Como não é possível mostrar todos os detalhes necessários para uma instalação adequada de determinados equipamentos HVAC nas plantas baixas ou em plantas de grande escala, é necessário que o projetista do sistema HVAC mostre essas informações nos detalhes de conexão dos equipamentos. Esses detalhes mostrarão todas as conexões de dutos e tubulações necessárias, bem como requisitos de suporte e acessórios diversos, como termômetros, medidores de pressão e conectores de tubos flexíveis.
Além disso, é comum que sejam desenvolvidos detalhes que descrevam itens diversos associados aos sistemas HVAC, como suportes de tubos, meio-fios de telhado e penetrações através do envelope do edifício. Portanto, fornecemos alguns dos detalhes mais importantes que todo engenheiro e técnico de HVAC precisa saber.
Trocadores de calor de tubo e casco em U
Os trocadores de calor de tubo e casco em U consistem em um feixe de tubo em U de cobre montado dentro de um casco cilíndrico de aço. A corrente de fluido frio normalmente circula através dos tubos do feixe de tubos, e a corrente de fluido quente normalmente circula através do invólucro (ao redor do feixe de tubos). O calor é transferido do fluido quente para o fluido frio através das paredes dos tubos. Os trocadores de calor casco e tubo são comumente usados para transferir calor do vapor para a água ou salmoura. No entanto, eles também podem ser usados para transferir calor de água para água, água para salmoura ou salmoura para água. Os defletores são instalados no invólucro para direcionar o fluxo de água através dos tubos se o trocador de calor for usado para transferir calor de água para água, água para salmoura ou salmoura para água.
Um mínimo de duas passagens do fluido através do feixe de tubos são necessários para trocadores de calor de casco e tubo em U. Para a maioria das aplicações HVAC, os trocadores de calor casco e tubo têm entre 3 e 6 pés de comprimento e 6 e 12 polegadas de diâmetro, embora trocadores de calor maiores estejam disponíveis. A figura abaixo ilustra as conexões da tubulação para um trocador de calor de tubo e reservatório de vapor para água quente.
Trocadores de calor de placas e estruturas
As conexões para trocadores de calor de placa e estrutura são limitadas às conexões de entrada e saída de fluido quente e frio, que normalmente são parte integrante da cabeça fixa (frontal) do trocador de calor {embora as conexões também possam ser fornecidas na parte móvel (traseira) cabeçote do trocador de calor]. Dependendo da configuração do canal das placas do trocador de calor, as conexões de entrada e saída para os fluidos quente e frio podem ser localizadas no mesmo lado do cabeçote fixo do trocador de calor ou em um arranjo diagonal.
É comum que os fluidos quente e frio circulem através de trocadores de calor de placas e quadros em uma configuração de contrafluxo; ou seja, os fluidos quente e frio fluem em direções opostas através do trocador de calor. Este arranjo, no qual o gradiente de temperatura entre os fluidos quente e frio permanece essencialmente constante, maximiza a eficiência de transferência de calor do trocador de calor e também permite um cruzamento de temperatura entre os fluidos quente e frio. A figura abaixo é um detalhe de conexão para um trocador de calor de placa e estrutura.
Bombas
Existem muitos tipos de bombas, incluindo bombas de sucção final, de acoplamento fechado, em linha, caixa bipartida horizontal, caixa bipartida vertical e deslocamento positivo. Os tipos mais comuns de bombas usadas para sistemas hidrônicos são bombas de sucção final e em linha, que são ambas bombas centrífugas.
As bombas de sucção final são conectadas a uma estrutura de base de aço integral que é montada em campo em uma base de concreto. A base de concreto pode ser uma almofada de limpeza de 4 pol. de altura na qual a estrutura da base da bomba é montada com isoladores de mola. No entanto, a montagem preferida é uma base inercial de concreto à qual a estrutura da base da bomba é aparafusada. Uma base de inércia de concreto é um bloco de concreto com estrutura de aço que tem aproximadamente 6 pol. de altura e 6 pol. maior que a base da bomba em todos os lados, que é sustentado do chão por isoladores de mola.
A base de inércia de concreto fornece uma base rígida para manter o alinhamento do eixo da bomba e reduzir o movimento vibratório causado pela rotação do motor da bomba. A conexão do tubo de sucção da bomba é paralela ao eixo do impulsor e a conexão do tubo de descarga é perpendicular ao eixo do impulsor. Conectores de tubos flexíveis são usados nas conexões de tubos de sucção e descarga para bombas de sucção para isolar a vibração gerada pela bomba do sistema de tubulação. As conexões de sucção e descarga para bombas em linha estão alinhadas umas com as outras e são perpendiculares ao eixo da bomba/rotor. Pequenas bombas em linha são suportadas pelo sistema de tubulação. Grandes bombas em linha requerem que os suportes de tubo sejam instalados perto das conexões de sucção e descarga. Bombas em linha muito grandes serão suportadas a partir do piso do edifício, geralmente em uma plataforma de concreto de 4 pol. de altura.
As conexões de tubulação necessárias para bombas incluem válvulas de fechamento na sucção e descarga da bomba, válvula de balanceamento na descarga da bomba, válvula de retenção e medidor de vazão na descarga da bomba e manômetros. Opcionalmente, pode ser instalada na descarga da bomba uma válvula multiuso, que desempenha as funções de válvula de bloqueio, válvula de balanceamento e válvula de retenção. É comum que um difusor de sucção, de tamanho semelhante ao de um cotovelo de tubo de 90° de raio longo, seja usado na conexão do tubo de sucção para bombas de sucção final. Isso permite que o tubo de sucção caia verticalmente no difusor de sucção. Caso contrário, é necessário prever cinco diâmetros de tubo reto a montante da conexão de sucção da bomba. Se um difusor de sucção ou o comprimento necessário de tubo reto a montante da conexão de sucção da bomba não for fornecido, turbulência indesejável no fluxo de fluido ocorrerá na conexão de sucção da bomba, o que comprometerá o desempenho da bomba e também poderá danificar a bomba.
As bombas de sucção variam em tamanho de 3 a 6 pés de comprimento e de 1 a 3 pés de largura. O eixo do motor é conectado ao eixo do impulsor por meio de um acoplamento.
As bombas em linha são verticais ou horizontais, o que descreve a orientação do eixo do motor/impulsor. O eixo do motor é conectado diretamente ao eixo do impulsor. As bombas em linha variam em tamanho de 1 a mais de 3 pés de altura (dimensão do impulsor até a extremidade do motor) e 1 a 3 pés entre as conexões de sucção e descarga.
bobina de aquecimento
Serpentinas de água quente requerem conexões de tubulação de retorno e abastecimento de água de aquecimento, e serpentinas de vapor requerem conexões de tubulação de retorno de condensado e fornecimento de vapor.
unidade de sistema dividido sem duto
As conexões com as unidades do sistema split sem duto incluem a sucção do refrigerante, o líquido e, possivelmente, a tubulação de gás quente entre as unidades interna e externa, a conexão do tubo de drenagem de condensado para o recipiente de drenagem e as conexões elétricas para as unidades interna e externa. Como as unidades internas são montadas na parede abaixo do teto ou embutidas no teto, é comum que haja espaço insuficiente para a inclinação da tubulação de drenagem de condensado. Portanto, uma pequena bomba de condensado geralmente é instalada adjacente à unidade interna para receber o condensado do reservatório de drenagem da serpentina de resfriamento e bombeá-lo para o ponto de descarga no sistema de águas pluviais do prédio. A ligação da tubagem de drenagem de condensado ao sistema de águas pluviais do edifício deve ser feita com uma válvula de retenção para evitar que a sobrecarga de água da chuva que pode ocorrer durante chuvas fortes transborde a bomba de condensado.
Unidades de sistema split sem duto normalmente utilizam energia elétrica de 208/240 V/1Φ. Se for necessária uma bomba de condensado, ela deve ser especificada para utilizar energia de 120 V/1Φ e ser fornecida com um cabo e plugue para servir como meio de desconexão. Nesse caso, o engenheiro eletricista projetaria um receptáculo de interruptor de circuito de falha de aterramento (GFCI) próximo à bomba de condensado como fonte de energia elétrica. A figura abaixo ilustra o detalhe da conexão para uma unidade de sistema split sem duto, respectivamente.
Unidade de terminal VAV alimentada por ventilador
A figura abaixo ilustra as conexões associadas a uma unidade terminal VAV alimentada por ventilador paralelo com uma serpentina de aquecimento de água quente. As conexões de uma unidade terminal VAV alimentada por ventilador em série com uma serpentina de aquecimento de água quente seriam semelhantes, mas a serpentina de aquecimento de água quente seria montada na saída da unidade terminal.
As conexões da tubulação de água de aquecimento (dependendo do tipo de válvula de controle) são semelhantes às mostradas nas serpentinas de aquecimento com válvula de 2 (ou 3) vias. Além disso, é necessário um conector de duto flexível. na conexão de saída de unidades terminais com ventilador para isolar as vibrações geradas pelo ventilador na unidade terminal do sistema de dutos a jusante.
HVAC Design Sourcebook W. Larsen Angel, P.E., LEED AP
