar e dissipá-lo através de um ciclo de compressão e expansão. Por outro lado, os sistemas de ar condicionado para aquecimento fornecem calor ao ambiente interno durante os períodos mais frios, usando diferentes fontes de energia, como gás natural e eletricidade.

Análise dos componentes dos sistemas de condicionamento

Vamos examinar agora em detalhes os componentes-chave desses sistemas avançados, compreendendo seu papel essencial na operação correta do sistema.

Unidade de resfriamento

A unidade de resfriamento representa o núcleo tecnológico dos sistemas de condicionamento. Composta por elementos como compressor, evaporador, condensador e válvula de expansão, esta parte crucial do sistema trabalha em sinergia para manipular o refrigerante e regular a temperatura do ar interno. O compressor desempenha um papel-chave, comprimindo o refrigerante e aumentando sua temperatura e pressão. O evaporador, posteriormente, absorve o calor do ar interno, transformando o refrigerante de líquido para gás. O condensador libera o calor no ambiente externo, fazendo o refrigerante condensar novamente em líquido. Por fim, a válvula de expansão reduz a temperatura e a pressão do refrigerante, completando o ciclo.

Ventiladores

Os ventiladores, fundamentais para o funcionamento dos sistemas de condicionamento, se dividem em duas categorias principais: os da unidade de resfriamento e os de ar. Os primeiros empurram o ar através do evaporador e do condensador, enquanto os segundos distribuem o ar condicionado nos ambientes. Essa combinação garante uma circulação correta do ar, contribuindo para a eficácia geral do sistema.

Ductwork

Os dutos, constituindo uma rede de tubos, representam o sistema de transporte do ar entre a unidade de resfriamento e os ambientes a serem condicionados. Feitos de metal ou materiais flexíveis, esses dutos possuem aberturas de ventilação e regulação para controlar a direção e o fluxo do ar. Um componente frequentemente negligenciado, mas crucial para a eficácia geral do sistema.

Termostato

O termostato, coração pulsante do controle, permite regular a temperatura desejada. Programável para manter níveis específicos, o termostato vai além, controlando também parâmetros como a velocidade do ventilador e os modos operacionais do sistema, garantindo um controle total e personalizado do sistema.

Filtros de ar

Fundamentais para melhorar a qualidade do ar interno, os filtros de ar removem partículas, poeira, alérgenos e outros contaminantes. Além de proteger o sistema contra sujeira e detritos, esses filtros contribuem para criar um ambiente interno mais saudável.

Diagrama de funcionamento de um sistema de ar condicionado

Diagrama de funcionamento de um sistema de ar condicionado

Como funciona o sistema de condicionamento?

Os sistemas de condicionamento funcionam usando princípios termodinâmicos e ciclos de refrigeração para regular a temperatura, a umidade e a qualidade do ar dentro de um ambiente. A seguir, uma explicação detalhada do funcionamento básico de um sistema de condicionamento:

Resfriamento do ar:

  1. Compressão do refrigerante: o ciclo começa com o compressor, que comprime o refrigerante, aumentando sua temperatura e pressão;
  2. Condensação do refrigerante: o refrigerante em alta pressão e temperatura passa pelo condensador, onde cede o calor ao ambiente externo e se condensa em líquido;
  3. Expansão do refrigerante: o refrigerante líquido em baixa pressão e temperatura passa por uma válvula de expansão, expandindo-se rapidamente e diminuindo ainda mais a temperatura;
  4. Resfriamento do ar interno: o refrigerante em baixa pressão e baixa temperatura entra no evaporador, onde absorve o calor do ar interno, transformando-se de líquido para gás. Esse processo resfria e desumidifica o ar interno;
  5. Distribuição do ar: o ar resfriado é distribuído nos ambientes através dos dutos e ventiladores.

Funções adicionais:

  • aquecimento: para a função de aquecimento, o ciclo de refrigeração é invertido usando uma bomba de calor ou um sistema de aquecimento separado;
  • regulação da umidade: os sistemas de condicionamento podem usar desumidificadores para remover o excesso de umidade ou umidificadores para adicionar umidade ao ar seco.

Controle do sistema:

Todo o sistema é controlado por um termostato ou por um sistema de controle que monitora e regula a temperatura desejada, a umidade e outros parâmetros para garantir conforto e eficiência energética.

Tipos de sistemas de condicionamento

Os sistemas de condicionamento podem ser classificados como mono-split e multi-split, com notáveis diferenças em sua estrutura e utilidade.

No mono-split, uma única unidade interna está conectada a uma unidade externa, adequada para resfriar ou aquecer apenas um cômodo. Essa unidade interna pode ser de diferentes tipos, como de parede, de teto ou de piso.

O sistema multi-split permite, por outro lado, a conexão de várias unidades internas a uma única unidade externa. Essa flexibilidade permite condicionar vários cômodos ou áreas simultaneamente, com cada unidade interna controlável independentemente.

A escolha entre mono-split e multi-split depende das necessidades específicas do usuário: o primeiro é ideal para cômodos individuais, enquanto o segundo oferece uma solução mais adequada para condicionar diferentes áreas, garantindo um controle individual.

Como escolher e dimensionar o sistema de condicionamento

A seleção do sistema de condicionamento certo requer uma avaliação cuidadosa de vários fatores:

  1. Dimensões do ambiente: o tamanho do ambiente influencia a potência necessária do sistema. Ambientes maiores requerem sistemas mais potentes para garantir uma distribuição uniforme do ar condicionado;
  2. Carga térmica: calcular cuidadosamente a carga térmica é essencial para determinar a capacidade de resfriamento ou aquecimento necessária. Fatores como isolamento térmico, exposição ao sol e número de pessoas presentes influenciam a carga térmica;
  3. Eficiência energética: para reduzir os custos energéticos a longo prazo, é fundamental considerar a eficiência energética do sistema. Verificar o coeficiente de eficiência energética (CEE) ou o coeficiente de desempenho (COP) para garantir um consumo energético ótimo;
  4. Tipos de sistemas: avaliar as várias tipologias de sistemas, como sistemas centralizados, autônomos ou bombas de calor. Analisar vantagens e desvantagens com base nas necessidades específicas do ambiente;
  5. Manutenção e assistência: verificar a assistência pós-venda e a disponibilidade de peças de reposição é essencial para garantir o funcionamento correto a longo prazo. Certificar-se de que o fornecedor ofereça serviços de manutenção adequados;
  6. Orçamento: estabelecer um orçamento completo, considerando os custos iniciais, operacionais (como energia e manutenção) e a vida útil do sistema.

Como usar um software BIM para o projeto de sistemas MEP

Agora vamos ver por que vale a pena usar um software BIM para o projeto de sistemas MEP. Aplicativos desse tipo oferecem em tempo real uma visão clara de todos os componentes do sistema, mais velocidade no cálculo (com verificações dinâmicas para cada hipótese de projeto), mais precisão no desenho, maior capacidade de previsão.

Com um software MEP, você projeta seus sistemas em 3D diretamente no arquitetônico, tem sempre sob controle o posicionamento de cada elemento, previne interferências e problemas no canteiro.

 

 

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