10._exerc_cio_sobre_carga_t_rmica_de_ar_condicionado_08-09-2010

FEMEC/UFU – REFRIGERAÇÃO E AR CONDICIONADO – EXERCÍCIO SOBRE CARGA TÉRMICA DE AR CONDICIONADO – PROF. OROSIMBO ANDRADE DE ALMEIDA REGO

10 - EXERCÍCIO SOBRE CARGA TÉRMICA DE AR CONDICIONADO


DADOS DO PROJETO

• Escola em Belo Horizonte com 100 alunos por sala

• Aspectos Construtivos

• Paredes Externas (24 cm de espessura) – Tijolo furado de uma-vez

• Paredes Internas (14 cm de espessura) – Tijolo furado de meia-vez

• Teto sobre telhado com sótão (10 cm de espessura) – Concreto

• Janelas de vidro simples – 2 por sala – Dimensões (2x3) metros com cortinas brancas e opacas

• Paredes brancas

• Iluminação – 15 luminárias com 4 lâmpadas fluorescentes de 40W(por sala)

PROJETO DE AR CONDICIONADOS

N

E O


CÁLCULO DA CARGA TÉRMICA NO INTERIOR DA SALA

Calor de Condução – Qc – (Calor Sensível)

TEMPERATURAS

Temperatura Ambiente - Tamb

Belo Horizonte NBR-16401 TBS = 32,1°C, TBU = 23,3°C, p = 90,78 kPa

UR = 49%, h = 74,6,75KJ/Kg, v =0,991m3/kg, ρ = 1,01 kg/m3, W = 16,5 g/kg de ar

CARTA

PSICROMÉTRICA

Temperatura dos Ambiente Internos Condicionados - Tint

Escolas Tab 2.4 TBS = 24°C, UR = 50%

TBU = 16,8°C, h = 50,62KJ/Kg, v =0,955m3/kg, ρ = 1,047 kg/m3, W = 10,40 g/kg de ar

Temperatura dos Ambiente Internos Não Condicionados - Tnc

Divisória Tab 3.2 ΔT = Tnc – Tint= 5,5°C para ΔT = Tamb – Tint = 9,4°C

ΔT = 32,1 - 24 = 8,1°C → Δ T = Tnc – Tint= (8,1/9,4)x5,5 = 4,74°CCondições de Projeto

Tnc = Tint + ΔT = 24 + 4,74= 28,74ºC → Wnc = Wext = 16,2 g/kg de ar

Qc = U.A.(Text –Tint)

TBU = 22,23°C, h = 70,26 KJ/Kg, v =0,979m3/kg, ρ = 1,021 kg/m3, UR = 58,3%


Temperatura sobre o Teto - Tt

Teto sob telhado com sótão Tab 3.2

ΔT = Tt – Tint= 9,4°C para ΔT = Tamb – Tint = 9,4°C→ Tt = Tamb = 32,1°C

Piso - Tt

Térreo – ΔT=0 – Não considerar calor de condução pelo piso

COEFICIENTES GLOBAIS DE TRANSFERÊNCIA DE CALOR

Paredes Externas

Tijolo furado de uma-vez (deitado 24cm) → U = 1,90 kcal/h.m2.°C

Tab 3.3

Paredes Internas

Tijolo furado de meia-vez (em pé 14 cm) → U = 2,10 kcal/h.m2.°C

Teto

Concreto interno (10 cm) → U = 3,17 kcal/h.m2.°C

Janelas

Vidro Comum (simples) → U = 5,18 kcal/h.m2.°C


Parede Externa

Parede Interna

15

8

Teto

Janelas

Qc = U.A.(Text –Tint)

Qc = 1,90.(15.3,5 – 2.3.2).(32,1 – 24) = 623,3 kcal/h

Qc = 2,10.((8+15+8).3,5).(28,74– 24) = 1080 kcal/h

Qc = 3,17.(8.15).(32,1 – 24) = 3081,2 kcal/h

Qc = 5,18.(2.2.3).(32,1 – 24) = 503,5 kcal/h

Qc = 5288 kcal/h


Calor de Insolação – Qins – (Calor Sensível)Paredes

Janelas

Parede Clara Orientação Oeste Tab 3.6 ΔTins = 5,5°C

20/02 – 16h – Parede Oeste Tab 3.5 Fator Solar = 448 kcal/h.m2

Cortinas Internas Brancas Opacas → Coeficiente de Atenuação = 0,25

Qins = U.A.ΔTins

Qins = Fator Solar X Coeficiente de Atenuação X Área

Qins = 1,90.(15.3,5 – 2.2.3).5,5 = 432,2 kcal/h

Qins = 448.0,25.(2.3.2) = 1344 kcal/h

Qins = 1776 kcal/h

Tab 1


Calor de Pessoas – Qpes – (Calor Sensível e Latente)

Qpe.l = Número de Pessoas X Calor Latente liberado por pessoa

Qpe.s = Número de Pessoas X Calor Sensível liberado por pessoa

Tint = 24°C, Pessoa sentada TAB C1 – NBR 16401 qsen= 65 W/pes; qlat= 30 W/pes

Qpe.s = 100.65=6500W = 5603 kcal/h Qpe.l= 100.30=3000W = 2586 kcal/h

Qpe= 8189 kcal/h

Calor de Iluminação – Qilu – (Calor Sensível)

Qilu = Potência de Iluminação Instalada (Incandescente)

Qilu = Potência de Iluminação Instalada X 1,1 (Fluorescente)

15 luminárias com 4 lâmpadas fluorescentes de 40W

Qilu = 15.4.40.1,1 = 2640 W = 2276 kcal/h

TAB C3 – NBR 16401


Calor de Infiltração– Qinf – (Calor Sensível e Latente)

Qinf.s = Vinf.ρar.Cp.(Tf – Ti); Cp(ar) = 0,24 kcal/kg.°C

Qinf.l = Vinf.ρar.(Wf – Wi).hlv ; hlv = 583 kcal/kg (calor de vaporização da água)

Estimativa do volume de ar infiltrado pelo Método das Frestas

Janelas – Janela comum Tab 3.14 Vinf = 3 m3/h.m de fresta

Vinf = 3.2.(3+3+2+2) = 60 m3/h

Qinf.s = 60.1,01.0,24.(32,1-24) = 117,8 kcal/h

Qinl.l = 60.1,01.(0,0165 - 0,0104).583 = 211 kcal/h

Portas – Portas bem ajustadas → Vinf = 6,5 m3/h.m de fresta

Vinf = 6,5.(2,2+2,2+0,8+0,8) = 39 m3/h

Qinf.s = 39.1,021.0,24.(28,7-24) = 44,9 kcal/h

Qinl.l = 39.1,021.(0,0165 - 0,0104).583 = 142 kcal/h

Qinf.s = 163 kcal/h; Qinf.l = 353 kcal/h

Qinf = 516kcal/h


CTs = Qc + Qins + Qpe.s + Qilu + Qinf.s = 5288+1776+5603+2276+163 = 15106 kcal/h = 5,0 TR

CTl = Qpe.l + Qinf.l = 2586+353 = 2939 kcal/h = 0,97 TR

CT = CTs + CTl = 18045 kcal/h = 5,97 TR

FCS = CTs/CT = 15106/18045 = 0,837

DETERMINAÇÃO DAS CONDIÇÕES PSICROMÉTRICAS E DA VAZÃO DO AR DE INSUFLAMENTO

Condições Internas – T = 24°C e UR = 50%

FCS = 0,837 e URins = 90%

CARTA

PSICROMÉTRICA

CONDIÇÕES DO AR DE INSUFLAMENTO

TBS = 13,25°C; TBU = 12,27°C; h = 37,41kJ/kg; v = 0,919 m3/kg; ρ = 1,088 kg/m3; W = 9,532 g/kg

CTs = Vins.ρ.Cpar.(Tint – Tins) → Vins = CTs/Cpar.(Tint – Tins)

Vins = 15106/1,088.0,24.(24-13,25) =5381 m3/h → Mins = Vins.ρins = 5381.1,088 = 5855kg/h

CTl = Vins.ρ.hlv.(wf - wi) = 5381.1,088.583.(0,01040 – 0,009532) = 2963 kcal/h > 2939 kcal/h

CAPACIDADE DO EQUIPAMENTO DE AR CONDICIONADO (SEM RENOVAÇÃO DO AR)

CAPACIDADE = 5,97 TR e FATOR DE CALOR SENSÍVEL = 0,837 CARTA

CALOR SENSÍVEL = 83,7%; CALOR LATENTE = 69,3%

CONDUÇÃO = 29%, INSOLAÇÃO = 10%; PESSOAS – 45,5%, ILUMINAÇÃO = 12,6%; INFILTRAÇÃO = 2,7%

VAZÃO DE AR DE INSUFLAMENTO


CTs = Qc + Qins + Qpe.s + Qilu = 5288+1776+5603+2276 = 14943 kcal/h = 4,94 TR

CTl = Qpe.l = 2586 = 2586 kcal/h = 0,86 TR

CT = CTs + CTl = 17529 kcal/h = 5,79 TR

FCS = CTs/CT = 14943/17529 = 0,853

DETERMINAÇÃO DAS CONDIÇÕES PSICROMÉTRICAS E DA VAZÃO DO AR DE INSUFLAMENTO

Condições Internas – T = 24°C e UR = 50%

FCS = 0,853 e URins = 90%CONDIÇÕES DO AR DE INSUFLAMENTO

TBS = 13,4°C; TBU = 12,42°C; h = 37,8kJ/kg; v = 0,92m3/kg; ρ = 1,087 kg/m3; W = 9,627 g/kg

CTs = Vins.ρ.Cpar.(Tint – Tins) → Vins = CTs/Cpar.(Tint – Tins)

Vins = 14943/1,087.0,24.(24-13,4) =5404 m3/h → Mins = Vins.ρins = 5404.1,087= 5873kg/h

CTl = Vins.ρ.hlv.(wf - wi) = 5404.1,087.583.(0,01040 – 0,009627) = 2647 kcal/h > 2586 kcal/h

VAZÃO DE AR DE INSUFLAMENTO

COM RENOVAÇÃO DO AR NÃO OCORRE INFILTRAÇÃO PELAS FRESTAS


Aula Vren = 5 l/s =18 m3/h.pessoaVren = 18.100 = 1800 m3/h

Mren = Vren.ρ = 1800.1,01 = 1818 kg/h

Calor de Renovação – Qinf – (Calor Sensível e Latente)

Qren.s = 1800.1,01.0,24.(32,1-24) = 3534 kcal/h

Qren.l = 1800.1,01.(0,0165 - 0,0104).583 = 6465 kcal/h

Qren= 3534 + 6465 = 9999 kcal/h

CTs = Qc + Qins + Qpe.s + Qilu + Qren,s = 5288+1776+5603+2276+ 3534= 18477kcal/h = 6,11 TR

CTl = Qpe.l + Qren,l = 2586+ 6465 = 9051 kca/h = 2,99 TR

CTl = CTS + CTL = 18477 + 9051 = 27528 kcaL/h =9,10 TR; FCS = 18475/27528= 0,67

CAPACIDADE DO EQUIPAMENTO DE AR CONDICIONADO (COM RENOVAÇÃO DO AR)

CAPACIDADE = 9,10 TR e FATOR DE CALOR SENSÍVEL = 0,67

CALOR SENSÍVEL = 67%; CALOR LATENTE = 33%

CONDUÇÃO = 19,2%, INSOLAÇÃO = 6,5%; PESSOAS – 29,75%, ILUMINAÇÃO = 8,3%; RENOVAÇÃO = 36,3%

NBR16401 – PARTE 3

CARTA


CÁLCULO DAS CONDIÇÕES DO AR NA ENTRADA DO RESFRIADOR – RENOVAÇÃO + RETORNO

Mins = Mren + Mret

Mret = Mins – Mren = 5873- 1818 = 4055 kg/h

Condições da Mistura (renovação + retorno)

Mret.Cp.(Tmist – Tret) = Mren.Cp.(Text – Tmist)

4055.(Tmist – 24) = 1818.(32,1 – Tmist)

Tmist =26,5°CCARTA

PSICROMÉTRICA

Wmist = 12,28 g/kg

UR = 50,7%

32,1°C

24°C

26,5°C

12,22g/kg1818

4055

5873

13,4°C

9,63g/kg

CAPs = Mins.Cp.(Tmist – Tins) = 5873.0,24.(26,5 – 13,4) = 18465 kcal/h = 6,11 TR

CAPl = Mins.(Wmist – Wins).hlv = 5873.(0,01228 – 0,00963).583 = 9073 kcal/h = 3,00 TR

CAP = CAPs + CAPl = 27538 kcal/h = 9,11 TR

PRÓXIMA AULA

RETIRADA DE UMIDADE DO AR NO EQUIPAMENTO = 5873.(0,01222 – 0,00963) = 15,21 kg/h = 15,21 l/h


SISTEMA DE REFRIGERAÇÃO DO RESTAURANTE UNIVERSITÁRIO CAMPUS SANTA MÔNICA

EVAPORADOR

UNIDADE

CONDENSADORA


FONTE: INSTALAÇÕES DE AR

CONDICIONADO – HELIO CREDER

NBR 6401- Instalações de Ar Condicionado para Conforto – Parâmetros básicos de projeto


VOLTAR


FONTE: INSTALAÇÕES DE AR CONDICIONADO – HELIO CREDER

NBR 16401- Parte 2 - Parâmetros de Conforto



NBR 6401- Instalações de Ar Condicionado para Conforto – Parâmetros básicos de projeto



FATORES DE ATENUAÇÃO (para janelas comuns)

• Toldos ou Persianas Externas: 0,15 – 0,20

• Persianas Internas e Refletoras: 0,50 – 0,66

• Cortinas Internas Brancas Opacas: 0,25 – 0,61

Para esquadrias metálicas multiplicar os fatores por 1,15


VOLTAR


0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 500

0.00200000000000001

0.00400000000000001

0.00600000000000002

0.00800000000000002

0.01

0.012

0.014

0.016

0.018

0.0200000000000001

0.0220000000000001

0.0240000000000001

0.0260000000000001

0.0280000000000001

0.0300000000000001

0.0320000000000001

0.0340000000000001

0.0360000000000001

15ºC

90%

10

30

50

70

90 110 130

5ºC

Carta Psicrométrica

Umidade Relativa Entalpia V. Esp. 0,80 m³/kg

V. Esp. 0,84 m³/kg V. Esp. 0,88 m³/kg V. Esp. 0,92 m³/kg

V. Esp. 0,96 m³/kg V. Esp. 1,00 m³/kg Volume Especifico

V.Esp 1,04 m³/kg Temperatura Bulbo Úmido

Temperatura Bulbo Seco (ºC)

Um

idad

e A

bsol

uta

(kg/

kg a

r se

co)

EXT

VOLTAR

INT

NC FCS = 0,837

UR= 90%

Tins= 13,25°C

VOLTAR 2


CARGA TÉRMICA

EQUIPAMENTO

INT

INS


EXT

INT

T = 26,5°C

MISW=12,3 g/kg


EXT

RET

ENT

INS

EQUIPAMENTO

VOLTAR

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