PT101516B

PT101516B - Instalacao de condicionamento de ar para espacos fechados

Info

Publication number: PT101516B
Application number: PT10151694A
Authority: PT
Inventors: Ingmar Rolin
Original assignee: Abb Installaatiot Oy
Priority date: 1994-05-12
Filing date: 1994-05-12
Publication date: 1999-07-30
Also published as: PT101516A

Description

A presente de ar para permuta de t r a n s f e r i n d o meios de aqueci pósteri ormente i n c 11.1 i n d o a 1 i m e r. t a ç -ã o; e medirem a tempe d i sposi t i ' d e a r · r- e f e c i m e n t o es t r li t ur a d a arrefe c i mento c a i o r (4) d e de (A) al i mentaç ão; p a r a aqliec er tação; meios de arrefeci mento (14) para. arreíecer o ar de regulação (16, 17. 13, 21, 32, 33, d e a 1 i men ta.ç ãío e par a con tro 1 arem do calor e cs meios de aquecimento tempera t li r a m e d i d a.. Pa r a. simplifi c a r as font o a rf on t e meios d e a t u r a d o a r / o d e t r a n s f e r ê η c i a com base 1 insta1 ação, (11, 14) são tal maneira q ir r-af ec i men t o c de permuta de campo de utilização da invenção condicionado de divisfíes de edi d e aq liec i rnento as a o disposi ti vo pr é— a.qliec i. men to , de alimentação se comum.

T1C1OS.

ζλ de per-mlit a o a q u ec i íiien r e a 1 i :: e a t r a v é .1

DESCRIÇÃO

INSTALAÇAO DE CONDICIONAMENTO DE AR PARA ESPAÇOS FECHADOS

A . presente invenção refere-se condicionamento de ar para espaços a uma um calor de ar de.

de alimentação

- meios para para posterior meios instalação de compreendendo para transfer i r fechados, dispositivo de permuta de calor saída retirado de espaços fechados para o ar a ser alimentado aos espaços fechados;

de aquecimento ligados a uma fonte de calor aquecimento do ar de alimentação;

de arrefecimento ligados a uma fonte de frio a rrefecer meios o ar de ar de alimentação arrefecimento com

Uma instalação de espaços fechados verão aquecendo espaço fechado, recuperação é, do ar de alimentação É habitual de alimentação; e regulação para detectarem a temperatura do e controlarem os meios de aquecimento e de base na temperatura detectada.

condicionamento de ar é usada para aquecer durante o inverno e arrefecê-los durante o ou arrefecendo o ar que é é, o ar de alimentação, do ar saído dos espaços transferência do calor introduzido no isto do calor saída e a tornou-se

Além disso, a fechados, isto pa r a o ar de recentemente uma técnica mais comum.

construir unidades separadas operações térmicas como, por exemplo, um permuta de calor para a recuperação do calor do aquecimento para um dispositivo de arrefecimento d ispos i t i vos separados de a energia de bombas, para o ar de alimentação, um dispositivo de aquecer o ar de alimentação, para arrefecer são, cada um tubagens de aquec i men to disposi tivos para todas as dispositivo de ar de saída o ar de alimentação, etc. Estes deles, dotados alimentação ou de circulação para de arrefecimento, incluindo com sistemas

OU de segurança e de fechamento, medidores,

i

válvulas de controlo, etc separados. Além disso, para cada unidade é necessário equipamento de regulação e de controlo· completo.

I Por consequência, é necessário um grande número de, dispositivos diferentes para as instalações de condicionamento de ar e consideráveis custos são causadosi pela aquisição, montagem, afinação e conservação desses | | dispositivos. Os custos dos sistemas de tubagens dei transferência de energia termicamente isoladas necessários ei Idos sistemas de regulação são, muitas vezes, maiores do quej I os da máquina de condicionamento de ar completa. Estes ί sistemas de tubagens necessitam muito espaço no edifício, o! que evidentemente aumenta ainda mais os custos. |

Se se	quiser utilizar não só a energia do ar descarregado
mas t	ambém outra	energia	de	baixo nivel	térmico perdida,
\| como	por exemplo	energia	de	condensação,	ainda é precisa
i outra 1	unidade que	origina	custos extra.

i Como há muitos dispositivos, o consumo de energia facilmente

I é elevado. Por exemplo, cada permutador de calor provoca uma | j I

I perda de carga que aumenta o consumo de energia do ! / ventilador da máquina de condicionamento de ar e cada bomba : consome energia. Os custos da electrificação da máquina de condicionamento de ar são elevados visto que cada dispositivo tem de possuir cablagem e contactores, comutadores operados mecanicamente, dispositivos de segurança, etc. Como todas as unidades operacionais estão separadas, algumas vezes ocorre a sobreposição indesejada das diferentes operações, tais como por exemplo a r refec imen to aumenta ainda e recuperação do calor simultâneos, o que consumo de energia e

Devido ao grande número de dispositivos, a instalação global é muito susceptivel de perturbações e é difícil de operar, devido ao que raramente as instalações funcionam apropriadamente.

objectivo da presente invenção consiste em proporcionar uma instalação de condicionamento de ar que evita os

I j inconvenientes acima mencionados e é consideravelmente de ' ! estrutura mais simples e mais económica. Isso é conseguido: ii:

por meio de uma instalação de acordo com a presente invenção' que se caracteriza pelo facto de as fontes de aquecimento ei ! de arrefecimento serem ligadas ao dispositivo de permuta de!

caior de tal maneira que o pré-aquecimento, o aquecimento! posterior e o arrefecimento do ar de alimentação se realizam! no dispositivo de permuta de calor comum.j

A invenção baseia-se na ideia de substituir as unidades' ii i separadas por uma unica unidade que e utilizada parai i realizar por fases as operações previamente realizadas pelas' ! unidades separadas necessárias. Como apenas é necessária uma ΐ I unidades para fins múltiolos, apenas é necessário um únicoi I i sistema de tubagens para a transferência de energia em vez

I de três ou quatro sistemas, uma única bomba, um único ! conjunto de equipamenco eléctrico, um único sistema de regulação, etc. As perdas de pressão na instalação são menores, a potência de bombagem é essencialmente menor e evita-se a sobreposição de operações, de tal maneira que o ί consumo de energia é substancialmente menor do que nos i sistemas convenciona is. A instalação é também menos i

susceptivel de perturbações e substanc ialmente mais fácil de utilizar .

Seguidamente, a invenção será descrita mais pormenorizadamente com referência aos desenhos anexos, nos qua is i

a Figura 1 representa um diagrama estrutural de uma instaiaçao de condicionamento de ar de acordo com a técnica i ' í anterior;

| a Figura 2 representa um diagrama estrutural de uma forma de realização preferida de uma instalação de condicionamento de ar de acordo com a presente invenção;

a Figura 3 representa uma forma de realização da instalação ^;de condicionamento de ar em que o permutador de calor no ; í lado de alimentação de ar do dispositivo de permuta de calor' ji tem uma estrutura modificada; e as Figuras 4 e 5 representram duas formas de realização i diferentes da instalação de condicionamento de ar comi sistemas de alimentação de ar distribuídos. ; A Figura 1 dos desenhos representa uma instalação dei condicionamento de ar conhecida da técnica anterior. Como a I figura mostra, proporciona-se uma canalização de alimentação'; (2) para fornecer ar de alimentação A a um edifico (1) e uma canalização de saída (3) do ar exausto aspirado do edifício. . A instalação de condicionamento de ar comoreende um 1 ⁷ * I

I dispositivo de permuta de calor (4) para recuperar o calor do ar de saída fazendo-o passar para o ar de alimentação; um dispositivo de aquecimento (5); e um dispositivo de arrefecimento (6). 0 dispositivo de permutador de calor um segundo permutador de alimentação; e um sistema (9) de interligação para fluido C. 0 dispositivo de aquecimento compreende um primeiro canalização de saída; ligado à canalização tubagens de circulação transferência de calor permuta γρ 1 nr de calor (4 ) ligado à ca lor (8) de de (5) compreende um permutador de calor (10) ligado à canalização de alimentação; uma fonte de calor (11); e um sistema de tubagens de circulação (12) de interligação para fluido de ί aquecimento D. O dispositivo de arrefecimento (6) compreende j um permutador de calor (13); uma fonte de frio (14); e um | sistema de tubagens de circulação ( 15 ¹ de interligação para |

I fluido de arrefecimento E. i

A instalaçao de condicionamento de ar é dotada com meios sensores (16) para determinar a temperatura do ar de alimentação tratado e aos meios sensores liga-se um aparelho j de regulação (17) que compreende meios lógicos necessários l para regular e controlar a instalação de condicionamento de

I ι· ii

ií ar. 0 aparelho de regulaçao é ligado de modo a enviar ^;i j i impulsos de controlo (18', 19' e 20') aos respectivos;

| dispositivos de regulação (18, 19 e 20) do dispositivo de permuta de calor, do dispositivo de aquecimento e do, dispositivo de arrefecimento, dispositivos esses que, por! sua vez, ajustam as respectivas válvulas actuadas por motor; 1' (21, 22 e 23) montadas no sistema de tubagens de circulação!

destes dispositivos.

O sistema compreende ventiladores referenciados com (24.) ' i (canalização de saída) e com (25) (canalização dei C alimentação) e bombas referenciadas com (26) (dispositivo dei permuta de calor), com (27) (dispositivo de permuta dei , calor), com 27 (dispositivo de aquecimento) e com (28) > i (dispositivo de arrefecimento). !

I As instalações de condicionamento de ar da técnica anterior ( funcionam da seguinte maneira:

i No inverno, no dispositivo de permuta de calor (4), ί i ^L

I transfere-se calor do ar de saída através do primeiro ;

permutador de calor (7) para o líquido de transferência de |

I calor e, em seguida, este é bombeado pela bomba (25) através ' í do sistema de tubagens de circulação para o segundo j ! permutador de calor (8) e deste para o ar de alimentação. | I <

Quando já não é preciso calor, o disDOsitivo de regulação i I l (18) recebe o respectivo impulso (18') e ajusta a válvula I (21) de tal maneira que o caudal de líquido no sistema de tubagens de· circulação é desviado do segundo permutador de calor (8) e não passa através deste.

A baixas temperaturas inferiores a zero graus C, o calor obtido a partir do ar de descarga náo e suficiente para pré- j -aquecer o ar de alimentação. Nesse caso, o disoositivo de | regulação (19) do dispositivo de aquecimento (5) recebe o respectivo impulso (19') e controla a válvula (22) de tal i

I maneira que- o fluido de aquecimento é bombeado pela bomba i ii ! (27) da fonte de calor para o permutador de calor (10) para í í ^Lí aquecer mais o ar de alimentação.;

li

i No verão, a temperatura do ar exterior é maior go que a ) j temperatura pretendida para o ar de alimentação e este ar ί tem de ser arrefecido. Para esta finalidade, a instalação de

I: :

condicionamento de ar da técnica anterior compreende um _;dispositivo de humidificação (29) que está ligado à canalização de saída e que compreende um humificador (30) ;

ii para humidificar o ar de saída. A humidificação faz evaporar ’ | água para o ar de descarga e por consequência a temperatura j : do ar de saída diminui. A potência de arrefecimento assim i Ί obtida é transferida pela recuperação de calor do > i dispositivo de permuta de calor (4) e através do sistema de ; il canalizações de circulação para o ar de alimentação, de ta] i ; maneira que o ar de alimentação é arrefecido I correspondentemente. Se este pré-arrefecimento não for i I suficiente, o dispositivo de regulação (20) do dispositivo !

d de arrefecimento (6) recebe o impulso (20') do aparelho de |i ji regulação (17) e ajusta a válvula (23) de tal maneira que o j fluido de arrefecimento é bombeado pela bomba (28) da fonte | ) de frio para o permutador de calor (13) a fim de arrefecero j ί ar de alimentação. ' ! i ' A Figura 2 representa um diagrama estrutural de uma I i instalação de condicionamento de ar de acordo com a presente invenção. Na figura, utilizam-se os mesmos números de referência que se usaram na Figura 1 para designar partes i substancialmente correspondentes.

A instalação de condicionamento de ar compreende um dispositivo de permuta de calor (4) que compreende um 'i primeiro permutador de calor !7), um segundo permutador de calor (8) e um sistema de tubagens de circulação (9) e um | dispositivo de regulaçao (18), uma válvula actuada por motor ; j i

Í (2.1) e uma bomba (26). j

I De acordo com a presente invenção, liga-se uma fonte de · i calor (11) por meio de uma tubagem (31) ao sistema de ! canalizações de circulação (9) do dispositivo de transmissão de calor através de uma válvula de isolamento (32). i i i ! i

I

Semelhantemente, uma fonte de frio (14) é ligada por meio da mesma tubagem ao sistema de canalizações de circulação por ί intermédio de uma válvuLa de isolamento (33). A tubagem (31) é ligada ao sistema de canalizações de circulação porj intermédio de uma válvula actuada por motor (34).

Í|

I Um aparelhe de regulação (17) que responde à temperatura do

I ar de alimentação é ligado para controlar.a válvula (21) do· | dispositivo de permuta de calor, a válvula (32) da fonte de ) :i i! calor e a válvula (33) da fonte de frio bem como a válvula ^{! :}i actuada por motor (34) por intermédio dos respectivos í ! dispositivos de regulação (18, 35, 36 e 37).:

h A instalação de condicionamento de ar funciona de acordo com) a seguinte maneira:

I No inverno, recupera-se calor do ar de saída e transfere-sei

I para o ar de alimentação por meio do dispositivo dej

I transmissão de calor (4). 0 aparelho de regulação (17)j j conserva as válvulas (3 2 , 33 e 34) fechadas até que o pré-{ j-aquec imen to do ar de alimentação efectuado peio dispositivo i ; ^Lί

I de transmissão de calor seja suficiente para fazer subir a ' JI i temperatura do ar de alimentação ate ao nível· pretendido. ; Nos casos em que o pré-aquecimento do ar de alimentação pela | i transmissão de calor do ar de descarga não é suficiente, o aparelho de regulação aplica impulsos (35' e 37') aos dispositivos de regulação (35 e 37) das válvulas (32 e 34)

I í para abrir as válvulas. Deixa-se assim que a fonte de calor (11) alimente mais calor ao sistema de tubagens de circulação (9)

Quando verão, e ao segundo permutador de calor (8).

o ar de alimentação tem de ser arrefecido durante o de regulação (17i gera funcionamento u o aparelho para pôr humidi f icaçao (29 regulação (36 e válvulas. A fonte em os para fazer que os das válvulas (33 impulsos (36 d ispos i t ivo dispôsi tivos e 34) abram de de as de frio (14) e assim capaz de provocar maior arrefecimento no sistema de tubagens de circulação e no segundo permutador de calor (8), se o arrefecimento um

I

37) um transferido pelo dispositivo de permuta de calor (4) a· partir do ar de descarga não for suficiente para arrefecer o; ar de alimentação.

Note-se que, quando se utiliza a presente invenção, instalação de condicionamento de ar, é preciso apenas único dispositivo de permuta de calor e não são necessár dispositivos de permuta de calor separados com permutadores !

I de calor e sistemas de tubagens de circulação associados: para efectuar um aquecimento adicional ou um arrefecime ad iciona1.

Se for necessário, é também possível ligar um dispositivo aquecimento de condensado (38), Figura 1, ao sistema tubagens de acordo com de tracejadas condensado (38), Figura 1, do dispositivo de permuta de calor invenção, como de representam as linhas para uma fonte de aquecimento do

A forma de realização da representada na Figura representada na Figura 2 permutador de calor (8) (4) ter duas partes, adicional (8a) além do instalação de desvia-se da condicionamento de ar forma de realização ao facto de calor (11) e a fonte sistema de tubagens de de calor adicional.

apenas devido do dispositivo de permuta compreendendo um permutador permutador de de frio ( 14 ) ca ior ( 8 ) . A o segundo de calor de calor fonte de são assim ligadas ao através do Dermutador no caso de orocessos

Esta solução é utilizada por exemplo controlados pelo caudal de ar em que os caudais mássicos de ar e de líquido não se mantêm constantes. A solução evita que a diferença de temperatura do processo se altere num sentido inconveniente quando do calor.

se

A forma de realização da instalação de condicionamento de ar representada na Figura 4 compreende um de ar centralizado e um sistema de distribuído. Como o sistema de tubagens

LO

de alimentação de ar podem dividir-se em pequenas unidades locais, de tal modo que o conjunto de canalizações de alimentação de ar do edifício com o isolamento necessário i seja pequeno.

A Figura 4 representa três canalizações de alimentação de ar separadas (2, 2', 2”). As canalizações adicionais (2¹ e 2) i possuem permutadores de calor separados (8' e 8), sistemas ¹de tubagens de recircuiação separados (9' e 9) e válvulas:

i actuadas per motores separadas (21 e 21 e 34' e 34). Os ! sistemas de tubagens de recircuiação (9' e 9) estão ligados: em paralelo com o sistema de tubagens de circulação (9) do : dispositivo de permuta de calor (4) pelas tubagens (9a e· ί 9b). Os sistemas de tubagens de circulação (9' e 9) estão ligadas com as fontes de calor e de frio (11 e 14) por uma ; tubagem ramificada (31a). Desta maneira, a quantidade de j energia de aquecimento ou de arrefecimento a ser fornecida I

Ii às diferentes condutas de ar de alimentação pode seri ajustada independentemente umas das outras por intermédioi

I das válvulas (34, 34' e 34).!

íi

1;

j O inverso é também possível, isto é, o sistema de ₍• alimentação de ar pode ser centralizado e o sistema de saida j iί do ar pode ser distribuido,is to e, compreender duas ou mais | canalizações de saída do ar (3).i

A Figura 5 representa uma forma de realização da instalação | de condicionamento de ar em que o sistema de alimentação do ! ar é distribuído de maneira semelhante à representada na

Figura 4. Na Figura 4, as fontes de calor e de frio estão i i ligadas aos permutadores de calor (8, 8' e 8) das condutas j de alimentação de ar por intermédio de uma tubagem comum (31) . E assim possível alimentar 'apenas fluido de !

I aquecimento ou apenas fluido de arrefecimento I ! simultaneamente a todos os permutadores de calor. Na solução ( representada na Figura 5, a fonte de calor e a fonte de frio ;

I estão ligadas aos permutadores de calor (8, 8' e 8) por ¹ meio de tubagens diferentes (40 e 41) através de válvulas de :

I; ί distribuição (42 e 42') pode ser alimentado a independentemente do tipo de permutadores de calor.

As formas de realização referidas, ce nenhuma forma invenção mas a invenção pode das reivindicações quanto se que a instalação de acordo precisa sempre de representadas na Figura humid 1 ficação pode ser de modo que qualquer cada permu tador fluido alimentado da se ser dos de aos fluidos calor outros acima presente invenção pretende que restrinjam a modificada dentro do âmbito que ira.

com a compreender 1; assim, por omitida se

Por exemplo, é evidente invenção não as operações a operação de necessár ia. A presente todas exemplo, não for

Figura 1 deve ser considerada apenas como um simples exemplo de uma solução de acordo com a técnica anterior em que estão j incluídas todas as operações possíveis. A instalação de ί acordo com a presente invenção pode compreender todas estas i operações, se elas forem consideradas necessárias, j Evidentemente, na presente invenção é também possível | utilizar todos os acessórios de tubagens tais como por I i exemplo vaivulas de 2 vias, etc. Na invenção, também se podem usar todos os métodos de regulação; por exemplo, todas as mensagens de saída do aparelho de regulação (17) podem ser aplicadas directamente às válvulas accionadas por motor i (21 e 34), etc. |

Claims

í 1. Instalação de condicionamento de ar para espaços fechados (1), compreendendo

- um dispositivo de permuta de calor (4) para transferir calor do ar de saída (B) removido dos espaços fechados (1) para o ar de alimentação (A) a ser alimentado aos j espaços fechados (1), incluindo pelo menos um primeiro permutador de calor ligado a uma ii conduta do ar de saída para o ar de descarga, pelo menos um segundo permutador de calor ligado a uma conduta de alimentação de ar para o ar de alimentação e um sistema de tubagens de circulação (9) para fluido de transferência de calor ( C ) que interliga os referidos permutadores de calor;

- uma fonte de calor (11) para aquecer mais o ar de alimentação (A);

- uma fonte de frio (14) para arrefecer o ar de alimentação (A); e

- meios de regulação (16, 17, 18, 21, 32, 33, 34, 37) para medirem a temperatura do ar de alimentação (A) e controlarem o dispositivo de transmissão de calor (4) e as fontes de calor e de frio (11; 14), com base na temperatura medida;

caracterizada pelo facto de as fontes de calor e de frio (11; 14) serem ligadas, por meio de uma tubagem comum (31), ao sistema de tubagens de circulação (9) para fornecer mais fluido de aquecimento (D) e/ou fluido de arrefecimento (E) ao sistema de tubagens de circulação, tendo lugar o aquecimento, o aquecimento posterior e o arrefecimento do ar de alimentação (A) através do dispositivo de permuta de calor (4) sob o controlo do dispositivo de regulação. ²
2. Instalação de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo facto de a fonte de calor (11) e a fonte de frio (14) serem ligadas ao sistema de tubagens de circulação (9) do dispositivo de permuta de calor (4) através duma válvula (34) a qual permite que selectivamente entre para o segundo permutador de calor (8) apenas fluido de transferência de calor ( C ) ou fluido de transferência de calor e fluido de aquecimento posterior (C, D) numa proporção regulável ou apenas fluido de arrefecimento (E).
3. Instalação de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo facto de a válvula (34) ser I operada pelos meios de regulação (37) controlados por meios sensores (16) que medem a temperatura do ar de alimentação (A).
4. Instalação de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizada pelo facto de o segundo permutador de calor (8) do dispositivo de transferência de calor (4) ter duas partes, uma das quais (8) está ligada ao sistema de tubagens de circulação (9) do dispositivo de permuta de calor e a outra das quais (8a) está ligada à tubagem comum (31) que liga a fonte de calor (11) e a fonte de frio (14) ao sistema de tubagens de circulação de tal maneira que ambas as partes (8, 8a) do permutador de calor estejam montadas em série em relação à passagem do fluido de aquecimento (D) e do fluido de arrefecimento (E).
5. Instalação de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, compreendendo uma canalização de saída de ar (3) tendo um primeiro permutador de calor (7) para o ar de saída (B) e pelo menos duas condutas de alimentação de ar separadas (2, 2’, 2”) tendo cada uma um permutador de calor (8, 8’, 8”) para alimentação de ar (A), sendo os permutadores de calor ligados a um sistema de tubagens comuns (9, 9’, 9”, 9a, 9b) para fluido de transferência de calor (C), caracterizada pelo facto de a fonte de calor (11) e a fonte de frio (14) serem ligadas pela tubagem comum (31, 31a) a cada um dos segundos permutadores de calor (8, 8’, 8”) através de uma válvula de regulação das quantidades (34, 34’, 34”).
6. Instalação de acordo com a reivindicação 1, compreendendo uma canalização de saída de ar (3) tendo um primeiro permutador de calor (7) para o ar de saída (B) e pelo menos duas condutas de alimentação de ar separadas (2, 2’, 2”) tendo cada uma um permutador de calor (8, 8’, 8”) para alimentação de ar (A), sendo os permutadores de calor ligados a um sistema de tubagens comuns (9, 9’, 9”, 9a, 9b) para fluido de trans-ferência de calor (C), caracterizada pelo facto de a fonte de calor (11) e a fonte de frio (14) serem ligadas através duma válvula de comutação (42) à tubagem comum (31) que se encontra ligada à tubagem de circulação (9) para o segundo permutador de calor (8) do dispositivo de permuta de calor (4) através de uma válvula de regulação das quantidades (34) e, por meio de tubagens separadas (40, 41), a cada um dos outros segundos permu-tadores de calor (8’, 8”) através de uma válvula de comutação (42’) e de uma válvula de regulação das quantidades (34’).

Lisboa,