Os equipamentos unitários de ar-condicionado e bomba de calor

Um equipamento unitário equipamento consiste em uma ou mais partes que incluem uma serpentina de ar interna, um compressor, uma serpentina externa e um dispositivo de expansão. Normalmente os equipamentos do tipo unitário podem ser classificados como a seguir: arranjo dos componentes: unidade com o compressor, a serpentina de ar interna e a serpentina externa agrupados em um único gabinete; unidade com o compressor e a serpentina interna agrupados em um único gabinete e a serpentina externa em outro; unidade com a serpentina interna.

ar2Da Redação –

Uma bomba de calor de fonte de ar usa uma tecnologia avançada e o ciclo de refrigeração para aquecer e resfriar a edificação. Isto permite que uma bomba de calor forneça conforto interior durante todo o ano – independentemente da época.

Dessa forma, quando instalada uma bomba de calor no modo ar-condicionado, pode ajudar a manter a temperatura fria e confortável, reduzindo os níveis de umidade dentro da edificação. O ar quente do interior de sua casa é puxado para o duto por um ventilador motorizado. Um compressor circula refrigerante entre o evaporador interno e unidades condensadoras externas.

O ar interno do ar quente entra então para o alimentador de ar enquanto o refrigerante é bombeado da bobina do condensador exterior para a serpentina interior do evaporador. O refrigerante absorve o calor quando passa pelo ar interno.

Este ar refrigerado e desumidificado é então empurrado através de dutos internos de conexão para as saídas de ar em toda a casa, diminuindo a temperatura interior. O ciclo de refrigeração continua novamente, fornecendo um método consistente para mantê-lo fresco.

Assim, as bombas de calor têm sido usadas há muitos anos em locais que normalmente experimentam invernos mais suaves. No entanto, a tecnologia de bomba de calor de fonte de ar avançou, permitindo que esses sistemas sejam usados em áreas com longos períodos de temperaturas sub congelantes.

Uma bomba de calor pode alternar do modo de ar condicionado para o modo de aquecimento, invertendo o ciclo de refrigeração, fazendo com que a bobina externa funcione como o evaporador e a bobina interna como o condensador. O refrigerante flui através de um sistema fechado de linhas de refrigeração entre a unidade externa e a unidade interna.

Embora as temperaturas externas sejam frias, a energia térmica suficiente é absorvida pelo ar externo pela bobina do condensador e liberada no interior pela bobina do evaporador. O ar do interior da edificação é puxado para o duto por um ventilador motorizado. O refrigerante é bombeado da bobina interior para a bobina exterior, onde absorve o calor do ar. Este ar aquecido é então empurrado através de condutores de ligação para as saídas de ar em toda a casa, aumentando a temperatura interior. O ciclo de refrigeração continua novamente, fornecendo um método consistente para mantê-lo aquecido.

Para ter uma ideia melhor de como o ar é aquecido ou resfriado, é útil saber um pouco sobre as peças que compõem o sistema de bomba de calor. Um sistema típico de bomba de calor de fonte de ar é um sistema dividido ou em duas partes que usa eletricidade como fonte de energia.

O sistema contém uma unidade externa semelhante a um condicionador de ar e um sistema de tratamento de ar interno. A bomba de calor trabalha em conjunto com o sistema de tratamento de ar para distribuir o ar quente ou frio aos espaços interiores. Além dos componentes elétricos e de um ventilador, um sistema de bomba de calor inclui: um compressor que move o refrigerante através do sistema.

Algumas bombas de calor contêm um compressor scroll. Quando comparado com um compressor de pistão, os compressores scroll são mais silenciosos, têm uma vida útil mais longa e fornecem 10 a 15 ° F de ar mais quente quando estão no modo de aquecimento.

Inclui, ainda, uma placa de controle que controla se o sistema da bomba de calor deve estar no modo de resfriamento, aquecimento ou descongelamento; bobinas para que o condensador e a serpentina de evaporação aqueçam ou resfriem o ar dependendo do fluxo direcional do refrigerante. O refrigerante é a substância nas linhas de refrigeração que circula pela unidade interna e externa.

As válvulas de reversão alteram o fluxo de refrigerante, o que determina se o seu espaço interior é resfriado ou aquecido e as válvulas de expansão termostática servem para regular o fluxo de refrigerante, assim como uma válvula de torneira regula o fluxo de água. Inclui um acumulador que é um reservatório que ajusta a carga de refrigerante dependendo das necessidades sazonais. Os dutos servem como túneis de ar para os vários espaços dentro da edificação. Um termostato ou sistema de controle define a temperatura desejada

A NBR 11215 (MB1306) de 07/2016 – Equipamentos unitários de ar-condicionado e bomba de calor – Determinação da capacidade de resfriamento e aquecimento especifica o método para determinação da capacidade de resfriamento do equipamento unitário de condicionamento de ar e as capacidades de resfriamento e aquecimento do equipamento unitário de bomba de calor. Aplica-se a equipamentos unitários de condicionamento de ar e de bomba de calor, dotados de compressão mecânica, acionados eletricamente. Não se aplica a métodos que envolvam fatores como tolerâncias de fabricação e procedimento de controle de qualidade.

Deve-se dizer que um equipamento unitário equipamento consiste em uma ou mais partes que incluem uma serpentina de ar interna, um compressor, uma serpentina externa e um dispositivo de expansão. Normalmente os equipamentos do tipo unitário podem ser classificados como a seguir: arranjo dos componentes: unidade com o compressor, a serpentina de ar interna e a serpentina externa agrupados em um único gabinete; unidade com o compressor e a serpentina interna agrupados em um único gabinete e a serpentina externa em outro; unidade com a serpentina interna em um gabinete e a serpentina externa e o compressor em outro.7

Tenha um método de troca de calor da serpentina externa: ar; água; condensação com resfriamento evaporativo. Estas partes estabelecem, quer sozinhas ou em combinação com outros equipamentos, as funções de circulação e limpeza, desumidificação, resfriamento e aquecimento com temperatura controlada do ar. Quando o equipamento é dividido, as partes separadas são projetadas para serem usadas em conjunto.

Para aplicação desta norma, recomenda-se a seguinte sequência: selecionar as condições a serem empregadas no ensaio; selecionar os métodos de ensaio (ver Seção 5) e respectivos roteiros (ver Seção 6); selecionar os aparelhos e instrumentos (ver Seções 7 a 10); conduzir o ensaio (ver Seção 11); calcular os resultados (ver Seção 12) e os parágrafos aplicáveis (ver Seção 6).

Os equipamentos unitários devem ser ensaiados pelos métodos descritos na tabela 1 que está disponível na norma, respeitando as limitações da Seção 6. Para equipamentos que tenham a capacidade de resfriamento menor que 40.000 W, nas condições de ensaio, devem ser realizados ensaios simultâneos pelo método da entalpia do ar, lado interno (ensaio A), e por outro método-padrão.

Os equipamentos de capacidade de resfriamento igual ou superior a 40.000 W podem ser ensaiados por apenas um dos métodos descritos, mas, no ciclo de resfriamento, quando o método da entalpia do ar, lado interno, não for empregado, a vazão interna e a capacidade de resfriamento latente (desumidificação) devem ser determinadas simultaneamente conforme especificado nas Seções 7 e 9.

No método da entalpia do ar, as capacidades são determinadas pelas medidas das temperaturas de bulbo seco e bulbo úmido do ar, na entrada e saída da serpentina, e pela vazão do ar. Este método deve ser empregado em ensaios internos, de equipamentos com capacidade total de resfriamento menor do que 40.000 W, e pode ser usado para ensaios internos de equipamentos de igual ou maior capacidade.

Quando for usado para esta finalidade, deve ser designado como ensaio A. Sujeito aos requisitos adicionais em 6.1.6, esse método pode ser usado para ensaios externos de equipamentos resfriados a ar ou evaporativamente, com capacidades menores do que 40.000 W na parte de resfriamento, desde que não usem resfriadores de líquido remotos.

Os ensaios externos do método da entalpia do ar estão, adicionalmente, sujeitos às limitações do arranjo dos aparelhos descritos em 6.1.6.2, se o compressor for ventilado independentemente, e ao ajuste da perda na linha permitido por 6.1.7.3 e 6.1.8.3, e se o equipamento emprega serpentinas externas localizadas em gabinetes independentes.

São recomendados alguns arranjos para ensaios. No arranjo do túnel (Figura 1 – disponível na norma), o equipamento a ser ensaiado é colocado adequadamente na sala ou salas de ensaio (ver Seção 11). Um dispositivo de medição da vazão do ar é colocado na descarga do equipamento (interna ou externamente à sala de ensaio).

Este dispositivo descarrega o ar diretamente na sala de ensaios, a qual é provida de meios adequados para manter o ar que entra na unidade nas temperaturas de bulbo úmido e seco desejadas. São providos os meios adequados para medição da queda de pressão e das temperaturas de bulbo seco e úmido do ar, na entrada e na saída do equipamento.

No arranjo do circuito, que difere do arranjo do túnel, visto que a descarga do dispositivo de medição da vazão de ar é conectada ao aparelho de condicionamento, o qual é por sua vez conectado à entrada do equipamento. O circuito deve ser vedado de tal modo que as perdas de ar não tenham influência superior a 1 % da vazão. A temperatura de bulbo seco do ar em torno do equipamento deve ser mantida em ± 3 °C em relação à temperatura de bulbo seco de entrada, desejada no ensaio.

No arranjo do calorímetro, o equipamento, ou a parte apropriada dele, é colocado em um invólucro. Esse invólucro deve ser bem vedado e isolado. Deve ser suficientemente amplo para permitir a livre circulação de ar entre o equipamento e o invólucro e, em nenhum caso, a distância entre o invólucro e o equipamento deve ser inferior a 150 mm.

A entrada do invólucro deve ser oposta à entrada do equipamento para provocar a circulação de ar através de todo o espaço coberto. Um dispositivo de medição da vazão do ar é conectado à descarga do equipamento. Este dispositivo deve ser bem isolado na parte onde atravessa o invólucro. As temperaturas dos bulbos seco e úmido do ar, na entrada do equipamento, devem ser medidas na entrada do invólucro.

No arranjo da sala, o equipamento a ser ensaiado é adequadamente colocado na sala de ensaio. Um dispositivo de medição do ar é colocado na descarga do ar do equipamento e no retorno ligado a um equipamento de condicionamento de ar. O ar saindo do aparelho de condicionamento fornece as temperaturas de bulbo seco e úmido desejadas, e termômetros e manômetros podem medir as temperaturas dos bulbos seco e úmido e a queda de pressão conforme exigido.

Nos arranjos mostrados nas Figuras 1, 2, 3 e 4 (disponíveis na norma), que são para ilustrar as várias possibilidades disponíveis e não podem ser interpretados como aplicação específica ou exclusiva para os tipos de equipamentos com os quais são mostrados. Entretanto, um invólucro deve ser usado quando o compressor está na parte interna e ventilado separadamente.

Outros meios de controle do ar, na saída e na entrada, podem ser empregados desde que não interfiram com a quantidade de ar, temperatura e queda de pressão, nem produzam condições anormais em torno do equipamento. As medições de temperatura no interior do duto devem ser feitas no mínimo em três pontos, nos centros de partes iguais da área de passagem, ou tiradas em amostra adequada, ou com dispositivos de mistura dando resultados equivalentes.

Dispositivos típicos de misturas e amostragem são apresentados na NBR 10085 de 11/1987 – Medição de temperatura em condicionamento de ar – Procedimento que fixa as condições exigíveis para a medição de temperatura em condicionamento de ar, a fim de auxiliar o procedimento de ensaio para uso específico na utilização de outras normas. As conexões para o equipamento devem ser isoladas entre o local da medição e o equipamento para que a perda de calor através das conexões não exceda 1% da capacidade.

A temperatura interna na entrada deve ser medida no mínimo em três pontos igualmente espaçados na área de entrada do equipamento ou fornecida por um meio equivalente de amostragem. Para unidades sem conexões de dutos ou invólucro, o instrumento de medição de temperatura ou dispositivos de amostragem devem ficar localizados a aproximadamente 150 mm da abertura ou aberturas da entrada do equipamento.

As temperaturas externas na entrada devem ser medidas em locais tais que as seguintes condições sejam totalmente atendidas: as temperaturas medidas devem ser representativas da temperatura em torno da seção externa e simular as condições encontradas na aplicação real; no ponto de medição, a temperatura do ar não pode ser afetada pela descarga do ar da seção externa. É obrigatório que as temperaturas sejam a montante de qualquer recirculação produzida.

É claro que a temperatura de ensaio, especificada nas proximidades da seção externa, deve simular tão próximo quanto possível uma instalação normal, operando com condições do ar ambiente idênticas às temperaturas especificadas de ensaio. As velocidades do ar nos instrumentos de medição da temperatura de bulbo úmido devem estar próximas de 5 m/s. Recomenda-se o mesmo valor para as medidas na entrada e saída. As medições de bulbo úmido acima ou abaixo de 5 m/s devem ser corrigidas de acordo com a NBR 10085.

Quando o método de entalpia do ar for empregado para ensaios do lado externo, é necessário determinar se o acoplamento do dispositivo da medida de vazão do ar altera o desempenho do equipamento ensaiado e, se isto ocorrer, deve ser corrigido. Para conseguir isto, o equipamento deve possuir pares termoelétricos fixados nos pontos médios de cada curva de circuito da serpentina interna ou externa.

Um equipamento não sensível à carga de refrigerante pode alternativamente ser colocado com manômetros conectados às válvulas de serviço ou às linhas de descarga e sucção. O equipamento deve ser operado nas condições desejadas com o aparelho de ensaio do lado interno conectado; nunca do lado externo.

Os dados devem ser registrados em intervalos de 10 min em um período mínimo de 1 h após ser obtido o equilíbrio. O aparelho de ensaio do lado externo pode então ser conectado ao equipamento, e as pressões ou temperaturas indicadas pelos manômetros ou pares termoelétricos citados anteriormente são anotadas; após a obtenção do novo equilíbrio, a diferença das médias não pode exceder ± 3 °C, caso contrário, a vazão do ar exterior deve ser ajustada até que o valor desejado seja obtido.

O ensaio deve continuar por um período de 1 h após a obtenção do equilíbrio nas condições apropriadas com o aparelho de ensaio externo conectado, e os resultados dos ensaios do lado interno durante este intervalo devem situar-se em ± 2 % com os resultados obtidos durante o período de ensaio preliminar. Isto se aplica aos ciclos de resfriamento e de aquecimento, mas deve ser feito para cada um com qualquer condição.

O equipamento deve ser operado nas condições desejadas de ensaio. Medições de temperatura e pressão do refrigerante, na entrada e na saída da seção ou do lado interno do equipamento e na sucção e descarga do compressor, devem ser tomadas a intervalos de 10 min até que se consigam sete conjuntos de leituras dentro das tolerâncias fixadas em 11.6.2 e 11.6.3.

Quando for necessário um ensaio da entalpia do ar interno, essas leituras devem ser obtidas durante este ensaio. Em equipamento não sensível à carga de refrigerante, podem-se adaptar manômetros nas linhas de refrigerante. No equipamento sensível à carga de refrigerante, é necessário determinar as pressões do refrigerante após esse ensaio, uma vez que a ligação de manômetros de pressão pode resultar em perda de carga.

Para se conseguir isso, medem-se as temperaturas durante o ensaio por meio de pares termoelétricos fixados às curvas, nos pontos médios nos circuitos de cada serpentina interior e exterior, ou em pontos não afetados pelo superaquecimento do vapor ou pelo subrresfriamento do líquido refrigerante. Prosseguindo-se o ensaio, conectam-se manômetros às linhas e o equipamento é evacuado e carregado com o tipo e quantidade de refrigerante especificado pelo fabricante. O equipamento é, então, colocado novamente em funcionamento nas condições de ensaio e, se necessário, adiciona-se ou retira-se refrigerante até que as medições do par termoelétrico, referentes ao vapor refrigerante que entra e sai do compressor, estejam entre ± 1,6 °C dos seus valores originais e a temperatura do líquido que entra na válvula de expansão seja reproduzida entre ± 0,5 °C.

As pressões de funcionamento devem então ser observadas. As temperaturas do refrigerante devem ser medidas por meio de pares termoelétricos fixados às linhas, em locais apropriados. Nenhum par termoelétrico deve ser retirado, substituído ou, de qualquer outra forma, alterado durante qualquer parte de um ensaio completo de capacidade.

As temperaturas e as pressões do vapor refrigerante na sucção e descarga do compressor devem ser tomadas a aproximadamente 250 mm da sucção e da descarga do compressor, ao longo das linhas do refrigerante. Se a válvula de reversão estiver incluída na calibração, esses dados devem ser tomados nas linhas para a serpentina e a aproximadamente 250 mm da válvula.



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