Ar condicionado do tipo split, chiller e torres de resfriamento

Autor: 
Marshall Brain

Um ar condicionado tipo split separa o lado quente e o lado frio do sistema da seguinte maneira:


O lado frio, composto de uma válvula de expansão e de um evaporador, é colocado dentro de uma câmara ou dentro de outro sistema de distribuição de ar. O sistema movimenta uma corrente de ar através do evaporador e direciona o ar através do prédio todo, usando uma série de dutos. O lado quente, conhecido como a unidade condensadora, fica na parte externa do prédio. Na maioria das instalações residenciais, a unidade tem esta aparência:

A unidade consiste de um trocador de calor com tubos em espiras na forma de um cilindro. Dentro do trocador existe um ventilador que sopra ar, um compressor resistente às intempéries e um sistema de controle. Esse sistema tem evoluído ao longo dos anos, pois tem baixo custo e também promove a redução do ruído dentro da casa - porém ocorre um aumento do ruído do lado externo. Além do fato de que o lado frio e o lado quente estão separados e a capacidade é maior (em função dos trocadores de calor e compressores serem maiores), não existe diferença entre um sistema do tipo split e um ar condicionado de janela.

Em prédios de escritório, shopping centers, lojas de departamento, etc., a unidade condensadora normalmente fica no telhado e pode ser bem grande. Porém, também podem existir unidades menores no telhado, cada uma conectada para dentro do prédio por um sistema de distribuição de ar, que resfria uma zona específica do prédio.

Em edificações maiores e particularmente em arranha-céus, o uso do sistema de ar condicionado do tipo split acarreta alguns problemas. A instalação da tubulação entre o condensador e o evaporador excede a limitação da distância (em instalações longas existe o problema de lubrificação do compressor) ou a quantidade de dutos e sua extensão se tornam difíceis de serem administradas. Neste ponto, é preciso considerar um sistema de refrigeração do tipo refrigerador com água gelada (chiller).

Em sistemas com chiller, o sistema inteiro é instalado no telhado ou atrás do prédio. Ele resfria a água entre 4,4º C e 7,2º C. Esta água resfriada é, então, canalizada através de todo o prédio para os sistemas de distribuição de ar. Não existe limite para uma tubulação de refrigeração do tipo chiller se ela for bem isolada.



Você pode ver neste diagrama que o ar condicionado (esquerda) é completamente normal. O trocador de calor permite que o gás frio resfrie a água que corre através de todo o prédio.

Torres de resfriamento


Torre de refrigeração

Em todos os sistemas descritos anteriormente, o ar é usado para dissipar o calor da serpentina externa (condensador). Em sistemas maiores, a eficiência pode ser melhorada de forma significativa se usarmos uma torre de resfriamento. Esta torre cria uma corrente de água com temperatura mais baixa. Essa água corre através de um trocador de calor e resfria a serpentina quente (condensador). Este é um sistema mais caro, mas a economia de energia pode ser significativa a longo prazo, especialmente em áreas de baixa umidade, onde o sistema se paga rapidamente.

Existem torres de resfriamento de todos os tamanhos e tipos. Todas elas funcionam da mesma maneira:

  1. Uma torre de resfriamento sopra ar através da corrente de água para que parte da água evapore.
  2. Geralmente, a água escoa através de uma malha com folhas espessas de plástico na forma de colméia.
  3. O ar sopra através dessa malha em ângulos retos em relação ao fluxo de água.
  4. A evaporação resfria a corrente de água.
  5. Como parte da água é perdida na evaporação, a torre de resfriamento deve ter, constantemente, adicionada água ao sistema para compensar a diferença.


Torres de refrigeração

A quantidade de resfriamento que se pode obter de uma torre de resfriamento depende da umidade relativa do ar e da pressão barométrica.

Imagine, por exemplo, que em um dia com temperatura de 35º C (95º F), pressão barométrica de 29,92 polegadas de água (pressão ao nível do mar) e 80% de umidade relativa, a temperatura da água na torre de refrigeração descerá cerca de 3,36º C até atingir 31,7º C (6º F para 89º F).

Se a umidade é de 50%, então a temperatura da água baixará para cerca de 8,4º C até atingir 26,7º C (15º F para 80º F).

Se a umidade é de 20%, então a temperatura da água baixará para 15,7º C até 19,4º C (28º F para 67º F). Mesmo as pequenas quedas de temperatura podem significar alterações significativas no consumo de energia.

Para entender como a umidade relativa e a pressão atmosférica controlam a queda da temperatura em uma torre de resfriamento em um dia específico, leia o artigo (em inglês) da USA Today: como funciona um psicrômetro.

Quando você olhar atrás de um prédio e encontrar um aparelho que tem grandes quantidades de água correndo através de uma malha de plástico, saberá que isto é uma torre de resfriamento.

Em muitos conjuntos de prédios de escritório e campus universitários, as torres de resfriamento e os equipamentos de ar condicionado são centralizados e a água resfriada é enviada para todos os prédios através de quilômetros de tubulação subterrânea.

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