Uma unidade fan coil (fan coil unit ou FCU) é um dispositivo relativamente simples, que consiste em um tubo ou trocador de calor e um ventilador. Faz parte dos sistemas de ar condicionado em edifícios residenciais, comerciais ou industriais.
Geralmente, os fan coils climatizam uma sala (ou várias) conectadas a uma rede de tubos que fornecem energia térmica (calor ou frio), e possuem seu próprio sistema de regulação, geralmente um termostato “tudo ou nada”. Eles podem ter designs diferentes, incluindo horizontais (montagem no teto) e verticais (montagem em console de piso).
Devido à sua simplicidade, são mais baratos de instalar do que um sistema de ar condicionado canalizado com unidade de tratamento de ar (AHU). Porém, regulam menos a umidade ambiente e podem causar ruídos, já que o ventilador está na mesma sala climatizada.
Projeto
Uma unidade fan coil pode ter diferentes formatos e tipos e geralmente pode ser instalada exposta ou escondida sob o teto.
Os vistos podem ser os chamados consoles, apoiados no chão, geralmente sob as janelas, ou podem estar pendurados no teto. Todos possuem um invólucro protetor, que inclui as grades de entrada e saída de ar.
Os ocultos são normalmente colocados atrás de um teto falso acessível. As grelhas de aspiração e descarga podem estar no mesmo aparelho, ou a aspiração (ou descarga) pode ser realizada através de uma conduta curta para separar as duas funções, ou pode ser utilizada como conduta de aspiração, como plenum, o vão acima do tecto falso.
Operação
O elemento fundamental é uma bateria de troca de calor, que recebe energia térmica (frio ou calor) de um centro de produção, através de tubulações. Possui também um ventilador que movimenta o ar ambiente através das baterias e sistemas de controle e regulação. No seu caso, também possui um invólucro para abrigar todos esses sistemas em seu interior.
Portanto, a bateria recebe água quente ou fria produzida em uma usina termelétrica e transfere a energia para o ar e o ventilador a impulsiona para dentro do local. A regulação normalmente consiste num termóstato interno, que mede a temperatura do ar ambiente na entrada de retorno, mas pode ser instalado um termóstato ambiente separado. Em determinados edifícios, a regulação é feita através de um sistema de controle integrado, que movimenta a válvula de entrada de transferência de calor na unidade fan coil, seguindo as indicações de um sensor ambiente, ligado ao controle central através de uma rede.
Ventiloconvector (Unidades)
Introdução
Em geral
Uma unidade fan coil (fan coil unit ou FCU) é um dispositivo relativamente simples, que consiste em um tubo ou trocador de calor e um ventilador. Faz parte dos sistemas de ar condicionado em edifícios residenciais, comerciais ou industriais.
Geralmente, os fan coils climatizam uma sala (ou várias) conectadas a uma rede de tubos que fornecem energia térmica (calor ou frio), e possuem seu próprio sistema de regulação, geralmente um termostato “tudo ou nada”. Eles podem ter designs diferentes, incluindo horizontais (montagem no teto) e verticais (montagem em console de piso).
Devido à sua simplicidade, são mais baratos de instalar do que um sistema de ar condicionado canalizado com unidade de tratamento de ar (AHU). Porém, regulam menos a umidade ambiente e podem causar ruídos, já que o ventilador está na mesma sala climatizada.
Projeto
Uma unidade fan coil pode ter diferentes formatos e tipos e geralmente pode ser instalada exposta ou escondida sob o teto.
Os vistos podem ser os chamados consoles, apoiados no chão, geralmente sob as janelas, ou podem estar pendurados no teto. Todos possuem um invólucro protetor, que inclui as grades de entrada e saída de ar.
Os ocultos são normalmente colocados atrás de um teto falso acessível. As grelhas de aspiração e descarga podem estar no mesmo aparelho, ou a aspiração (ou descarga) pode ser realizada através de uma conduta curta para separar as duas funções, ou pode ser utilizada como conduta de aspiração, como plenum, o vão acima do tecto falso.
Operação
O elemento fundamental é uma bateria de troca de calor, que recebe energia térmica (frio ou calor) de um centro de produção, através de tubulações. Possui também um ventilador que movimenta o ar ambiente através das baterias e sistemas de controle e regulação. No seu caso, também possui um invólucro para abrigar todos esses sistemas em seu interior.
A água quente ou fria circula pela bateria dependendo das necessidades do local. Pode haver dois trocadores, um para água quente e outro para água fria. O sistema de controle é responsável por deixar a água passar por um ou outro. A água, quente ou fria, é preparada em sala técnica, utilizando uma caldeira “Caldeira (aquecimento)”) ou uma central de refrigeração de água, respetivamente.
As tubulações que ligam os fan coil aos geradores da sala técnica podem ser dispostas de duas formas: com duas e com quatro tubulações. No primeiro caso possuem um tubo de fluxo e outro de retorno e com este sistema apenas um serviço (aquecimento ou arrefecimento) pode ser fornecido de cada vez a todos os dispositivos da rede. No caso de quatro tubos, um par será de ida e volta para calor e o outro par será de ida e volta para frio; Muitas vezes essas unidades fan coil de quatro tubos possuem duas baterias, uma para cada serviço, mas não é absolutamente necessário, pois os controles são perfeitamente capazes de operar um serviço ou outro de acordo com as necessidades do local. Este tipo de quatro tubos é utilizado principalmente em edifícios onde podem existir áreas que necessitam de aquecimento e outras que necessitam de arrefecimento (devido a causas como luz solar diferente, ocupação, orientação, etc.).
A rede de tubulações que alimenta os dispositivos pode ser feita com retorno direto ou retorno invertido, como redes de aquecimento de água quente.[1].
Dependendo das temperaturas da água fria e da umidade relativa dos ambientes climatizados, ocorrerá condensação nas serpentinas e deverá ser descarregada no ralo. O condensado seria coletado em uma bandeja de condensado incluída no aparelho, com saída para conexão ao dreno e, caso existam vários fan coils, deverá ser instalada uma rede de drenagem. Se necessário devido à disposição dos aparelhos, a drenagem poderia ser feita através de uma bomba e, se fosse feita à rede de drenagem geral, teria que ser utilizado um dispositivo de fecho inodoro (normalmente um sifão) para evitar que os odores da rede chegassem aos espaços habitados.
A potência emitida pelas unidades fan coil pode ser regulada variando a velocidade do ventilador. Alguns fabricantes conseguem o controle de velocidade ajustando as derivações de um transformador CA que fornece energia ao motor do ventilador. Isto normalmente exigiria um ajuste na fase de comissionamento do processo de construção do edifício e, portanto, é definido para toda a vida. Outros fabricantes fornecem motores de capacitor dividido permanente (PSC) enrolados personalizados com tomadas de velocidade nos enrolamentos, definidos para os níveis de velocidade desejados para o projeto do fan coil. Isto pode ser feito através de um seletor manual de velocidade (stop-baixo-médio-alto) que pode ser controlado pelo usuário, ou através de sistemas automáticos regulados por um termostato ambiente.
O controle de velocidade dos motores do ventilador dentro de uma unidade fan coil é efetivamente usado para controlar a saída desejada de aquecimento e resfriamento da unidade. Um seletor de velocidade simples (desligado/alto/médio/baixo) é fornecido para o ocupante local da sala controlar a velocidade do ventilador. Normalmente, esse seletor de velocidade está embutido no termostato ambiente e é ajustado manualmente ou controlado automaticamente pelo termostato digital. Sistemas de gerenciamento de energia predial podem ser usados para controle automático da velocidade e temperatura do ventilador. Os motores dos ventiladores são geralmente CA de pólo sombreado ou capacitores divididos permanentes. Entre os desenvolvimentos mais recentes estão os projetos de corrente contínua sem escovas comutados eletronicamente. Embora estes motores ofereçam poupanças de energia significativas, o custo inicial e o retorno do investimento devem ser cuidadosamente considerados.
Unidades ventilo-convectoras alimentadas por motor EC/DC
Esses motores são às vezes chamados de motores DC, às vezes motores EC e às vezes motores EC/DC ("DC" significa 'corrente contínua' e 'EC' significa 'comutado eletronicamente').
Os motores de corrente contínua permitem que a velocidade dos ventiladores dentro de uma unidade fan coil seja controlada por meio de um "sinal" de entrada de 0-10 volts para o motor (ou motores); Neste caso, os transformadores e interruptores de velocidade associados às unidades ventilo-convectoras CA não são necessários. Até uma tensão de sinal de 2,5 volts (que pode variar dependendo dos diferentes fabricantes de ventiladores/motores), o ventilador estará parado, mas à medida que a tensão do sinal aumenta, o ventilador aumentará sua velocidade sem nenhum problema até atingir sua velocidade máxima com uma tensão de sinal de 10 volts. Os fan coils geralmente operam entre cerca de 4 e 7,5 volts, porque, abaixo de 4 volts, os volumes de ar são ineficazes e, acima de 7,5 volts, os fan coils provavelmente serão muito barulhentos para a maioria das aplicações comerciais.
A tensão do sinal de 0-10 volts pode ser definida usando um potenciômetro simples ou enviada aos motores do ventilador através do controlador de terminal em cada uma das unidades do fan coil. O primeiro é muito simples e económico, mas o segundo abre a possibilidade de modificar continuamente a velocidade do ventilador dependendo de diversas influências ou condições externas. Estas influências ou condições externas podem ser necessidades de aquecimento ou arrefecimento “em tempo real”, níveis de ocupação, interruptores de janelas, relógios de ponto ou qualquer outra entrada para a própria unidade, para o sistema de gestão do edifício, ou para ambos.
A razão pela qual, apesar da sua aparente complexidade relativa, estas unidades fan coil de corrente contínua estão a tornar-se mais populares é devido aos seus melhores níveis de eficiência energética em comparação com os seus homólogos accionados por motor AC de apenas alguns anos atrás. Uma mudança direta de corrente alternada para corrente contínua reduzirá o consumo elétrico em 50%, e a aplicação de controle de velocidade do ventilador dependente da demanda e da ocupação pode gerar economias de até 80%. Em áreas do mundo onde existem requisitos legais de eficiência energética para unidades fan coil (como no Reino Unido), as unidades fan coil de corrente contínua estão rapidamente se tornando a única opção.
Espaços onde é utilizado
A unidade fan coil é uma excelente solução para ar condicionado totalmente a água em grandes edifícios residenciais e instalações comerciais. Nestes casos, o aparelho é montado no teto falso dos sanitários ou corredores (geralmente requerem menos pé direito) e recircula o ar nos ambientes climatizados, com possibilidade de desligá-lo em ambientes ou áreas não utilizadas em determinados horários, para economizar energia.
Uma variante de fan coils, simplificada ao máximo, denominada aquecedor ou aerotérmico, é utilizada como instalação econômica em armazéns, corredores e até mesmo em grandes pavilhões esportivos.
Instalação
Na construção residencial de arranha-céus, cada fan coil geralmente requer uma penetração retangular na laje de concreto sobre a qual está assentada. Geralmente existem 2 ou 4 tubos ABS, aço ou cobre passando pelo chão. Os tubos são geralmente isolados com isolamento de resfriamento, como espuma flexível de acrilonitrila butadieno/cloreto de polivinila (marcas AB/PVC, Rubatex ou Armaflex) em todos os tubos ou pelo menos nas linhas de frio.
Unidade fan coil com ar externo
Esta variante é utilizada principalmente em salas de aula, hotéis, apartamentos e cortiços. A diferença é que está ligado ao exterior através de uma conduta, para que possa introduzir ar para ventilação, que condiciona antes de o soprar para o ambiente que serve. Isso resolve um dos problemas mais importantes de muitas instalações de fan coil: a ventilação.
O mercado europeu
A unidade fan coil é composta por um quarto de unidades de 2 tubos e três quartos de unidades de 4 tubos, e os produtos mais vendidos são “com invólucro” (35%), “sem invólucro” (28%), “cassete” (18%) e “conduzido” (16%).[2].
Em 2010, o mercado europeu por país foi dividido da seguinte forma:
Referências
[1] ↑ Véase el manual de la ASHRAE «2008 Systems & Equipment», capítulo 12 (en inglés).
Portanto, a bateria recebe água quente ou fria produzida em uma usina termelétrica e transfere a energia para o ar e o ventilador a impulsiona para dentro do local. A regulação normalmente consiste num termóstato interno, que mede a temperatura do ar ambiente na entrada de retorno, mas pode ser instalado um termóstato ambiente separado. Em determinados edifícios, a regulação é feita através de um sistema de controle integrado, que movimenta a válvula de entrada de transferência de calor na unidade fan coil, seguindo as indicações de um sensor ambiente, ligado ao controle central através de uma rede.
A água quente ou fria circula pela bateria dependendo das necessidades do local. Pode haver dois trocadores, um para água quente e outro para água fria. O sistema de controle é responsável por deixar a água passar por um ou outro. A água, quente ou fria, é preparada em sala técnica, utilizando uma caldeira “Caldeira (aquecimento)”) ou uma central de refrigeração de água, respetivamente.
As tubulações que ligam os fan coil aos geradores da sala técnica podem ser dispostas de duas formas: com duas e com quatro tubulações. No primeiro caso possuem um tubo de fluxo e outro de retorno e com este sistema apenas um serviço (aquecimento ou arrefecimento) pode ser fornecido de cada vez a todos os dispositivos da rede. No caso de quatro tubos, um par será de ida e volta para calor e o outro par será de ida e volta para frio; Muitas vezes essas unidades fan coil de quatro tubos possuem duas baterias, uma para cada serviço, mas não é absolutamente necessário, pois os controles são perfeitamente capazes de operar um serviço ou outro de acordo com as necessidades do local. Este tipo de quatro tubos é utilizado principalmente em edifícios onde podem existir áreas que necessitam de aquecimento e outras que necessitam de arrefecimento (devido a causas como luz solar diferente, ocupação, orientação, etc.).
A rede de tubulações que alimenta os dispositivos pode ser feita com retorno direto ou retorno invertido, como redes de aquecimento de água quente.[1].
Dependendo das temperaturas da água fria e da umidade relativa dos ambientes climatizados, ocorrerá condensação nas serpentinas e deverá ser descarregada no ralo. O condensado seria coletado em uma bandeja de condensado incluída no aparelho, com saída para conexão ao dreno e, caso existam vários fan coils, deverá ser instalada uma rede de drenagem. Se necessário devido à disposição dos aparelhos, a drenagem poderia ser feita através de uma bomba e, se fosse feita à rede de drenagem geral, teria que ser utilizado um dispositivo de fecho inodoro (normalmente um sifão) para evitar que os odores da rede chegassem aos espaços habitados.
A potência emitida pelas unidades fan coil pode ser regulada variando a velocidade do ventilador. Alguns fabricantes conseguem o controle de velocidade ajustando as derivações de um transformador CA que fornece energia ao motor do ventilador. Isto normalmente exigiria um ajuste na fase de comissionamento do processo de construção do edifício e, portanto, é definido para toda a vida. Outros fabricantes fornecem motores de capacitor dividido permanente (PSC) enrolados personalizados com tomadas de velocidade nos enrolamentos, definidos para os níveis de velocidade desejados para o projeto do fan coil. Isto pode ser feito através de um seletor manual de velocidade (stop-baixo-médio-alto) que pode ser controlado pelo usuário, ou através de sistemas automáticos regulados por um termostato ambiente.
O controle de velocidade dos motores do ventilador dentro de uma unidade fan coil é efetivamente usado para controlar a saída desejada de aquecimento e resfriamento da unidade. Um seletor de velocidade simples (desligado/alto/médio/baixo) é fornecido para o ocupante local da sala controlar a velocidade do ventilador. Normalmente, esse seletor de velocidade está embutido no termostato ambiente e é ajustado manualmente ou controlado automaticamente pelo termostato digital. Sistemas de gerenciamento de energia predial podem ser usados para controle automático da velocidade e temperatura do ventilador. Os motores dos ventiladores são geralmente CA de pólo sombreado ou capacitores divididos permanentes. Entre os desenvolvimentos mais recentes estão os projetos de corrente contínua sem escovas comutados eletronicamente. Embora estes motores ofereçam poupanças de energia significativas, o custo inicial e o retorno do investimento devem ser cuidadosamente considerados.
Unidades ventilo-convectoras alimentadas por motor EC/DC
Esses motores são às vezes chamados de motores DC, às vezes motores EC e às vezes motores EC/DC ("DC" significa 'corrente contínua' e 'EC' significa 'comutado eletronicamente').
Os motores de corrente contínua permitem que a velocidade dos ventiladores dentro de uma unidade fan coil seja controlada por meio de um "sinal" de entrada de 0-10 volts para o motor (ou motores); Neste caso, os transformadores e interruptores de velocidade associados às unidades ventilo-convectoras CA não são necessários. Até uma tensão de sinal de 2,5 volts (que pode variar dependendo dos diferentes fabricantes de ventiladores/motores), o ventilador estará parado, mas à medida que a tensão do sinal aumenta, o ventilador aumentará sua velocidade sem nenhum problema até atingir sua velocidade máxima com uma tensão de sinal de 10 volts. Os fan coils geralmente operam entre cerca de 4 e 7,5 volts, porque, abaixo de 4 volts, os volumes de ar são ineficazes e, acima de 7,5 volts, os fan coils provavelmente serão muito barulhentos para a maioria das aplicações comerciais.
A tensão do sinal de 0-10 volts pode ser definida usando um potenciômetro simples ou enviada aos motores do ventilador através do controlador de terminal em cada uma das unidades do fan coil. O primeiro é muito simples e económico, mas o segundo abre a possibilidade de modificar continuamente a velocidade do ventilador dependendo de diversas influências ou condições externas. Estas influências ou condições externas podem ser necessidades de aquecimento ou arrefecimento “em tempo real”, níveis de ocupação, interruptores de janelas, relógios de ponto ou qualquer outra entrada para a própria unidade, para o sistema de gestão do edifício, ou para ambos.
A razão pela qual, apesar da sua aparente complexidade relativa, estas unidades fan coil de corrente contínua estão a tornar-se mais populares é devido aos seus melhores níveis de eficiência energética em comparação com os seus homólogos accionados por motor AC de apenas alguns anos atrás. Uma mudança direta de corrente alternada para corrente contínua reduzirá o consumo elétrico em 50%, e a aplicação de controle de velocidade do ventilador dependente da demanda e da ocupação pode gerar economias de até 80%. Em áreas do mundo onde existem requisitos legais de eficiência energética para unidades fan coil (como no Reino Unido), as unidades fan coil de corrente contínua estão rapidamente se tornando a única opção.
Espaços onde é utilizado
A unidade fan coil é uma excelente solução para ar condicionado totalmente a água em grandes edifícios residenciais e instalações comerciais. Nestes casos, o aparelho é montado no teto falso dos sanitários ou corredores (geralmente requerem menos pé direito) e recircula o ar nos ambientes climatizados, com possibilidade de desligá-lo em ambientes ou áreas não utilizadas em determinados horários, para economizar energia.
Uma variante de fan coils, simplificada ao máximo, denominada aquecedor ou aerotérmico, é utilizada como instalação econômica em armazéns, corredores e até mesmo em grandes pavilhões esportivos.
Instalação
Na construção residencial de arranha-céus, cada fan coil geralmente requer uma penetração retangular na laje de concreto sobre a qual está assentada. Geralmente existem 2 ou 4 tubos ABS, aço ou cobre passando pelo chão. Os tubos são geralmente isolados com isolamento de resfriamento, como espuma flexível de acrilonitrila butadieno/cloreto de polivinila (marcas AB/PVC, Rubatex ou Armaflex) em todos os tubos ou pelo menos nas linhas de frio.
Unidade fan coil com ar externo
Esta variante é utilizada principalmente em salas de aula, hotéis, apartamentos e cortiços. A diferença é que está ligado ao exterior através de uma conduta, para que possa introduzir ar para ventilação, que condiciona antes de o soprar para o ambiente que serve. Isso resolve um dos problemas mais importantes de muitas instalações de fan coil: a ventilação.
O mercado europeu
A unidade fan coil é composta por um quarto de unidades de 2 tubos e três quartos de unidades de 4 tubos, e os produtos mais vendidos são “com invólucro” (35%), “sem invólucro” (28%), “cassete” (18%) e “conduzido” (16%).[2].
Em 2010, o mercado europeu por país foi dividido da seguinte forma:
Referências
[1] ↑ Véase el manual de la ASHRAE «2008 Systems & Equipment», capítulo 12 (en inglés).