como garantir os melhores resultados no retrofit de...
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Como garantir os melhores
resultados no retrofit de
sistemas hidrônicos
Ricardo Suppion – TA Hydronics
Toda instalação de AVAC deve atingir 2 objetivos
fundamentais:
1. Prover o nível de conforto desejado
2. Com o mínimo possível de energia.
Objetivos do AVAC
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”
Economizando Energia em sistemas de AVAC dos edifícios
Instalação AVAC • Uso de novas tecnologias
• Abordagem no projeto do
sistema hidrônico
• Tempo de retorno mais
curto
Estrutura do Edifício (isolamento, vidros duplos, …)
• Maiores economias de
energia
• Longo prazo de retorno
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.
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
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)
Causas Reais
1. Pressurização inadequada do sistema
2. Baixa autoridade da válvula de controle
3. Sistema sem balanceamento
Pressurização do 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
Ar no sistema
PURGADOR DE AR SEPARADOR DE MICROBOLHAS DEGASEIFICADOR
Qualidade da água
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
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
Nunca!!
Por que?
Corrosão contínua!!
TANQUE ABERTO?
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
Pressurização e Expansão
Balanceamento do sistema
+
Atuador
Válvula de
Balanceamento
Válvula de
Controle
Sistema de AVAC
C BMS
Ambiente
Climatizado
Balanceamento:
Arte de garantir que toda unidade terminal recebe ao menos a vazão de projeto
Controle:
A arte de gerenciar a água disponível
Qual válvula de balanceamento devo usar?
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
Autoridade da Válvula de Controle
Lógica de controle da temperatura ambiente
Sensor
Ajuste Tsp
Terminal
Controlador
T = controlled value
Atuador Valv. Amb.
Perturbações
T
Vazão Capacidade
Abertura Sinal
u h q P Kv T Desvio = T-Tsp
q
P
u
k
v
Por que uma característica linear do circuito?
Sinal de Controle
Capacid
ade
Grande Inclinação = dificuldade de controle
Baixa inclinação = fácil controle
Grande Inclinação = dificultade de controle
Característica do Circuito
Efeito da
variação de Pd
(autoridade)
q
kv
Característica da
Válvula
h
kv
Característica Unidade
Terminal
P
q
Característica do
Circuito
P
u
q
P
u
h
Característica do
atuador
u
kv
? ? ? ? ?
Característica da unid. terminal x válv. controle
q
P
u
kv
P
u
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
0% 20% 40% 60% 80% 100%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
0% 20% 40% 60% 80% 100%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
0% 20% 40% 60% 80% 100%
Unidade Terminal Válvula de controle
Capacidade Vazão = Kv Capacidade
q (Caudal) Abertura Abertura
É real somente se Dp = constante, já que:
q = Kv √(Dp)
+ =
Resultante
Se
nso
r d
e c
on
tro
le
de
bo
mb
ea
me
nto
fechada controle de Válvula
projeto de vazão- aberta e totalmentcontrole de Válvula
P
P
D
D
Como obter uma autoridade (mínima) adequada?
Dimensionamento da válvula de controle
Buscar a perda de pressão que possibilite uma autoridade mínima de 0,25
Reguladora de Pressão Diferencial
Mantém a pressão diferencial aplicada sobre as válvulas de controle dentro
de uma faixa adequada
STAP
TA-PILOT-R
Como trabalha?
+
-
+
-
DP
Reguladora Pd
Válvula de Medição
DH
Medição Vazão
Estabilização da
Pressão
Diferencial
Onde instalar?
Prumada Ramais Equip./Válv.Controle
TA-COMPACT-P
FUSION-P
Com ou sem controlador Dp integrado
Sim, na válvula de
controle Não
Linha TA-FUSION-P Linha TA-FUSION-C
As condições do sistema
requerem controle Δp?
TA-FUSION-C + STAP/DA
516
Sim, no ramal ou na
prumada
+
Melhorando o DT em unidades fan-coil com controle ON/OFF
Intercontinental Hotel
Hong Kong
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
Na carga parcial do sistema,
se a válvula está aberta:
q >= qprojeto
aberta
qd
aberta
aberta aberta aberta
qd qd
qd qd qd
fechada
> 0 >
> > 0
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
0% 20% 40% 60% 80% 100%
Contole on-off – Aumento de vazão na carga parcial
Temperaturas:
Ts/Tr/Ti = 7/12/24°C
Va
zão
to
tal d
o s
iste
ma
Carga do sistema
3%
50%
73%
50%
Degradação da temperatura de retorno da água
0
2
4
6
8
10
12
14
0% 20% 40% 60% 80% 100%
Tem
p d
e r
eto
rno
Tr
Carga do sistema
Regime de temperatura:
Ts/Tr/Ti = 7/12/24°C
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%
Reguladora de PD nos ramais
e válvula de balanceamento e
controle nos FC
TBV-C +
DA516 /TA-Pilot
Reguladora de Pd em cada
válvula (independente de
pressão ou limitadora de
vazão)
COMPACT-P / YR /
AC
Limitação da temperatura de
retorno da água
COMPACT-T +
DA516/TA-PILOT
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.
TA-COMPACT-T
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
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)
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: 11.64 para 13.17 (1.53 ◦C aumento)
Isto corresponde a um aumento do COP do chiller de 10 – 15%
MUITO OBRIGADO
www.tahydronics.com.br
+55 11 5589-0638