Diretrizes de ventilação para projeto

O objetivo das diretrizes (Blomsterberg, 2000) [Ref. 6] é orientar os profissionais (principalmente projetistas de HVAC e administradores de edifícios, mas também clientes e usuários de edifícios) sobre como obter sistemas de ventilação com bom desempenho, aplicando tecnologias convencionais e inovadoras. As diretrizes são aplicáveis ​​a sistemas de ventilação em edifícios residenciais e comerciais, e durante todo o ciclo de vida de um edifício, ou seja, briefing, projeto, construção, comissionamento, operação, manutenção e desconstrução.

Os seguintes pré-requisitos são necessários para um projeto baseado no desempenho de um sistema de ventilação:

• Especificações de desempenho (referentes à qualidade do ar interno, conforto térmico, eficiência energética etc.) foram especificadas para o sistema a ser projetado.
• Uma perspectiva de ciclo de vida é aplicada.
• O sistema de ventilação é considerado parte integrante do edifício.

O objetivo é projetar um sistema de ventilação que atenda às especificações de desempenho específicas do projeto (consulte o capítulo 7.1), aplicando tecnologias convencionais e inovadoras. O projeto do sistema de ventilação deve ser coordenado com o trabalho de projeto do arquiteto, do engenheiro estrutural, do engenheiro elétrico e do projetista do sistema de aquecimento/resfriamento. Isso para garantir que o edifício acabado com o sistema de aquecimento, resfriamento e ventilação tenha um bom desempenho. Por último, e não menos importante, o gerente do edifício deve ser consultado sobre seus desejos especiais. Ele será responsável pela operação do sistema de ventilação por muitos anos. O projetista, portanto, deve determinar certos fatores (propriedades) para o sistema de ventilação, de acordo com as especificações de desempenho. Esses fatores (propriedades) devem ser escolhidos de forma que o sistema geral tenha o menor custo do ciclo de vida para o nível de qualidade especificado. Uma otimização econômica deve ser realizada levando em consideração:

• Custos de investimento
• Custos operacionais (energia)
• Custos de manutenção (troca de filtros, limpeza de dutos, limpeza de dispositivos terminais de ar etc.)

Alguns dos fatores (propriedades) abrangem áreas onde os requisitos de desempenho devem ser introduzidos ou tornados mais rigorosos em um futuro próximo. Esses fatores são:

• Design com perspectiva de ciclo de vida
• Projeto para uso eficiente de eletricidade
• Design para baixos níveis de som
• Projeto para uso de sistema de gestão de energia em edifícios
• Projeto para operação e manutenção

Design com ciclo de vida perspectiva 

Os edifícios devem ser sustentáveis, ou seja, um edifício deve, durante sua vida útil, ter o menor impacto possível no meio ambiente. Diversas categorias de pessoas são responsáveis ​​por isso, como projetistas e administradores de edifícios. Os produtos devem ser avaliados sob a perspectiva do ciclo de vida, onde todos os impactos no meio ambiente devem ser considerados durante todo o ciclo de vida. Em um estágio inicial, o projetista, o comprador e o empreiteiro podem fazer escolhas ecologicamente corretas. Um edifício consiste em vários componentes diferentes com diferentes vidas úteis. Nesse contexto, a manutenibilidade e a flexibilidade devem ser levadas em consideração, ou seja, o uso de, por exemplo, um edifício de escritórios pode mudar diversas vezes durante sua vida útil. A escolha do sistema de ventilação geralmente é fortemente influenciada pelos custos, ou seja, geralmente pelos custos de investimento e não pelos custos do ciclo de vida. Isso geralmente significa um sistema de ventilação que atenda aos requisitos do código de construção com os menores custos de investimento. O custo operacional de, por exemplo, um ventilador pode ser 90% do custo do ciclo de vida. Fatores importantes e relevantes para as perspectivas do ciclo de vida são:
Vida útil.

• Impacto ambiental.
• Mudanças no sistema de ventilação.
• Análise de custos.

Um método simples usado para análise do custo do ciclo de vida é calcular o valor presente líquido. O método combina investimento, energia, manutenção e custo ambiental durante parte ou toda a fase operacional da construção. O custo anual de energia, manutenção e meio ambiente é recalculado como um custo atual (Nilson 2000) [Ref. 36]. Com este procedimento, diferentes sistemas podem ser comparados. O impacto ambiental nos custos é geralmente muito difícil de determinar e, portanto, frequentemente deixado de fora. O impacto ambiental é, até certo ponto, levado em consideração pela inclusão de energia. Frequentemente, os cálculos do LCC são feitos para otimizar o uso de energia durante o período de operação. A maior parte do uso de energia do ciclo de vida de uma construção ocorre durante este período, ou seja, aquecimento/resfriamento de ambientes, ventilação, produção de água quente, eletricidade e iluminação (Adalberth 1999) [Ref. 25]. Assumindo que a vida útil de uma construção seja de 50 anos, o período operacional pode ser responsável por 80 a 85% do uso total de energia. Os 15 a 20% restantes são destinados à fabricação e ao transporte de materiais de construção e construção.

Design para uso eficiente de eletricidade para ventilação 

O uso de eletricidade de um sistema de ventilação é determinado principalmente pelos seguintes fatores: • Quedas de pressão e condições de fluxo de ar no sistema de dutos
• Eficiência do ventilador
• Técnica de controle do fluxo de ar
• Ajuste
Para aumentar a eficiência do uso da energia elétrica são de interesse as seguintes medidas:

• Otimize o layout geral do sistema de ventilação, por exemplo, minimize o número de curvas, difusores, alterações de seção transversal e peças em T.
• Mude para um ventilador com maior eficiência (por exemplo, acionamento direto em vez de acionamento por correia, motor mais eficiente, pás curvadas para trás em vez de curvadas para frente).
• Reduza a queda de pressão na conexão ventilador – duto (entrada e saída do ventilador).
• Reduza a queda de pressão no sistema de dutos, por exemplo, em curvas, difusores, mudanças de seção transversal, peças em T.
• Instale uma técnica mais eficiente de controle do fluxo de ar (controle de frequência ou ângulo das pás do ventilador em vez de controle de voltagem, amortecedor ou palheta guia).

De importância para o uso geral de eletricidade para ventilação também são, obviamente, a estanqueidade dos dutos, as taxas de fluxo de ar e os tempos operacionais.

Para mostrar a diferença entre um sistema com perdas de carga muito baixas e um sistema com a prática atual até agora, um “sistema eficiente”, SFP (potência específica do ventilador) = 1 kW/m³/s, foi comparado com um “sistema normal”, SFP = entre 5,5 – 13 kW/m³/s (verTabela 9). Um sistema muito eficiente pode ter um valor de 0,5 (ver capítulo 6.3.5).

Tabela 9: Quedas de pressão e SFP calculadas valores para um “sistema eficiente” e um “sistema atual sistema". 

Design para baixos níveis de som 

Um ponto de partida para projetar com baixos níveis de ruído é projetar com baixos níveis de pressão. Dessa forma, é possível escolher um ventilador operando com baixa frequência de rotação. Baixas quedas de pressão podem ser alcançadas das seguintes maneiras:

• Baixa velocidade do ar, ou seja, grandes dimensões do duto
• Minimize o número de componentes com quedas de pressão, por exemplo, alterações na orientação ou tamanho do duto, amortecedores.
• Minimize a queda de pressão nos componentes necessários
• Boas condições de fluxo nas entradas e saídas de ar

As seguintes técnicas para controlar os fluxos de ar são adequadas, levando em consideração o som:

• Controle da frequência de rotação do motor
• Alteração do ângulo das pás dos ventiladores axiais
• O tipo e a montagem do ventilador também são importantes para o nível sonoro.

Se o sistema de ventilação assim projetado não atender aos requisitos sonoros, provavelmente será necessário incluir atenuadores de som no projeto. Não se esqueça de que o ruído pode entrar pelo sistema de ventilação, como, por exemplo, o ruído do vento através das saídas de ar externas.
7.3.4 Projeto para uso de BMS
O sistema de gerenciamento predial (BMS) de um edifício e as rotinas de acompanhamento de medições e alarmes determinam as possibilidades de obter uma operação adequada do sistema de aquecimento/resfriamento e ventilação. Uma operação ideal do sistema HVAC exige que os subprocessos possam ser monitorados separadamente. Esta também é frequentemente a única abordagem para descobrir pequenas discrepâncias em um sistema que, por si só, não aumentam o consumo de energia o suficiente para ativar um alarme de consumo de energia (por níveis máximos ou procedimentos de acompanhamento). Um exemplo são problemas com um motor de ventilador, que não são refletidos no consumo total de energia elétrica para a operação de um edifício.

Isso não significa que todo sistema de ventilação deva ser monitorado por um BMS. Para todos os sistemas, exceto os menores e mais simples, um BMS deve ser considerado. Para um sistema de ventilação muito complexo e grande, um BMS provavelmente é necessário.

O nível de sofisticação de um BMS deve estar de acordo com o nível de conhecimento da equipe operacional. A melhor abordagem é compilar especificações detalhadas de desempenho para o BMS.

7.3.5 Projeto para operação e manutenção
Para permitir a operação e manutenção adequadas, é necessário redigir instruções de operação e manutenção adequadas. Para que essas instruções sejam úteis, certos critérios devem ser atendidos durante o projeto do sistema de ventilação:

• Os sistemas técnicos e seus componentes devem ser acessíveis para manutenção, troca, etc. As salas de ventilação devem ser suficientemente amplas e bem iluminadas. Os componentes individuais (ventiladores, registros, etc.) do sistema de ventilação devem ser facilmente acessíveis.
• Os sistemas devem ser marcados com informações sobre o meio em tubos e dutos, direção do fluxo, etc. • O ponto de teste para parâmetros importantes deve ser incluído

As instruções de operação e manutenção devem ser preparadas durante a fase de projeto e finalizadas durante a fase de construção.

Veja discussões, estatísticas e perfis de autores desta publicação em: https://www.researchgate.net/publication/313573886
Rumo à melhoria do desempenho dos sistemas de ventilação mecânica
Autores, incluindo: Peter Wouters, Pierre Barles, Christophe Delmotte, Åke Blomsterberg
Alguns dos autores desta publicação também estão trabalhando nestes projetos relacionados:
Estanqueidade dos edifícios
CLIMATIZAÇÃO PASSIVA: FCT PTDC/ENR/73657/2006