UPDATE! 5-Split EBX x YEDX-setembro2007 - Johnson Controls

“Unidades Split System de Grande Capacidade comaquecimento por reversão do Ciclo de Refrigeração, amaneira mais eficiente de aquecer o seu inverno.”As regiões Sul e Sudeste do país sempre necessitam de um sistema deaquecimento específico para o inverno. Se verificarmos as temperaturas debulbo seco e úmido de Porto Alegre (Gráfico 1), e o número de horas de suaocorrência, poderemos ver que a quantidade de energia despendida para oaquecimento é muito grande. Somente na temperatura exterior de Bulbo Seco a12 º C, temos cerca de 1269 horas de ocorrência.No intuito de oferecermos um sistema central de aquecimento, que tambémpudesse ser utilizado para o resfriamento no verão, principalmente para estadoscomo Rio Grande do Sul, Santa Catarina e Paraná, a Johnson Controlsdesenvolveu um equipamento do tipo SPLIT SYSTEM para dutos, comcapacidade acima de 5 toneladas de refrigeração (60.000 btu/h), aplicados deacordo com as seguintes alternativas:• Sistema Split EVOLUTION com Aquecimento Através de ResistênciaElétrica (a ser montado em campo pelo Instalador)• Sistema Split GEMINI com Aquecimento por Reversão do Ciclo deRefrigeração.

Retornando ao nosso exemplo, da Cidade de Porto Alegre, no Rio Grande doSul, onde estatisticamente as horas de operação requeridas para aquecimentototalizam 2068 horas durante ano, sendo assim distribuídas:• 1269 horas entre 12 e 14ºC,• 485 horas entre 9 e 11 ºC,• 219 horas entre 6 e 8 ºC,• 76 horas entre 3 e 5 ºC,• 19 horas entre 0 e 2 ºC.A seguir iremos comparar o consumo de energia elétrica necessária para oaquecimento de ambientes com o uso de resistências elétricas versus unidadesque utilizam a reversão do ciclo de refrigeração.Condições Climáticas da Cidade de Porto Alegre(Fonte: Universidade Federal de Santa Catarina)Horas Anuais240022502100195018001650150013501200105090075060045030015001392282.00516.00961.001679.001554.00 1595.001269.00485.0021976193432302826242220181614121086420Temp. Média de Bulbo Úmido (.oC)33=>3536=>3830=>3227=>2924=>2621=>2318=>2015=>1712=>149=>116=>83=>50=>2Temperatura Bulbo Seco - Método Bin (.oC)Gráfico 1

SISTEMA SPLIT EVOLUTION COM AQUECIMENTO ATRAVÉS DERESISTENCIA ELETRICAAs unidades Johnson Controls, do tipo Split System para climatizaçãoconvencional, são as unidades da Família Evolution, do modelo:• Evaporadora EBX - Unidade Interna.• Condensadora HXC/HBC-HCE(Ventilador Axial) ou HTC(VentiladorCentrífugo) – Unidades ExternasO gabinete da evaporadora EBX foi projetado para instalações internas, sendocomposto por painéis de chapa de aço galvanizado com pintura poliéster a pó,garantindo a proteção contra corrosão (Figura 2).Unidade Evaporadora EBX - (Figura 2)O modelo EBX, pode ser instalado em conjunto com um conjunto acessório deaquecimento elétrico como resistências elétricas (Figura 3 e 4), montado nocampo pelo instalador, e são utilizadas quando o Cliente necessita deaquecimento central. Esse acessório poderá ser instalado nos dutos dedistribuição de ar ou na unidade, sendo requerido geralmente em cidades daregião Sul e Sudeste ou em outros onde o clima durante o ano requeraquecimento.

UNIDADE CONDENSADORALINHAS FRIGORÍFICASR-22 ou HFC ecológicoCOMPCALORCONDRARUNIDADEEVAPORADORAA.R.A.E.SPLIT PARA DUTOS “EBX” SÓ FRIOCOM AQUECIMENTO ATRAVÉS DERESISTÊNCIAS ELÉTRICAS NO DUTOSERPENTINAVENDUTO RETCALORAQUECEDORELÉTRICO NODUTODUTOINSULFLAMENTOFigura 3Aquecimento comResistência Elétrica24,6 kwt e COP=0,9Instalada no dutopelo InstaladorFigura 4Serpentina deResfriamentodo tipoExpansãoAs unidades internas EBX fazem parte de uma linha padrão, fornecidas emmódulos, divididas em módulo trocador de calor e o módulo ventilador. Essadivisão facilita o transporte do equipamento até o local da instalação e permiteas opções de montagem horizontal e vertical.

As unidades chamadas de condensadoras foram projetadas para a instalaçãoexterna (Figura 5), sendo fabricadas em chapa de aço galvanizada eacabamento final com pintura poliéster, proporcionando excelente proteçãocontra corrosão. Elas podem utilizar refrigerante R-22 ou opcionalmente o fluidoecológico HFC-407c.Unidade Condensadoras HXC/HBC-HCE e HTC(Figura 5)

SISTEMA SPLIT GEMINI COM AQUECIMENTO POR REVERSÃO DO CICLODE REFRIGERAÇÃO.As unidades Johnson Controls, do tipo Split System para climatização porreversão de ciclo, são as unidades da Família Gemini , do modelo:• Evaporadora YEDX - Unidade Interna.• Condensadora HUH (Ventilador Axial) - Unidade ExternaA unidade interna YEDX é uma linha também fornecida em módulos, sendo queunidade evaporadora possui o módulo trocador de calor e o módulo ventilador.Essa divisão facilita o transporte do equipamento até o local da instalação epermite as opções de montagem horizontal e vertical (Figura 6).O gabinete da evaporadora YEDX foi projetado para instalações internas, sendocomposto por painéis de parede dupla, isolados com poliuretano expandido, comespessura de 17 mm. O revestimento dos painéis é constituído de chapa de açogalvanizado de 0,5 mm e pré-pintado na parte externa.Unidade Evaporadora YEDX - (Figura 6)Os modelos YEDX também saem de fábrica com sistema de drenagem,conforme requerido na Ashrae 62 – 2001 garantindo a retirada total docondensado. Sua bandeja é construída em plástico ABS, livres de corrosão eisolada em poliuretano injetado em sua própria estrutura.As unidades evaporadoras desta família de produtos também são fornecidas emmódulos separados em módulo trocador de calor e o módulo ventilador. Essadivisão facilita o transporte do equipamento até o local da instalação e permiteas opções de montagem horizontal e vertical.

As unidades condensadoras do modelo HUH, foram projetadas para instalaçõesexternas (Figura 7), sendo fabricadas em chapa de aço galvanizada eacabamento final com pintura poliéster proporcionando excelente proteçãocontra corrosão. São projetadas para ciclo reverso, com o objetivo de promovero aquecimento central sem o uso de resistências elétricas trazendo grandeseconomias de energia no invernoUNIDADE CONDENSADORALINHAS FRIGORÍFICASR-22 ou HFC ecológicoCOM CICLO REVERSOCOMPCALORCONDRARUNIDADEEVAPORADORAA.R.A.E.SPLIT PARA DUTOS “YEDX” CICLOFRIGORÍFICO REVERSO QUENTE E FRIOSERPENTINAVENDUTO RETCALORDUTOINSULFLAMENTOFigura 7

ANÁLISE ENERGÉTICA DAS UNIDADES EVOLUTION COM, AQUECIMENTOPELO SISTEMA CONVENCIONAL – RESISTÊNCIAS ELÉTRICAS.O sistema convencional pode receber um sistema de Aquecimento Elétrico porresistências elétricas instaladas no duto ou dentro da unidade. Esse sistema nãotem limite de operação em relação à temperatura do ar externo ambiente (Figura8).A eficiência (COP = coeficiente de performance) das resistências elétricas paraaquecer o ar não varia em função da temperatura do ar externo e por isso temosum valor constante de 0,9 .EVAPORADORARefrigeraçãoLP gasHP gasAR=15°C VE 24°C38°CAR=30°CSPLIT PARA DUTOS “EBX” SÓ FRIO COM AQUECIMENTOATRAVÉS DE RESISTÊNCIAS ELÉTRICASVESPLIT Convencional EBX122 + HBC12210 TR (refrigeração) que equivale a 35,17 kwt com umaEficiência COP = 2,78 kwt/kwe e Vazão de Ar de 6.800 m3/hAquecimento de 24,6 kwt com RESISTÊNCIAS ELÉTRICASinstaladas no duto, sendo a Eficiência COP = 0,9 kwt / kweCONDENSADORAFigura 8Para calcularmos um valor médio anual da economia, iremos adotar astemperaturas e horas de operação para o aquecimento da cidade de PortoAlegre, informadas anteriormente e comparar a energia necessária para oaquecimento com resistências contra uma unidade de ciclo reverso.A Carga de Aquecimento em um sistema de resistência elétrica é informada aseguir (Tabela 1), conforme os dados de operação, levando-se em conta astemperaturas ambientes de Porto Alegre no período de inverno. A partir destasinformações o consumo total estimado é cerca de 9.584 kwh por ano.

Tabela 1EBX com Resistências Elétricas para AquecimentoTempambiente (arexterno) º CTempinterna º CCarga TémicadeAquecimentoRequerida kwtCapacidade deAquecimentokwtPotênciaabsorvidakwCOPkwt/kwFator decargadiárioNúmero deHoras deoperaçãoanuaisFator deusoCarga deAquecimentokwtConsumode Energiakwh12 22 8.43 24.6 27 0.90 0.8 1,269 0.5 4,281 4,7579 22 10.96 24.6 27 0.90 0.85 485 0.5 2,260 2,5116 22 13.49 24.6 27 0.90 0.9 219 0.5 1,330 1,4783 22 16.02 24.6 27 0.90 0.95 76 0.5 578 6430 22 18.56 24.6 27 0.90 1 19 0.5 176 196Vazão de ar do Split = 6800 m3/h Total Ano 2,068 8,626 9,584Nota 1 : Valores calculados conforme a eficiência da Resistência de 0,9.Nota 2 : O COP já inclui o valor do motor do ventilador

ANÁLISE ENERGÉTICA DAS UNIDADES GEMINI COM AQUECIMENTOPELO SISTEMA DE REVERSÃO DE CICLO DE REFRIGERAÇÃO.As unidades Split para Dutos de grande capacidade de ciclo reversoYEDX/HUH, tem sua eficiência afetada de acordo com a temperatura ambiente.O mesmo ocorre com a capacidade de aquecimento.O limite de temperatura ambiente (ar externo) para a operação no inverno nacondição de resfriamento é de 15 ºC e na condição de ciclo reverso (bomba decalor) é de cinco graus negativos (- 5ºC). (Figura 9)RefrigeraçãoAquecimentoEVAPORADORAYEDX122 – 10TRLP gasHP gasHP gasLP gasAR=15°C VE 24°C AR=32°C VE 22°C38°C- 3°CAR=30°CFigura 9VECONDENSADORA HUH122LIMITE DE TEMPERATURAAMBIENTE DE ( - 5°C)AR=5°CVEA Carga de Aquecimento das unidades da linha GEMINI YEDX/HUH, no modode reversão de ciclo, (Figura 8), está informada a seguir (Tabela 2), conforme osdados de operação com as temperaturas ambientes de Porto Alegre no períodode inverno. A partir destas informações o consumo total estimado, para operarno inverno, é cerca de 2.647 kwh por ano.

Tabela 2

ANALISE FINANCEIRA E COMPARAÇÂO ENTRE OS SISTEMASQuando aplicamos um sistema que requer aquecimento no inverno, o Split paraDutos por reversão do ciclo reverso possui uma eficiência muito superior emrelação ao sistema convencional, com aquecimento elétrico. Isso ocorre, porqueo ciclo frigorífico aumenta o fluxo de calor com o efeito refrigerante atravésevaporador e com o ciclo reverso ele opera como um trocador de calor queaquece o ar ao invés de resfriar.O retorno do investimento adicional no Split para Dutos da linha GEMINIYEDX/HUH com ciclo reverso é rápido nessas aplicações. A seguir estimamosos valores de retorno sobre este investimento, utilizando informações médias demercado.O retorno do investimento do Split para Dutos com reversão de ciclo, ocorre emmenos de um ano e meio, sendo sua taxa interna de retorno de 76% ao ano emum período de vida útil do equipamento de 10 anos (tabela 3).Nota: Não Incluso no cálculo o custo adicional requerido para instalação nocampo do sistema de resistências elétricas pelo instalador.

BENEFICIOS ADICIONAISO Split para Dutos com ciclo reverso GEMINI YEDX/HUH oferecem ao usuáriomais qualidade e confiabilidade. Além do benefício econômico, podemostambém citar outross benefícios que as unidades proporcionam:• Gabinete reforçado e construído em perfis de alumínio reforçado,possuindo estrutura auto-portante,• Proporcionam uma melhor qualidade do ar distribuído, pois possuempainel de 17 mm de espessura rechapeado internamente com chapa deaço pré-pintada (Figura10), e bandeja Plástica em ABS, totalmenteadequado para atender a norma Ashrae 62 de Qualidade do Ar e anorma da Anvisa, sobre Limpeza em Sistemas de Ar Condicionado(Figura 11). Alta eficiência energética é devido ao Coeficiente decondutividade térmica (k) do Gabinete com PU é de 0,02 W/m.K contra0,035 W/m.K do EPS (Isopor) (Figura 10), onde a espessura doIsolamento de 17 mm de PU equivale 30 mm de Isopor;• Alta estanqueidade e isolamento térmico proporcionando uma barreira devapor e sem Sudação do Gabinete, evitando a proliferação dos microorganismos;• Vedação com lâminas triplas co-extrudadas sem necessidade dautilização de adesivos (Figura 12);• Ventilador Sirocco e Limit Load;• Opção de Motor de alto rendimento para o ventilador (Figura 13);