Todos os edifícios habitáveis necessitam de ventilação e, quando este sistema é implementado incorretamente ou funciona mal, a má qualidade do ar resultante pode ter consequências negativas, como odores desagradáveis e problemas de saúde.
A ventilação pode ser classificada em duas subcategorias, ventilação natural e ventilação mecânica. Como o próprio nome indica, ventilação natural é aquela que ocorre espontaneamente graças aos gradientes de temperatura do ar e à convecção; enquanto a ventilação mecânica é aquela que depende de equipamentos que consomem energia, como ventiladores ou unidades de tratamento de ar.
Obtenha um design de ventilação que atenda aos códigos e, ao mesmo tempo, melhore a qualidade do ar interno.
Para áreas residenciais, o Código Mecânico da Cidade de Nova York exige que o sistema de ventilação mecânica forneça um fluxo de ar equivalente ao maior dos seguintes:
- 0,35 renovações de ar por hora, calculadas com base na área total do piso
- 15 cfm (pés cúbicos por minuto) por pessoa
Qualquer espaço não aquecido ou mantido abaixo de 50°F e não sujeito a ocupação contínua está isento destes requisitos. Existem também requisitos especiais para cozinhas e banheiros:
- Cozinhas: 100 cfm (intermitente) ou 25 cfm (contínuo)
- Banheiros: 50 cfm (intermitente) ou 20 cfm (contínuo)
Ventilação natural através de janelas operáveis
A principal vantagem da utilização de janelas operáveis para ventilação natural é que o custo energético é zero, uma vez que não existem injetores e extratores consumindo energia. A desvantagem da ventilação natural é que ela é insuficiente por si só em muitas aplicações, onde o Código Mecânico de Nova York aponta isso e torna a ventilação mecânica obrigatória.
Independentemente de a ventilação mecânica ser obrigatória ou opcional, o Capítulo 12 do Código de Construção de Nova York exige ventilação natural para todos os espaços habitáveis, e os meios de ventilação permitidos são janelas e portas envidraçadas. No caso específico das ocupações classificadas no Grupo Residencial R-3, as claraboias e os painéis translúcidos também são válidos como meios de ventilação natural. São estabelecidos os seguintes requisitos:
- A área total das janelas ou meios de ventilação semelhantes deve ser de pelo menos 5% da área total do espaço habitável
- Cada janela ou abertura individual deve ter uma área envidraçada de pelo menos 12 pés quadrados, dos quais a área que pode ser aberta deve ser de pelo menos 6 pés quadrados. Em banheiros e lavabos, a área envidraçada mínima por janela é de 3 pés quadrados, com área de abertura de 1,5 pés quadrados
- As salas adjacentes ligadas através de uma porta são consideradas espaços separados para fins de ventilação: os requisitos devem ser determinados individualmente para cada
- Se houver um sistema de ventilação mecânica que forneça pelo menos 40 cfm de ar fresco, a área necessária das janelas será reduzida para 2,5% do espaço total. A área de abertura necessária por janela também é reduzida para 5,5 pés quadrados
É importante ressaltar que, sempre que houver um mezanino ou uma sala dividida em dois níveis, a área total do piso deve ser levada em consideração para projetar a ventilação, e não apenas a área do nível inferior.
Ventilação mecânica compartimentada através de unidades PTAC ou ERV
Quando os sistemas de ventilação mecânica são exigidos por códigos, existem duas abordagens principais: utilizar sistemas centralizados ou compartimentá-los por unidade habitacional. A segunda abordagem é viável tanto com aparelhos de ar condicionado terminais integrados (PTAC) como com unidades de ventilação com recuperação de energia (ERV).
A principal vantagem desta abordagem é o isolamento entre unidades habitacionais, o que aumenta a qualidade geral do ar e permite o controle individual e independente dos sistemas de ventilação.
Unidades PTAC
Os condicionadores de ar terminais embalados operam com o mesmo princípio dos condicionadores de ar do tipo janela: eles são instalados diretamente entre o espaço ventilado e o exterior, extraindo o ar de admissão e aquecendo-o ou resfriando-o de acordo com as necessidades atuais de HVAC. A vantagem dos PTACs é que eles consolidam o aquecimento, o resfriamento e a ventilação em uma única unidade e são livres de dutos.
Unidades ERV
A ventilação com recuperação de energia é uma alternativa muito eficiente em termos energéticos, que se baseia na utilização do ar de exaustão para pré-condicionar o ar de admissão e reduzir a carga total de arrefecimento ou aquecimento. Seu princípio básico é o seguinte:
- No verão, o ar de exaustão é utilizado para pré-resfriar e desumidificar o ar de admissão
- Por outro lado, no inverno o ar de exaustão pré-aquece e umidifica o ar de admissão
É importante observar que as unidades ERV só podem atender à carga completa de HVAC sob condições específicas de temperatura e umidade. Caso contrário, devem funcionar em conjunto com um ar condicionado ou aquecedor
Injeção de ar externo para o corredor e extração através da exaustão do vaso sanitário
O Código Mecânico de Nova York não permite que o ar de exaustão dos banheiros seja usado para ventilação de outras áreas, mas a aspiração de ar de outras áreas do edifício é válida. No caso de edifícios de apartamentos, um sistema de injecção comum pode fornecer ar aos corredores, que depois entra nas habitações individuais antes de ser finalmente esgotado pelos ventiladores das sanitas. Com este sistema de ventilação, existem algumas considerações importantes:
- Os extratores de banheiro suportam toda a carga de ventilação de cada apartamento e devem ser dimensionados de acordo. O Código Mecânico de Nova York permite um sistema de exaustão combinado para cozinha e banheiro
- Os injetores que fornecem o fornecimento de ar externo para cada corredor devem fornecer um fluxo de ar que se equilibre com a exaustão combinada de todos os apartamentos individuais
Ao instalar a exaustão de ar, existem vários espaços livres que devem ser levados em consideração:
- A dois metros de janelas pertencentes ao mesmo apartamento
- A mais de um metro de janelas de edifícios adjacentes ou pertencentes a outro tipo de ocupação no mesmo edifício
- A três metros de distância de qualquer abertura de entrada de ar e a três metros acima da calçada pública
Uma consideração final é que grades, telas ou venezianas resistentes à corrosão são necessárias para todas as aberturas de admissão e exaustão. O tamanho da abertura deve estar entre 1/4 e 1/2 polegada
A simplicidade é a principal vantagem deste sistema de ventilação. Quando todas as portas de um corredor estão fechadas, a pressão positiva tende a aumentar no corredor, enquanto a pressão negativa aumenta dentro das unidades residenciais. No entanto, o Código Mecânico não considera isso um problema e a pressão tende a se equilibrar ao longo do dia à medida que as portas dos apartamentos são abertas e fechadas
A principal limitação desta abordagem é que a compartimentação é deficiente, o que tem alguns efeitos que podem ser prejudiciais para o desempenho geral do sistema de ventilação. O impacto do efeito pilha, em particular, pode ser significativo:
- Quando a temperatura exterior é inferior à do edifício, o ar tende a vazar para dentro do edifício nos níveis mais baixos e para fora dele nos níveis mais elevados.
- O efeito oposto ocorre quando a temperatura exterior é mais quente: o ar tende a vazar para os andares superiores e para fora dos andares inferiores.
O efeito geral no equipamento de ventilação é o aumento do consumo de energia e a redução do desempenho:
- Em pisos onde o ar exterior tende a entrar, os extratores têm de trabalhar mais
- Por outro lado, os níveis onde o vazamento de ar é direcionado para fora tendem a ter problemas de qualidade do ar – o ar pode ser aspirado de outros níveis, transportando odores ou poluentes
Risers de ventilação mecânica individuais para cada apartamento
A construção de um riser individual para cada apartamento oferece excelente controle da ventilação, já que a exaustão de cada unidade é totalmente isolada das demais. Os problemas com o efeito de pilha também são evitados – uma vez que cada unidade habitacional tem um sistema de ventilação dedicado, a estanqueidade do ar entre as diferentes áreas pode ser maximizada sem comprometer a qualidade geral do ar. Portanto, esta abordagem de ventilação melhora a eficiência energética global de um edifício porque os sistemas isolados não têm de funcionar contra movimentos de ar em massa.
A eficiência deste layout de ventilação é ainda melhorada pelo facto de cada sistema poder ser controlado individualmente, algo que não é possível quando um único sistema de injecção fornece a entrada de ar para um piso inteiro. O controle da umidade também é melhorado quando a ventilação é compartimentada por unidade habitacional.
É claro que a instalação de um riser de ventilação dedicado para cada apartamento envolve um custo inicial mais elevado, uma vez que cada unidade possui sistemas de injeção e extração individuais, e só pode ser uma opção viável em novas construções devido à necessidade de espaço.
Recomendações Gerais de Eficiência Energética
O desempenho do sistema de ventilação pode ser bastante melhorado com o uso de inversores de frequência variável. Basicamente, um VFD ajusta a velocidade do ventilador de acordo com a carga de ventilação, em vez de ligá-lo e desligá-lo. O controle de velocidade é superior à redução do ciclo de trabalho porque suas economias são quadráticas, enquanto a redução do ciclo de trabalho fornece apenas economias lineares.
- Um ventilador funcionando com ciclo de trabalho de 75% consome cerca de 75% da energia comparado com outro de mesmas características operando o tempo todo.
- Por outro lado, uma ventoinha funcionando a 75% da velocidade consome apenas cerca de 42% da energia consumida por uma ventoinha funcionando a toda velocidade.
- Neste cenário, a redução do ciclo de trabalho para 75% gera uma economia de 25%, mas operar o ventilador a 75% da velocidade economiza 58% da energia. Em outras palavras, o controle de velocidade gera 33% de economia extra.
Juntamente com o aquecimento e arrefecimento ambiente, a ventilação desempenha um papel fundamental na manutenção de condições interiores ideais para a saúde e o conforto humanos. Existem vários layouts de sistema potenciais, cada um com vantagens e limitações, e no final das contas a escolha ideal é determinada pelas condições do projeto e pelo orçamento disponível. Os sistemas de ventilação compartimentados tendem a ter uma eficiência energética superior a um custo mais elevado; enquanto os sistemas centralizados tendem a sofrer o efeito pilha em edifícios mais altos, mas são rentáveis em edifícios de altura mais baixa, onde os hábitos de utilização são semelhantes em unidades residenciais separadas.
Nota do Editor: Esta postagem foi publicada originalmente em novembro de 2016 e foi reformulada e atualizada para maior precisão e abrangência.
