Sistemas de Ar Condicionado - Parte 2

Parte 2 de 5

Dando continuidade à Parte 1, onde exploramos os principais tipos de sistemas de ar-condicionado com base na troca de calor, aplicação, distribuição de ar e finalidade de uso, nesta Parte 2 apresentaremos outras formas de classificação que ajudam a entender melhor as características e aplicações de cada sistema. Abordaremos como os sistemas podem ser categorizados de acordo com a forma de construção, o tipo de condensação, e quanto a tecnologia do compressor.

2.4. Classificação Quanto a Forma de Construção

2.4.1. Sistemas Compactos

Equipamentos que integram todos os componentes necessários para o ciclo de refrigeração em um único gabinete. Os condicionadores de ar compactos são: janeleiros, portáteis, self-contained incorporado e rooftops.

2.4.2. Sistemas Divididos

Sistemas onde os componentes são distribuídos entre unidades interna (evaporadora) e externa (condensadora), que são interligadas por tubulações de refrigerante e cabos de alimentação elétrica e comunicação. Os condicionadores de ar compactos são: splits, splitão, multi-splits, self-contained remoto e VRF/VRV.

2.5. Classificação Quanto ao Tipo de Condensação

2.5.1. Condensação a ar

No método de condensação a ar, o calor do refrigerante é rejeitado diretamente para o ar externo por meio de um trocador de calor, auxiliado por ventiladores. Essa abordagem é simples, econômica e não requer infraestrutura hídrica e torres de resfriamento, sendo amplamente utilizada em diversos sistemas. Muitos condicionadores de ar são comercializados exclusivamente com condensação a ar, como janeleiros, portáteis, splits, splitões, multi-splits e rooftops.

2.5.1. Condensação a água

Na condensação a água, o calor do refrigerante é transferido para a água, que circula até uma torre de resfriamento, onde o calor é dissipado para a atmosfera. Esse método é mais eficiente energeticamente, mas exige uma infraestrutura mais complexa. Sua aplicação deve ser cuidadosamente analisada, considerando fatores como disponibilidade e qualidade da água, custos operacionais e espaço físico. Embora alguns condicionadores de ar self-contained e sistemas VRF utilizem essa forma de condensação, os chillers de grande capacidade são os equipamentos que mais frequentemente adotam este método.

2.6. Classificação Quanto à Tecnologia do Compressor

2.6.1. Compressor Convencional (Velocidade Fixa)

Nos sistemas convencionais, o compressor opera apenas em dois estados: ligado (100%) ou desligado (0%). Quando a temperatura desejada é atingida, ele desliga e liga novamente quando há necessidade de resfriamento. Suas vantagens são o menor custo inicial e a manutenção mais simples, pois a tecnologia é amplamente utilizada. Entretanto, apresentam muitas desvantagens, entre as quais destacam-se: a) elevado consumo de energia, pois liga e desliga com frequência; b) oscilações de temperatura podem reduzir o conforto térmico; c) maior desgaste do compressor ao longo do tempo. Os compressores convencionais são utilizados em equipamentos de entrada, como ar-condicionado de janela e alguns modelos de splits de menor custo.

2.6.2. Compressor Inverter (Velocidade Variável)

Os sistemas com compressores inverter ajustam continuamente a velocidade do compressor para manter a temperatura desejada de forma estável e eficiente. Essa tecnologia reduz em até 70% o consumo de energia, proporciona maior conforto térmico e prolonga a vida útil do equipamento, já que evita ciclos frequentes de partida e parada. Atualmente todos os condicionadores de ar possuem versões com compressores inverter.

3. Condicionadores de Ar Tipo Janela

O condicionador de ar tipo janela, também conhecido como janeleiro ou ACJ, é um condicionador de ar que integra todos os seus componentes em um único gabinete compacto. Seu nome deriva da possibilidade de instalação diretamente no peitoril de uma janela, embora no Brasil seja mais comum instalá-lo em aberturas na parede. Esse sistema é amplamente utilizado em ambientes pequenos, como quartos, salas de estar e pequenos escritórios, onde a praticidade e o custo acessível são prioridades.

3.1. Aplicações do Condicionador de Ar Tipo Janela

Os condicionadores de ar tipo janela são frequentemente utilizados em edificações antigas, hotéis e pousadas de baixo custo, ou em locais onde não é viável a instalação de splits ou centrais de ar-condicionado. Sua simplicidade e baixo custo de aquisição fazem dele uma solução prática para climatizar espaços compactos e individuais.

3.2. Principais Vantagens do Condicionador de Ar Tipo Janela

Os condicionadores de ar de janela (ACJ), ou ainda, janeleiros, oferecem diversas vantagens que os tornam atrativos para determinados tipos de projetos. Abaixo, as principais características positivas desses equipamentos são apresentadas.

3.2.1. Baixo Custo de Aquisição

Os condicionadores de ar tipo janela são uma das opções mais acessíveis no mercado de climatização.

Impacto Prático: O custo inicial de um ACJ é baixo, tanto em termos de equipamento quanto de instalação. Além disso, a instalação pode ser realizada sem a necessidade de profissionais altamente especializados, reduzindo ainda mais os custos.

Consequência: Essa acessibilidade financeira permite que uma ampla gama de consumidores tenha acesso ao conforto térmico, especialmente em residências e pequenas empresas com orçamentos limitados.

3.2.2. Facilidade de Instalação e Substituição

A instalação de um condicionador de ar tipo janela é relativamente simples, exigindo apenas uma abertura na parede e uma estrutura de suporte básica.

Impacto Prático: Não há necessidade de tubulações extensas ou redes de dutos, como nos sistemas split ou centrais. Além disso, a substituição de um equipamento antigo por um novo geralmente não exige grandes adaptações, desde que as dimensões do novo aparelho sejam compatíveis com a abertura existente.

Consequência: Isso reduz o tempo e os custos associados à implementação do sistema, tornando-o uma solução prática para projetos residenciais e comerciais de pequeno porte.

3.2.3. Tecnologia Inverter em Alguns Modelos Modernos

Alguns modelos mais recentes de condicionadores de ar tipo janela já contam com tecnologia inverter, que melhora a eficiência energética e reduz o nível de ruído.

Impacto Prático: A tecnologia inverter ajusta automaticamente a capacidade de refrigeração conforme a demanda, otimizando o consumo de energia e proporcionando maior conforto acústico.

Consequência: Esses avanços tecnológicos tornam os ACJs mais competitivos em termos de eficiência energética e desempenho, especialmente para usuários que buscam uma solução econômica e moderna. Além disso, a tecnologia inverter possibilita a redução do nível de ruído nos períodos em que o ar-condicionado não está funcionando com sua potência máxima.

3.2.4. Boa opção para espaços pequenos

Os ACJs são projetados para climatizar ambientes compactos, como quartos, salas de estar e pequenos escritórios.

Impacto Prático: Sua capacidade de refrigeração é suficiente para atender a áreas pequenas, garantindo conforto térmico e instalação simplificada.

Consequência: Para residências e pequenos negócios, isso significa uma solução eficiente e econômica para climatização de espaços individuais.

3.3. Principais Desvantagens

Apesar de suas vantagens, os condicionadores de ar tipo janela apresentam algumas desvantagens que devem ser consideradas antes da escolha.

3.3.1. Alto Nível de Ruído

Um dos maiores problemas dos ACJs é o nível de ruído gerado durante a operação, especialmente em modelos sem tecnologia inverter.

Impacto Prático: O compressor e o ventilador estão localizados no mesmo gabinete, o que aumenta o som emitido pelo equipamento. Isso pode ser incômodo em ambientes que exigem silêncio, como quartos e salas de estudo.

Consequência: Em casos extremos, o ruído pode comprometer o conforto acústico do ambiente, afetando o descanso e a produtividade dos ocupantes.

3.3.2. Impacto Estético na Fachada da Edificação

A instalação de condicionadores de ar tipo janela pode comprometer a estética do prédio, especialmente em edifícios comerciais e residenciais de alto padrão.

Impacto Prático: A presença de múltiplos ACJs nas fachadas pode criar uma aparência desorganizada e visualmente poluída.

Consequência: Essa questão é especialmente crítica em edifícios que valorizam a harmonia visual, pois pode desvalorizar a propriedade e impactar negativamente a experiência dos ocupantes.

3.3.3. Limitação na Capacidade de Refrigeração

Os condicionadores de ar tipo janela não são projetados para climatizar grandes espaços ou múltiplos ambientes simultaneamente.

Impacto Prático: Sua capacidade de refrigeração é limitada, tornando-os inadequados para áreas amplas ou com alta circulação de pessoas.

Consequência: Para edifícios comerciais, industriais ou empreendimentos com múltiplas zonas térmicas, outras tecnologias, como sistemas centrais, podem ser mais adequadas.

3.3.4. Requer Sistemas de Renovação de Ar Dedicados

A maioria dos condicionadores de ar tipo janela não possui mecanismos integrados que permitam a renovação de ar, um fator essencial para manter a qualidade do ar em espaços fechados.

Impacto Prático: Como os ACJs não renovam o ar do ambiente de forma eficiente, é necessário integrar sistemas de ventilação ou renovação de ar dedicados. Isso pode gerar custos adicionais na instalação e operação.

Consequência: A falta de um sistema de renovação de ar dedicado pode resultar em um aumento de poluentes internos, como CO₂ e partículas, afetando o conforto e a saúde dos ocupantes.

3.3.5. Baixa Eficiência Energética

Embora alguns modelos modernos já incorporem tecnologia inverter, a eficiência energética dos ACJs ainda é inferior quando comparada a sistemas mais avançados, como splits ou chillers.

Impacto Prático: Equipamentos mais sofisticados possuem sistemas de automação que otimizam o consumo de energia conforme a demanda real do ambiente, algo que os ACJs tradicionais não conseguem oferecer.

Consequência: Para projetos de médio e grande porte, a adoção de alternativas mais eficientes pode ser justificada pela economia a longo prazo, apesar do maior custo inicial.

3.3.6. Pouca Disponibilidade de Modelos e Capacidades

Atualmente, a oferta de condicionadores de ar tipo janela é limitada, com poucas opções de modelos e capacidades disponíveis no mercado.

Impacto Prático: A escassez de opções pode dificultar a escolha de um equipamento que atenda perfeitamente às necessidades específicas do ambiente.

Consequência: Isso pode levar a compromissos em termos de desempenho, eficiência energética e personalização, limitando a flexibilidade do sistema.

4. Split System

O split system, ou simplesmente "split", é um dos sistemas de ar condicionado mais utilizados em residências e pequenos negócios. Seu nome deriva do inglês “split” (dividido), pois é composto por duas unidades: a evaporadora (instalada no ambiente interno) e a condensadora (posicionada externamente). Essas unidades são interligadas por tubulações de cobre e cabos elétricos, permitindo uma refrigeração eficiente e silenciosa.

4.1. Aplicações do Split

Os condicionadores de ar split são amplamente utilizados em residências, escritórios pequenos e pequenas empresas.

4.2. Principais Vantagens do Split

Os splits são amplamente utilizados em ambientes residenciais e comerciais leves, graças às suas vantagens práticas e econômicas. Abaixo, detalhamos as principais vantagens desses equipamentos para ajudar na análise crítica do seu uso.

4.2.1. Baixo Custo de Aquisição e Instalação

Os condicionadores de ar split são uma das opções mais acessíveis no mercado de climatização, tanto em termos de custo de aquisição quanto de instalação. Isso os torna boas opções para residências e pequenas empresas, em especial aquelas com orçamentos limitados.

Impacto prático: O custo inicial de um split é menor quando comparado aos tipo de condicionadores de ar. Além disso, a instalação é menos complexa, o que reduz os custos associados à mão de obra e infraestrutura.

Consequência: Essa acessibilidade financeira permite que uma ampla gama de consumidores tenha acesso ao conforto térmico sem comprometer o orçamento. Para pequenos negócios ou residências, isso significa uma solução prática e econômica para climatização.

4.2.2. Manutenção e Operação Simplificada

A simplicidade do split facilita a manutenção e operação. Como as unidades são autônomas, problemas em um equipamento não afetam outros, permitindo reparos rápidos e eficientes.

Impacto prático: Cada unidade split funciona de forma independente, o que significa que falhas em um equipamento podem ser isoladas e corrigidas sem impactar outras áreas climatizadas.

Consequência: Falhas em um equipamento têm um impacto limitado.

4.2.3. Variedade de Marcas, Modelos e Tecnologias

O mercado oferece uma ampla variedade de marcas e modelos de splits, permitindo que o consumidor escolha o equipamento que melhor atende às suas necessidades específicas.

Impacto Prático: Desde modelos básicos até equipamentos com tecnologia inverter, que ajustam automaticamente a capacidade de refrigeração conforme a demanda, há opções para todos os perfis de usuário. Além disso, existem modelos específicos para diferentes tipos de ambiente, como unidades de parede, piso-teto, cassete e até unidades dutadas.

Consequência: Essa diversidade permite que o consumidor personalize sua escolha com base em fatores como orçamento, espaço disponível e requisitos de eficiência energética. Isso aumenta a flexibilidade do sistema e amplia as possibilidades de aplicação.

4.2.4. Instalação Simplificada

A instalação de um split é relativamente simples, exigindo apenas a fixação da unidade interna (evaporadora) e externa (condensadora), além da passagem de tubulações de refrigerante e cabos elétricos.

Impacto Prático: A simplicidade do processo de instalação permite que o sistema seja implementado rapidamente, mesmo em espaços já construídos. Além disso, a flexibilidade na localização das unidades facilita a adaptação a diferentes layouts de ambientes.

Consequência: Essa facilidade de instalação reduz o tempo e os custos associados à implementação do sistema, tornando-o uma solução prática para projetos residenciais e comerciais de pequeno porte.

🔴 Atenção! Uma instalação inadequada pode comprometer o desempenho do equipamento. Erros como a falta de evacuação do circuito frigorífico podem reduzir a vida útil do compressor e causar falhas prematuras. Para evitar problemas é fundamental contratar profissionais qualificados e autorizados pelo fabricante.

4.3. Principais Desvantagens e Limitações do Split System

4.3.1. Manutenção Trabalhosa em Instalações com Múltiplos Equipamentos

Quando se utiliza muitas unidades split em um mesmo ambiente, a manutenção se torna uma tarefa complexa e demorada.

Impacto prático: Em locais que exigem diversas unidades split, a manutenção pode se tornar mais trabalhosa e onerosa, pois cada unidade precisa de verificações independentes. Além disso, neste caso, muitas vezes é necessário a realização de serviços dentro do ambiente, o que quase sempre é ruim para quem executa o trabalho (mantenedor) e para quem precisa (usuário).

Consequência: O tempo gasto em inspeções e trocas de peças pode aumentar, tornando a gestão da climatização menos eficiente para grandes espaços.

4.3.2. Impacto Estético na Fachada da Edificação

Por limitações de distância de instalação, muitas vezes é necessário instalar as unidades externas (condensadoras) em áreas visíveis.

Impacto Prático: A instalação de diversas condensadoras em áreas visíveis compromete a estética do prédio, além de ocupar espaços significativos. Em alguns casos, a disposição inadequada dessas unidades pode até mesmo transmitir uma imagem de desorganização ou descuido.

Consequência: Essa questão é especialmente crítica em edifícios comerciais e residenciais de alto padrão, onde a harmonia visual é essencial para valorização imobiliária. Um impacto estético negativo pode desvalorizar a propriedade, afetar a experiência dos ocupantes e, em casos extremos, até mesmo dificultar a comercialização ou locação de unidades.

4.3.3. Limitação na Distância entre Unidade Interna e Externa

Os split têm restrições quanto à distância máxima permitida entre a unidade interna (evaporadora) e a unidade externa (condensadora).

Impacto prático: O comprimento máximo das tubulações frigoríficas pode dificultar ou até impossibilitar a instalação em determinadas configurações arquitetônicas, especialmente em grandes edificações ou edifícios com múltiplos pavimentos.

Consequência: Para viabilizar a instalação dentro dos limites de distância recomendados, pode ser necessário posicionar as unidades em locais de difícil acesso, o que futuramente pode complicar a manutenção. Alternativamente, a unidade pode ser instalada em um local que cause um grande impacto visual na edificação. Além disso, se a instalação for realizada com distâncias superiores às recomendadas pelos fabricantes, haverá uma queda significativa na eficiência energética, além de aumentar o risco de quebras e problemas técnicos.

4.3.4. Requer Instalação de um Ponto de Força por Equipamento

Cada unidade split precisa de um ponto de força dedicado, o que eleva os custos da instalação elétrica e pode impactar na segurança da instalação.

Impacto Prático: Em instalações com múltiplos equipamentos, é necessário planejar cuidadosamente a infraestrutura elétrica para garantir que cada unidade tenha seu próprio circuito. Isso impacta no investimento inicial e nos custos operacionais.

Consequência: Uma instalação mal planejada pode sobrecarregar a rede elétrica, aumentando o risco de curtos-circuitos ou quedas de energia. Além disso, o custo adicional da infraestrutura elétrica pode reduzir a vantagem econômica inicial dos splits em comparação a outros sistemas.

4.3.5. Eficiência Energética Inferior a Sistemas Avançados

Apesar dos avanços da tecnologia inverter, os splits ainda possuem eficiência inferior quando comparados a sistemas VRF / VRV e chillers.

Impacto prático: Sistemas mais avançados possuem sistemas de automação complexos, o que garante controle preciso, otimizando o consumo de energia conforme a necessidade real do ambiente. Além disso, equipamentos VRF / VRV trabalham mais tempo em cargas parciais, o que melhora a eficiência energética.

Consequência: Para projetos de médio e grande porte, embora com maior custo inicial, a adoção de alternativas mais sofisticadas é quase sempre justificada pela rápida amortização (payback).

4.3.6. Aplicação Restrita a Pequenos e Médios Ambientes

Os condicionadores de ar split não são adequados para climatizar grandes espaços ou vários ambientes em uma única edificação.

Impacto Prático: Os splits são ideais para espaços compactos, como quartos, salas de estar e pequenos escritórios. No entanto, sua capacidade limitada os torna inadequados para climatizar áreas amplas, como edifícios comerciais de grande porte e indústrias.

Consequência: Para edifícios comerciais, industriais ou empreendimentos com múltiplas zonas térmicas, outras tecnologias, como VRF / VRV ou água gelada, podem ser mais adequadas. Esses sistemas oferecem maior escalabilidade, eficiência energética e distribuição uniforme de ar, além de possibilitar renovação de ar, características essenciais para grandes espaços.

4.3.7. Necessitam de Sistemas de Renovação de Ar Dedicados

A maioria dos condicionadores de ar split não possui mecanismos integrados que possibilitam a renovação de ar, um fator essencial para manter a qualidade do ar em espaços fechados. Embora alguns poucos modelos disponham de uma entrada de ar externo, a quantidade de ar é insuficiente para garantir a qualidade do ar na maior parte dos ambientes.

Impacto Prático: Como os splits não renovam o ar do ambiente de forma eficiente, é necessário integrar sistemas de ventilação ou renovação de ar dedicados. Isso pode gerar custos adicionais na instalação e operação, além de demandar mais espaço e planejamento para garantir que a qualidade do ar seja mantida dentro dos padrões exigidos.

Consequência: A falta de um sistema de renovação de ar dedicado pode resultar em um aumento de poluentes internos, como CO₂ e partículas, afetando o conforto e a saúde dos ocupantes, especialmente em ambientes com grande circulação de pessoas.

4.3.8. Equipamentos Menos Robustos (Menor Confiabilidade) e Menor Vida Útil

Os condicionadores de ar split são projetados para uso em ambientes menores. Além disso, devido à alta competitividade no segmento de mercado, o fator custo muitas vezes limita a confiabilidade desses equipamentos em comparação com outras tecnologias, como os sistemas VRF. Isso impacta diretamente na durabilidade e confiabilidade dos equipamentos.

Impacto prático: Devido à sua construção mais leve e à tecnologia mais simples, os splits têm maior propensão a falhas mecânicas e desgastes precoces. Isso pode resultar em custos elevados com manutenção e reposição de peças, além de aumentar o tempo de inatividade do sistema em caso de problemas técnicos.

Consequência: A menor vida útil desses equipamentos pode exigir substituições mais frequentes, o que não só aumenta o custo total de operação, mas também pode afetar a continuidade das operações. Além disso, a menor confiabilidade dos sistemas split pode levar a um maior número de falhas, impactando o conforto e a produtividade dos ocupantes.

Continua na parte 3.

Autor

Eng. Daniel Cabral

Graduado em Engenharia Mecânica e Mestre em Engenharia e Ciência de Materiais na UFC, Pós-graduado em Engenharia de Climatização e com MBA em Gerenciamento de Projetos. Concluiu o curso Avançado de Extensão em Engenharia do Ar Condicionado do SINDRATAR-RJ.