Partes da instalação
Um sistema de ar condicionado completo incluiria estas peças:
• - Geração de energia térmica (frio e calor).
• - Transporte (primário) dessa energia térmica até onde será utilizada. Esse transporte geralmente será feito por via aquática.
• - Aproveitamento de energia térmica, que pode ser:
- Num ar condicionado: dispositivo de tratamento de ar (AUT) que recebe energia de uma rede de água, quente ou fria, e, por outro lado, ar do exterior (ar de ventilação) e que também pode ser recirculado, mistura-o (se aplicável), trata-o e impulsiona-o para o local a climatizar.
- Diretamente para dispositivos terminais; o que ocorre quando se trata de sistemas que não integram ventilação. Para resfriamento seriam utilizados fan coils (chamados fan-coils em inglês) e para aquecimento, radiadores, superfícies radiantes ou também fan coils.
- Ambas as coisas ao mesmo tempo: aparelhos de ar condicionado e dispositivos terminais.
• - Transporte (secundário) por meio de ar tratado, através de dutos adequados para levá-lo até o local a ser climatizado.
• - Emissão nas instalações e, no caso de ar condicionado, difusão nos ambientes, para que o ar tratado atinja toda a área considerada “habitada” dentro deles.
Existem instalações que não possuem todos os componentes. Um exemplo comum de instalação reduzida é o aquecimento por radiadores: possui geração térmica, transporte primário (por água) e dispositivos terminais que emitem para o meio ambiente (radiadores); mas não trata o ar, nem ventila (não traz ar para o local).
Para o ar condicionado de inverno, o mais lógico é utilizar um sistema de aquecimento com caldeira a combustível que produza calor de forma econômica e a partir do qual a água quente seja levada aos aparelhos de ar condicionado por meio de tubulações. E melhor ainda se a caldeira estiver condensando.
Também pode ser utilizada uma máquina semelhante à máquina de refrigeração por compressão, que funciona ao contrário: retirando calor do ar externo frio do inverno e transferindo-o para o ar interno mais quente. Neste caso, a máquina de refrigeração é conhecida como bomba de calor. Quando as temperaturas exteriores são relativamente amenas, o desempenho destes dispositivos é notável e compensa os preços geralmente mais elevados da energia eléctrica utilizada para accionar o compressor, mas em dias muito frios, com temperaturas inferiores a 4°C, o desempenho cai rapidamente e rapidamente se torna muito fraco.
Os chamados geradores reversíveis também permitem realizar o ciclo indicado acima para o resfriamento e também para o processo de aquecimento. Um gerador reversível extrai calor do ar frio (externo ou interno) e o transfere para o ar mais quente (interno ou externo) dependendo das estações do ano. Portanto, o gerador reversível constitui um sistema de aquecimento separado e permite aquecimento e resfriamento com o mesmo dispositivo.
Recentemente apareceu no mercado um sistema que chamam de híbrido, que conta com uma caldeira e uma bomba de calor. Uma unidade de controlo eletrónico decide qual das duas máquinas é iniciada com base nas condições externas (desempenho da bomba de calor) e nos preços da energia, para que a mais económica funcione sempre.
O resfriamento pode ser feito fundamentalmente por dois meios: por compressão e por absorção. Estes dois sistemas baseiam-se no facto de transportarem calor de um ponto com menor nível de energia (o nível é medido pela temperatura) para outro com maior nível, sendo o meio geralmente utilizado para esta movimentação de calor um refrigerante.
Grandes máquinas de refrigeração, conhecidas como resfriadores de água, plantas de refrigeração, equipamentos de refrigeração (ou, em inglês, chiller), resfriam água que é então distribuída aos aparelhos de ar condicionado por meio de tubulações. Máquinas de refrigeração maiores têm melhor desempenho.
No sistema conhecido como split ou multi-split, o meio de transferência de calor é o próprio líquido refrigerante, que é levado aos evaporadores dos terminais localizados nos locais a serem climatizados. Neste caso, a máquina de refrigeração é de compressão.
Uma vez produzida a energia térmica, ela deve ser levada ao ponto de tratamento de ar (AUT) ou aos terminais, utilizando água através de tubulações (aço, cobre ou materiais plásticos). Às vezes também por meio de fluido refrigerante.
A água pode ser transportada através de sistemas de duas, três ou quatro tubulações.
• - Sistema de dois tubos.- É o sistema mais económico e o mais utilizado em instalações exclusivamente de aquecimento, por exemplo, mas também em sistemas de ar condicionado de verão e inverno, desde que apenas um dos dois sistemas funcione de cada vez. É muito adequado para edifícios residenciais: há alguns meses de aquecimento, depois alguns meses de primavera, sem qualquer tipo de ar condicionado artificial, depois verão, com refrigeração e finalmente uma parte de outono, também sem ar condicionado, para que, entre uma estação e outra, um simples inversor opere uma ou outra instalação.
• - Sistemas de quatro tubos.- Utiliza-se quando num edifício podem existir casos de necessidade simultânea de refrigeração numa zona e aquecimento noutra. É um caso que ocorre em climas não muito frios, em edifícios com instalações para usos diversos; Nele, um local para reuniões de massa (um salão de assembleias) será aquecido pelas emissões de pessoas e necessitará de refrigeração, enquanto os escritórios, com pouca ocupação, continuarão a necessitar de aquecimento. Em seguida, utiliza-se o sistema de quatro tubos, dedicados, aos pares (vazão e retorno), ao aquecimento e ao arrefecimento, cabendo aos sistemas de regulação de cada uma das divisões acionar o sistema necessário em cada caso.
• - Sistema de três tubos.- Ficou para último porque é um sistema cada vez menos utilizado. Um cano carrega calor, outro frio, e o terceiro serve de retorno para ambos, para que misture água fria com água quente. A maioria dos regulamentos, ansiosos por conseguir poupanças de energia, proíbem o sistema, permitindo a sua utilização nos raros casos em que raramente ocorre a necessidade simultânea de calor e frio. Tem a vantagem de ser mais económico de instalar que o de quatro tubos e, tal como este, permite fornecer simultaneamente calor a algumas divisões e frio a outras.
Um ar condicionado (na regulamentação espanhola, unidade de tratamento de ar, UTA; em alguns países americanos, unidade de tratamento de ar, UMA, tradução literal do inglês, o que do ponto de vista linguístico é um tanto inapropriado, pois o verbo gerenciar implica o uso das mãos e os processos são automáticos), é o dispositivo encarregado de tratar o ar em todos os seus aspectos e impulsioná-lo, diretamente ou através de uma rede de distribuição de ar, até os locais a serem climatizados. Em princípio, um ar condicionado não produz energia térmica, mas sim recebe-a de geradores específicos de calor e frio (caldeira "Caldeira (aquecimento)") ou máquina de refrigeração), embora às vezes certos dispositivos que produzem frio (ar condicionados de janela) sejam chamados de ar condicionado.
É composto por uma série de elementos que permitem os diversos tratamentos que devem ser feitos ao ar. Um UTA muito completo consistiria nos dispositivos listados e explicados abaixo, embora nem todos os aparelhos de ar condicionado possuam todas as peças:
• - Entrada de ar:
- Entrada de ar de retorno, com ventilador.
- Expulsão de parte do ar de retorno (em sistemas com ar misturado).
- Entrada ou admissão de ar externo e caixa de mistura com o restante do ar de retorno.
• - Alternativamente, substituindo os três dispositivos anteriores, pode ser uma entrada de ar exterior, para sistemas apenas de ar primário (ou ar-água).
• - Filtros de ar.
• - Serpentinas de aquecimento e resfriamento (em sistemas de dois tubos, serpentina única).
• - Umidificador de ar (para climatização de inverno).
• - Separador de gotas.
• - Se aplicável, pós-aquecimento da bateria.
• - Ventilador de alimentação.
Nem todos os aparelhos de ar condicionado possuem todos os dispositivos listados. Muitas vezes possuem apenas o ventilador de insuflação, principalmente aqueles que tratam apenas o ar de ventilação, sem se misturar com o ar de retorno. A bateria de pós-aquecimento normalmente só é utilizada em sistemas que integram aquecimento ou, em resfriamento, quando o ambiente externo é muito úmido.
O transporte, aqui denominado secundário, consiste em levar energia térmica ao local através do ar tratado, através de dutos provenientes do aparelho de tratamento (ar condicionado).
Os dutos podem ter seção circular ou retangular. Podem ser feitos de chapa galvanizada, cobre, chapas de fibra de vidro e até gesso. É condição essencial que as superfícies sejam lisas e de fácil limpeza, pelo que devem possuir registos de limpeza. Como regra geral, os dutos de ar condicionado devem possuir isolamento térmico adequado.
Como consequência das últimas directivas europeias relacionadas com a eficiência energética, as condutas de ar condicionado devem ser tão herméticas quanto possível. Os níveis de estanqueidade são classificados desde o nível A, o mais baixo, até ao nível máximo D. A rede de condutas é constituída por uma mistura de elementos de diferentes tipologias e formas que conferem às instalações um nível médio de estanqueidade do tipo B. A construção de condutas mais estanques de nível C representaria triplicar a sua estanqueidade, contribuindo significativamente para a melhoria energética das instalações e para a manutenção energética global.[4].
Às vezes é utilizado como duto, principalmente no retorno de ar, no espaço acima de um teto falso e até mesmo em um corredor (plenum).
A emissão é feita através de vários tipos de portas de descarga (redes, difusores...) dos dutos de transporte aéreo.
Quando se trata de sistemas ar-água, além do ar de ventilação (chamado de ar primário) tratado no ar condicionado, são utilizados como suporte fan coils (fan-coils) ou indutores&action=edit&redlink=1 "Indutor (ar condicionado) (ainda não escrito)".
Se forem sistemas split (split ou multi-split), os evaporadores emitem diretamente com ventilador.
Por fim, o ar soprado deve ser difundido por toda a sala, de modo a atingir todo o volume habitável, mas este tema, “Difusão do ar nas salas”), é tão amplo que merece um artigo à parte.