Empurrar, Espalhar e o Efeito Coanda

Como o ar se move por uma sala

Uma vez que o ar condicionado sai do ducto, ele entra na sala através de um registro ou diffuser. A geometria de como esse ar se move determina se a sala é confortável ou tem pontos quentes e frios.

Distância de lançamento é a distância que o ar percorre do diffuser antes que sua velocidade caia abaixo de 50 FPM (pés por minuto). Um diffuser de teto em uma sala de 20 pés precisa ter uma distância de lançamento suficiente para atingir a parede oposta.

Largura do padrão de ar é a largura do padrão de ar. Um diffuser de fenda linear cria um padrão plano e amplo. Um diffuser de teto redondo cria um padrão radial.

Registros de fornecimento criam padrões de ar cônicos ou em forma de ventoinha: o ar empurra para fora em uma forma geométrica definida.

Registros de retorno criam zonas de sucção esféricas: o ar é puxado de todas as direções igualmente. É por isso que os registros de retorno podem ser colocados quase em qualquer lugar de uma sala.

Efeito Coanda: Ar em movimento tende a seguir superfícies próximas. Ar soprado sobre um teto ficará grudado nele, viajando muito mais longe do que ar soprado no espaço aberto. É por isso que os diffusers montados no teto funcionam tão bem: o ar abraça o teto, viaja pela sala, depois desce pela parede oposta. A geometria do teto se torna parte do sistema de distribuição de ar.

Entendendo a Distribuição de Ar

Uma sala de conferências tem 30 pés de comprimento com um diffuser de teto montado em um dos lados. O ar de fornecimento sai do diffuser a 700 FPM.

Aletas, Tubos e Área de Superfície

A Transferência de Calor É Um Problema de Área de Superfície

O bobina evaporativa em um condicionador de ar ou bomba de calor é onde a transferência de calor realmente ocorre entre o ar e o refrigerante. A taxa de transferência de calor depende de três coisas: a diferença de temperatura, a condutividade térmica do material e a superfície.

Você não pode facilmente alterar a diferença de temperatura (que é definida pelo ciclo de refrigerante) ou a condutividade (cobre e alumínio já são excelentes condutores). Então, engenheiros de HVAC maximizam a superfície.

Uma bobina evaporativa é feita de tubos de cobre com finas lâminas de alumínio presas neles. As lâminas são folhas finas: geralmente de 0,006 polegadas de espessura: espaçadas em 8 a 20 lâminas por polegada.

Mais lâminas por polegada = mais superfície = mais transferência de calor. Mas há um trade-off geométrico: mais lâminas também significa passagens de ar mais estreitas entre elas, o que aumenta a resistência do ar e reduz a corrente de ar.

Com 8 lâminas por polegada, a corrente de ar é fácil, mas a superfície é limitada. Com 20 lâminas por polegada, a superfície é enorme, mas o condensador sufoca a corrente de ar. A maioria dos sistemas residenciais usa 12-14 lâminas por polegada como o ponto ideal.

Este é um problema puramente geométrico: como você empacota a maior superfície possível em um volume dado enquanto mantém um suficiente cruzamento aberto para o ar passar através?

Comércio de Superfície

Uma bobina evaporativa residencial tem lâminas espaçadas em 14 lâminas por polegada. Cada lâmina tem 0,006 polegadas de espessura. A face da bobina é de 20 polegadas de largura e 18 polegadas de altura.

Propriedades do Ar como Geometria

O Gráfico Psicrométrico: Uma Geometria de Mapa de Ar

O gráfico psicrométrico é uma das ferramentas mais importantes na HVAC. Ele parece complicado, mas na verdade é apenas uma representação geométrica das propriedades do ar.

Eixo X: Temperatura de bulbo seco: o que um termômetro comum lê.

Eixo Y (lado direito): Razão de umidade: a massa real de vapor d'água por massa de ar seco (grãos de umidade por libra de ar seco).

Linhas curvas: Umidade relativa. A curva de 100% de UR é a linha de saturação: o ar não pode reter mais umidade além desta curva. As curvas de UR menores se arqueiam abaixo dela.

Cada ponto no gráfico representa um estado de ar único. Se você conhecer qualquer duas propriedades (temperatura de bulbo seco, temperatura de bulbo molhado, umidade relativa, ponto de orvalho, entalpia), pode localizar o ponto exato e ler todas as outras propriedades.

Os processos de HVAC são caminhos geométricos neste gráfico:

- Aquecimento sensível (caldeira): Mova-se para a direita ao longo de uma linha horizontal: a temperatura aumenta, a razão de umidade fica constante.

- Resfriamento sensível (acima do ponto de orvalho): Mova-se para a esquerda ao longo de uma linha horizontal.

- Resfriamento e desumidificação (típico de A/C): Mova-se para a esquerda E para baixo: a temperatura diminui e a umidade se condensa.

- Umidificação: Mova-se para cima: adicionando umidade em temperatura constante.

- Resfriamento evaporativo (coolador de vaso): Mova-se para a esquerda e para cima ao longo de uma linha de bulbo molhado constante: a temperatura diminui, mas a umidade aumenta.

Descrevendo os Processos de HVAC

Considere um dia de verão: o ar externo é de 95 graus F de bulbo seco, 50% de umidade relativa. Você quer condicionar este ar para 75 graus F, 50% de umidade relativa para conforto interno.