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Universidade Santa Ceclia Santos / SP


Ar Condicionado e Refrigerao

CARGA TRMICA

Representa a quantidade de calor (sensvel e/ou latente) a serextrada do ar de um ambiente (no caso de vero) ou a serfornecida ao ar de um ambiente (no caso de inverno) para quesejam mantidas as condies desejadas.

Calor sensvel : envolve variao de temperatura

Calor latente: envolve variao de umidade absoluta



Ar Condicionado e Refrigerao

Carga Trmica

Origens das fontes de calor que compem a carga trmica de vero:

Conduo de calor;

Radiao direta atravs das superfcies transparentes;

Radiao direta nas superfcies no transparentes (opacas);

Calor associado entrada de ar externo;

Calor resultante da ocupao, equipamentos, iluminao artificiale outros.

Carga Trmica a soma de todas essas fontes

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Ar Condicionado e RefrigeraoCarga Trmica

Ganhos de calor por conduo

A conduo atravs de uma superfcie (vidros, paredes, portas, pisos, coberturas) podeser calculada pela equao de transmisso de calor por conduo unidirecional:

QCD = U.A.(te-ti)

onde:

U= coeficiente de transmisso trmica do elemento, calculado como o inverso daresistncia trmica (W/m2K);

A = rea do elemento considerado (m2);

(t e -ti )= diferena de temperatura externa-interna




Ganhos de calor por radiao em superf cies transparentes

O ganho de calor por radiao solar calculado atravs da frmula:

QRT = I.A.FS

onde:

A rea da superfcie transparente [m2];

I Intensidade de radiao [W/m2];

FS fator de sombreamento;

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Ganhos por radiao em superfcies opacas (no transparentes)

A radiao em superfcies opaca (paredes e coberturas) pode ser calculada utilizando-se a

equao da conduo de calor j apresentada, porm adotando-se outro diferencial de

temperatura:

QRO = U.A.CLTD

onde:

U= coeficiente de transmisso trmica do elemento, calculado como o inverso da resistnciatrmica (W/m2K);

A = rea do elemento considerado (m 2);

CLTD valor da diferena fictcia de temperatura exterior menos a interior, provocada pelo

aquecimento da superfcie pela radiao.

Valores de CLTD foram inicialmente calculados pela ASHRAE, no entanto, passaram a seradaptados para cada regio.




Ganhos de calor em conseqncia da entrada de ar externo

Ar externo:

- renovao para higienizao (Portaria 3523 do Minis trio da Sade e NBR 16401)

- infiltrao por frestas

O ganho de calor devido a entrada de ar externo calculado atravs da frmula:

QA E = QAES + QA ELonde:

QA E

= Calor total devido ao ar externo

QA ES=Parcela do calor sensvelQ

A EL=Parcela do calor latente




Ganhos de calor em conseqnci a da entr ada de ar externo

Ar externo:

- renovao para higienizao (Portaria 3523 do Ministrio da Sade e NBR 16401)

- infiltrao por f restas

O ganho de calor devido a entrada de ar externo calculado atravs da frmula:

QA E = QAES + QA ELonde:

QA E

= Calor tota l devido ao ar externo

QA ES=Parcela do calor sensvelQ

A EL=Parcela do calor latente

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Estado 1: ar externo

Estado 2: ar interno

QAES= m. h sensvel = (V/v) . h sensvel

QAEL = m. h latente = (V/v) . h latente

Onde:

m = vazo de ar externo em massa [kg/s]

V = vazo de ar externo em volume [m3/s]v= volume especfico do ar externo [m3/kg]

1

2

TEMPERATURA DE BULBO SECO




Outras fontes de calor:

Ocupao de pessoas:

QOC = NP . (QPS + QPL)

Onde:

NP = nmero de pessoas

QPS = calor sensvel gerado por pessoa (tabelas NBR 16401)QPL = calor latente gerado por pessoa (tabelas NBR 16401)

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Outras fontes de calor:

Iluminao :

QIL = NL . QL . Fu

onde: NL = nmero de lmpadas

QL = calor sensvel gerado por cada lmpada (observar tipo de lmpada e reatores)

FU = Fator de utilizao

Equipamentos eltricos:

QEQ= [ (QEQ )i . (FU )i ] (i = 1 a n)

onde: n = nmero de equipamentos

FU = Fator de utilizao




Carga Trmica Total:

QT = QCD + QRT + QRO + QAE + QOC + QIL + QEQ

Notas:

1 - Havendo ainda outras fontes de calor, essas devero tambm ser includas.

2 Atentar para a possibilidade da ocorrncia de picos de carga trmica nos diversos ambientes em

diferentes horrios.

3 - TR : Quantidade de calor necessria para derreter 1 tonelada de gelo no perodo de 24 horas.TR = tonelada de refrigerao1 TR = 3023 Kcal/h = 12.000 Btu/h

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Exemplo Determine a carga trmica de uma cabine de ponte rolante, cujas dimenses eoutros dados so apresentados abaixo. A cabine tem trs paredes e tetointeiramente envidraadas e uma parede e piso de chapa isolada termicamente.Observa-se que nenhuma parede, teto ou piso recebe insolao, visto estaremdentro de um galpo fechado. O ambiente externo pode ser considerado, para efeitode projeto, a 40C e 80% de umidade relativa. Internamente a cabine dever ficar a22C e 50% de umidade relativa.

Dados:

- Dimenses da cabine: largura=3m, comprimento=3m, altura=2,5m

- Resist. trmica do ar : 0,10 m2 . K / W (valores vlidos para as superfcieshorizontais e

verticais, interna e externamente)

- Resist. Trmica do vidro: 0,17 m2 . K / W

- Resist. Trmica da chapa isolada: 0,45 m2 . K / W

- Entalpia ar externo = 120 kJ/kg

- Entalpia ar interno = 43 kJ/kg

No de pessoas = 2 pessoas

renovao de ar necessria: 27 m3/h por pessoa

dissipao de calor de cada pessoa: 150 W

Iluminao e equipamentos eltricos : 800 W




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Soluo

Calor por conduo:

Rvidros = Rar ext + Rv + Rar int =0,10+0,17+0,10 =0,37 [m2.K/W].

Rch isolada = Rar ext + Rch isol + Rar int =0,10+0,45+0,10 =0,65 [m2.K/W].

][4,1989)2240()335,23(65,0

1)335,233(

37,0

1

)(11

int

W

ttAR

AR

Q extchIsolchIsol

vidro

vidro

cond

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Calor liberado pelas pessoas:

][300]/[1502 WpessoaWpessoasQpessoas

Calor devido ao ar de renovao:

- vazo de ar externo necessrio: ]/[54]./[272 33 hmpessoahmpessoasV

-vazo de ar externo em massa:

]/[7,58]/[92,0

]/[543

3

hkgkgm

hm

v

Vm

ext

-clculo do calor devido ao ar externo:

WkWhkJkgkJhkghhmQ extar 1300][3,1}/{9,4519]/)[43120(]/[7,58)( int

Calor devido iluminao e equipamentos eltricos:

][800WQeltr

CALOR TOTAL:

][4,438980013003004,1989 W

QQQQQeltarpessoascondtotal

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