Unidades terminais de indução

Estes sistemas utilizam unidades de indução, UI, que se caracterizam por induzir a passagem de um caudal de ar numa bateria, com o caudal de insuflação de ar novo. O caudal de insuflação, designado por ar primário, é normalmente ar exterior, mas pode ser uma mistura de ar exterior com ar recirculado. O ar que é induzido a passar na bateria é designado por ar secundário e provêm do ambiente interior. Sendo a potência dependente do caudal induzido e este do ar primário, o sistema de UI não permite o uso de ar primário variável. Na generalidade dos casos, o ar primário é sinónimo de ar novo.

A bateria referida é normalmente a dois tubos, podendo no entanto existir uma bateria para arrefecimento e outra para aquecimento. Em cada unidade terminal de indução, o caudal de ar primário, normalmente arrefecido, mistura-se com o secundário que foi arrefecido na bateria, sendo insuflados no ambiente interior. O ar primário é tratado numa UTA, ou mais comummente numa UTAN, onde poderá ser arrefecido, desumidificado, ou trocar calor com o ar de exaustão.

RF 3.1 PP 3.1 PP 2.1: Sistema de controlo da temperatura interior RF 3.2: Ajustar a temperatura operativa na sala (n) PP 3.2: Potência de arrefecimento do TA da sala(n) RF 3.3: Ajustar a temperatura na UTAN PP 3.3: Potência das baterias da UTAN RF 3.4 PP 3.4 RF 3.5: Assegurar a velocidade residual no espaço (n) PP 3.5: Difusor no espaço (n) RF 3.6 PP 3.6 RF 3.7: Entregar o caudal AN no espaço (n) PP 3.7: Registo AN no espaço (n) RF 3.8: Assegurar o caudal total de AN PP 3.8: Caudal de AN da UTAN RF 3.9 RF 3.10: Filtrar o ar do espaço (n) PP 3.9: Filtro da UTAN PP 2.2: Sistema de insuflação do ar no interior PP 2.3: Sistema de introdução de ar exterior PP 2.4: Sistema de filtração do ar RF 3.1 PP 3.1 PP 2.1: Sistema de controlo da temperatura interior RF 3.2: Ajustar a temperatura operativa na sala (n) PP 3.2: Potência de arrefecimento do TA da sala(n) RF 3.3: Ajustar a temperatura na UTAN PP 3.3: Potência das baterias da UTAN RF 3.4 PP 3.4 RF 3.5: Assegurar a velocidade residual no espaço (n) PP 3.5: Difusor no espaço (n) RF 3.6 PP 3.6 RF 3.7: Entregar o caudal AN no espaço (n) PP 3.7: Registo AN no espaço (n) RF 3.8: Assegurar o caudal total de AN PP 3.8: Caudal de AN da UTAN RF 3.9 RF 3.10: Filtrar o ar do espaço (n) PP 3.9: Filtro da UTAN PP 2.2: Sistema de insuflação do ar no interior PP 2.3: Sistema de introdução de ar exterior PP 2.4: Sistema de filtração do ar

Um esquema tipo de uma instalação é representado Figura 4.12, onde se representa uma UTAN que trata o ar novo. Este ar, primário, é insuflado na rede de condutas e entregue a cada unidade, consoante as necessidades de ar novo de cada sala, ou em função das necessidades de indução de cada unidade. Um ventilador de exaustão envia

directamente o ar para o exterior.

O caudal de ar para cada espaço é regulado em R, mas a sua posição é tornada fixa, dado que influencia directamente o funcionamento das unidades de indução (UI). A carga removida por estas unidades depende da temperatura do espaço medida no controlador Te.

Figura 4.12. Sistema com UI

Existem vigas sem indução de ar, também designadas por vigas passivas, que têm a vantagem especial de realizar o arrefecimento sem ruído. Estas vigas arrefecem o ar da sala, que, entrando na parte superior da viga, arrefece por convecção natural e desce arrefecendo a sala. É importante que a área de passagem nos tectos para a parte superior da viga seja de cerca do dobro da área em planta da viga [4.22]. A fraca potência das vigas fez utilizar o ar novo como elemento de indução. As UI podem ser vistas como vigas arrefecidas com indução.

Normalmente, as unidades de indução, UI, não realizam desumidificação, pelo que a temperatura das suas baterias deve ser superior à temperatura de orvalho do ar ambiente. Neste sentido, é comum utilizar-se um regime de temperatura da água de 14 ºC à entrada e de 17 ºC à saída. Outras unidades permitem desumidificação, podendo trabalhar com o regime de temperaturas dos VC.

No primeiro caso, uma UTAN deverá realizar uma desumidificação suplementar do ar novo, necessário à remoção da carga latente dos espaços. Nesta situação, tal como acontece com os sistemas de tectos arrefecidos, o sistema é incompatível com o conforto adaptativo, devendo dar-se especial atenção à estanquidade do edifício.

Não existindo desumidificação nas unidades terminais, a humidade resultante em cada sala dependerá do caudal de ar primário utilizado. A linha psicrométrica da bateria das UI tem, portanto, FCS unitário.

O caudal de ar primário depende das necessidades de indução das unidades, determinada pela potência a remover por cada unidade. É comum uma unidade terminal necessitar de um caudal de ar primário no valor de cerca de um terço do caudal insuflado. O

ar primário de 25 l/s terá um caudal de ar insuflado de 71 l/s. Num regime de temperaturas da água de (14 ºC-17 ºC) esta unidade terá uma potência total de cerca de 750 W, dos quais 290 W devidos à potência introduzida pelo ar primário.

As UI são aplicável a edifícios com cargas inferiores a 80 W/m2 _{em arrefecimento e 40}

W/m2 _{em aquecimento, em que a infiltração seja controlada e limitada [4.23].}

Para as potências de arrefecimento indicadas, o caudal de ar primário corresponde geralmente a cerca de 2,7 l/(s·m2_{), valor muito superior ao caudal de ar novo necessário.}

Este caudal é insuflado a partir da UTAN, de modo a vencer as perdas de carga das condutas e a perda de carga na indução, tipicamente de 70-100 Pa.

Face aos elevados caudais de ar, estas unidades podem facilmente ser aplicadas em laboratórios, onde são usadas entre 6 a 10 renovações de ar por hora. Estas renovações de ar podem ser feitas na totalidade ou em parte de ar exterior. Se o caudal de ar primário estiver a cerca de 20 ºC, encontrar-se-á em condições próximas das do interior das salas, sendo então termicamente neutro [4.24].

Dado que as UI não devem desumidificar, o ar novo deverá ser desumidificado na UTAN. Esta pode ainda ter permutadores entálpicos ou outros permutadores que troquem apenas calor sensível.

Trata-se de um sistema que funciona geralmente a dois tubos, no qual o ar primário arrefecido remove parte da carga térmica. Poderá ainda funcionar em modo de aquecimento, desde se utilize uma bateria de reaquecimento suplementar na UI.

Em modo de arrefecimento ou de aquecimento, o caudal de água na bateria da UI é controlado por uma válvula, consoante as condições interiores de temperatura. A temperatura do ar primário depende das condições gerais da instalação, sendo modulada nas baterias da UTAN.

Para além das limitações de potência, o sistema funcionará tanto melhor quanto mais uniformes forem as cargas térmicas, de modo a que o controlo da temperatura do ar primário possa efectivar-se em todos os espaços.