-
Tudo o que precisa de saber: Recuperação de energia
Uma visão geral dos recursos e desvantagens dos métodos mais comuns de recuperação de aquecimento e arrefecimento em unidades de tratamento de ar (UTAs)
Gestão do projeto & Entrega
Existem vários métodos de recuperação de aquecimento e arrefecimento em Unidades de Tratamento de Ar (UTAS), todos oferecendo a sua própria gama única de benefícios. É importante que os clientes estejam conscientes das vantagens e desvantagens da solução individual para estarem na melhor posição de escolher a opção ideal para os seus respectivos projectos.
Isto começa com uma boa compreensão de quais os parâmetros e características que devem ser tidos em consideração. Neste documento, iremos discutir os quatro sistemas principais:
)
Recuperador de calor de placas
Os permutadores de calor de placas são uma das unidades mais comuns disponíveis no mercado. De acordo com a Eurovent Market intelligence, as unidades com recuperação de calor de placas foram responsáveis por 34% do total de unidades de permuta de calor de placas vendidas na Europa no ano 2020.
Princípio de funcionamento: Como funciona um permutador de calor de placas?
Um pacote de permutador de calor consiste em placas de alumínio com uma superfície especialmente perfilada. As placas estão de tal forma situadas que cada placa tem um lado quente e um lado frio. A distância das placas depende do tamanho da unidade, da eficiência requerida e da queda de pressão. Em tais sistemas, a possibilidade de fuga é inferior a 0,5 % a 250 Pa de diferença de pressão para modelos de produtos certificados Eurovent sem transferência de humidade.
Permutadores de calor de placas plásticas
O material tradicional utilizado nos permutadores de calor é o alumínio. Em algumas aplicações, os permutadores de calor de plástico podem ser uma opção. Em comparação com o alumínio, as características do plástico, tais como bom alongamento, baixo peso e preço mais baixo por quilograma, tornam atractiva a utilização do plástico. No entanto, o plástico tem menor resistência e menor coeficiente de transferência de calor em comparação com o alumínio. A escolha do material deve considerar as necessidades totais, tendo em conta as vantagens e desvantagens.
Diferença entre eficiências com e sem condensação
A eficiência de um permutador de calor de placas depende do tipo de permutador, da distância entre placas, do desenho da superfície perfilada, e da condensação no permutador. A eficiência é tipicamente referida nas seguintes expressões:
→ Eficiência de temperatura a seco, que mostra a eficiência sem condensação
→ Eficiência da temperatura húmida, que mostra a eficiência com condensação nos dados reais para os fluxos de ar
Acumulação de gelo num permutador de calor de placas
Uma preocupação típica relacionada com o permutador de calor de placas é a acumulação de gelo, que começa sempre no "canto frio" do permutador. Isto pode ser evitado através dos seguintes métodos:
Vantagens dos permutadores de placas
→ Eficiências elevadas até 85 %
→ Sem caudal de fuga, ou extremamente reduzido
Desvantagens dos permutadores de placas
→ Problemas de congelação no inverno
→ Usualmente não transferem humidade
→ Dimensões superiores para o mesmo caudal de ar
→ Dificuldade na limpeza
A Systemair produz os seus recuperadores de placas.
Recuperador de roda térmica
O permutador de calor rotativo é uma das unidades mais comuns disponíveis no mercado. De acordo com a Eurovent Market Intelligence, as unidades com recuperação de calor rotativo foram responsáveis por 32% do total de AHUs vendidas na Europa no ano 2020. No Norte da Europa, 62% do mercado de AHU está com rotores.
Princípio de funcionamento: Como funciona um permutador de calor rotativo?
Um permutador de calor rotativo assegura tanto a recuperação de calor como de humidade. O rotor consiste em cada segunda camada de folha de alumínio ondulada e folha de alumínio lisa enrolada sobre um núcleo.
Definições do tipo de rotor (de acordo com Eurovent)
→ Rotor de condensação
→ Enthalpy / Rotor higroscópico
→ Rotor de sorção
Um rotor de sorção demonstra uma eficiência de humidade que é pelo menos 70 % da eficiência da temperatura em todas as condições testadas com taxa nominal de fluxo de ar. Unidades com uma eficiência de humidade inferior só podem ser certificadas na classe "RHE higroscópico = RHE higroscópico entalpico".
Os rotores de sorção oferecem várias vantagens, descritas abaixo:
→ Menor capacidade de refrigeração para AHU
→ Poupança de energia em condições de Verão
→ Maior recuperação da humidade no Inverno
→ Menor risco de congelação
Tendo em conta estas vantagens, a tecnologia de sorção é mais adequada para projectos que cumpram os seguintes parâmetros:
→ Instalações onde a refrigeração é necessária
→ Instalações onde a gestão de picos de carga é uma questão chave
→ Sempre que for necessária a humidificação do ar de abastecimento
→ Instalação existente onde a capacidade do refrigerador é limitada e há problemas durante o período de Verão
Lembre-se!
A aceitação do sistema deverá aumentar ainda mais com a introdução do rótulo de Classes de Eficiência Energética para Aplicações de Verão (EECS) da Eurovent Certification, que sublinha a contribuição das rodas de sorção em termos de poupança de energia. O novo "rótulo de Verão Eurovent" reflecte a poupança de energia para condições meteorológicas mais quentes e tem a vantagem adicional de reconhecer a recuperação da humidade e a sua contribuição para o desempenho global em termos de eficiência energética. O novo rótulo dá também uma representação realista da utilidade e necessidade de uma certa eficiência na recuperação de energia, com a resistência do ar que esta pode custar a uma certa eficiência do ventilador.
Fugas do rotor: Porque é que isso acontece?
As fugas são por vezes uma preocupação em relação aos rotores. As fugas podem ocorrer devido às seguintes razões:
→ Através da selagem (perfil central + periferia) de um fluxo de ar para outro
→ Fugas de by-pass através de selagem no mesmo fluxo de ar
→ Através do sector da purga
→ Transportar ar captado na matriz de armazenamento da roda de um fluxo de ar para outro
→ Fuga de invólucro para/do exterior no caso de uma unidade simples
Eurovent define duas fugas de rotor diferentes:
→ Factor de Correcção do Ar Exterior (OACF)
- Ar que vai do exterior para a exaustão através de selagem e/ou sector de purga
- Esta fuga aumenta o consumo de energia dos ventiladores
→ Taxa de transferência de ar de exaustão (EATR)
- Ar que vai do retorno para a insuflação através de selagem e/ou em matriz de armazenamento da roda
- A fuga através da matriz de armazenamento também é designada de CARRY OVER
Não é possível que tanto o OACF como o EATR sejam iguais a zero. Quando a diferença de pressão aumenta, o OACF aumenta, o EATR diminui, e vice-versa.
Vantagens do recuperador de roda térmica
→ Alta eficiência de até 85%
→ Alta eficiência de humidade
→ Risco de não congelamento na maioria das regiões
→ Espaço necessário reduzido
→ Função de auto-limpeza
→ Pode ser entregue em todos os tamanhos de UTAS
Desvantagens do recuperador de roda térmica
→ Peças móveis, motor, correia de transmissão que necessitam de manutenção
→ Risco de fugas, risco de transferência 0-3%
→ Requer considerações sobre as posições dos ventiladores. É importante assegurar que o fabricante da UTA projectou a unidade de forma óptima, caso contrário, a unidade terá um risco elevado de fuga. Há casos em que os ventiladores são mal colocados devido a falta de conhecimento ou para poupar espaço. Por conseguinte, os clientes devem estar conscientes de que o ventilador está posicionado correctamente dentro do sistema.
Recuperador de Run-around coil
Os sistemas de Run-around-coil não são tão difundidos em comparação com os seus equivalentes rotativos e de permutadores de calor de placas. De acordo com a Eurovent Market intelligence, as unidades com recuperação de calor de baterias Run-around-coil foram responsáveis por apenas 4% do total de AHUs vendidas na Europa no ano 2020.
Princípio de funcionamento: Como funciona um sistema de bateria Run-around-coil?
O sistema funciona devido à utilização de água com aditivo anticongelante no circuito, que é bombeada entre duas baterias, transferindo assim energia de uma bateria para a outra.
Vantagens do sistema run-around coil
→ O ar insuflado e extraído pode estar em locais separados
→ Sem fugas, fluxos de ar totalmente separados
→ Diferentes materiais podem ser utilizados na insuflação e exaustão de ar
→ Pode ser utilizado para recuperar energia de processos e ar tóxico
→ Pode ser entregue em todos os tamanhos de UTAS
Desvantagens do sistema run-around coil
→ Dificuldade em obter alta eficiência
→ Não são possíveis transferências de humidade
→ Fugas de glicol
→ Tubagens e sistemas de bombagem dispendiosos
→ Maiores consumos de ventilação
Sistemas de compressão
De acordo com a Eurovent Market Intelligence, as unidades com um compressor foram responsáveis por apenas 4% do total das UTAS vendidas na Europa no ano 2020. O principal mercado para este sistema é o norte da Europa, onde representa 11% do mercado. Nas UTAS com bomba de calor reversível integrada ganha-se ventilação, aquecimento e arrefecimento, tudo numa só unidade.
Princípio de funcionamento: Como funciona um sistema compressor?
Em princípio, uma bomba de calor está a utilizar um compressor para comprimir e mover o refrigerante num sistema fechado. Há quatro componentes principais numa bomba de calor dos quais devemos conhecer os princípios básicos:
Compressor
O compressor comprime e movimenta o gás refrigerante no sistema de bomba de calor.
Os compressores podem regular a capacidade para satisfazer as exigências de temperatura e fluxo de ar do sistema de controlo da UTA.
Condensador
O condensador é a serpentina que recebe o gás refrigerante quente e comprimido do compressor.
Esta serpentina está sempre quente e irá aquecer o fluxo de ar na unidade de tratamento de ar. O gás refrigerante condensa durante a passagem pela serpentina do condensador porque o fluxo de ar na UTA irá arrefecer o gás, e ao mesmo tempo absorver calor para o fluxo de ar que abastece o edifício.
Válvula de expansão
A válvula de expansão é sempre colocada entre a serpentina do condensador e a serpentina do evaporador.
A válvula está equipada com uma mola para que o gás refrigerante e a mistura líquida sejam aliviados da pressão ao passar por ela.
Evaporador
O evaporador é a serpentina que recebe o líquido refrigerante líquido refrigerado após a válvula de expansão.
O refrigerante líquido evapora para gás e esta evaporação retira energia do material da serpentina circundante, pelo que a serpentina ficará fria. Esta serpentina está sempre fria e arrefecerá o fluxo de ar na unidade de tratamento de ar.
Vantagens dos sistemas de compressão
→ Alta eficiência total do sistema 80-95%
→ O arrefecimento ou aquecimento para níveis de conforto pode ser garantidos ao edifício (solução climática total)
→ A bomba de calor integrada poupa espaço em comparação com o sistema de bomba de calor externa
Desvantagens de sistemas de compressão
→ Peças móveis, motor, correia de transmissão que necessitam de manutenção
→ Fuga no rotor, risco de transporte 0-3%
→ Requer maior instalação de energia por causa do compressor
→ Necessário serviço no sistema de refrigerante