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SAIBA MAIS SOBRE SISTEMAS DE EXPANSÃO INDIRETA

por Bruno Carvalho

Um sistema de expansão indireta é caracterizado quando o ar a ser insuflado no ambiente condicionado é resfriado ou aquecido em uma serpentina que utiliza um fluido secundário, normalmente água no estado líquido. O fluido secundário é bombeado e circula por uma rede hidráulica (tipicamente um circuito hidrônico fechado) e, após passar pela serpentina de resfriamento (ou aquecimento) do ar, retorna para o trocador de calor do sistema de refrigeração onde é resfriado pelo fluido refrigerante que evapora em uma temperatura mais baixa (ou no caso de aquecimento, que condensa em uma temperatura mais elevada).

Os sistemas do tipo expansão indireta são os sistemas de água gelada que utilizam as unidades resfriadoras de líquido (Chillers) como equipamentos do processo de refrigeração. Os condicionadores de ar típicos são as unidades Fan Coil (Ventilador e Serpentina) ou unidades de tratamento de ar (AHU – Air Handling Units). Os sistemas de água gelada são mais complexos, porém o sistema de refrigeração fica restrito apenas aos Chillers, ou seja, em equipamento compacto e em área restrita fora dos ambientes condicionados.

As redes de distribuição são apenas do circuito de água gelada dos Chillers para os condicionadores de ar, e as redes de distribuição de ar dos condicionadores de ar para os ambientes condicionados. Devido à sua complexidade, os sistemas de água gelada são normalmente aplicados em edificações de maior porte, tipicamente com carga térmica superior a 1000 kW (aproximadamente 300 ton).

Os sistemas de água gelada associados a condicionadores de ar devidamente projetados podem atender plenamente os requisitos de conforto térmico e de processos industriais, com controle de temperatura e umidade relativa e os requisitos de filtragem e renovação de ar para servir diferentes ambientes condicionados.

Simplificando o funcionamento de uma aplicação de condicionamento de ar com controle de temperatura e distribuição de ar por zona nos ambientes, seguem:
  • O sensor de temperatura de um ambiente controla a vazão de ar de insuflamento da respectiva caixa de VAV (Volume de Ar Variável). Quando a carga térmica diminui, o sensor de temperatura ambiente controla a vazão na caixa de VAV, que irá diminuir;

 

  • O sensor de pressão do ar na saída do ventilador de insuflamento controla a vazão de ar total do condicionador de ar, através de um inversor de frequência que atua sobre o motor do ventilador. Quando a carga térmica diminui, a vazão total nas caixas de VAV diminui e o sensor de pressão controla a frequência do ventilador, que irá diminuir;

 

  • O sensor de temperatura do ar no insuflamento controla a vazão de água gelada que circula na serpentina do condicionador de ar, através de uma válvula de controle de vazão de água gelada (de 2 ou 3 vias). Quando a carga térmica diminui, a vazão total do ventilador diminui e o sensor de temperatura do ar no insuflamento controla a abertura da válvula de controle de vazão de água gelada, que irá diminuir;

 

  • Na continuidade do controle, um sensor de pressão diferencial controla a vazão total do circuito de água gelada através de um inversor de frequência que atua sobre o motor da bomba de água gelada. Quando a carga térmica diminui, a vazão total de água gelada nos condicionadores de ar diminui e o sensor de pressão diferencial controla a frequência da bomba de água gelada, que irá diminuir;

 

  • Finalmente, um sensor de temperatura de saída de água gelada de cada Chiller controla a capacidade atual do Chiller (de diversas formas, dependendo das características do compressor e seus dispositivos internos de controle). Quando a carga térmica diminui, a temperatura de água gelada na saída dos Chillers em funcionamento tende a diminuir e o sensor de temperatura na saída de cada Chiller controla a sua capacidade total, que irá diminuir para manter a temperatura de saída de água gelada constante.

 

  • Em qualquer sistema de condicionamento de ar, a capacidade atual do sistema de refrigeração (ou de aquecimento) é exatamente igual à carga térmica atual de resfriamento (ou aquecimento) que está sendo retirada (ou adicionada) do ambiente condicionado pelos condicionadores de ar ligados àquele sistema, exceto quando há um sistema complementar de termoacumulação (acumulação de energia térmica). Neste caso, a igualdade se mostra ao final de um período envolvendo a termoacumulação e o consumo da energia térmica acumulada.

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