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Sistemas de Balanceamento de Ar HVAC

Métodos de Balanceamento de Ar

Balanceamento de Ar é necessário um sistema de distribuição para direcionar adequadamente o fluxo de ar de modo a otimizar o projeto do sistema. Os caudais são testados, ajustados e balanceados como pés cúbicos por minuto (CFM) ou metros cúbicos por hora (m3/h). Existem dois métodos tradicionais para balancear o fluxo de ar nos terminais. O primeiro é o balanceamento sequencial, que envolve o ajuste sequencial da zona e dos amortecedores de ramificação. No entanto, o método mais comum de balanceamento de ar é chamado balanceamento proporcional.

Para o balanceamento proporcional tradicional, uma campânula de fluxo de ar, ou campânula de captura, é o instrumento de teste mais popular usado para fazer leituras de fluxo de ar. Leituras transversais na conduta com um tubo Pitot ou um termo-anemómetro de ar quente é outro método aceite para capturar o fluxo de ar real.

Dwyer desenhou uma variação de balanceamento proporcional, que é chamado de balanceamento preditivo usado no instrumento de balanceamento SAH SMART Air Hood® da série Dwyer. O Balanceamento Preditivo foi projetado para ser um processo mais rápido e dar resultados mais precisos que o balanceamento proporcional tradicional.
Balanceamento Preditivo vs. Balanceamento Proporcional

No balanceamento proporcional tradicional, a campânula de fluxo irá medir diretamente o fluxo volumétrico de ar nas saídas ou terminais de um sistema: os registros, grelhas e difusores. A maioria das hottes de fluxo de ar são em forma de cone e alinhadas com os registros de teto como mostrado na Figura 1 na figura à esquerda. Quando uma campânula de fluxo de ar é colocada sobre um terminal, irá gerar pressão dentro do sistema de condutas, o que reduz o fluxo de ar para o terminal. Esta condição é chamada de contrapressão. O efeito da contrapressão pode resultar em erros quando se efectuam leituras. Antes de utilizar uma campânula de fluxo, muitos técnicos recomendam a realização de uma passagem da conduta para verificar o factor K. Algumas hottes de fluxo digital incluem compensação de contrapressão que tenta calcular o efeito da contrapressão para o técnico.

A técnica de balanceamento preditivo do Dwyer é baseada no balanço de massa e métodos de conservação de energia. Predictive Balancing, é um processo que envolve a previsão dos pontos de ajuste de fluxo ideais para cada TUA (Terminal Under Adjustment) de modo que cada terminal esteja no fluxo alvo até que o processo esteja completo. O instrumento de balanceamento SAH SMART Air Hood® da série Dwyer foi projetado com o balanceamento preditivo em mente. A campânula de ar Dwyer está sendo usada na Figura 1 na figura à direita.

O Balanceamento Preditivo é determinístico e minimiza o número ou passos de processo envolvidos no teste, ajuste e balanceamento de sistemas HVAC. A Figura 2 ilustra uma comparação entre o Balanceamento Preditivo e os processos tradicionais de balanceamento proporcional, mostrando quanto mais rápido é o Balanceamento Preditivo.

Balanceamento proporcional

Com balanceamento proporcional (referência Figura 3), o técnico faz o balanceamento de um terminal proporcional ao terminal chave. Para iniciar um balanceamento proporcional de um sistema, um requisito é que o sistema tenha uma taxa de 80% a 120% para o fluxo total do projeto. Sistemas que são superiores ou inferiores a este intervalo não irão equilibrar adequadamente. Se o sistema estiver fora deste intervalo, a velocidade do ventilador deve ser ajustada para ficar dentro do intervalo. Uma vez definido, o fluxo de ar de cada terminal permanecerá a mesma relação para outros terminais.

Se a chave Terminal 1 tiver um fluxo de projeto de 60%, então o Terminal 2 é 57%, o Terminal 3 é 65%, e a relação para a chave Terminal 1 é 57% / 60% = 0,95. Significa que o Terminal 2 irá fornecer 95% do volume de ar do Terminal 1. Com o Terminal 1 como chave, fornecendo 100% do fluxo de design, então o Terminal 2 estará fornecendo 95% do fluxo de design. Isto irá satisfazer os requisitos de design. Por exemplo, se o amortecedor do Terminal 3 for ajustado para 525 CFM, o fluxo do Terminal 1 pode aumentar para 550 CFM. Neste caso, o Terminal 2 está dentro da faixa de projeto; 550 * 0,95 = 523 CFM.

Após os terminais estarem em equilíbrio, com a devida relação de tolerância uns com os outros, eles permanecem em equilíbrio uns com os outros, mesmo que o volume de ar possa mudar. Todos os terminais do sistema ficam então proporcionalmente equilibrados. A RPM do ventilador pode ser ajustada para fornecer o volume total de ar pretendido e todos os terminais fornecerão o fluxo de projeto dentro das tolerâncias estabelecidas.

Este processo requer que o técnico de balanceamento ajuste o fluxo do sub-ajuste do terminal (TUA) para a chave para obter a proporção correta de fluxo. O fluxo do terminal chave muda quando o amortecedor TUA é alterado. Pode levar várias iterações para atingir a proporção correta de vazão.

Desde que o técnico esteja estimando onde ajustar a vazão da TUA em relação à chave, a tolerância pode variar consideravelmente, o que limita a precisão do balanceamento. A ilustração da Figura 3 mostra o número potencial de passos longos envolvidos no balanceamento proporcional.

Balanceamento Preditivo

O processo de Balanceamento Preditivo (referência Figura 4) começa abrindo os amortecedores para capturar o fluxo total. O fluxo total é distribuído nos quatro fluxos terminais. Os fluxos terminais são determinados pelas cargas terminais e amortecedores e a queda de pressão no sistema.

O terminal 2 é o primeiro amortecedor ajustado no sistema, e o terminal 1 é a chave. O Balanceamento Preditivo calcula o set point ideal de vazão para o Terminal 2 para TUA e prevê as vazões para os Terminais 1, 3 e 4.

Após ajustar a vazão do Terminal 2 para o set point ideal de vazão, o Balanceamento Preditivo calcula o set point ideal para o Terminal 3 e prevê as novas vazões para os Terminais 1, 2 e 4.

Para terminar, o Balanceamento Preditivo calcula o ponto de ajuste ideal para o último Terminal, número 4, e os fluxos para os Terminais 1, 2, e 3 são corretamente proporcionados ao alvo.

Finalmente, o Balanceamento Preditivo calcula o fluxo ideal para o Terminal 4 para que o fluxo do soprador possa ser ajustado para trazer todos os fluxos dos terminais para os fluxos alvo.

Balanceamento Preditivo também monitora e compensa a carga no soprador/ventilador dos fechos do amortecedor durante o processo de balanceamento. A ilustração na Figura 4 comparada com a Figura 3 mostra o quanto o Balanceamento Preditivo é mais fácil e rápido do que o Balanceamento Proporcional na quantidade de passos envolvidos no processo.