Escola Politécnica da USP

usp.br

  • Aumentar tamanho da fonte
  • Tamanho da fonte padrão
  • Diminuir tamanho da fonte
Início Notícias Poli/USP pesquisa sistemas de ar-condicionado que economiza até 34% de energia

Poli/USP pesquisa sistemas de ar-condicionado que economiza até 34% de energia

Um sistema possui serpentinas de água gelada, instaladas no teto, que irradiam
frio para o ambiente; o outro possui uma câmara de ar resfriado debaixo do piso.


Imagine um sistema de ar-condicionado que ofereça total conforto térmico, que seja silencioso, econômico, de fácil limpeza e manutenção. E que ainda não represente um obstáculo na hora de mudar o layout do escritório: independentemente da disposição das divisórias e dos móveis, as saídas do ar não atrapalham na decoração. Esse sistema existe e está instalado em dois ambientes da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (Poli/USP).

Trata-se de um projeto de pesquisa da professora Brenda Chaves Coelho Leite, do Departamento de Engenharia de Construção Civil (PCC) da Poli. Com o apoio de 20 empresas das áreas de ar-condicionado, isolantes térmicos, iluminação, automação, forros e vidros, que doaram equipamentos e materiais, Brenda desenvolveu dois sistemas de ar-condicionado que representam uma quebra de paradigmas em relação aos modelos convencionais. Um deles possui serpentinas de água gelada, instaladas no teto, que irradiam frio para o ambiente; o outro possui uma câmara de ar resfriado debaixo do piso, por onde também sai o ar.

Além da economia de energia e do alto grau de automação, ambos contam com uma característica marcante: o elevado nível de conforto. “O usuário nem percebe que o ambiente é dotado de ar condicionado; além de silenciosos, os dois sistemas conseguem uma distribuição uniforme de temperatura, sem correntes de ar turbulentas. Graças a um conjunto de sensores, que enviam informações à central de automação, os ajustes programados por softwares são feitos de modo a manter o equilíbrio e o conforto térmico no ambiente”, explica a professora Brenda.

Ar sai do piso – Em um dos ambientes está instalado o “Sistema de Distribuição de Ar pelo Piso, com Fluxo por Deslocamento”. O ar é resfriado em uma máquina que fica no pavimento superior e conduzido por um duto até o vazio do piso elevado (plenum), que se torna uma câmara de ar resfriado e pressurizado. O ar frio passa por diferença de pressão, através de difusores, para o ambiente. Ao entrar em contato com as fontes de calor (pessoas e equipamentos), o ar se aquece, o que possibilita sua subida para o teto por convecção natural, de onde sai através de grelhas. “O conforto se deve à baixa velocidade de insuflação do ar”, diz a professora Brenda.

Outra vantagem é a facilidade de limpeza e manutenção (basta remover algumas placas dos pisos elevados para ter acesso ao plenum) e a flexibilidade para mudança de layout, já que as placas, com e sem difusores, podem ser facilmente redistribuídas. “É necessária apenas a limpeza e manutenção do duto principal, já que o sistema dispensa dutos secundários”, explica.

Um estudo de mestrado da Poli, sob a orientação da Professora Brenda, mostra que o potencial de economia de energia é de 34%, em relação aos sistemas convencionais. Isso se deve à inteligência do sistema, que mantém o equilíbrio da temperatura de acordo com as condições externas (renovação do ar) e internas. “Enquanto o sistema convencional resfria todo o volume de ar do ambiente, o sistema de insuflação pelo piso climatiza apenas a área com altura de dois metros, faixa em que se concentram as fontes de calor”, explica a professora. “Nesta faixa, o ar ganha calor e sobe naturalmente, por convecção, à área superior, que não necessita ser esfriada. Como é preciso resfriar menor quantidade de ar, há economia no dimensionamento do sistema”, acrescenta.

Se os aspectos econômicos do sistema já foram confirmados, agora está em avaliação a qualidade do ar no ambiente. Outro estudo de mestrado, também sob a orientação da professora Brenda, vai estimar o potencial do sistema para a remoção de poluentes. “Como o sistema cria ‘plumas ou ilhas’ de ar, que passam independentes pelo ambiente, sem turbulência e mistura do ar, os poluentes e contaminantes são conduzidos para o teto e extraídos através das grelhas”, explica Brenda.

A água resfria o ar – O outro sistema – denominado “Condicionamento por Teto Radiante” – emprega painéis instalados no teto, formados por placas de forro metálico perfurado, nas quais são acopladas serpentinas de água gelada que irradiam o frio para o ambiente. Mas como conta também com sistema de ar resfriado, embora com menor participação, pode ser definido como um sistema híbrido. Funciona com central de água gelada, chiller e tanque de água gelada. O sistema também é economizador ou “verde”, pois a água é mais eficiente que o ar na troca de calor, exigindo menor quantidade de energia para resfriar o ambiente.

“No teto, fizemos uma composição das placas metálicas, com e sem serpentina, onde também foram incorporadas as luminárias, os difusores e as grelhas, de acordo com as necessidades do ambiente”. O sistema conta com grupos de tubulações que conduzem a água fria até as serpentinas. E de tubulações de retorno que retiram a água que absorveu o calor de volta para o resfriamento. Válvulas motorizadas, controladas pela central de automação, abrem e fecham os circuitos para o transporte da água.

Por meio da automação, o ambiente foi dividido em quatro zonas e cada circuito hidráulico tem uma válvula que trabalha separadamente. “Dessa maneira, foi possível criar diferentes zonas de conforto: quando a sala está parcialmente ocupada, trabalha-se com vazões de água diferenciadas, de modo a manter a homogeneidade da temperatura na sala e, com isso, economizar energia”, explica Brenda.

O grande cuidado em relação a este sistema é a condensação do ar, pois, se for atingido o “ponto de orvalho”, em determinadas condições de temperatura e umidade, pode “chover” no ambiente. São necessários, então, sensores especiais para coleta de informações sobre temperatura e umidade, em pontos adicionais aos usualmente adotados, além de boas estratégias de controle e parâmetros corretos para que o sistema processe adequadamente as informações e evite a condensação.

A automação, neste caso, é mais complexa e conta inclusive com sensor de CO2, pois a tomada de ar externo é feita com base nas condições térmicas externas, mantendo-se, no entanto, a taxa mínima de 27m3 por hora por pessoa. A manutenção também deve ser mais minuciosa, mantendo sempre os dutos e os outros componentes em ordem. Esse sistema também tem como ponto alto o conforto, pois o frio é irradiado e a distribuição de ar não provoca turbulência.

“Este é um sistema de custo inicial um pouco mais alto. E embora existam edificações que já o utilizem no Brasil, como a Fundação Iberê Camargo, em Porto Alegre (RS), sua tecnologia ainda é muito recente no País e, portanto, exige cuidados e conhecimento para funcionar adequadamente. Aqui na Poli, o fundamental da pesquisa em ambos os sistemas são os parâmetros de funcionamento e produtos de inovação tecnológica que estamos desenvolvendo. Na verdade, uma quebra de paradigmas em relação aos sistemas convencionais”, finaliza Brenda.

 

Siga a Poli no Facebook Siga a Poli no Flickr Siga a Poli no Twitter