Uma das principais funções de um sistema de ventilação é repor o ar interior, evitando a acumulação de compostos nocivos. Em muitos casos, o fluxo de ar necessário é estabelecido com base em dois fatores: área útil do espaço em consideração e número de ocupantes. Para edifícios na cidade de Nova York, as taxas de ventilação são estabelecidas pelo Código Mecânico de Nova York na Tabela 403.3.
Por exemplo, os requisitos de fluxo de ar para um escritório são 5 CFM por pessoa e 0,06 CFM por pé quadrado. Se um 1.000 pés quadrados. escritório for usado por 10 pessoas, seria necessária a seguinte taxa de ventilação:
- Fluxo de ar baseado na área = 0,06 CFM/sq.ff. x 1.000 pés quadrados. = 60 CFM
- Fluxo de ar baseado na ocupação = 5 CFM/pessoa x 10 pessoas = 50 CFM
- Fluxo de ar total = 60 CFM + 50 CFM = 110 CFM
Você pode dimensionar um sistema de ventilação com base na área e na ocupação e operar com CFM total o tempo todo, mas essa não é a abordagem mais eficiente. No exemplo do escritório acima, se 8 dos 10 ocupantes estiverem ausentes em uma reunião, 110 CFM resultarão em ventilação excessiva – um desperdício de energia do ventilador.
Economizando energia com fluxo de ar reduzido
Operar um sistema de ventilação com potência total o tempo todo pode não representar uma despesa significativa em uma área pequena. No entanto, o desperdício de energia é considerável em edifícios de grande dimensão – se um arranha-céus utilizar o seu sistema de ventilação a plena capacidade durante um mês completo, é certo que terá uma fatura de energia elevada.
Um modo de operação mais inteligente é ajustar o fluxo de ar de acordo com a ocupação, um conceito denominado ventilação controlada por demanda (DCV). Contanto que o sistema de ventilação mantenha o fluxo de ar mínimo com base na metragem quadrada, o fluxo de ar total pode ser ajustado conforme a ocupação muda. Observe que você só poderá implantar o DCV se tiver um sistema de ventilação com volume de ar variável (VAV), pois o ajuste do fluxo de ar não é possível com um sistema de volume de ar constante (CAV).
Projete seu sistema de ventilação para máxima eficiência.
Alguns edifícios modernos possuem sistemas de ventilação que também respondem à poluição do ar. Por exemplo, algumas atividades de limpeza e manutenção libertam compostos nocivos durante períodos de baixa ocupação. Para remover essas substâncias mais rapidamente, o fluxo de ar pode ser aumentado até o valor máximo projetado, mesmo quando a ocupação é baixa.
O controle do fluxo de ar pode ser realizado reduzindo o tempo de funcionamento de um ventilador, diminuindo o CFM médio. No entanto, uma abordagem mais eficiente em termos energéticos é reduzindo a velocidade do ventilador em vez de tempo de execução, usando um inversor de frequência (VFD).
- Por exemplo, reduzir o tempo de funcionamento de um ventilador em 10% gera economias lineares – também 10%.
- Por outro lado, a redução da velocidade proporciona economia de energia cúbica em relação à velocidade. Um ventilador com velocidade de 90% consome apenas 73% da energia necessária em velocidade máxima (90% ao cubo é 73%).
Neste exemplo simplificado, o controle de velocidade proporciona economia de energia de 27%, enquanto um ciclo de trabalho reduzido proporciona apenas 10% de economia. Observe que a economia total com a redução de velocidade só é alcançada quando o ventilador descarrega livremente em um espaço aberto e é ligeiramente reduzida quando o ventilador precisa superar a pressão estática. Contudo, o controle de velocidade é muito mais eficiente do que o ciclo de trabalho reduzido, mesmo quando há pressão estática envolvida.
Controlando sistemas de ventilação com base na ocupação
Para ventilação controlada por demanda, o sistema deve estar equipado com uma forma de medir a ocupação. Há muitas maneiras de fazer isso e a melhor opção muda dependendo da aplicação.
- Sensores de dióxido de carbono oferecem a mais alta precisão, mas também vêm com o preço mais alto. O metabolismo humano produz dióxido de carbono e a sua concentração no ar pode ser correlacionada com o número de ocupantes de um espaço.
- Pessoas contando dispositivos nos acessos dos edifícios são eficazes em aplicações onde a maioria dos ocupantes se reúne na mesma área, como restaurantes e auditórios. Estes dispositivos são menos eficazes quando um edifício está dividido em muitas áreas interiores com ocupação variável, uma vez que não há forma de saber como os ocupantes estão distribuídos.
- Controles baseados em agendamento são eficazes em áreas com padrões de ocupação previsíveis, como salas de aula. Não há necessidade de detectar a ocupação diretamente – ela é conhecida antecipadamente e o sistema de ventilação é programado de acordo.
Os sensores de dióxido de carbono devem ser usados em aplicações onde os contadores de pessoas e os controles baseados em programação não podem fornecer um ajuste confiável do fluxo de ar. Por exemplo, são adequados para edifícios divididos em muitas áreas com ocupação aleatória.
Além de reduzir o consumo de energia dos sistemas de ventilação, o controlo baseado na ocupação conduz a poupanças de aquecimento e arrefecimento. Como o fluxo de ar através dos equipamentos de aquecimento e ar condicionado é reduzido, a produção necessária também é reduzida.
Controle de sistemas de ventilação com base nos níveis de poluentes atmosféricos
O controlo da ventilação baseado na ocupação conduz a poupanças de energia significativas, mas existem certas aplicações onde este modo de funcionamento pode comprometer a qualidade do ar interior. Tenha em mente que algumas atividades liberam grandes quantidades de poluentes atmosféricos, mesmo quando realizado por poucas pessoas. Nestes casos, reduzir o fluxo de ar a um valor mínimo é contraproducente, uma vez que o sistema de ventilação demora mais tempo a remover substâncias nocivas das áreas interiores.
Dispositivos de monitoramento do ar podem ser implantados para rastrear os principais poluentes, como compostos orgânicos voláteis (COV). Se a concentração de uma substância indesejada estiver aumentando, o sistema de ventilação poderá ser aumentado mesmo durante períodos de baixa ocupação. A seguir estão algumas situações em que você gostaria de aumentar a ventilação, mesmo que a sala esteja vazia:
- Os produtos de limpeza muitas vezes liberam VOCs, que irritam o sistema respiratório humano e levam a condições de saúde mais perigosas com exposição prolongada. A ventilação pode ser utilizada em plena capacidade durante a limpeza e posteriormente durante o tempo necessário para remover completamente essas substâncias.
- Paredes recentemente pintadas e móveis novos também liberam compostos nocivos. Um sistema de ventilação que responda aos poluentes poderá ter de trabalhar mais em edifícios novos ou após renovações, mas a qualidade do ar interior é melhorada. Por exemplo, móveis de madeira são frequentemente impregnados com formaldeído, um COV prejudicial.
Conclusão
Instalar um sistema de ventilação que funcione com fluxo de ar nominal o tempo todo pode parecer a opção mais simples no início, mas isso leva a um desperdício significativo de energia no longo prazo. Os sistemas de ventilação podem tornar-se mais inteligentes se forem equipados com controlos que respondam à ocupação e à poluição do ar, alcançando eficiência energética e ao mesmo tempo proporcionando qualidade do ar interior.
