Este cálculo aplica-se apenas para ambientes simples, para ambientes com maior complexibilidade técnica torna-se inviável sem o auxílio de uma ferramenta computacional. No entanto, em se tratando de ambiente único ou de um pequeno número de ambientes, é admissível adotar o método do fator de carga de refrigeração, que consiste em uma versão simplificada para o cálculo da carga térmica de forma manual, contemplando a utilização de coeficientes pré-calculados para construção de situações típicas. Nota: Recomenda-se que para clima frio, com temperatura externa inferior a 15°C, seja utilizada máquina de ciclo reversa. No Brasil, a seleção da máquina geralmente é feita para condições de verão. No caso de inverno, a potência de aquecimento normalmente é suficiente para manter um ambiente em condições acima de 15°C.
Embora a norma 5858/1983 tenha sido cancelada, o formulário por ela apresentado ainda é uma boa referência para calculo simplificado de carga térmica para ambientes privados, residenciais e escritórios.
Para o preenchimento do formulário simplificado necessitamos dos seguintes dados:
- Dimensão do ambiente a se climatizado;
- Dimensão de janelas, porta e vão abertos;
- dimensão e tipo das paredes (leve ou pesada);
- Orientação geográfica das paredes e janelas;
- Quantidade de lâmpadas, eletrônicos e aparelhos que possam gerar alguma forma de calor;
- Tipo de teto e piso;
Considere um respectivo ambiente com a seguinte descrição:
- 6 metros de comprimento
- 3 metros de largura
- 3 metros de altura
- O ambiente está localizado no 3º andar de um prédio e possui 2 janelas com cortinas com dimensões de 1x1,5m cada. A potência elétrica consumida é de 300watts, sendo constantemente frequentado por 3 pessoas.
1º passo: Elabore um esboço com os dados fornecidos.
Esboço:- 3 m (altura)
- 300 watts
- 3 pessoas
- 3º andar
- Paredes: construção pesada
- Janelas com cortina
2º passo: Determine a área na tabela a seguir, somando as áreas das janelas de cada parede e preenchendo os valores no formulário da coluna ''Quantidade".
4º passo: Some os valores obtidos na coluna (área x fator) e anote-os na coluna kcal/h (quantidade x fator).
5º passo: Determine as áreas das janelas de transmissão (item 2 do formulário simplificado), multiplique pelo fator correspondente (50 para vidro comum, 25 para tijolo de vidro) e anote na coluna kcal/h(quantidade x fator).
- 3 m (altura)
- 300 watts
- 3 pessoas
- 3º andar
- Paredes: construção pesada
- Janelas com cortina
7º passo: Determine a área do teto e anote na coluna quantidade (item 4 do formulário). Multiplique o resultado anotado pela constante indicada na coluna fatores e anote o resultado obtido na coluna kcal/h do formulário.
- O ambiente está localizado no 3° andar de um prédio.
8º passo: Determine a área do piso, anote na coluna quantidade e em seguida multiplique pela constante indicada na coluna fator anotando na coluna kcal/h o resultado obtido (item 5 do formulário).
9º passo: Verifique o número de pessoas que normalmente irão ocupar o ambiente, anote na coluna quantidade e multiplique pela constante na coluna fator e anote o resultado na coluna kcal/h (item 6 do formulário).
- 3 m (altura)
- 300 watts
- 3 pessoas
- 3º andar
- Paredes: construção pesada
- Janelas com cortina
10º passo: Determine a potência (watts) consumida pelas lâmpadas ou aparelhos elétricos existentes no ambiente condicionado. Anote-a na coluna quantidade e multiplique pela constante indicada na coluna fator. O resultado obtido deverá ser anotado na coluna kcal/h (item 7 do formulário).
- 3 m (altura)
- 300 watts
- 3 pessoas
- 3º andar
- Paredes: construção pesada
- Janelas com cortina
OBS: O item alimentos por pessoa, serão considerados quando realizado calculo para restaurantes.
No exemplo apresentado teremos
Cálculo da carga de ar externo, deve se considerar:
a) Calor sensível, calculado pela Equação 8.3
Sendo:
𝑞𝑠𝑎𝑒 é o calor sensível do ar externo, expresso em Watts (W);
𝑞𝑡𝑎𝑒 é o calor total, expresso em Watts (W);
𝑞𝑙𝑎𝑒 é o calor latente, expresso em Watts (W).
Cálculo da carga de ar externo, deve se considerar:
b) Calor total do ar externo, é calculado pela Equação 8.4
Sendo:
𝑚𝑎𝑒 é a vazão em massa de ar externo, expressa em quilo grama por segundo (kg/s);
ℎ𝑎𝑒 é a entalpia do ar externo, expressa em quilo Joule por quilo grama (kJ/kg). Nota: este valor pode ser encontrado na Tabela 07 do Anexo 02;
ℎ𝑎𝑚𝑏 é a entalpia do ar do ambiente, expressa em quilo Joule por quilo grama (kJ/kg). Nota: Este valor pode ser encontrado na Tabela 09 do Anexo 02;
ℎ𝑎𝑒 é a entalpia do ar externo, expressa em quilo Joule por quilo grama (kJ/kg). Nota: este valor pode ser encontrado na Tabela 07 do A nexo 02;
ℎ𝑎𝑚𝑏 é a entalpia do ar do ambiente, expressa em quilo Joule por quilograma (kJ/kg). Nota: Este valor pode ser encontrado na Tabela 09 do Anexo 02, considerando altitude em 750 metros do nível do mar e temperatura de bulbo seco em 24 C.
Cálculo da carga de ar externo, deve se considerar:
c) Calor total do ar externo, é calculado pela Equação 8.4.
d) Calor latente do ar externo, é calculado pela Equação 8.5.
Sendo:
𝑚𝑎𝑒 é a vazão em massa de ar externo, expressa em quilo grama por segundo (kg/s);
ℎ𝑙𝑣 é o calor latente de vaporização da água 2 501 expressa em quilo Joule por quilo grama (kJ/kg);
𝑊𝑎𝑒 é a umidade absoluta do ar externo, expressa em quilo grama por quilo grama (kg/kg). Nota: Este valor pode ser encontrado com o auxílio da Tabela 07 do Anexo 02.
𝑊𝑎𝑚𝑏 é a umidade absoluta do ar do ambiente, expressa em quilo grama por quilo grama (kg/kg). Nota: Este valor pode ser encontrado com o auxílio da Tabela 09 do Anexo 02.
𝑊𝑎𝑒 é a umidade absoluta do ar externo, expressa em quilo grama por quilo grama (kg/kg). Nota: Este valor pode ser encontrado com o auxílio da Tabela 07 do Anexo 02.
𝑊𝑎𝑚𝑏 é a umidade absoluta do ar do ambiente, expressa em quilo grama por quilo grama (kg/kg). Nota: Este valor pode ser encontrado com o auxílio da Tabela 09 do Anexo 02.
e) Calor latente do ar externo, é calculado pela Equação 8.5.
Voltando para a equação 8.3 teremos:
Passando o valor de 𝑞𝑠𝑎𝑒 para kcal/h, teremos que 𝑞𝑠𝑎𝑒=220,26𝑘𝑐𝑎𝑙/ℎ
Este é o calor de renovação do ar.
13 º passo: No item 10 do formulário temos a soma que nos indicará os subtotais dos resultados obtidos na coluna kcal/h (quantidade x fator).
14º passo: Ao total obtido deverá ser aplicada a correção indicada no mapa de acordo com a região
Exemplo: Como o cálculo esta sendo realizado para um ambiente em Minas Gerais, deverá ser adotado o fator de correção de 0,85
2590,26 kcal/h x 0,85 (fator de correção, ver mapa abaixo) = 2201,72 kcal/h.
15º passo: Para transformar kcal/h para BTU/h, multiplique
o valor em kcal/h por 4.
No nosso exemplo ficam 2201,72 kcal/h x 4 = 8806,88
BTU/h.
REFERÊNCIAS:
Programa brasileiro de eliminação de HCFCs (GIZ).
11º passo: Determine as áreas ou vãos das portas que irão permanecer constantemente abertas para recintos não condicionados. Anote na coluna quantidade e em seguida multiplique pela constante da coluna fator. O resultado deverá ser colocado na coluna kcal/h (item 8 do formulário).
Um item muito importante a ser calculado é a renovação de ar.
Porem a tabela apresentada conforme norma 5858, não leva em consideração esse fator.
Dessa forma iremos utilizar os passos abaixo para calcularmos a quantidade de calor inserido no ambiente através da renovação de ar (item obrigatório no PMOC).
Porem a tabela apresentada conforme norma 5858, não leva em consideração esse fator.
Dessa forma iremos utilizar os passos abaixo para calcularmos a quantidade de calor inserido no ambiente através da renovação de ar (item obrigatório no PMOC).
12º passo: Para calcular a Renovação e Infiltração de ar, devemos observar as equações 8 1 a 8 5 e utilizarmos as tabelas no anexo.
A vazão de ar em volume infiltrado ou de renovação deve ser calculada conforme Equação 8 1.
Sendo:
𝑄𝑎𝑒 é a vazão de ar externo, expresso em metro cúbico por hora (m 3 /h);
𝑄𝑖𝑛𝑓 é a vazão de ar externo infiltrado ou de renovação expresso em metro cúbico por hora (m³/h) por metro quadrado de piso (m² de piso). Nota o valor mínimo recomendado é de (3,6 m³ /h*m²);
𝐴 é a área do piso em metro quadrado (m 2);
No exemplo apresentado teremos
Utilizando a equação 8.1(𝑄𝑎𝑒=𝑄𝑖𝑛𝑓∗𝐴) temos
A vazão em massa de ar infiltrado ou de renovação é calculada conforme Equação 8.2.
Sendo:
𝑚𝑎𝑒 é vazão mássica de ar externo infiltrado;
𝑣 é o volume específico do ar;
O volume específico foi retirado da Tabela 7 do Anexo 02.
Nota: No caso do Estado de Minas Gerais, consideramos altitude em 750 metros do nível do mar.
O volume específico foi retirado da Tabela 1 do Anexo 02.
a) Calor sensível, calculado pela Equação 8.3
𝑞𝑠𝑎𝑒 é o calor sensível do ar externo, expresso em Watts (W);
𝑞𝑡𝑎𝑒 é o calor total, expresso em Watts (W);
𝑞𝑙𝑎𝑒 é o calor latente, expresso em Watts (W).
Cálculo da carga de ar externo, deve se considerar:
Sendo:
𝑚𝑎𝑒 é a vazão em massa de ar externo, expressa em quilo grama por segundo (kg/s);
ℎ𝑎𝑒 é a entalpia do ar externo, expressa em quilo Joule por quilo grama (kJ/kg). Nota: este valor pode ser encontrado na Tabela 07 do Anexo 02;
ℎ𝑎𝑚𝑏 é a entalpia do ar do ambiente, expressa em quilo Joule por quilo grama (kJ/kg). Nota: Este valor pode ser encontrado na Tabela 09 do Anexo 02;
ℎ𝑎𝑒 é a entalpia do ar externo, expressa em quilo Joule por quilo grama (kJ/kg). Nota: este valor pode ser encontrado na Tabela 07 do A nexo 02;
ℎ𝑎𝑚𝑏 é a entalpia do ar do ambiente, expressa em quilo Joule por quilograma (kJ/kg). Nota: Este valor pode ser encontrado na Tabela 09 do Anexo 02, considerando altitude em 750 metros do nível do mar e temperatura de bulbo seco em 24 C.
Cálculo da carga de ar externo, deve se considerar:
c) Calor total do ar externo, é calculado pela Equação 8.4.
Sendo:
𝑚𝑎𝑒 é a vazão em massa de ar externo, expressa em quilo grama por segundo (kg/s);
ℎ𝑙𝑣 é o calor latente de vaporização da água 2 501 expressa em quilo Joule por quilo grama (kJ/kg);
𝑊𝑎𝑒 é a umidade absoluta do ar externo, expressa em quilo grama por quilo grama (kg/kg). Nota: Este valor pode ser encontrado com o auxílio da Tabela 07 do Anexo 02.
𝑊𝑎𝑚𝑏 é a umidade absoluta do ar do ambiente, expressa em quilo grama por quilo grama (kg/kg). Nota: Este valor pode ser encontrado com o auxílio da Tabela 09 do Anexo 02.
𝑊𝑎𝑒 é a umidade absoluta do ar externo, expressa em quilo grama por quilo grama (kg/kg). Nota: Este valor pode ser encontrado com o auxílio da Tabela 07 do Anexo 02.
Passando o valor de 𝑞𝑠𝑎𝑒 para kcal/h, teremos que 𝑞𝑠𝑎𝑒=220,26𝑘𝑐𝑎𝑙/ℎ
Este é o calor de renovação do ar.
13 º passo: No item 10 do formulário temos a soma que nos indicará os subtotais dos resultados obtidos na coluna kcal/h (quantidade x fator).
14º passo: Ao total obtido deverá ser aplicada a correção indicada no mapa de acordo com a região
Exemplo: Como o cálculo esta sendo realizado para um ambiente em Minas Gerais, deverá ser adotado o fator de correção de 0,85
2590,26 kcal/h x 0,85 (fator de correção, ver mapa abaixo) = 2201,72 kcal/h.
15º passo: Para transformar kcal/h para BTU/h, multiplique
o valor em kcal/h por 4.
No nosso exemplo ficam 2201,72 kcal/h x 4 = 8806,88
BTU/h.
REFERÊNCIAS:
Programa brasileiro de eliminação de HCFCs (GIZ).
