Embora os sistemas de ventilação consumam menos energia do que os equipamentos de aquecimento ou ar condicionado, eles afetam a quantidade de ar que deve ser aquecido ou resfriado em primeiro lugar. Portanto, qualquer atualização que otimize o fluxo de ar também leva a economias de aquecimento e resfriamento. Os sistemas de ventilação podem ser classificados em sistemas de volume de ar constante (CAV) e de volume de ar variável (VAV), e este artigo irá comparar os dois tipos.
- Os sistemas CAV fornecem um fluxo de ar constante em temperaturas variáveis.
- Os sistemas VAV fornecem um fluxo de ar variável a uma temperatura constante.
Como em qualquer decisão de engenharia, existem compensações ao escolher entre ventilação CAV e VAV. Em geral, os sistemas CAV são mais baratos e mais simples de projetar e instalar, enquanto os sistemas VAV oferecem desempenho superior e economia de energia por um custo inicial mais elevado. Na maioria dos casos, a ventilação VAV é a melhor opção porque a economia de energia a longo prazo supera em muito o custo adicional do sistema. No entanto, existem aplicações onde a carga de ventilação apresenta pouca variação, e o CAV é recomendado porque os recursos adicionais do VAV raramente são usados.
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As atualizações de ventilação podem oferecer um excelente retorno do investimento na cidade de Nova York. Considere que o equipamento de ventilação normalmente funciona com eletricidade e os preços do quilowatt-hora em Nova York estão entre os mais altos do país. Considere também que a ventilação eficiente ajuda a compensar duas das despesas energéticas mais elevadas nos edifícios: aquecimento ambiente e ar condicionado. Se tiver um sistema de ventilação deficiente, considere atualizá-lo antes de quaisquer melhorias no equipamento de aquecimento e arrefecimento – as poupanças que pode obter com um refrigerador, caldeira ou bomba de calor de alta eficiência são limitadas se o sistema de ventilação ainda for ineficiente. Você também pode acabar com equipamentos superdimensionados se o sistema de ventilação não for atualizado primeiro.
Ventilação com Volume de Ar Constante (CAV)
Os sistemas CAV são adequados para aplicações onde a carga de ventilação é constante durante longos períodos. Armazéns, call centers e instalações de produção que operam 24 horas por dia, 7 dias por semana, são bons exemplos de onde o CAV pode ser implantado de forma eficaz – são instalações onde o número de ocupantes e os requisitos de ventilação quase não apresentam variação. A ventilação CAV também pode ser usada em salas de concerto ou outros locais de eventos usados esporadicamente, mas com ocupação previsível – o sistema sempre opera com fluxo de ar nominal, mas apenas quando a instalação está sendo usada.
Os sistemas de ventilação CAV podem ser divididos em três subtipos:
- Sistemas de duto único são o tipo mais simples de ventilação CAV. Um único conjunto de dutos distribui o ar condicionado pelos espaços internos, utilizando equipamentos comuns de aquecimento e resfriamento. Portanto, este tipo de instalação pode fornecer aquecimento ou resfriamento, mas não ambos simultaneamente.
- Sistemas de reaquecimento também utilizam equipamentos mecânicos centralizados, mas possuem serpentinas de reaquecimento mais a jusante nos dutos para atender zonas específicas. Esta configuração pode fornecer diferentes temperaturas do ar para zonas separadas, se necessário.
- Sistemas de ar misto possuem dois conjuntos de dutos, um para aquecimento ambiente e outro para resfriamento. Cada zona possui uma caixa de mistura onde ambas as correntes de ar se encontram, e as proporções de ar quente e frio são ajustadas de acordo com as necessidades de cada zona.
Independentemente do subtipo específico, todos os sistemas de ventilação CAV sofrem da mesma limitação: o volume do fluxo de ar é fixo e não há como reduzi-lo quando o fluxo de ar total do projeto não é necessário. O único método de controle viável é operar os ventiladores de forma intermitente com interruptores ON-OFF, mas isso não é eficiente em termos energéticos e causa variações de temperatura desconfortáveis. Além disso, os sistemas CAV em geral têm um controle de umidade deficiente
Apesar das deficiências dos sistemas de ventilação CAV, existem aplicações viáveis para eles. Em geral, se os requisitos de ventilação forem constantes ao longo do tempo, os sistemas CAV podem ser implantados. Os sistemas de ventilação VAV não podem economizar muita energia se não houver chances de reduzir o fluxo de ar.
Ventilação com Volume de Ar Variável (VAV)
Os sistemas VAV oferecem desempenho superior em qualquer aplicação onde o equipamento de ventilação esteja sujeito a condições frequentes de carga parcial. Isto descreve a grande maioria dos espaços comerciais, onde a carga de ocupantes é aleatória e muda constantemente.
Os sistemas VAV não devem ser confundidos com ventilação controlada por demanda (DCV). Embora relacionados, os conceitos não são equivalentes: o DCV consiste em ajustar a ventilação automaticamente em resposta à ocupação, enquanto um sistema VAV permite um fluxo de ar variável, mas o controle pode ser manual. A ventilação controlada por demanda também pode ser usada em sistemas CAV se o fluxo de ar for controlado com base na ocupação, mesmo que o equipamento de ventilação sempre opere a 100% da capacidade quando ativo.
Além da eficiência energética, um sistema VAV proporciona controle superior sobre temperatura e umidade. Os equipamentos também duram mais porque não estão sujeitos a trocas frequentes, como equipamentos que utilizam controles ON-OFF em sistemas de ventilação CAV.
Os sistemas VAV dependem de dois elementos principais para operar:
- Caixas VAV, que ajustam o fluxo de ar para zonas individuais usando amortecedores.
- Controles de velocidade do ventilador. Os inversores de frequência variável (VFD) são normalmente usados para motores de ventiladores acima de 1 HP, enquanto os motores comutados eletronicamente (ECM) oferecem controle de velocidade integrado em aplicações de potência fracionada.
As caixas VAV abrem ou fecham o amortecedor de ar automaticamente em resposta à temperatura do ar da zona que servem. Eles são úteis quando o sistema VAV atende múltiplas zonas com diferentes requisitos de HVAC. Contudo, em sistemas de zona única, uma caixa VAV desperdiça energia ao restringir o fluxo de ar; em um sistema de zona única, os controles de velocidade do ventilador podem fornecer fluxo de ar variável sem a necessidade de usar uma caixa VAV.
As condições operacionais são diferentes dos sistemas multizona, onde a combinação de controles de velocidade do ventilador e caixas VAV atinge o melhor desempenho.
- A caixa VAV para a zona com maior necessidade de fluxo de ar é totalmente aberta para evitar desperdício de energia como perda de pressão no amortecedor de ar.
- Outras caixas VAV são abertas parcialmente conforme exigido pelas zonas que atendem.
- A velocidade do ventilador é controlada para que o fluxo de ar total atenda à demanda combinada de todas as zonas (a caixa VAV totalmente aberta mais todas as outras caixas parcialmente abertas).
Em edifícios onde a carga de ventilação é variável, os sistemas VAV normalmente oferecem poupanças de energia superiores a 30% em comparação com os sistemas CAV. A melhor recomendação é obter assistência profissional: se você trabalhar com engenheiros de projeto qualificados, eles poderão determinar a configuração do sistema de ventilação que funciona melhor em seu edifício, garantindo ao mesmo tempo que seja adequadamente projetado.
