Climatização recupera calor desperdiçado

O Edifício Capemisa, localizado no Rio de Janeiro (RJ), passou recentemente por um retrofit contemplando os 4 mil m² de área construída, desde a fachada, passando pelas instalações elétricas, hidráulicas, climatização até os ambientes de escritórios. Com arquitetura da Fernando Peixoto Arquitetos, o projeto de climatização foi da MSA Projetos e Consultoria e a instalação realizada pelo Grupo MAC Engenharia.

De acordo com Mario Sergio P. de Almeida, diretor da MSA, antes de passar pelo retrofit o sistema de climatização do edifício era composto por equipamentos de expansão direta do tipo self-contained com condensação à água, distribuído pelos 12 andares existentes, atendidos por duas torres de condensação localizadas na cobertura que forneciam água para todos os equipamentos.

“Devido ao desgaste do tempo foi desenvolvido um projeto de retrofit das instalações contemplando as salas com 90 estações de trabalho por andar, além de salas de reunião, de apoio e áreas comuns. O prédio seria totalmente reformado sem haver sua desocupação e deveria ser desenvolvido por pavimento, assim, o sistema VRF com condensação a ar foi a solução ideal encontrada para ajustar-se a essa necessidade”, informa Almeida.

O sistema é por expansão direta através de evaporadores VRF tipo cassete, permitindo modulação individual de capacidade em cada unidade interna, atendendo as efetivas necessidades de carga térmica do sistema. A instalação deste sistema de ar condicionado tem por finalidade proporcionar condições de conforto térmico durante o ano todo, com controle individual de tempe­ratura, que podem ser acionados por controle remoto ou local ou através de sistema central de controle com o uso de sistema de supervisão e automação instalado no edifício. As unidades condensadoras VRF com condensação a ar foram instaladas na cobertura, assim como o sistema de tratamento de ar externo.

Estudo energético

Pensando na eficiência energética do sistema e com a possibilidade de utilizar trocador de calor ar/ar devido à grande quantidade necessária de ar exterior para o sistema, foi adotado o uso de recuperador de calor com roda entálpica garantindo a insuflação de ar proveniente do exterior duplamente filtrado conforme recomendações das normas da ABNT.

“Foi desenvolvido um estudo energético prévio comparando o sistema de climatização com e sem roda entálpica. Considerando-se os custos adicionais de instalação conclui-se que o capital teria retorno em menos de 5 anos. Diante dos estudos comprobatórios de eficiência para a solução adotada, o empreendedor optou pelo tratamento do ar externo. Analisando os dados que tínhamos sobre os equipamentos instalados tanto para o ar exterior quanto para a climatização em si, temos pelos cálculos que o sistema de recuperação de energia com roda entálpica economiza 111 kWh, (31,56 TRh), ou seja, 477 kW sem roda contra 366 kW com roda. Segundo as contas com a planilha que tínhamos de economia energética, estamos obtendo uma economia anual de R$79.081,31, levando em consideração a tabela de preços da Light”, diz Almeida. O ar exterior admitido nos ambientes foi previamente filtrado e resfriado pelo ar de exaustão através da troca térmica na roda entálpica com vazão de ar exterior de 11.250 L/s, e caixas de ventilação e exaustão compatíveis com o sistema desenvolvido. A vazão de insuflação é de 42.529 m³/h, e a de retorno 40.388 m³/h. Todos os ambientes são tratados com filtros finos classe F5.

Condições de operação e retorno de investimento

Segundo Almeida, o sistema foi projetado para operar conforme as seguintes condições:

– Temperatura de bulbo seco de entrada de ar: 36,2ºC

– Temperatura de bulbo úmido de entrada de ar: 27,5ºC

– Temperatura de bulbo seco de retorno de ar: 26ºC

– Umidade relativa de retorno de ar: 55%

– Vazão de Insuflação: 42.529 m³/h

– Vazão de Retorno: 40.388 m³/h

– Pressão total do ventilador de insuflação: 650 Pa

– Pressão total do ventilador de retorno: 600 Pa

Luiz Dzialoshinky, diretor da DRI, acrescenta que a distribuição do ar é realizada através de rede de dutos de insuflação e retorno termicamente isolados, distribuídos através de shaft vertical em todos os pavimentos, utilizando dampers de regulagem individuais por andar para a regulagem e balanceamento do sistema. As saídas de ar são dotadas de reguladores de vazão e bocas de ar redondas instaladas no forro.

“Porém, com o uso da roda entálpica foi necessário o uso de ventiladores com maior pressão estática para o sistema de ventilação e exaustão (650 Pa contra 300 Pa) o que implica no aumento de 7,36 kWh de consumo no sistema e a roda entálpica possui motor elétrico de 0,75 kW. Somando o aumento de cargas do conjunto de recuperação de calor com roda entálpica, temos um total de 8,11 kWh a mais de potência, o que nos forneceu uma economia por hora de 27,47 kWh. Considerando-se uma operação de 22 dias por mês, e 12 horas de operação dia, e um fator estimado de variação na temperatura externa ao longo do ano de 0,7 teremos uma economia em energia elétrica = 27,47 kWh x 12 horas x 22 dias x 12 meses x 0,7 = 60.920 kWh ano”, informa o diretor da DRI.

Sobre os custos e retorno de investimento na opção pela recuperação de calor do sistema de climatização do Edifício Capemisa, Dzialoshinky esboça os custos e as vantagens abaixo:

Considerando os seguintes custos adicionais para instalação da roda entálpica:

– maior rede de dutos de exaustão: R$ 30.000,00;

– conjunto de ventilador, exaustor e estrutura de filtros: R$ 68.000,00;

– roda entálpica: R$ 60.000,00;

– fechamento de dutos na roda entálpica: R$ 10.000,00;

– quadro elétrico para 20 + 20 CV: R$ 12.000,00;

– interligações elétrica para 20 + 20 CV: R$ 3.500,00;

TOTAL: R$ 183.500,00

No sistema sem roda entálpica teríamos:

– caixa de ventilação c/menor pressão estática: R$ 12.000,00;

– caixa de ventilação c/menor vazão: R$ 5.000,00;

– estrutura de filtros G4 + F5: R$ 8.000,00;

– quadro elétrico para 12,5 CV + 3 CV: R$ 5.000,00;

– interligações elétricas para 12,5 CV + 3 CV: R$ 1.500,00;

TOTAL: R$ 31.500,00

O valor para a modificação do sistema utilizando o conjunto de recuperação de calor com roda entálpica foi de R$ 152.000,00.

“Levando em consideração as tarifas existentes na conta de energia elétrica, puderam-se estudar os valores gastos pelo ar condicionado no período de um ano, resultando em um retorno do investimento de menos de dois anos para a modificação do sistema de ventilação com o uso de recuperador de energia com roda entálpica”, conclui Dzialoshinky.

FICHA TÉCNICA

Obra: Edifício Capemisa – Rio de Janeiro – RJ

Projeto arquitetônico: Fernando Peixoto Arquitetos

Projeto de climatização: MSA Projetos e Consultoria

Instalação: Grupo Mac Engenharia

Sistema VRF: Hitachi

Roda entálpica: DRI

Filtros de ar: Trox

Difusores: Multivac

Reguladores de vazão de ar: Trox e Multivac

Caixas de ventilação: Termodin