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Climatização

Prof. Ramón Eduardo Pereira SilvaEngenharia de EnergiaUniversidade Federal da Grande DouradosDourados – MS 2014

Ventilação NaturalEnergia Solar Térmica - 2014

Prof. Ramón Eduardo Pereira SilvaEngenharia de EnergiaUniversidade Federal da Grande DouradosDourados – MS 2014

Ventilação por Termossifão

› Outra forma de calcular a ventilação natural por diferença de temperatura consiste em identificar a pressão disponível devido ao termossifão.

CLIMATIZAÇÃO - PROF. RAMÓN SILVA - 2014 3

Δ𝑝 = 273. 𝐻. 𝑔. 𝜌.𝑇𝑖𝑛𝑡 − 𝑇𝑒𝑥𝑡𝑇𝑖𝑛𝑡 . 𝑇𝑒𝑥𝑡


– Δp – diferencial de pressão

– H – altura [m]

– g – aceleração da gravidade – 9,91 m/s²

– Tint – Temperatura interna [K]

– Text – Temperatura externa [K]


Δ𝑝 = 273. 𝐻. 𝑔. 𝜌.𝑇𝑖𝑛𝑡 − 𝑇𝑒𝑥𝑡𝑇𝑖𝑛𝑡 . 𝑇𝑒𝑥𝑡


› As perdas de carga se devem em geral às aberturas de entrada e saída por onde obrigatoriamente passa o ar.

› Essas perdas são diretamente proporcionais à pressão dinâmica do ar relativa à sua velocidade pela abertura.


𝐽 = 𝜆.1

2. 𝜌. 𝑣2


– J – perda de carga

– λ – coeficientes de atrito das diversas aberturas, disposta em série na passagem do ar


𝐽 = 𝜆.1

2. 𝜌. 𝑣2


› Quando o projeto prevê seções de passagem do ar em tamanhos diferentes, criando nelas diferentes velocidades podemos tomar como referência a maior velocidade corrigindo λ.


𝜆1 = 𝜆.𝑣12

𝑣2= 𝜆.

𝐴2

𝐴12


› And so on.....

– A – menor área

– v – maior velocidade


𝜆1 = 𝜆.𝑣12

𝑣2= 𝜆.

𝐴2

𝐴12 𝜆2 = 𝜆.

𝑣22

𝑣2= 𝜆.

𝐴2

𝐴22


› Fazendo

𝜌𝑖𝑛𝑡 = 𝜌0.𝑇0𝑇𝑖𝑛𝑡


𝜆 =𝜆1 + 𝜆2 = 𝜆.𝐴2

𝐴12 + 𝜆.

𝐴2

𝐴22


› E igualando-se a diferença de pressão com a perda de carga

› Isolando a velocidade

𝑣 =2. 𝑔. 𝐻. 𝑇𝑖𝑛𝑡 − 𝑇𝑒𝑥𝑡

𝜆 𝑇𝑒𝑥𝑡


Δ𝑝 = 273. 𝐻. 𝑔.𝜌0.𝑇𝑖𝑛𝑡 − 𝑇𝑒𝑥𝑡𝑇𝑖𝑛𝑡 . 𝑇𝑒𝑥𝑡

= 𝜆𝑣2

2.𝜌0.

𝑇0𝑇𝑖𝑛𝑡


› Na ventilação natural por termossifão em ambientes cuja carga térmica de aquecimento é elevada devido a grandes concentrações de pessoas ou a presença de máquinas que dissipam grande quantidade de calor, a vazão do ar de ventilação é fixada pela elavação de temperatura aceitável para o local.



› A quantidade de ar necessária para manter a temperatura interior pouco maior que a temperatura exterior é dada pela equação.

𝑉 =𝑄

𝜌. 𝑐𝑝. (𝑇𝑖𝑛𝑡 − 𝑇𝑒𝑥𝑡)[𝑚3

𝑠]

– Ρ – massa específica do ar, em média 1,2 kg/m³

– cp - calor específico a pressão constante do ar – 1,009 kJ/kg.°C ou 0,24 kcal/kg.°C

– Q – calor a ser arrastado do ambiente pela renovação do ar [kJ/h ou kca/h]



› A vazão de ar que passa pela seção A com uma velocidade v é:

𝑉 = 3600. 𝐴. 𝑣 =𝑄

𝜌. 𝑐𝑝. (𝑇𝑖𝑛𝑡 − 𝑇𝑒𝑥𝑡)[𝑚3

𝑠]

› Isolando-se a velocidade

𝑣 = 𝑉

3600. 𝐴=

𝑄

3600. 𝐴. 𝜌. 𝑐𝑝. (𝑇𝑖𝑛𝑡 − 𝑇𝑒𝑥𝑡)[𝑚

𝑠]



› A rearranjando:

𝑣 = 𝑉

3600. 𝐴=

𝑄

3600. 𝐴. 𝜌. 𝑐𝑝. (𝑇𝑖𝑛𝑡 − 𝑇𝑒𝑥𝑡)[𝑚

𝑠]

Em

𝑣 =2. 𝑔. 𝐻. 𝑇𝑖𝑛𝑡 − 𝑇𝑒𝑥𝑡




› A área fica:

𝐴 =𝑄2

𝐻. 𝑇𝑖𝑛𝑡 − 𝑇𝑒𝑥𝑡3.


2. 𝑔. 36002. 𝜌2. 𝑐𝑝2 [𝑚2]



› Quando são conhecidos Q, H, A e 𝜆 pode-se determinar qual é a diferença de temperatura entre o ar ambiente e exterior

Δ𝑇 =3 𝑄2 𝜆 𝑇𝑒𝑥𝑡

𝐻. 𝐴2.2. 𝑔. 36002. 𝜌2. 𝑐𝑝2



› Os valores de λ para as diversas aberturas são os que se seguem:

– Aberturas livres – 1,5;

– Aberturas protegidas por telas ou venezianas com 70% de área livre- 3,0;

– Aberturas protegidas por telas ou venezianas com 50% de área livre- 6,0;

– Lanternins, pode-se usar o somatório de λ correspondente às passagens que os caracterizam



› Na prática é preferível calcular a área livre de seção de

passagem (A) a ser adotada e corrigi-la no final de

acordo com os coeficientes de área livre das

características construtivas que forem adotadas na

construção.



› Na verdade nos problemas que mais ocorrem , a carga

térmica de aquecimento do ambiente (Q) pode ser

calculada facilmente e os valores de H, ΔT e 𝜆 podem

ser estipulados.



› Uma orientação simples de cálculo é:

– Calcular a vazão de ar em m³/h necessária para a diluição térmica do ambiente,

– Calcular a velocidade disponível pelo termossifão,

– Calcular a área livre A para as diversas passagens de ar,

– Corrigir as diversas áreas de passagem de acordo com o tipo de construção (coeficiente de área livre) adotado para cada uma delas respeitando a área livre de referência calculada no item anterior


REFERÊNCIAS

› Clezar, C.A., Nogueira, A.C.R.. Ventilação industrial. 2ª ed. Editora da UFSC, 2009

› Macintyre, A.J.. Ventilação industrial e controle de poluição. 2ª ed. LTC editora, 2013

› Costa, E.C.. Ventilação, Ed Edgard Blucher, 2005

› Centro de Formação Profissional para as Energias Renováveis. http://www.nla.pt/cfp/eficiencia.html#.U2mA7_ldWSp)

› http://www.colegiodearquitetos.com.br/


http://www.nla.pt/cfp/eficiencia.html#.U2mA7_ldWSp

http://www.colegiodearquitetos.com.br/

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