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Sistemas AVAC , módulo 3 do curso de engenharia mecânica de Coimbra.

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  • Adlio Rodrigues Gasparadelio.gaspar@dem.uc.pt

    Francisco Bispo Lamasfrancisco.lamas@dem.uc.pt

  • C&R Cl imat izao e Refr igeraoSCE Sistemas de C l imat izao em Edi f c ios

    Adlio Rodrigues Gasparadelio.gaspar@dem.uc.pt

    Francisco Bispo Lamasfrancisco.lamas@dem.uc.pt

    Mdulo 3Sistemas de AVAC

  • Mdulo 3: S istemas de AVAC

    3.1) Viso geral de sistemas de AVAC

  • Mdulo 3: S istemas de AVAC

    3.1) Viso geral de sistemas de AVAC Edifcio de Servios

  • Mdulo 3: S istemas de AVAC

    3.1) Viso geral de sistemas de AVAC - Hotel

  • Mdulo 3: S istemas de AVAC

    3.1) Viso geral de sistemas de AVAC Escritrios e industrial

  • Mdulo 3: S istemas de AVAC

    3.1) Viso geral de sistemas de AVAC Centro Comercial e Hipermercado

  • Mdulo 3: S istemas de AVAC

    3.1) Viso geral de sistemas de AVAC Expanso direta, VRV ou VRF

  • Mdulo 3: S istemas de AVAC

    3.1) Viso geral de sistemas de AVAC

    3.1.1) Produo de energia trmica

    3.1.2) Distribuio de energia trmica

    3.1.3) Unidades Terminais

    3.1.4) Unidades de Tratamento de Ar (UTA)

  • Mdulo 3: S istemas de AVAC

    3.1) Viso geral de sistemas de AVAC

    3.1.1) Produo de energia trmica

    Produo de calor ou frio designao termodinamicamente incorreta;

    Caldeira de gua quente, a gs natural:

    Energia qumica do combustvel energia calorfica na queima;

    Calor da combusto parcialmente transmitido gua (aumenta T);

    gua quente (T elevada) transfere energia para meio (T mais baixa).

    Chiller s frio, ar-gua, eltrico:

    Ciclo de compresso de vapor compressor acionado eletricamente (rejeitacalor para ar) e condensador arrefecido a ar;

    Energia retirada gua, no evaporador rejeitado para o ar, no condensador;

    Energia eltrica transferncia de energia de fonte fria (gua a T baixa)para uma fonte quente(ar exterior a T mais alta).

  • Mdulo 3: S istemas de AVAC

    3.1) Viso geral de sistemas de AVAC

    3.1.1) Produo de energia trmica: Aquecimento (Caldeiras)

    I. Caldeiras:

    Recipiente pressurizado concebido para transferir calor a um fluido,normalmente gua, produzindo vapor ou lquido quente;

    Classificadas em funo de:

    - utilizao; - aproveitamento de calor latente;

    - tipo de fluido aquecido; - forma e tamanho;

    - combustvel usado; - temperatura e presso de servio;

    - conceo; - etc.

  • Mdulo 3: S istemas de AVAC

    3.1) Viso geral de sistemas de AVAC

    3.1.1) Produo de energia trmica: Aquecimento (Caldeiras)

    Quanto utilizao:

    Caldeiras de cogerao: produzem vapor (alta P e T) energia mecnica emturbinas acionam alternadores energia eltrica;

    Caldeiras de recuperao de calor: recuperao de calor de processoindustrial ou outras fontes (incinerao);

    Caldeiras de aquecimento: transferem calor da queima de combustvel fluido transportado at locais a aquecer.

    Quanto ao tipo de fluido aquecido:

    Fluido trmico: normalmente leo, utilizao T = 200C, a baixa presso(diminuindo risco de fugas);

    Vapor de gua: gua no estado de vapor saturado, T = 150C (), P = 4 a 6 bar;

    gua quente: gua no estado lquido, utilizao T 90C a baixa presso,considera-se gua quente at T = 110C a 1.5 bar.

  • Mdulo 3: S istemas de AVAC

    3.1) Viso geral de sistemas de AVAC

    3.1.1) Produo de energia trmica: Aquecimento (Caldeiras)

    Quanto ao combustvel utilizado (fonte energtica):

    Energia qumica (queima combustvel slido, lquido ou gasoso) ou eltrica;

    Combustveis slidos: Biomassa (lenha, pellets, bagao de cana-de-acar,resduos diversos, etc.), carvo, coque;Queimadores: de grelha, suspenso (pulverizados), oude leito fluidizado;

    Combustveis lquidos: Gasleo, fuelleo, lcool de cana-de acar, etc.;Queima em suspenso atravs de atomizao (spray)a alta presso (pulverizao mecnica), baixa presso(por arrastamento com fluido auxiliar: BP e MP - ar,AP - vapor) ou centrfuga (copo rotativo);

    Combustveis gasosos: Gs natural, gs de alto forno, biogs, etc.;Queima em suspenso tal como combustveis lquidos;

    Principal diferena: tipo de fornalha e queimador, e equipamento auxiliar;

    Algumas caldeiras permitem queima de dois combustveis: lquido + gasoso;

  • Mdulo 3: S istemas de AVAC

    3.1) Viso geral de sistemas de AVAC

    3.1.1) Produo de energia trmica: Aquecimento (Caldeiras)

    Quanto ao combustvel utilizado (fonte energtica):

    Caldeira de recuperao: aproveitam fumos a temperatura elevada, aindacom O suficiente para combusto, vindo de umsistema energtico (e.g., turbina a gs, paraproduo de eletricidade).

    Quanto conceo:

    Caldeira gastubulares: gases quentes da combusto circulam por dentrodos tubos e gua por fora (tubos de fumo);So mais usadas em climatizao e AQS;

    Caldeira aquatubulares: gua circula por dentro dos tubos e gases quentesda combusto por fora (tubos de gua);So mais usadas em processos industriais e grandescentrais de produo de energia.

  • Mdulo 3: S istemas de AVAC

    3.1) Viso geral de sistemas de AVAC

    3.1.1) Produo de energia trmica: Aquecimento (Caldeiras)

    Quanto ao aproveitamento de calor latente:

    Caldeira convencionais: fumos a temperatura suficientemente elevada evitar condensao de gua existente nos fumos evitando a formao de:NOx+HO (e.g., 2NO+HO HNO+HNO

    cido ntrico e nitroso, respetivamente);SOx+HO (e.g., SO+HO HSO cido sulfrico);

    Aproveitamento da condensao da gua eficincia mais elevada;

    Caldeira de condensao: Pmx: 900 kW, produo de gua quente (T = 95C);Tubular normal + permutador (gases/gua);Arrefecimento gases de combusto condensaodo vapor de gua + aquecimento da gua noretorno caldeira;Condensados drenados na caldeira e gasesevacuados na chamin;Utilizam apenas combustveis limpos: GN e GPL;Rendimentos elevados >90% T 45C, para PCS,para PCI (sem condensao vapor de gua) >100%.

  • Mdulo 3: S istemas de AVAC

    3.1) Viso geral de sistemas de AVAC

    3.1.1) Produo de energia trmica: Aquecimento (Caldeiras)

    Exemplos:

  • Mdulo 3: S istemas de AVAC

    3.1) Viso geral de sistemas de AVAC

    3.1.1) Produo de energia trmica: Aquecimento (Caldeiras)

    Exemplos:

  • Mdulo 3: S istemas de AVAC

    3.1) Viso geral de sistemas de AVAC

    3.1.1) Produo de energia trmica: Aquecimento (Bombas de Calor)

    II. Bombas de Calor:

    Equipamento alternativo s caldeiras (T 60C - BT, j possvel T = 80C - AT);

    Servem para aquecimento do ar, ou de gua;

    Mesmo princpio dos Sistemas Frigorficos: aproveitamento energtico feito na fonte quente aproveita calor rejeitado pelo condensador;

    Eficincia BC > SF: BC =SF +1 ou COP = EER + 1 (a desenvolver mais tarde);

    Podem ser reversveis: funcionamento em aquecimento ou arrefecimento.

    Evaporador

    Condensador

    CompressorVlvula delaminagem

    Sistema Frigorfico

    Evaporador

    Condensador

    CompressorVlvula delaminagem

    VlvulaInversorade Ciclo

    Bomba de Calor (reversvel)Funcionamento em Aquecimento

  • Mdulo 3: S istemas de AVAC

    3.1) Viso geral de sistemas de AVAC

    3.1.1) Produo de energia trmica: Aquecimento (Bombas de Calor)

    Compressor: Eltrico;Gs Natural ou Propano (motor de combusto interna);

    Bombas de Calor a Gs (GHP): Circuito de arrefecimento do motor AQS;Gases de escape produo AQS/eletricidade;

  • Mdulo 3: S istemas de AVAC

    3.1) Viso geral de sistemas de AVAC

    3.1.1) Produo de energia trmica: Aquecimento (Bombas de Calor)

    A bomba de calor pode ser: Aerotrmica (incluindo termodinmicas);Geotrmica (de baixa entalpia);Aquatrmica.

    Evaporao a partir do Ar (Aerotermia), do Solo (Geotermia) ou da gua(aquotermia);

  • Mdulo 3: S istemas de AVAC

    3.1) Viso geral de sistemas de AVAC

    3.1.1) Produo de energia trmica: Aquecimento (Bombas de Calor)

    Princpio de Funcionamento Bomba de Calor (Ar, Solo, gua)

    http://www.dimplex.de/pt/downloads/animacoes.html

  • Mdulo 3: S istemas de AVAC

    3.1) Viso geral de sistemas de AVAC

    3.1.1) Produo de energia trmica: Aquecimento (Bombas de Calor)

    Princpio de Funcionamento Bomba de Calor Reversvel

    http://www.dimplex.de/pt/downloads/animacoes.html

  • Mdulo 3: S istemas de AVAC

    3.1) Viso geral de sistemas de AVAC

    3.1.1) Produo de energia trmica: Aquecimento (Bombas de Calor)

    Princpio de Funcionamento Bomba de Calor Geotrmica Reversvel

    http://www.dimplex.de/pt/downloads/animacoes.html

  • Mdulo 3: S istemas de AVAC

    3.1) Viso geral de sistemas de AVAC

    3.1.1) Produo de energia trmica: Aquecimento (Bombas de Calor)

    BC Geotrmicas (GeoHP) VS BC Aerotrmicas (HP)

    Arrefecimento Aquecimento (apoio de Caldeira)

    GeoHP HP GeoHP HP Caldeira

  • Mdulo 3: S istemas de AVAC

    3.1) Viso geral de sistemas de AVAC

    3.1.1) Produo de energia trmica: Aquecimento (Bombas de Calor)

    Exemplos:

  • Mdulo 3: S istemas de AVAC

    3.1) Viso geral de sistemas de AVAC

    3.1.1) Produo de energia trmica: Aquecimento (Bombas de Calor)

    Exemplos:

  • Mdulo 3: S istemas de AVAC

    3.1) Viso geral de sistemas de AVAC

    3.1.1) Produo de energia trmica: Aquecimento (Bombas de Calor)

    Exemplos:

  • Mdulo 3: S istemas de AVAC

    3.1) Viso geral de sistemas de AVAC

    3.1.1) Produo de energia trmica: Aquecimento (Bombas de Calor)

    Exemplos:

  • Mdulo 3: S istemas de AVAC

    3.1) Viso geral de sistemas de AVAC

    3.1.1) Produo de energia trmica: Arrefecimento

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