Como garantir os melhores resultados no retrofit de sistemas hidrônicos. Ricardo Suppion TA Hydronics

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Como garantir os melhores

resultados no retrofit de

sistemas hidrônicos

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Toda instalação de AVAC deve atingir 2 objetivos fundamentais:

1. Prover o nível de conforto desejado

2. Com o mínimo possível de energia.

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Consumo de energia no mundo

40% da energia consumida no mundo é utilizada em edifícios*

50% disto somente em AVAC*

(*) Fonte: European Commission EPBD (point 6, pp1) & US Department of Energy’s “Buildings Energy Data Book”

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Economizando Energia em sistemas de AVAC dos edifícios

Instalação AVAC

• Uso de novas tecnologias • Abordagem no projeto do sistema hidrônico

• Tempo de retorno mais curto

Estrutura do Edifício

(isolamento, vidros duplos, …)

• Maiores economias de energia

• Longo prazo de retorno

Fator Humano

• Evita interferencias com o sistema de AVAC

• Educar os usuários e o time de manutenção • Trabalho sem fim

Modificações do Edifício requerem adaptação ou modernização da

instalação de AVAC levando em conta novos ganhos/perdas de calor

Quando modificamos um sistema de AVAC, devemos

considerar o conhecimento das pessoas que usarão a instalação.

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Soluções usuais

1. Troca das unidades resfriadores de líquido

2. Substituição das válvulas de controle de 3 vias por válvulas de controle de 2 vias

3. Instalação de bombas com variadores de velocidade 4. Instalação de sistemas de gerenciamento (BMS) 5. Limpeza e/ou substituição de tubulações

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Problemas Persistentes

1. Instabilidade da temperatura ambiente 2. Circuitos que não são condicionados 3. Ruídos

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Causas Reais

1. Pressurização inadequada do sistema 2. Baixa autoridade da válvula de controle 3. Sistema sem balanceamento

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Pressurização

do sistema

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Dentro do sistema o ar pode ser encontrado nas seguintes formas:

Livre dentro da tubulação

Como bolhas e microbolhas carregadas pela água

Dissolvido na água

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Tanques de Expansão e Pressurização

Função Básica:

1. Manter a pressão positiva em todos os pontos do sistema 2. Absorver a variação de volume de água do sistema

Tipos:

1. Aberto 2. Fechado

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Característica Tanque Aberto Tanque Fechado

Posição Acima do ponto mais alto Onde for mais conveniente Difusão Ocorre sem nenhum controle Minimizado (depende da

borracha) Transbordo de água Ocorre sem nenhum controle Não ocorre

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Nunca!!

Por que?

Corrosão contínua!!

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Tanque de expansão aberto O aço reage com o O2 da água para oxidar-se (Fe2O3)

O O2 atmosférico será constantemente dissolvido na água O processo continuará enquanto existir aço para corroer

O resultado será:

Instalação

hidráulica

destruída

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Balanceamento

do sistema

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+ Atuador Válvula de Balanceamento Válvula de Controle Sistema de AVAC C BMS Ambiente Climatizado Balanceamento:

Arte de garantir que toda unidade terminal recebe ao menos a vazão de projeto Controle:

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Questões a serem consideradas

Variação da carga térmica

Simultaneidade ou diversidade

Tipo de válvula de controle – 2 ou 3 vias Tipo de controle – on/off ou proporcional

Necessidade de mudanças contínuas no sistema (lay out) Configuração do sistema: primário, primário + secundário, .... Há dados do sistema, como por exemplo a vazão.

Necessidades do comissionamento Diagnóstico de problemas no sistema Planejamento: em etapas ou “big bang” Custo

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Autoridade da

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Lógica de controle da temperatura ambiente

Sensor Ajuste T_sp Terminal Controlador T = controlled value

Atuador Valv. Amb.

Perturbações T Vazão Capacidade Abertura Sinal u h _Kv q P T _{Desvio = T-T} sp q P u k v

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Por que uma característica linear do circuito?

Sinal de Controle

Capac

idade

Grande Inclinação = dificuldade de controle

Baixa inclinação = fácil controle

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Característica do Circuito

Efeito da variação de Pd (autoridade) q kv Característica da Válvula h kv Característica Unidade Terminal P q Característica do Circuito P u q P u h Característica do atuador u kv

?

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Característica da unid. terminal x válv. controle

q P u kv P u 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 0% 20% 40% 60% 80% 100% 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 0% 20% 40% 60% 80% 100% 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 0% 20% 40% 60% 80% 100%

Unidade Terminal Válvula de controle

Capacidade Vazão = Kv Capacidade

q (Caudal) Abertura Abertura

É real somente se Dp = constante, já que: q = Kv √(Dp)

+

=

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S en so r d e co nt ro le de b om be am en to

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fechada

controle

de

Válvula

projeto

de

vazão

-aberta

e

totalment

controle

de

Válvula

P

D





Como obter uma autoridade (mínima) adequada?

Dimensionamento da válvula de controle

Buscar a perda de pressão que possibilite uma autoridade mínima de 0,25

Reguladora de Pressão Diferencial

Mantém a pressão diferencial aplicada sobre as válvulas de controle dentro de uma faixa adequada

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Como trabalha?

+ - + -

D

P

Reguladora Pd Válvula de Medição

DH

Medição Vazão Estabilização da Pressão Diferencial

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Onde instalar?

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Com ou sem controlador Dp integrado

Sim, na válvula de controle Não Linha TA-FUSION-P Linha TA-FUSION-C As condições do sistema requerem controle Δp? TA-FUSION-C + STAP/DA 516 Sim, no ramal ou na prumada +

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Melhorando o

D

T em unidades fan-coil

com controle ON/OFF

Intercontinental Hotel

Hong Kong

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Sistema de vazão variável com controle on-off de 2 vias

Quando algumas válvulas de controle são fechadas: – diminue a vazão total e a Pd na tubulação

– consequentemente sobe a Pd disponível em todo o sistema – válvulas abertas recebem vazões maiores que as de projeto

Na carga parcial do sistema, se a válvula está aberta:

q >= q_projeto

aberta

q

_d

aberta

aberta aberta aberta

q

_d

q

_d

q

_d

q

_d

q

_d fechada

>

0 >

>

0

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0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 0% 20% 40% 60% 80% 100%

Contole on-off – Aumento de vazão na carga parcial

Temperaturas: Ts/Tr/Ti = 7/12/24°C Vazão to ta l do sis tema Carga do sistema 3% 50% 73% 50%

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Degradação da temperatura de retorno da água

0 2 4 6 8 10 12 14 0% 20% 40% 60% 80% 100% Tem p de re tor no T r Carga do sistema Regime de temperatura: Ts/Tr/Ti = 7/12/24°C

Abaixo de 50% da carga, que representa tipicamente 70% do tempo de operação do sistema, a temperatura de retorno da água cai de 1,5 a 2°C.

Isto resultará em um aumento de, aproximadamente, 3 a 4% no consumo do chiller.

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Reguladora de PD nos ramais e válvula de balanceamento e controle nos FC TBV-C + DA516 /TA-Pilot Reguladora de Pd em cada válvula (independente de pressão ou limitadora de vazão) COMPACT-P / YR / AC Limitação da temperatura de retorno da água COMPACT-T + DA516/TA-PILOT

Soluções para controle on-off

3 alternativas desolução podem ser consideradas para limitar ou eliminar os problemas resultantes do aumento de vazão em carga parcial.

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TA-COMPACT-T

1. Ajuste da temperatura 2. Sensor 3. Conexão 4. Tampa de proteção 5. Conexão atuador 6. Corpo da válvula

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Intercontinental Hong Kong Hotel

• 503 quartos, 87 suites

• Modo de controle dos fan-coils: ON/OFF

• Trabalho de renovação dos quartos e suítes em 2014

• Teste de campo no FC da sala dos chillers (o mais próximo da bomba) • Sistema de água gelada com primário variável

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Resultados dos Testes

• Temperatura ambiente: 25◦C

• Vazão média: 0.54 para 0.42 l/s (22% de redução) • DT Médio: 5.14 para 6.67 ◦C (30% de aumento)

• Temperatura média de retorno: 11.64 para 13.17 (1.53 ◦C aumento)  Isto corresponde a um aumento do COP do chiller de 10 – 15%

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