Sistemas de Ar Condiciodo

Izaias Lima / Martony Mota Sistemas de Ar Condicionado

ObjetivoProcessos e equipamentos mecnicos para: Resfriar ou Aquecer; Desumidificar ou Umidificar; Distribuir; Filtrar; e Renovar. O ar de um ambiente seja para: conforto trmico; controle de um processo produtivo; preservao de produtos.

Sistemas de Ar Condicionado1

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Exemplos de Adequao ao Processo:Tecelagem: umidade elevada Armazenamento de Papel: baixa umidade Fbrica de sorvetes: baixssima temperatura CPD: baixas temperaturas

Preservao de Acervo

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Parmetros AmbientaisTemperatura do ar Termostatos; Umidade do ar Velocidade do ar Pureza do ar Nvel de RudoUmidostatos; Difusores e Dampers; Limpeza, Filtros e Renovao; Difusores, Atenuadores, etc.

O Circuito do Ar

Satisfao e Sade dos Usurios5

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Princpio de Funcionamento insuflado, no ambiente, ar em condies de temperatura, umidade e pureza em condies diferentes daquelas que se quer manter. Resfriamento: Para se remover o calor gerado no interior dos ambientes, somado quele que penetra pela envoltria, insuflado ar de 10C a 12C mais frio que a temperatura desejada. Conceito de diluir o calor gerado.7

Recuperao de Calor no Ar de Retorno

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Componentes do ar-condicionadoEvaporador: Rouba o calor do ambiente pela evaporao de um fludo a baixas presses; Compressor: Fornece energia mecnica para o sistema funcionar e eleva a presso do gs para permitir sua condensao; Condensador: Rejeita, para o exterior, o calor retirado do ambiente condicionado, condensando o gs (volta para o estado lquido); Vlvula de expanso: Reduz a presso do lquido, deixando-o no estado adequado para recomear o ciclo, ou seja, ser evaporado.

Tipos de Condicionadores de ArJanela; Sistema Mini-Split; Self Contained; Resfriadores de lquido (Chiller) com climatizadores (Fan-Coils).9 10

Converso de Unidades: 1 TR 1 TR1 TR

Condicionador de Ar de JanelaCom capacidades que variam entre 6.000 e 30.000 BTU/h.

= 12.000 BTU/h = 3.517 W = 3.025 kcal/h = 1,163 W11

1000 BTU/h = 293 W 1 kcal/h12

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Sistema Mini-SplitVrios Modelos. Modelos de parede (High Wall) com capacidades entre 9.000 e 24.000 BTU/h. Modelos de Teto: At 60.000 BTU/h13

Self ContainedCom capacidades entre 5 e 40TR. 1TR = 12.000 BTU/h. Condensao:Ar ou gua.14

Chiller

Equipamentos de JanelaEquipamento de baixo custo; Instalao fcil;Com capacidades a partir de 5TR. Praticamente sem valor mximo. Resfriamento a:Ar ou gua.

Um ponto de energia eltrica; Abertura na parede/janela voltada para o exterior; Suporte, em geral metlico;

Adequado para condicionamento de recintos individuais ou ambientes coletivos de pequeno porte. Rendimento energtico baixo.16

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Equipamento de Janela - Antigo

Aspectos relacionados instalaoLocalizao do aparelho no recinto. Descarga do ar de insuflamento. Espao para circulao de ar na entrada e sada do condensador. Localizao do ponto de fora. Instalao de dreno.17 18

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O condicionador dever ser instalado com altura em relao ao piso entre 1,50 e 1,80 m.

Instale sempre o condicionador insuflando na dimenso maior do recinto

Recinto1,50 1,80 m19

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Instale o condicionador de ar, afastado 0,50 m, nas laterais

Evite qualquer tipo de obstruo no insuflamento do ar

Eng. Dr. o - IPT

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Evite curto circuito de ar entre os condicionadores

Dever ser prevista distncia mnima de 0,50m nas laterais e parte posterior do condicionador, para resfriamento do

condensador0, 50m

Instalao incorreta

Instalao correta

Recinto

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0,50m a 0,90 m

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Expanso diretaO ponto de fora dever ser posicionado na

lateral esquerda ou direita, nunca sob o condicionador

En

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T

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Equipamento de Janela Enclausurado

Equipamento de Janela Enclausurado

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Equipamentos de Janela


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Equipamentos de Janela - Uso Indiscriminado

Equipamentos de Janela-Uso indiscriminado

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O condicionador deve ser instalado com uma inclinao para a parte posterior 10% do comprimento do aparelho

Deve-se prever dreno para escoamento do condensado

Dreno da gua Condensadaz Uma boa montagem de uma instalao de ar condicionado deve prever formas de coleta da gua condensada, evitando que ela pingue sobre transeuntes ou se acumule na edificao.

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No caso de edifcios, deve-se prever um ramal principal para interligar os diversos condicionadores

Dreno de gua Condensada

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Dreno da gua Condensadaz Bandeja de coleta de gua descarregando em tubo embutido

Sistemas Splitz So equipamentos onde os componentes no esto montados em um mesmo gabinete ou chassis. z Normalmente os evaporadores ficam no ambiente a ser condicionado e os demais elementos do ciclo de refrigerao, (condensador, compressor e vlvula de expanso) ficam fora do ambiente.

Eng. Dr. Fulvio Vittorino - IPT

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Tipos de Mini Splits

Sistemas Multi-Split

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Sistemas Mini SplitUnidade Evaporadora

Interior da Evaporadora

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Sistemas Mini SplitUnidade Evaporadora

Sistemas Mini SplitUnidade Condensadora

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Sistemas Mini SplitUnidade Condensadora

Sistemas Mini Splitz Equipamento de custo relativamente baixo; z Instalao fcil:{Pequena abertura na parede/janela para passagem de tubos de refrigerantes, dreno e alimentao eltrica maior segurana contra invases;

z Adequado para condicionamento de recintos individuais ou ambientes coletivos de pequeno porte. z A maior parte dos equipamentos no renova o ar, s recircula o ar interno.47 48

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Sistemas Split

Sistemas Split

No h tomada de ar externo. Abertura nos caixilhos (corte nos vidros) para a passagem de 4 tubos com dimetro entre 3/4 e 1.

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Cuidados que devem ser observados na localizao de splitz Prever espaos para circulao de ar da unidade condensadora. z No observar as distncias e os desnveis mximos permitidos entre as unidades, implica em perda da capacidade de refrigerao e possveis danos ao equipamento. z Em caso de dvidas informe-se com o fabricante.51

Dimenses para Montagem de Mini-Splits

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Unidades Condensadoras Horizontalz Estas unidades dever ter espao livre mnimo de 0,20 m na entrada e 1,20 m na descarga de ar.

Unidades Condensadora VerticalzEstas unidades dever ter espao livre mnimo de 0,20 m na entrada de ar e de 1,50 m na descarga de ar

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Termostato de Split

Sistemas Todo-Arz Quando a unidade de resfriamento de ar est situada distante dos ambientes condicionados (como uma pequena central) e o ar resfriado conduzido a estes recintos por uma rede de dutos. z Muitas vezes a configurao dos componentes do equipamento se assemelham dos splits, com o condensador distante do evaporador.55 56

Instalao Aparente Termostato Protegido

Self Containedz Sistema para aplicao em instalaes de mdio e grande porte. z Capacidades que variam de 5 a 40 TR z Com insuflamento direto ou atravs de dutos de ar z Com condensador resfriado a ar, incorporado ou remoto. z Com condensador resfriado a gua.57

Sistemas Todo-Ar

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Self Contained Condensador IncorporadoSelf com Condensador Remoto Tipos de Condensadores a Ar Remotos

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Sistemas Todo-Ar

Sistema Todo-Ar (Self Contained)

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Sistemas Todo-Ar Sistemas Todo-Arz Portas com venezianas para permitir a passagem de ar entre recintos. Em geral, possibilitando o retorno para o equipamento de condicionamento.63 64

Sistemas Todo-Ar

Unidades Condensadoras

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Cuidados a serem observados na instalao de self contained.z Prever local para casa de mquina. z A casa de mquina dever ser provida de ponto de gua, ponto eltrico, iluminao, dreno, tomada de ar exterior e retorno. z A casa de mquina dever ter espao mnimo necessrio para manuteno adequada do self, (ver catlogos ). z No caso de self incorporado observar espao para captao e descarga de ar do condensador.67

Sistemas Ar-guazO meio de resfriamento (gua ou salmoura) conduzida desde uma fonte de frio situada distante do ambiente at unidades terminais (serpentinas) situadas no ambiente e o ar a ser insuflado tambm vem de uma unidade central onde feita a tomada de ar externo, mistura com o ar de retorno e a filtragem.68

Equipamentos Centraisz Compresso a vapor;{Chillers resfriados a ar ou a guaTorre de resfriamento

z Absoro; z Co-gerao; z Termo-acumulao:{Tanques de Gelo; {Tanques de gua Gelada.

Sistema com Circulao de gua GeladaTEACD 30C TRACD 35C TSAG 7 C TRAG 12C69

F-C 1

F-C 2

F-C 3

Condensador Evaporador70

Bomba e Chiller

Casa de Mquinas Chiller resfriado a GUA

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Chiller Resfriado a Ar

Chiller Resfriado a Ar

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Bomba de gua Gelada

Casa de Mquinas

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Fan-coil e Dutos de gua Gelada

Fan-CoilSada de Ar Frio

Entrada de Ar Quente Sada da gua Aquecida Entrada da gua GeladaT 77 78

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Torre de Resfriamento

Torres de ResfriamentoNa grande maioria das situaes instalada na laje cobertura

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Distribuio Convencional

Difuso de Ar por MisturazEm sistemas de difuso do ar ao ambiente por mistura, o ar condicionado insuflado a uma velocidade muito maior do que a aceitvel na zona ocupada zA temperatura do ar primrio poder ser maior, igual ou menor que a do ar do ambiente

Cortesia Trox 81

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Exemplo de instalao tradicional duto rgido

Difuso de Ar Deslocamentoz Em sistemas de difuso do ar ao ambiente por deslocamento, o ar condicionado insuflado na zona ocupada a uma temperatura ligeiramente inferior a desejada no ambiente z A velocidade muito baixa em torno de 0,5 m/s ou menos z Em torno dos corpos aquecidos ser formado um fluxo de ar ascendente, que remover o calor e os poluentes83 84

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Distribuio pelo Piso

TrajetozO trajeto ser definido em funo das caractersticas do local tais como:{Esttica;{Posio das unidades externas e internas;

Sistema de condicionamento de ar individual Insuflamento prximo a pessoa

{Como esconder ou disfarar as linhas.

zPosio do evaporador{Distribuio do ar.

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Trajetoz Drenagem da gua de condensao; z Dificuldades de passagem por paredes, pisos e tetos (vigas, colunas); z Posio da unidade externa:{Esttica; {Rudo;

Dutos de Distribuio de Arz Condutos de ar que interligam ocondicionador s bocas de ar transportando o ar resfriado na mquina at os pontos das salas que ele atende. medida que o ar vai sendo insuflado, a seo do duto diminui, pois a vazo a ser conduzida sempre

menor. z Material:chapa de ao galvanizado; placas rgidas de l de vidro; fibra de vidro ou PVC; chapa de ao preto soldado e flangeado outros dutos (alvenaria).

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Exemplo de Rede de Distribuio de Ar z Sistema tradicional com dutos rgidos

Parte da Rede de Distribuio

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Dutos de Distribuio de Arz Retangulares: So os dutos mais comuns, utilizados em sistemas de ar condicionado e correspondem de 85% a 90% dos dutos existentes. z Giroval: de seco oval construdos a partir do achatamento de duto circular; estes dutos so construdos a partir de tiras de chapas e com juntas espiraladas em toda a extenso, o que lhe confere resistncia e aspecto esttico caracterstico.91

Dutos de Distribuio de ArzDuto Flexvel: os dutos flexveis so construdos com arame espiralado com alumnio reforado com isolamento externo por manta de l de vidro e revestimento externo; o projeto normal, feito no Brasil, no utiliza este tipo de duto por desconhecimento, preconceito e cultura. No entanto uma tima soluo.92

Sistemas Sem Dutos Caixa Plenum de Insuflamento Diretoz O sistema que utiliza caixa Plenum de insuflamento uma forma simplificada de condicionamento que temcaractersticas especficas e deve ter sua utilizao

Dutos Retangulares

criteriosamente estudada, pois no se aplica maior parte das instalaes. z Vantagens: x custo zero de rede de dutos. x baixo custo inicial de instalao. z Desvantagens: x distribuio de ar no muito eficiente, e o alcance limitado a mais ou menos 10 metros; x como os condicionadores esto nos ambientes, x o nvel de rudo maior que nos sistemas tradicionais.93

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Duto Giroval

Duto Flexvel

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Duto Circular

Exemplo alternativoz Rede de Distribuio de ar usando Tronco rgido + ramais flexveis

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Exemplo de Rede de distribuio de arz Soluo alternativa apenas flexveis

Casos para analisar:zInterligaes corretamente elaboradas

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INSTALAOz Dutos rgidos x flexveis{Qualificao da mo de obra {Tempo {Estrutura de suporte para a rede: funo do peso prprio {Isolamento trmico: no local x de fbrica{Acabamento: qualidade na estanqueidade e

Insuflao de Ar pelo Piso

vazamentos {Transporte do material101 102

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Distribuio de Arz Em instalaes de condicionamento de ar onde zonas de grande dimenses e/ou com elevadas cargas trmicas devem ser climatizadas, as dimenses dos dutos podem ser muito grandes, tomando boa parte do p-direito.{Mall de shoppings; {trios de hotis.

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z Climatizar com distribuio de gua gelada.

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Alimentao de Ar Frio em um Mal

Trajetria dos Dutosz Da mesma forma que em distribuio de gua, devem ser evitadas mudanas acentuadas de direes pois geram elevadas perdas de presso e aumento de consumo de energia.

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Isolamento Trmico de DutosIsolamento Trmico de Instalaes z Todos os dutos de distribuio de ar frio que estejam fora dos ambientes climatizados devem estar isolados termicamente para evitar ganhos de calor no ar que est sendo transportado neles. z Em geral, todos os tubos de distribuio de gua gelada devem ser isolados, pois a temperatura da gua gelada muito inferior dos ambientes, condicionados ou no. z As ls, tanto em formato de mantas como em placas, so largamente utilizadas para o isolamento trmico de dutos de ar frio.

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Dutos e Sprinklersz Os dutos de distribuio de ar no devem ficar posicionados sob os sprinklers que poderia resultar em:{obstruo do jato de gua; {proteo dos detectores das emanaes de um eventual incndio.

Sprinklers sob os dutos

z O ar frio no deve incidir diretamente sobre os sprinklers o que poderia resultar em seu resfriamento e retardar a sua ao.111 112

Sprinklers sobre os Dutos

Dutos e Sistemas de IluminaozAs luminrias no devem obstruir a sada do ar frio das bocas de insuflao; zOs dutos no devem ficar posicionados sob as luminrias que poderia resultar em:{sombras no ambiente; {perda de eficincia luminosa; {aquecimento do ar no duto.

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Eletrocalha, Iluminao, Ar condicionado e Sprinklers

Dutos e Sistemas de Iluminao

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Dutos e Sistemas de Iluminao

Iluminao

Eng. Dr. Fulvio Vittorino - IPT 117

Eng. Dr. Fulvio Vittorino - IPT 118

Corredor do Shopping

Agncia Bancria

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Integrao de SistemasIlumino, dutos de distribuio de ar e detectores de fumaa.

Espao entre Laje e ForroLaje Duto IsoladoPerfil de Suporte

de dutos Luminria Cabo dealimentao

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Tirante de Fixao do Forro Forro

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Tomadas de arAs tomadas de ar devem estar posicionadas de modo a coletarem ar em posies que permitam a captao de ar limpo, devendo estar longe:Estacionamentos; Do nvel da rua; De torres de resfriamento; Chamins; Fontes de calor.123

Tomadas de arAs tomadas de ar devem estar protegidas:Da entrada de animais (insetos, ratos, pombos, etc.) por grelhas e telas; Da incidncia direta da gua de chuva; Do acesso de pessoas que possam contaminar o sistema de distribuio de ar.

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Tomadas de ArPara evitar contaminaes do sistema de ar condicionado as tomadas de ar devem estar posicionadas longe de reas com atividade humana.

Tomadas de ar

Tomada de ar em posio elevada.125 126

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Tomada de ar incorretaTomada de ar realizada ao nvel do piso, atravs de frestas pela porta. Dimenso insuficiente,exigindo o uso

Tomadas de arTomada de ar elevada protegida por telasmetlicas para impedir

o acesso de pessoas.

de abertura complementar.

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Tomada de Ar em Edifcio de Grande Altura

Casa de MquinasUma boa casa de mquinas deve ser concebida de modo que haja espao suficiente ao redor dos equipamentos de condicionamento para a sua adequada manuteno. Devem estar prximas aos ambientes as quais atendem para reduzir custos de dutos Desejvel ter ponto de gua fria e esgoto. Deve estar sempre limpa e com acesso controlado.

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Casa de Mquinas - Self Contained

Casa de MquinasDrenos para coleta de gua

Frente

Fundo131

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Evitar Casa de MquinasEm locais de difcil acesso (dentro de telhados, fora do prdio, em plataformas e etc.); neste caso acaba-se por no fazer a manuteno adequada de filtros, etc.; Fora do prdio ou distante das reas a serematendidas: o custo de dutos ser muito alto e

Casa de MquinasPonto de gua fria; Tubulao para esgotamento de gua; Drenos.

a opo acaba no sendo econmica; reas de casa de mquinas insuficientes: a manuteno ficar prejudicada e comprometer a eficincia do sistema.133

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Uso indevido de Casa de Mquinas

Uso indevido de Casa de Mquinas

Casa de Mquinas servindo de depsito e cabine de pintura135

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DimensesAo redor dos chillers e fan-coils devem ser deixadas folgas suficientes para a realizao de manutenes. Estas folgas devem ser da ordem de 60 cm a 1 m, quando no necessrio a desmontagem dos trocadores de calor e da ordem do comprimento do chiller quando for preciso desmontar evaporador e o condensador.137

Apoio e Fixao de unidades CondensadorasApoio sobre vigas metlicas ou de madeira.

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Fixao do duto de distribuio de ar Em geral, os dutos de distribuio de ar frio so sustentados por perfis metlicos que so fixados s lajes por tirantes roscados.

Fixao do duto de distribuio de ar

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Suporte de tubos de gua para a torre de resfriamento Assentos semicirculares em madeira apoiados em estrutura metlica fixada a lajes por parafusos e buchas.

Suporte de tubos de gua para a torre de resfriamento

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Fixao de tubos de refrigerante e eletrodutos em sistema split.

Fixao de tubos de refrigerante e eletrodutos em sistema split. Perfil metlico duplo para distanciar os tubos da parede devido existncia de pilar ressaltado. Evitar curvar a tubulao para no causar perdas de carga.

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FixaesUnidades compactas ou condensadores podem/devem ser fixadas em suportes metlicos usando parafusos.145

Fixao de Unidade Condensadora

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Eficincia EnergticaSistema Aparelho de janela Split System Self a Ar Self a gua Chiller Alternativo+Fan Coil - Central Centrfuga+Fan coil - Central EER(kWt / kWe) 2,1 2,7 3,1 3,3 4,0 4,2147

Exemplo Global

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Conceito Geral da InstalaoTorre de Resfriamento Ar Externo

Tomadas de ArVista Externa

Vista InternaAr Externo

Ar Frio e Seco

gua Aquecida Bomba dgua gua Resfriada

Climatizador SelfContained

Ar da Sala

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Filtros e Descidas de Ar Frio

Vista em corte do Andar

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Esquema Geral de uma Ala

Self-Contained

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Distribuio de Ar - Aparente


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Esquema Geral de outra Ala

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Distribuio de Ar No Aparente

Distribuio de Ar No Aparente

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Dutos Flexveis

Insuflamento de Ar Perifrico

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Distribuio de Ar - Difusores

Torre de Resfriamento

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Bombas de gua de Resfriamento

Distribuio de gua de Resfriamento do Condensador

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- IPT

Documents

Sistemas de Ar Condiciodo