Confidential Confidential 1
XIV Encontro Nacional de Empresas Projetistas e Consultores da ABRAVA
Outubro 2014
Análise de Plataformas Eficientes considerando os aspectos
relacionados ao Aquecimento Global
Dr. Eng. Marco Adolph Gerente de Produtos TROX do Brasil
Confidential
O Efeito Estufa
Emergência Global do Século
Parte da Energia Solar é
refletida ou absorvida pelos
gases atmosféricos
Alguma Energia é re-irradiada pela
superfície terrestre
Confidential
Conferência das Nações Unidas sobre o Meio Ambiente e o
Desenvolvimento (Rio 92) ou Cúpula da Terra
ARTIGO 2: OBJETIVO FINAL
Estabilização das concentrações de gases de efeito estufa na atmosfera
em um níveis que impeçam as interferências antropogênicas, perigosas
ao sistema climático.
Este Nível poderia ser atingido em um prazo suficiente:
• Para permitir a adaptação dos Ecossistemas
Naturalmente
• Assegurar a continuidade de produção de
Alimentos sem ameaças de desabastecimento
• Garantir que o desenvolvimento econômico
Prossiga sem grandes percalços
Confidential
6
5
4
3
2
1
02000 2020 2040
ScenariosA1BA1TA1FIA2B1B2IS92a (TAR method)
Tem
pera
ture
change (
OC
)
Years2060 2080 2100
AIIIS92
Bars show the range in 2100produced byseveral models
IS92 a
Cenários do resultado da mudança de temperatura em função da Emissão SRES
Confidential
1.0
2000 2020 2040 2060 2080
A1BA1TA1FIA2B1B2
Sea level rise (
m)
Year
All SRES envelopeincluding land-iceuncertainty
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
Scenarios
2100
AIIIS92
Bars show therange in 2100produced by several models
Projeção das mudanças no nível dos oceanos
Confidential
EU15 0.36 Russia 0.35 Europe(non OECD) 0.58 Middle East 0.63
USA 0.57 Canada 0.23 New Zealand 0.17 Australia 0.89 Japan 0.39 Africa 0.71 Asia (w/t China) 0,60 China 1.05 Latin America 0.19
Emissão de CO2 resultantes da Geração de Energia, kgCO2/kWh
A intensidade de
dióxido de carbono
para diferentes
regiões e países
depende do mix de
fornecimento de
energia das
centrais locais
Confidential
Impactos do aquecimento global de equipamentos de refrigeração no meio ambiente
Efeito direto: o efeito químico antropogênico consequente para a emissão de gases com
efeito de produtos (refrigerantes) para a atmosfera.
Efeito indireto: a consequente emissão de CO2 para a produção da energia elétrica requerida
pelo equipamento durante o seu tempo de vida total.
Combinando juntos estes dois efeitos (diretos e indiretos) o impacto de aquecimento global total
pode ser obtido:
Confidential
Fatores adicionais a considerar para equipamentos que utilizam refrigerantes
Perdas de propriedade anuais: valor perda média anual de refrigerante (fonte EPA) é de
4%. Este é diretamente proporcional à quantidade de soldas e conexões de tubos com
refrigerante.
Perda de recuperação: o valor médio de perda calculada na quantidade total de fluido
refrigerante contido no equipamento é de 40% .
Indice GWI – Global Warming Potential
Contribuição estimada para o aquecimento
global quando o gás é emitido diretamente
para o ambiente
Painel Intergovernamental sobre
Mudanças Climáticas (IPCC), órgão das Nações Unidas,
relatórios,
Source: –Assessment Report 4 (AR4), 2007
Confidential
Sis
tem
as a
Ar-
Ag
ua
MACP: automobile air conditioning prospective losses
MACC: automobile air conditioner current losses
UAC: unitary air conditioning
VRF.VRV: variable refrigerant flow
CC: commercial chillers
RRP: retail refrigeration prospective losses
RRC: retail refrigeration current losses
HR: household refrigeration
Ranking de Perdas em Equipamentos de Refrigeração
0 20 40 60 80 100
HR
RRC
RRP
CC
VRF-VRV
UAC
MACC
MACP
INDIRECT
DIRECT
Confidential
1) Conteúdo de Refrigerantes em Ambientes STD ASHRAE 15.2004 e 34.2007.
Exemplo para R410: 16lb/1000 pés³ ( 7,26Kgs/28,32 m³) 0,26 Kg/m³
Uma sala de 3x3x3=27 m³ 27 x 0,26 (ASHRAE) = 7,0Kg total por sistema
Por exemplo para uma instalação de 150Kw (43TR)
a. Sistemas descentralizados/VRF tem 39Kg no equipamento e entre 9 e 60Kg nas
tubulações (valor médio 80Kg)
b. Todo Ar - Sistemas de agua tem 0Kg (não se aplicam)*
c. Todo Ar – Sistemas de expansão direta (Rooftop 25Kg, Split Dutados 28Kg)
d. Todo Ar/Agua tem 0Kg (não se aplicam)*
* Em caso de chillers refrigerados a água, a sala de máquinas tem um tratamento especial. O
mesmo tratamento deverá ser dado a salas com maior carga de refrigerante por m³ (extração e
ventilação, sistemas de monitoramento, etc)
Análise das Normas e Padrões Internacionais
Confidential
2) Conteúdo de Refrigerantes em Sistemas
Energy Label Eco Design F-GAS
Análise das Normas e Padrões Internacionais
Confidential
Vantagens
• Respeito ao Meio Ambiente
• Multiplas opções de zoneamento
• Possibilidade de refrigeração gratuita (free cooling) durante meia
estação (quando existem)
• Aquecimento e Refrigeração simultânea em todo o edifício durante o
ano.
• Opção de recuperação de calor para agua quente sanitária/doméstica
• Alta vida útil de sistemas a base de água.
• Manutebilidade e Retrofit dos componentes do sistema.
• FCUs e UTAs podem utilizar qualquer tipo de monitoramento BMS ou
operar com termostatos tipo standard
• Possibilidade de utilização de sistemas radiantes
• No caso de FCUs, muitas opções de termostatos. Excelente para
hoteis e componentes de luxo
• Flexibilidade no atendimento a diversas demandas em um mesmo
sistema (acústica, níveis de filtração, ar exterior, etc)
• Modularidade e possibilidade de inclusão e mudanças nos sistemas
de sáida dos ambientes (inclusão e re-dimensionamento de unidades)
• Confiabilidade do sistema de refrigerante agregado ao equipamento.
Testado e Comprovado na fábrica.
Desvantagens
• Investimento Inicial ?
Análise das Plataformas de Refrigeração - Resumo
Vantagens
• Multiplas opções de zoneamento (na Fase Inicial)
• Aquecimento e Refrigeração simultânea em todo o edifício durante o ano.
• Funciona bem em operações de clima mais quente
• Baixa complexidade de instalação
• Menor Nível de Investimento
Desvantagens
• ASHRAE 15 permite um limite de concentração de refrigerante ( RCL ), de
26 lbs/ 1000 ft3, segundo a standard 34.2010, para espaços institucionais o
limite reduz a 50% para R- 410A, isto é, 200grs por metro cúbico.
• Grande Quantidade de Refrigerante por aplicação (média de 1,3 a 2,7Kg)
por tonelada de frio.
• Eficácia limitada para operações simultâneas (Aquecimento e
Refrigeração)
• Dificuldade na reposição de peças
• Significativa perda de eficiência em virtude do comprimento de linha
• Dificuldades de retrofit de sistemas (~15anos) vs o tempo de vida útil de
um prédio (~75Anos)
• VRF normalmente tem seu BMS proprietário
• Controladores das unidades é exclusivo por fabricante
• Falta de flexibilidade na mudança das unidades interiores em caso de
retrofit
• Alta possibilidade de fuga de refrigerante, em virtude do sistema ser
montado e interligado (soldado) em campo.
Sistemas Água Sistemas VRF
Confidential
Com relação aos temas abordados, estabelecemos uma recomendação
para os Sistemas tipo Água ou Ar-Agua. Essencialmente, estes
sistemas de resfriamento proporcionam aos investidores e usuários
finais melhores opções de controle com menor impacto para o meio
ambiente.
Conclusões
Confidential
Menos Ar: (menor consumo)
Utilizam até 70% menos de ar – apenas ar de renovação (100% ar exterior)
Maior temperatura de água: (menor consumo)
Agua a 16°C incrementa em aprox. 35% a eficiência do chiller.
Complementado com sistemas free cooling em água, o consumo do
equipamento pode baixar até 90%
Sem ventiladores e Filtros: (Manutenção quase ZERO)
As unidades terminais não possuem partes móveis nem conexões elétricas e
não se necessita desativar a sala em caso de alguma troca de filtro.
Sem condensação: (Contaminação quase ZERO)
Nas serpentinas úmidas, propiciam formação de biofilme que pode conter
organismos que prejudicam a saúde dos seres humanos
Benefícios dos Sistemas Ar-Água
Confidential
Unidades AHU menores: (menor espaço)
Equipamentos de menor capacidade:
Possibilidade de dutos e salas de máquina mais pequenas (menor
custo de instalação e espaço de piso disponivel )
Contaminação entre ambientes reduzida
O sistema pode permitir 100% de ar externo (Aplicação ideal para hospitais )
Utilizando equipamentos dedicados, a uma temperatura de 15°C apresentam mais de
capacidade
Benefícios dos Sistemas Ar-Água
Confidential
Volume de ar constante sem problemas para o VAV
Dutos verticais menores – menor custo
Controle mais simples (como um fancoil, mas sem ventilador)
Utiliza como refrigerante a agua, deixando de for a os fluidos
nocivos ao meio ambiente de acordo com a ASHRAE 15.2004 e
34.2007 (Mínimo impacto en GWP)
Benefícios dos Sistemas Ar-Água
Confidential
NOTA REVISTA REHVA (01/2012)
Como chegar a um consumo menor que
15Kwh /m2 para o sistema HVAC?
Exemplo de uma solução sustentável energeticamente
Confidential
AGUA: Eficiente, natural e fácil de manusear
Consumo W 52.6 5.6 0.11 9.4
Propriedades Físicas do Ar e Água
Confidential
Menos energia requerida como meio de transporte
Menos espaço requerido (relacão de 1:218)
Economias Energéticas
Confidential
Co
sto
s e
sp
ecífic
os
Comparação dos custos operacionais
All-water Air-water All-air 0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
61 %
Room heating Room cooling Air transport
Air processing Water transport
67 %
100 %
Economias Energéticas
Confidential
1. Sistemas de Resfriamento Passivos
2. Unidades de Indução
Tetos Frios Viga fria pasiva
Unidade Ativa Tipo Piso Viga Ativa de Teto Unidade Ativa de Piso
Sistemas Ar-Água – Tipos
Confidential
Vantagens:
Baixa velocidade de ar na zona ocupada– Sem correntes de ar (Drafts)
Sem geração de ruído de insuflamento de ar
Alto conforto e aceitação pelos usuários que atualmente utilizam o sistema
Baixo Custo Operacional
Facilidade de Retrofit / Flexibilidade a mudanças
Tetos Frios: Transmissão de Calor por Radiação Vigas passivas: Transmisão por Convecção
Sistemas Passivos
Confidential
90 % transferência de calor por convecção
O ar se resfria na serpentina, incrementa a densidade e
cai livremente
Performance de resfriamento melhorada pelo “efeito
chimenea”
Vantagens:
Baixo Custo de Manutenção / Serpentina Seca
Grande variedade de modelos
Para instalações suspensas no teto ou no direto no piso
Funções Multiserviços (Sprinkler, Iluminação, Sonorização)
Especial para projetos de retrofit
Sistemas Passivos – Descrição Funcional
Confidential
Water pipes
Sprinklers
Control valves and actuators
Lights and cable trays
Loudspeakers
Sistemas Passivos – Vigas Multi-Serviços
Confidential
Ex Edificio Banco Ciudad
Nueva gobernación Ciudad de
Buenos Aires
Obras de Referência - Sistemas Passivos
Confidential
Indução Tipo Console de
Piso
Sistemas de Indução de Teto
(Vigas Frias)
Indução de Piso
Sistemas de Indução (Ativos)
Confidential
Com base nas leis da Aerodinâmica
Vazão de Ar definida pela seção, velocidade e direção de descarga
Aceleração do Ar em local adjacente
O Ar induzido incrementa a vazão de ar injetado e reduz a velocidade
Sistemas de Indução (Ativos) - Princípios
Confidential
O processo de indução se dá dentro da unidade
O Ar Primário gera uma depressão dentro da viga
O Ar Induzido passa através da Serpentina
Se gera a mistura de ar primario e induzido
A viga descarrega a mistura de ar (1/3)
Vantagens:
Redução da vazão total de ar do sistema de ventilação
Redução do espaço solicitado para o sistema de distribuição de ar
Combinação econômica dos difusores de ar e sistemas de resfriamento por água
Confiabilidade Operacional e baixa manutenção
Sistemas de Indução – Descrição de Funcionamento
Confidential
Serpentinas para sistemas de 2 tubos
A troca se faz com água fria ou quente
Somente Frio para Zonas internas
Serpentinas para sistemas de 4 tubos
Frio ou calor independentemente de outros locais
Para edificios com cargas diversificadas
Sem mistura de agua fria com agua quente
Serpentinas horizontais sem bandeja bandeja de condensado
Para aquecimento ou resfriamento seco (sensível)
Serpentinas verticais com bandeja de condensado
Para temperaturas de água fria menores (retirar latente) – há o potencial, não é o objetivo
Pode trabalhar durante muito tempo com água abaixo do ponto de orvalho
Sistemas de Indução – Informações de Projeto
Confidential
Data Instalação: Nov 2010
Produto: 437 DID300
Arquitetos: Andre Sá, Francisco Mota Arquitetos
Consultores: Interplan Planejamento Térmico Integrado Recife Eng
Francisco Dantas
Instalador HVAC: ARTEMP SALVADOR
Análise de Eficiência Energética
Projeto: Salvador Norte Shopping
Confidential
Valor Equipamentos Vigas Frias ...................R$ 1.560.000,00
Redução de dutos (50.000 Kg) ........................R$ 800.000,00
Reducão de UTA´s………………………………R$ 300.000,00
Valor Líquido VIGAS ………........…….……....R$ 460.000,00
Redução de Custo de energia elétrica
comparado com sistema tradicional….……....R$ /mês 18.000,00
Conclusão :Pay back em cerca de 25 meses
Falta incluir Economia em custos de manutenção e custo de
oportunidade de capital
Análise de Eficiência Energética
Projeto: Salvador Norte Shopping
Confidential
VIGAS ATIVAS EM EDIFÍCIOS
HOSPITALARES
Para REDUZIR:
- Custos de Ventilação
- Custos e espaço de dutos
- Riscos de contaminação cruzada
- Custos de manutenção
- Proliferação de micro organismos pela utilização de serpentinas secas
Tipos de Aplicações - Hospitais
Confidential
Ar exterior 2 mudanças
Instalação de volume constante - turbulento
Movimento mínimo de ar: 6 mudanças horarios (3x3x3x6=162 m3/h)
Tamanho duto: 150 m/m diam.
Ar Alimentação 6 mudanças
Ar retorno 6 mudanças
Ar recirculado 4 mudanças
Extracão 2 cambios
Tipos de Aplicações - Hospitais
Confidential
Movimento mínimo de ar: apenas 2 insuflados para 6 mudanças
Tamanho duto: 100 m/m (até 1/3 dos sistemas convencionais)
2 mudanças
100% Ar exterior 2 mudanças
Ar recirculado 4 mudanças
Ar alimentacão 6 mudanças
Tipos de Aplicações - Hospitais
Confidential
Áreas Recomendáveis
Quarto de Pacientes
Sala de Recuperação
Radiologia
Consultórios
Salas de Tratamento
Administracão
Salas Cirúrgicas
Cuidados intensivos
Esterilização
Tipos de Aplicações - Hospitais
Não Recomendáveis *
* Para aplicações deste tipo recomenda-se a utilização de outros produtos TROX