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Como funciona um sistema de ar condicionado?

Como funciona um sistema de ar condicionado?

Se você mora em um clima quente, nada melhor do que se refrescar usando um sistema de ar condicionado. Mas como exatamente eles funcionam?

Aqui, tentamos responder a essa pergunta e explorar quais tipos de sistemas CA existem. Como Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado (HVAC) é um campo de engenharia muito complexo, devemos observar que este não se destina a ser um guia completo e deve ser considerado como uma breve visão geral.

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Como funciona um ar condicionado?

Resumindo, eles funcionam como uma geladeira de cozinha comum. A tecnologia por trás dos sistemas de ar condicionado e das geladeiras é exatamente a mesma - o ciclo de refrigeração.

Os sistemas que tiram proveito desse ciclo usam produtos químicos especiais chamados refrigerantes (água em alguns sistemas) para absorver e / ou liberar energia para aquecer ou resfriar um pouco o ar. Quando esses produtos químicos são comprimidos pelo Compressor da unidade AC, o refrigerante muda de estado de gás para líquido e libera calor no condensador.

Ao resfriar um espaço, esse processo ocorre fora do espaço em questão. Este ar de alta pressão, agora frio, é bombeado para a unidade interna e expandido de volta para gás usando o sistema válvula de expansão.

Isso, como o nome sugere, faz com que o líquido refrigerante se expanda de volta à forma gasosa. Conforme o refrigerante se expande, ele "suga" o calor e faz com que o ar resfrie no espaço em questão no sistema AC evaporador.

Esse gás agora expandido e "quente" é posteriormente transportado para o compressor do sistema e o ciclo começa novamente.

Para visualizar isso, pense em uma esponja como o refrigerante e a água como "calor". Quando você espreme uma esponja encharcada (o compressor e o condensador), a água é expelida e o calor é liberado em nossa analogia. Quando você solta a esponja (a válvula de expansão e o evaporador), ela se expande e pode absorver mais água ou calor em nossa analogia.

A base deste ciclo são os princípios científicos da Termodinâmica, Lei de Boyle, Lei de Charles e Leis de Guy-Lussac.

Principalmente o fato de que "um líquido que se expande em um gás extrai ou extrai calor de seus arredores". - Ar condicionado Goodman e aquecimento.

Nesse sentido, o AC e as geladeiras funcionam "movendo" ou "bombeando" energia de um local para outro. Na maioria dos casos, as unidades de CA transferem o "calor" do seu quarto, escritório ou casa e o despejam no ar fora de sua casa ou escritório.

Este ciclo é reversível e pode ser usado também para aquecer o seu quarto, ou toda a sua casa, durante os meses mais frios, mas esta função é normalmente reservada para sistemas chamados bombas de calor.

A principal diferença entre um refrigerador e uma unidade AC é que a unidade tende a ser dividida em duas partes distintas; a unidade de condensador externo (ou resfriador) e a unidade interna.

Os refrigeradores, por outro lado, são uma unidade independente (embora algumas unidades de CA também possam ser).

Qualquer calor removido de seu interior é despejado na mesma sala na parte traseira da unidade. Esta é a principal razão pela qual você nunca poderia realmente usar uma geladeira como uma unidade de CA DIY; a menos que você corte um buraco na parede atrás dele, é claro.

Você pode testar isso tocando (tenha cuidado, pode ficar muito quente) na parte de trás da geladeira quando ela estiver em funcionamento. Deve ser morno ou quente ao toque.

Que diferentes tipos de sistemas de ar condicionado existem?

As unidades de CA vêm em muitos formatos e tamanhos hoje, variando de sistemas de dutos massivos em escritórios e edifícios industriais a sistemas domésticos de CA menores com os quais você provavelmente está mais familiarizado.

Algumas das instalações maiores têm unidades de resfriamento externo muito grandes que podem ser resfriadas a água ou a ar ou, em sistemas mais antigos, torres de resfriamento. Estes são ligados por tubos isolados para bombear refrigerante para temperar o ar dentro de um grande, ou conjunto de grandes unidades embaladas chamadas unidades de tratamento de ar (AHU's).

Esses sistemas podem ser muito complexos, com elementos de aquecimento e umidificadores e filtros para controlar com precisão a temperatura e a qualidade do ar das áreas de um edifício que servem. Eles também tendem a vir com sistemas complexos de recuperação de calor para diminuir a quantidade de eletricidade (ou gás) necessária para aquecer / resfriar o ar dentro do sistema.

Eles vêm em duas formas principais; Volume de ar constante (CAV) e volume de ar variável (VAV), que define até que ponto o fluxo de ar é controlado ao redor dos dutos do sistema.

Eles também podem ser controlados por sistemas muito sofisticados de software, sensores e atuadores chamados Building Management Systems (BMS).

Esses grandes sistemas HVAC "sugam" o ar fresco externo e o aquecem / resfriam conforme necessário antes de transportá-lo por meio de dutos para as áreas necessárias. Esses sistemas também podem ter unidades terminais de reaquecimento, ou fan coils, para refinar ainda mais a têmpera do ar fornecido a uma área.

Instalações mais modernas acabam com AHUs centralizados em favor de sistemas de fan coil, ou "unidades internas" que são diretamente conectadas a uma ou mais unidades CA "externas". Eles são chamados de sistemas de Fluxo de Refrigeração Variável (VRF), que temperam o ar diretamente no ponto de uso.

Mas a maioria das pessoas está acostumada com bombas de calor de fonte de ar split ou multi-split (ASHP) ou unidades de resfriamento CA de sala única. Estes são muito mais semelhantes aos frigoríficos e são os sistemas mais frequentemente instalados em instalações domésticas.

Mas também deve ser notado que vários outros sistemas existem, usando o mesmo princípio, como bombas de calor de fonte subterrânea (GSHP). Estes usam o solo como uma "lixeira", ou fonte de calor, ao invés de ar ou fonte de calor. Ambos ASHPs e GSHPs também podem se conectar a sistemas de radiador regulares ou sistemas de aquecimento por piso radiante no lugar de uma caldeira a gás normal com algumas modificações.

Como funciona o ar condicionado nos carros?

Simplificando, o AC nos carros funciona exatamente da mesma forma que qualquer outra unidade AC. A única diferença é que eles precisam ser bastante compactos para caber dentro do carro.

A parte do chiller do sistema (com a válvula de expansão e o evaporador) geralmente é montada atrás do painel do carro. A outra extremidade do sistema (o compressor e o condensador) tende a ficar perto da grade do radiador do carro - é onde o ar fresco é soprado enquanto você dirige).

Ambas as partes são conectadas por um circuito de tubos que passam o refrigerante entre as unidades quando em operação. Ao contrário das unidades maiores usadas em edifícios, a própria unidade nos carros tende a ser acionada pelo virabrequim do carro, ou seja, é acionada pelo motor.

Esses sistemas geralmente também vêm com calor e desumidificadores para temperar o ar conforme necessário. Assim como nos sistemas de CA de construção, a unidade de CA de um carro converterá o refrigerante entre gás e líquido, alta e baixa pressão e alta e baixa temperatura, conforme necessário.

É mais barato deixar o ar condicionado ligado o dia todo?

Simplificando, não. A razão para isso é que, ao deixar um sistema AC o dia todo:

1. Use energia desnecessariamente se não estiver em casa ou se os quartos / zonas não estiverem em uso.

2. O funcionamento do sistema causa grande desgaste. Isso encurta sua vida útil.

Você também deve garantir que as janelas estejam fechadas ou que a proteção contra correntes de ar esteja instalada quando o AC estiver em operação. Afinal, você não quer "condicionar" o mundo.

Você também deve garantir o uso de dispositivos de sombreamento (como um toldo ou árvores estrategicamente plantadas) externamente para reduzir o "ganho solar" ou o aquecimento de sua casa passivamente pela luz solar.

Outras medidas incluem melhorar o isolamento da sua casa, manter os sistemas de CA bem mantidos (especialmente filtros) e usar ventiladores de teto para melhorar a mistura do ar internamente (ou seja, evitar a estratificação de ar quente perto do teto ou vice-versa).

Se você está realmente preocupado com suas contas de energia relacionadas aos seus sistemas de CA, convém tornar seu sistema de CA "mais inteligente". Fazendo uso de BMS domésticos, sensores inteligentes (termostatos e compensação climática), controle de zona e outras medidas de eficiência energética, você pode melhorar drasticamente a eficiência e reduzir o custo de seus sistemas AC.

Você também deve fazer uso de soluções de resfriamento e aquecimento "gratuitas", considerando o uso da natureza para ajudá-lo. O bom uso da ventilação natural para resfriar ou aquecer sua casa reduzirá drasticamente o custo do uso de energia relacionado ao aquecimento / resfriamento, desligando-o.

Mas isso só é possível se a qualidade do ar fora de sua casa permitir. Viver em uma cidade grande com "ar sujo", por exemplo, pode restringir sua capacidade de fazer uso dessa forma gratuita de aquecimento e resfriamento.

Como funciona o ar condicionado de ciclo reverso?

Os sistemas de ar condicionado de ciclo reverso, ou bombas de calor, como são mais comumente conhecidos, funcionam da mesma forma que qualquer outra forma de unidade de CA. A exceção é que eles são especificamente projetados para serem capazes de reverter o ciclo à vontade.

Como outros sistemas CA, eles também podem filtrar e desumidificar o ar conforme necessário.


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