O resfriamento com volume de ar variável (comumente conhecido como VAV) é um sistema totalmente a ar que pode satisfazer os requisitos individuais de resfriamento de múltiplas zonas, normalmente em edifícios de escritórios. Isto é conseguido fornecendo ar a uma temperatura constante de uma planta central para uma ou mais unidades terminais VAV em cada zona.
As unidades terminais contêm amortecedores controlados termostaticamente que regulam a quantidade de ar que entra na zona em resposta à necessidade de resfriamento. Por exemplo, o volume de ar (e, portanto, o arrefecimento) fornecido a uma zona virada a sul num dia ensolarado será maior para compensar o ganho de calor.
O principal benefício do VAV em relação ao volume constante é a sua capacidade de fornecer simultaneamente o nível necessário de resfriamento para qualquer número de zonas dentro de um edifício. Os sistemas VAV podem ser particularmente eficientes energeticamente como resultado da sua capacidade de operar o(s) ventilador(es) principal(ais) de alimentação/extração a velocidades reduzidas durante grande parte do ano, quando o volume total de ar requerido pelas várias zonas é baixo (os ventiladores são geralmente o usuário mais significativo de energia em um sistema de ar centralizado).
Quando a carga de resfriamento é baixa, a unidade terminal VAV reduz o ar fornecido a um nível mínimo de cerca de 40% do volume máximo. Existem duas razões pelas quais o volume não pode diminuir. Primeiro, o requisito mínimo de ar fresco deve ser mantido e, segundo, a velocidade do ar que sai do difusor não deve cair muito para garantir um nível aceitável de circulação de ar dentro do espaço.
Em baixas velocidades, o efeito Coanda (aquele que faz com que o ar adira e se mova ao longo da parte inferior do teto) será perdido e o ar será despejado dos difusores, causando correntes de ar frio. É particularmente importante que os sistemas VAV sejam projetados e comissionados de acordo com um alto padrão para garantir que seja alcançado um equilíbrio satisfatório entre as necessidades de resfriamento e a taxa de ventilação.
A maioria dos tipos de unidades terminais VAV podem incorporar um dispositivo de aquecimento, que pode aumentar a temperatura do ar fornecido se as condições da zona assim o exigirem. Alternativamente, as zonas perimetrais podem ser aquecidas por radiadores ou convetores. Em muitos edifícios, o aquecimento perimetral é a opção preferida, pois ajuda a combater o efeito das correntes de ar frio provenientes das janelas.
VAV assistido por ventilador
O uso de unidades terminais assistidas por ventilador pode garantir que não ocorrerá vazamento do ar fornecido. Estas unidades contêm um pequeno ventilador que mistura o ar fornecido com o ar recirculado da sala e fornece um fornecimento de volume praticamente constante ao espaço ocupado. A mistura das duas correntes é controlada para atingir uma temperatura do ar que satisfaça a carga de resfriamento da zona servida. As desvantagens das unidades terminais assistidas por ventilador são geralmente custos de capital e de manutenção mais elevados, maior potência total do ventilador e o potencial para altos níveis de ruído no espaço ocupado.
Benefícios
- Usado em edifícios com múltiplas zonas para atender às demandas específicas de resfriamento/aquecimento de cada zona
- Pode ser relativamente eficiente em termos energéticos devido à capacidade de reduzir a velocidade do(s) ventilador(es) de alimentação/extração durante períodos de cargas baixas a moderadas
- Um sistema corretamente projetado e comissionado proporcionará um bom controle de temperatura
- Os sistemas VAV são particularmente adequados para edifícios com carga de refrigeração durante todo o ano.
Limitações
- Os requisitos de espaço são altos tanto na sala da fábrica quanto nos vazios do teto
- O projeto e o comissionamento são particularmente importantes para alcançar um bom desempenho do sistema em termos de conforto e eficiência energética
- O projeto de alguns sistemas VAV é simplificado ao permitir que as unidades terminais desviem o ar que não é necessário. No entanto, esta abordagem pode resultar em instalações superdimensionadas, desperdício de energia dos ventiladores e aumento do custo de capital.
- As unidades terminais assistidas por ventilador geralmente têm custos de capital e de manutenção mais elevados e o potencial para aumentar os níveis de ruído no espaço ocupado.
FREQUENTLY ASKED QUESTIONS
A VAV terminal unit typically consists of a thermostatically controlled damper, an airflow sensor, and a controller. The damper regulates the amount of air entering the zone, while the airflow sensor monitors the airflow rate and provides feedback to the controller. The controller adjusts the damper position to maintain the desired airflow rate based on the zone’s cooling requirements.
VAV systems achieve energy efficiency by operating the main supply and extract fans at reduced speeds for much of the year, when the overall volume of air required by the various zones is low. This reduces the energy consumption of the fans, which are typically the most significant user of energy in a centralized air system. Additionally, VAV systems can optimize energy consumption by only providing the required amount of cooling to each zone, reducing waste and minimizing energy losses.
While VAV systems are commonly used in office buildings, they can also be applied to other types of buildings that require zoned cooling, such as hospitals, universities, and shopping centers. However, the suitability of a VAV system depends on the specific cooling requirements and layout of the building, and may require modifications to accommodate unique demands or constraints.
VAV systems typically use a combination of pressure sensors and controllers to maintain a neutral pressure in each zone. The pressure sensors monitor the zone pressure and provide feedback to the controller, which adjusts the damper position to maintain the desired pressure. This ensures that the air is distributed evenly throughout the zone and prevents over- or under-pressurization.
Common design considerations for VAV systems include determining the optimal zone layout and sizing, selecting the appropriate type and number of VAV terminal units, and designing the ductwork and piping systems to accommodate the variable airflow rates. Additionally, designers must consider factors such as acoustic performance, air quality, and system redundancy to ensure that the VAV system meets the building’s specific requirements and occupant needs.
