Dentre os dois tipos de chillers mais utilizados, destacam-se: condensação a ar e condensação a água. A grande diferença entre eles ocorre no rejeito do calor para o ambiente externo. Em sistemas de condensação a ar, o calor é rejeitado diretamente no ar externo na forma de ar quente. Por outro lado, em sistemas de condensação a água, o calor é rejeitado na forma de água, sendo necessário um sistema de apoio, normalmente uma Torre de Resfriamento.

De modo geral, a escolha pelo tipo de chiller se dá em função dos seguintes fatores principais: custo, aplicação, recursos e espaço disponível. O Chiller de condensação a água tem como principais vantagens a maior versatilidade: pode ser instalado em qualquer lugar da edificação, ser mais compacto, ter maior vida útil e, em geral, alcançar níveis superiores de eficiência energética. Isto porque utiliza temperatura de bulbo úmido (para simplificar o entendimento, podemos relacioná-la ao nível de umidade do ar externo), enquanto que chillers com condensação a ar utilizam a temperatura de bulbo seco do ar externo (aquela que medimos no termômetro), esta última sempre superior ou igual à de bulbo úmido. Por outro lado, esse tipo de Chiller necessita rejeitar o calor em um volume grande de água, a qual, na maioria das vezes, é desprezada pelo processo de evaporação, através das Torres de Resfriamento. 

Existem algumas oportunidades de utilização de água de reúso, ou mesmo a aplicação de circuitos fechados que não gastam água, como por exemplo, a instalação de circuitos geotérmicos, mas que necessitam que a viabilidade seja avaliada. Importante destacar que a instalação de Torres de Resfriamento demandam alguns desafios: como a necessidade de espaços físicos específicos, em geral produzem ruídos, além da necessidade de tratamento da água e de manutenção para reduzir a incrustação dos sistemas, e principalmente, o custo de consumo de água. Em comparação, o Chiller de condensação a ar só pode ser instalado em local aberto, tem um tamanho físico maior em comparação ao Chiller de condensação a água, tem menor vida útil e, via de regra, maior consumo de energia. Instalações com Chillers a ar são mais compactas e simples, pois eliminam o uso de torres de resfriamento, bombas e tubulações de condensação, o que reduz os custos de investimento inicial e de manutenção periódica, mas principalmente a vantagem do chiller a ar é de não consumir água para seu funcionamento. Assim, a escolha do tipo de Chiller a ser adotado deve considerar os diversos fatores acima apontados, buscando sempre equacionar as diversas variáveis, possibilidades e necessidades da instalação, para encontrar a melhor solução para cada caso.

É importante destacar que ambos os tipos de Chillers ao longo dos anos foram aperfeiçoados, buscando sempre encontrar a melhor performance dos equipamentos e reduzir o consumo de energia e água. A escolha de cada tipo de chiller ou sistema envolve inúmeros fatores e disponibilidade de recursos, e não é uma análise simples. É importante contar com empresas de projetos e instalações com know-how para o desenvolvimento destas análises e é fundamental a participação da empresa fabricante dos equipamentos para prover todos esses dados e discutir as variáveis envolvidas.

Referência Bibliográfica: Impact of Water Utility Rates on Chiller Selections. JUDITH M. PETERS, P.E., BEMP, ASSOCIATE MEMBER ASHRAE. ASHRAE JOURNAL June 2018.

Existem várias formas de projetar os diversos tipos de sistemas free cooling. Neste artigo, será abordado um dos principais, o free cooling direto. Essa técnica consiste em insuflar diretamente o ar externo filtrado no ambiente a ser climatizado (com o sistema de ar condicionado total ou parcialmente desligado). Dessa forma, o ambiente externo é constantemente monitorado e, quando as condições forem favoráveis, o ar externo passa a ser aproveitado e insuflado diretamente, o que reduz significativamente o uso do ar condicionado. Esse tipo de solução pode ser amplamente utilizado em cidades com clima ameno, sendo uma excelente oportunidade de economia de energia, uma vez que é altamente eficiente, além de proporcionar ambientes mais saudáveis aos ocupantes, com o aumento das taxas de renovação de ar externo.

Sistemas com free cooling direto consideram em sua automação sensores de temperatura, umidade e CO₂ do ar externo. Esses valores serão comparados a valores de referência para a tomada de decisão sobre o funcionamento dos componentes do sistema, modulando seu funcionamento conforme os conceitos aplicados de eficiência energética.

Com base nos sensores de temperatura e umidade, a entalpia do ar externo é calculada pela central de automação. A entalpia do ar externo é a característica associada à energia do ar, que aumenta principalmente quanto mais úmido e quente estiver o clima. A entalpia do ar externo é, então, comparada com a entalpia do ar interno dos ambientes. Quando o sistema de HVAC estiver em funcionamento e a entalpia do ar externo for inferior à entalpia do ar interno, o sistema poderá captar o ar externo para combater a carga térmica do ambiente climatizado.

Na configuração de free cooling direto, o sistema de ar condicionado reduzirá automaticamente a carga de funcionamento até encontrar a temperatura de set point de operação adequada, com menor consumo de energia.

A tecnologia de free cooling atualmente é amplamente utilizada no Brasil em data centers e indústrias, sendo cada vez mais aplicada por decisores da área de facilities em sistemas de conforto térmico. Para que o sistema seja projetado com um conceito adequado e funcione corretamente, gerando a economia de energia esperada, é fundamental que sejam contratados profissionais qualificados em todas as etapas da implantação (projeto, instalação, comissionamento, operação e manutenção).

As empresas associadas à SMACNA são referência em instalações e manutenções de qualidade para sistemas de HVAC, sempre buscando a eficiência energética, o bem-estar e a saúde dos ocupantes.

Os primeiros fluidos desenvolvidos eram do tipo CFCs, com alto potencial de destruição da camada de ozônio (ODP) e alto potencial de contribuição para o aquecimento global (GWP). O uso de fluidos com essas características foi proibido a partir da assinatura do Protocolo de Kyoto, quando foram substituídos por fluidos refrigerantes do tipo HCFCs, com baixo potencial de ODP, embora ainda com alto GWP.

Para substituir os fluidos do tipo HCFCs, a partir do Protocolo de Montreal (1985), do qual o Brasil também é signatário, foram desenvolvidos os HFCs, que apresentam zero ODP, mas ainda alto GWP. Fluidos desse tipo também já estão sendo proibidos, especialmente na América do Norte e Europa, e, a partir do Protocolo de Kigali, têm sido substituídos por fluidos do tipo HFOs, com zero ODP e baixo GWP.

Além dos mencionados, existem também os fluidos chamados “naturais”, como amônia, propano, butano e CO₂, que foram os primeiros fluidos utilizados e apresentam boas condições de sustentabilidade e eficiência energética. No entanto, são fluidos que exigem maiores cuidados no projeto, instalação e manutenção, especialmente para garantir a segurança dos sistemas e dos operadores/usuários.

Desde o Protocolo de Montreal, a pauta visando à proteção da camada de ozônio e à redução do efeito estufa tem provocado mudanças nas legislações, produtos e serviços. Um exemplo é a indústria de cosméticos, que deixou de utilizar CFCs na composição de seus produtos.

No mercado de HVAC-R, não é diferente. Os gases utilizados nos circuitos de refrigeração, desde geladeiras até chillers dos sistemas centrais, vêm sendo alterados. Em 1996, o uso dos refrigerantes R11 e R12 (CFCs) foi proibido, sendo substituídos pelo R22 (HCFC), que terá “phase-out” até 2030. Nos últimos anos, o mercado tem utilizado o 134A e o 410 em substituição ao R22, mas esses também já têm prazo para serem retirados de circulação.

Além dessa “sopa de números e letras”, é sabido que os fluidos refrigerantes que substituem os anteriores podem trazer perda de eficiência térmica se implantados em equipamentos antigos. No passado, quase todos os fabricantes utilizavam o mesmo tipo de refrigerante, mas esse consenso já não existe mais, pois a presença de novos fluidos acompanha quase de imediato o lançamento de novos produtos.

Além de considerar a eficiência como um fator de cuidado com o planeta, surgiram duas novas métricas importantes para avaliar os fluidos refrigerantes:

•ODP, que mede o potencial de destruição da camada de ozônio, variando de 0 a 1. Quanto menor o número, menor o impacto.

•GWP, que mede o impacto no aquecimento global, sendo 1 o valor de referência.

O mercado de refrigeração e ar condicionado responde por aproximadamente 82% do consumo de HCFCs, que, como mencionado, terão menor disponibilidade com a proximidade da data limite. Portanto, as mudanças de refrigerante em um retrofit ou nova instalação são certas, e todos os interessados no futuro do planeta precisam entender as soluções que o mercado está propondo.

Assim, todas essas evoluções implicam em transformações para o mercado de HVAC-R na totalidade. Desde projetistas, instaladores e fornecedores, até os clientes, todos precisarão conduzir atualizações (ou até mesmo substituições) em seus sistemas já instalados.

Embora as condições específicas de cada sistema devam ser consideradas, os principais fatores na tomada de decisão são:

•Em casos de retrofit, buscar a compatibilidade do novo fluido com os sistemas já existentes;

•Verificar a facilidade de acesso ao novo fluido e sua disponibilidade no mercado;

•Analisar os custos de implantação e a eficiência energética relacionada;

•Considerar as necessidades operacionais do cliente;

•Avaliar a manutenção preventiva, especialmente em sistemas que utilizam fluidos tóxicos, inflamáveis ou com altas pressões.

Em 26 de maio de 2022, a Câmara dos Deputados aprovou a Emenda de Kigali no Brasil. O tratado agora precisa ser ratificado pelo Senado Federal, mas já representa um importante passo rumo a uma economia sustentável. O mercado de HVAC-R tem trabalhado para buscar soluções de maior eficiência energética e sustentabilidade, preservando a segurança das operações e a confiabilidade dos sistemas.

A SMACNA e todas as empresas vinculadas são parceiras de todo o setor e buscam sempre os melhores resultados para seus clientes, além de apoiar o desenvolvimento do setor de HVAC-R rumo a um futuro mais sustentável e eficiente.

Autor: Eng. Ariel Gandelman

Revisão Técnica: Comitê de Artigos Técnicos SMACNA Brasil

Revisão de Texto: Ana Del Mar

O conforto térmico é definido pela ASHRAE como “um estado de espírito que reflete satisfação com o ambiente térmico que envolve a pessoa”. Assim, trata-se de um conceito subjetivo, variando de indivíduo para indivíduo. Um ambiente que proporcione neutralidade térmica para alguns pode causar desconforto para outros.

Este conceito envolve diversos fatores, como temperatura, velocidade do ar, umidade, comportamento dos gradientes de temperatura, ruídos, incidência solar, concentração de oxigênio e dióxido de carbono, além da homogeneidade na distribuição do ar no espaço. Há também um fator psicológico: quanto mais controle os usuários têm sobre as variáveis ambientais, maior é a sensação de conforto térmico.

É fundamental que os projetos de HVAC considerem os tipos de ocupação, atividades, roupas, equipamentos, incidência solar e a temperatura média da região. Além disso, não podemos esquecer da importância da renovação do ar, seja por ventilação natural ou mecânica, e da manutenção da qualidade dos sistemas de HVAC para garantir o bem-estar e a saúde dos ocupantes. As empresas associadas à SMACNA Brasil possuem vasta experiência na aplicação do conceito de conforto térmico em diferentes tipos de edificações.

Autor: Eng. Ariel Gandelman

Revisão Técnica: Comitê de Artigos Técnicos SMACNA Brasil

Revisão de Texto: Ana Del Mar

É fato que a temperatura do ar condicionado é muitas vezes motivo de conflito em espaços de uso coletivo, uma vez que essa percepção de bem estar pode variar de pessoa para pessoa. Então, primeiramente é necessário entender que climatização de conforto objetiva o conforto térmico dos ocupantes de determinado espaço ou ambiente – é a condição de sensação de bem estar de cada indivíduo, ou seja, não sentir nem frio nem calor.

Segundo a ASHRAE, conforto térmico é “um estado de espírito que reflete satisfação com o ambiente térmico que envolve a pessoa”, sendo resultado da relação de diversos fatores, especialmente: temperatura, velocidade do ar, umidade, comportamento dos gradientes de temperatura dentro da zona ocupada, ruídos, incidência de raios solares, concentração de oxigênio e dióxido de carbono, e homogeneidade da distribuição de ar no espaço. Existe também um fator conhecido como “fator CLO”, que está relacionado ao tipo de roupa que cada indivíduo utiliza, o que também interfere no conforto térmico.

Além disso, também há fatores psicológicos relacionados. Sabe-se que quanto maior a possibilidade de controle das variáveis pelos usuários nos espaços (incluindo aumento ou diminuição de temperatura de climatização, abertura de janelas, possibilidade de usar roupas mais leves, etc.), maior a sensação positiva quanto ao conforto térmico, mesmo que o espaço ocupado seja menos climatizado / ventilado / aquecido / etc., do que outros ambientes em que os usuários dispõem de menos possibilidades de controle individual.

Assim, conforto térmico e bem estar dos ocupantes estão diretamente relacionados. Do ponto de vista da climatização, de maneira geral, o usuário alcança o bem estar quando os fatores de influência no conforto ambiental estão em faixas aceitáveis, e que ele entende que aquela condição é a melhor situação possível disponível.

Voltando agora à música citada no início deste artigo, 15° C não é uma temperatura de conforto adequada. O ideal é que os parâmetros aplicados de temperatura e ventilação estejam em conformidade com as temperaturas de uma faixa pré-determinada, considerando o uso consciente do ar condicionado, com temperaturas agradáveis e evitando que os fluxos de ar estejam sobre os ocupantes para não causar desconforto térmico. Existem diversos índices de conforto térmico nas principais normas do setor, e em geral estão baseados na percepção que os usuários têm dos espaços que eles ocupam (normalmente na faixa de 20° C a 25° C).

Assim, é fundamental que na concepção de projetos e instalações de ar condicionado sejam consideradas as condições climáticas de cada local, os tipos de ocupação e atividades que serão conduzidas em cada espaço, os tipos de roupas que provavelmente serão utilizadas pelos usuários neste local, quais funções serão exercidas, os tipos de equipamentos presentes nos espaços que geram calor, a incidência solar, entre outros aspectos que possam atender ao conforto térmico dos ocupantes.

As empresas SMACNA são referência em instalações e manutenções de qualidade para sistemas de HVAC, sempre buscando a qualidade das instalações, eficiência energética, bem estar e saúde dos ocupantes.

Esta revisão levou em consideração outras normas e diretrizes, como ANVISA, ASHRAE, SMACNA, entre outras organizações, além da experiência prática e teórica de profissionais de referência para o setor.

Dentre as diversas categorias profissionais orientadas pela norma revisada, o setor de Odontologia passa a ter indicações relevantes quanto aos cuidados com a qualidade do ar interno em consultórios e em suas instalações.

Na versão 2021 da Norma 7256, tivemos o aumento do grau de filtragem de F7 para F8, e a quantidade de movimentação do ar passa a ser, em função do tipo de ambiente e de número de trocas, por volume do ambiente.

Mas, o mais impactante é a mudança de pressão. A pressão provocada pelo sistema de climatização nos ambientes determina o caminho do ar por entre eles. Na versão anterior da norma (NBR ABNT 7256 de 2005), a sala de cirurgia tinha pressão positiva. Já na versão atual, as salas odontológicas exigem pressão negativa. Por outro lado, os espaços de salas de espera / recepção devem ser mantidos em pressão positiva. Com isso, protege-se os pacientes em espera pelo atendimento, evitando que o ar contaminado com partículas resultantes dos procedimentos odontológicos se misture ou “escape” para a recepção, podendo eventualmente contaminar os outros ocupantes do ambiente, com a exaustão dos particulados gerados nos procedimentos odontológicos sendo captados o mais próximo possível dos pacientes em atendimento.

Assim, com base nas análises da norma ABNT 7256:2021, relaciona-se os principais parâmetros recomendados:

• Temperatura: entre 20 e 24°C°;
• Vazão mínima de ar exterior: 02 renovações por hora ( checar o pior caso em relação a RE09 da ANVISA);
• Vazão mínima de insuflamento: 6 renovações por hora;
• Pressão negativa nos ambientes de atendimento;
• Filtro G4/F8;
• Umidade no máximo 60%;
• Exaustão completa do ar nas salas de lavagem e esterilização de materiais.
• Sala de espera com sistema independente, filtro G4, pressão positiva e mínimo de 02 renovações de ar externo e 06 renovações de insuflamento.

Esta norma significa um bom e grande avanço na interação dos sistemas de climatização e os ambientes de saúde , deixando-os mais seguros e alinhando-os com outras normas internacionais. O desafio agora será o de modificar as áreas existentes para a nova realidade.

Para maiores detalhes sobre a aplicação da nova NBR 7256, não somente em ambientes de consultórios odontológicos, como EAS em geral, conte com profissionais associados à SMACNA Brasil.

Autor: Eng. Ariel Gandelman

Revisão Técnica: Felipe Raats Daud e João Carlos Correa

Em 2022, a AHR Expo ocorreu no final de janeiro, após dois anos em função da Pandemia do Covid-19, na cidade de Las Vegas. O evento, além de ser um importante reflexo e preditor para o setor, aponta também as tendências para os próximos anos, inclusive divulgando um “Relatório de Tendências” (Trend Report), sendo as cinco temáticas principais destacadas e seus subtemas:

• O Futuro é Limpo: descarbonização; eletrificação, fluídos de baixo GWP, atualização das normas e diretrizes vigentes;
• É preciso aumentar nossa força de trabalho: atrair talentos de diversas origens, oferecer oportunidades atraentes de crescimento na carreira, repensar o valor do funcionário, investimentos em profissionais;
• A pandemia mudou o mundo e a indústria: clientes mais conscientes sobre a qualidade do ar interno, o desejo de QAI (qualidade do ar interior) veio para ficar, sistemas HVAC contribuem edificações saudáveis;
• A cadeia de suprimentos: ampliação do fornecimento, a necessidade de maior conexão da cadeia de suprimentos, fabricantes, distribuidores, fornecedores, instaladores, técnicos – a indústria como um todo deve ser criativo na resolução de problemas;
• A indústria é mais forte quando trabalhamos juntos: criação de oportunidades de compartilhamento de experiências e comunicação entre toda a cadeia de , suprimentos, fortalecer a compreensão das metas e métodos para maximizar a eficiência e desempenho dos equipamentos e sistemas, aprender com todas as áreas de especialização.

Em consonância com as tendências apontadas pela organização do evento, a Revista Buildings, importante publicação estrangeira voltada para o setor de facilities e demais profissionais com atuação relacionada a edificações, apontou três temas de destaque na feira comercial:

• O estímulo para gases refrigerantes de baixo GWP: Vários fabricantes introduziram refrigerantes de baixo GWP, sendo uma resposta à necessidade de redução progressiva do uso de gases refrigerantes compostos por hidrofluorcarbono (HFC), que contribuem para o aquecimento global.
• Moratórias sobre uso de gás e petróleo: com a aplicação de multas ou taxas para os consumidores, os sistemas de aquecimento do tipo forno a gás e a óleo estão diminuindo em várias cidades e estados americanos. Uma substituição possível é uma bomba de calor de alto desempenho. Alguns modelos também podem aquecer água quente sanitária, tornando-os uma solução sólida. Os consumidores parecem estar satisfeitos com a existência de soluções mais sustentáveis no mercado, mas também exigem economia de custos por meio de maior eficiência.
• A demanda por ar mais limpo em ambientes fechados: O COVID-19 impulsionou a atenção para a qualidade do ar interno. As pessoas querem cada vez mais saber o que estão respirando – e isso abrange todos os aspectos da qualidade do ar, não apenas o risco de transmissão de vírus.

A SMACNA está sempre atenta para as principais tendências do Setor de HVAC, com profissionais devidamente capacitados e que contribuem para o desenvolvimento do mercado.

Para acessar o Relatório completo da AHR Expo 2022, clique aqui.

Equipamentos ou sistemas de ar condicionado podem ser fontes de ruídos em edificações, e até mesmo para comunidades adjacentes, influenciando o bem-estar dos ocupantes ou residentes do entorno.  A seleção dos equipamentos mecânicos e a escolha dos locais de instalação devem levar em consideração os possíveis impactos sonoros relacionados.

Importante ressaltar que não somente os equipamentos de HVAC podem gerar ruídos por si, mas também a passagem de água ou ar por tubulações ou dutos podem provocar ruídos ou vibrações mecânicas, que propagam sons nos espaços ocupados. Conforme o Capítulo 49 do 2019 ASHRAE Handbook – HVAC Applications, ruído é todo aquele som que não é desejado, e que pode causar incômodo.

Assim, todos os equipamentos e componentes que constituem os sistemas de ar condicionado podem produzir som em suas operações (como ventiladores, compressores e rotores) assim como o fluxo de ar através e ao redor deles (como dutos, difusores, registros e tubulações). Além dos componentes dos sistemas de ar condicionado, as vibrações e o próprio ar, em contato com outros componentes das edificações, também podem gerar som, como piso e paredes, que pode ser ampliado ou atenuado em função dos materiais utilizados e dos níveis possíveis de isolamento.

A imagem a seguir, extraída do capítulo 49 do 2019 ASHRAE Handbook – HVAC Applications, demonstra que, em um ambiente com sistema de ar condicionado, as fontes de som podem ser muitas. A depender do volume alcançado, os ocupantes passam a perceber como ruído, ou seja, sons não desejados, todos aqueles que impactam seu bem-estar e também o bom desempenho de suas atividades diárias, de trabalho, de  estudo, entre outras.

Existem diferentes escalas e ferramentas de medição de ruídos. A escala mais utilizada é o DB(a), que pode ser obtida utilizando decibelímetros, como estes da figura abaixo. A correta medição e análise de ruído é extremamente complexa, e deve ser feita por um profissional especialista no assunto.

Conforme normas brasileiras, o nível de ruído aceitável varia em função do tipo de ambiente e do tempo de exposição. Por exemplo: em um espaço fabril, os níveis aceitáveis são mais altos, e atenuados dentro do possível através de EPIs. Por outro lado, em espaços de lazer, escolas, universidades, hospitais, escritórios, entre outros, as necessidades de controle de ruído são altamente necessárias.

Assim, é muito importante adotar boas práticas de engenharia na instalação de sistemas de ar condicionado, seguindo as normas e diretrizes da ABNT, ASHRAE e SMACNA, e também os manuais de fabricantes dos equipamentos. Isto se faz necessário desde a concepção do projeto e seleção dos equipamentos até o final das instalações, incluindo as etapas de comissionamento. 

Um processo integrado na concepção da obra, envolvendo arquitetos, projetistas, instaladores e, inclusive, consultores de acústica, possibilita uma instalação mais eficiente e adequada, prevenindo interferências e diminuindo inclusive as chances de geração ruídos desconfortáveis aos ocupantes. 

As empresas parceiras da SMACNA estão sempre disponíveis para atender a seus clientes com o conhecimento necessário para instalações eficientes, e que contribuam com o bem-estar dos ocupantes.

Autores: Ariel Gandelman

Revisão Técnica: Comitê de Artigos Técnicos SMACNA Brasil 

Revisão de Texto: Ana Del Mar