How Rooftop units or RTU’s work. Como o nome sugere, as unidades de telhado, ou RTU, abreviadamente, estão localizadas no telhado de lojas e pequenos edifícios comerciais para fornecer ar condicionado a áreas definidas.
Veja o vídeo tutorial no YouTube
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Estas são unidades de ar condicionado de pacote e são populares porque são simples, compactas, auto-contidas, tudo em uma, unidades HVAC.
Opp>Opósito de uma unidade de telhado é distribuir ar condicionado dentro de áreas definidas de um edifício. Os telhados estão ligados a condutas que fornecem uma rota definida para que o ar condicionado viaje ao longo.
Agora no nosso último tutorial, olhámos para unidades de manuseamento de ar ou AHU’s. Eu gostaria de encorajá-lo a verificar isso e assistir ao vídeo tutorial, clique aqui para ver isso. Se você já assistiu que você vai notar que as unidades são muito parecidas. As unidades de telhado são um tipo de manipulador de ar, a principal diferença é que normalmente são mais compactas e estão sempre instaladas no telhado, por isso precisam de ser mais robustas e resistentes às intempéries para lidar com o sol, chuva, neve, vento, etc. Além disso, as AHU’s serão frequentemente ligadas a centrais como chillers e caldeiras para fornecer o aquecimento e arrefecimento, mas as RTU’s são auto-contidas e têm tudo o que precisam numa só unidade. É por isso que são chamados de condicionadores de ar de pacote e em breve procuraremos dentro de algumas unidades modelo para entender o porquê.
Existem muitos tipos de unidades Rooftop, e vamos olhar para quatro diferentes versões típicas, começando com as mais básicas. Esta primeira unidade é apenas de ar fresco, não ocorre re-circulação. Ela absorve 100% de ar fresco e condiciona-o. O ar de retorno é normalmente removido por um exaustor externo para equilibrar a pressão do ar.
Primeiro temos o alojamento, este precisa de proteger todos os equipamentos mecânicos e eléctricos dentro da unidade do sol, vento, chuva, neve, geada, etc. Haverá alguns painéis de acesso incorporados nisto para permitir aos engenheiros aceder aos componentes no interior e efectuar a manutenção.
Num extremo haverá tipicamente uma campânula de ar. É aqui que o ar ambiente exterior será aspirado para dentro da máquina. A campânula tem esta forma para impedir a entrada de água, neve e detritos na unidade. Normalmente haverá uma malha através da entrada da campânula de ar que impedirá a entrada de vida selvagem e objectos, pois isto causará bloqueios e danos ao ventilador.
A próxima coisa que podemos encontrar são alguns amortecedores. Nem todas as unidades têm estes amortecedores, mas os modelos mais recentes normalmente têm. Estes são basicamente folhas de metal que rodam juntas. Elas abrem completamente para permitir a entrada de ar na unidade ou fecham para selar a unidade e impedir a entrada ou saída de ar. Alguns podem variar sua posição aberta para algum lugar entre totalmente aberto e totalmente fechado, isto será usado para regular a quantidade de ar que flui para a unidade a partir do exterior, especialmente se a recirculação for usada e veremos isto mais tarde no vídeo depois deste modelo básico.
Após os amortecedores vamos encontrar os filtros. Estes normalmente deslizam para fora da unidade a partir da porta de serviço. O seu objectivo é limpar o ar capturando a sujidade e o pó que se encontra no interior da entrada de ar fresco exterior. Se não tivermos filtros instalados, o ventilador, os permutadores de calor, os componentes mecânicos e as condutas vão ficar lentamente cobertos pelo pó e o seu’ vai reduzir a eficácia e eficiência da máquina e se se acumular muito vai causar falhas no equipamento após algum tempo.
Após os filtros teremos algumas serpentinas. Estas serpentinas serão usadas para resfriar ou aquecer o ar através da adição ou remoção de energia térmica. Dependendo de onde no mundo a UTR se encontra e das condições ambientais que enfrenta, algumas unidades serão apenas de resfriamento, muito ocasionalmente serão apenas de aquecimento e outras de aquecimento e resfriamento.
Se a unidade for apenas de resfriamento, então normalmente terá uma única serpentina conectada a uma unidade de refrigeração.
Se a unidade for apenas de aquecimento, então será conectada a uma bomba de calor, a um queimador a gás ou a um elemento de aquecimento elétrico.
Se a unidade estiver aquecendo e resfriando então terá dois trocadores de calor, onde um será uma serpentina conectada a uma unidade de refrigeração para fornecer o resfriamento e o outro provavelmente será um trocador de calor tubular conectado a um queimador a gás ou um aquecedor elétrico para fornecer o aquecimento.
Alternativamente uma unidade pode fornecer tanto o aquecimento quanto o resfriamento utilizando uma única serpentina que está conectada a uma bomba de calor. Cobrimos as bombas de calor num vídeo anterior, clique aqui para ver que.
A maior parte das unidades irá utilizar um sistema de refrigeração para fornecer refrigeração. O compressor, condensador, ventilador e controles estão normalmente localizados na parte traseira da unidade ou na lateral para rejeitar o calor e mantê-lo longe da entrada e do ar condicionado dentro da unidade.
Se você quiser saber mais sobre os diferentes tipos de trocadores de calor utilizados e como eles funcionam, confira nosso outro vídeo sobre trocadores de calor HVAC, clicando aqui.
Após as bobinas vamos então encontrar o ventilador. Este é normalmente um ventilador do tipo centrífugo acionado por correia, mas também pode ser um ventilador do tipo CE, que é mais eficiente em termos energéticos. O ventilador puxa o ar de fora para dentro através dos amortecedores, filtros e bobinas e depois empurra-o para dentro da tubulação para ser distribuído ao redor do edifício.
Esse é o nosso tipo mais básico de unidade Rooftop. Então o que mais podemos encontrar?
algumas unidades podem recircular o ar interno através de um sistema de condutas de retorno. Isto é utilizado para poupar energia especialmente no Inverno, quando o ar exterior é muito frio e o ar de retorno é quente. Podemos usar isto para reduzir a carga de aquecimento misturando algum ar de retorno quente com o ar fresco de admissão frio.
Neste desenho encontramos um amortecedor de ar de retorno na unidade. Este irá funcionar em sincronia com o amortecedor de admissão e os dois irão variar a sua posição para alterar a mistura de quanto ar fresco e quanto ar de retorno está a passar através da unidade. Haverá sempre uma certa quantidade de ar fresco a entrar neste tipo porque, caso contrário, o edifício irá simplesmente encher-se de dióxido de carbono e criar uma atmosfera insalubre. Quando o amortecedor abre, a aspiração do ventilador puxa o ar para dentro da conduta. Quando o amortecedor fechar, não será aspirado ar em.
Outra versão que vamos encontrar, e este tipo é muito comum. Neste desenho temos novamente o amortecedor de ar de retorno, mas desta vez parte ou todo o ar pode ser rejeitado para a atmosfera. A temperatura do ar externo e do ar de retorno, e às vezes o nível de CO2 do ar de retorno, ditará quanto ar será rejeitado e quanto será misturado e recirculado. Neste tipo de unidade quando a temperatura do ar exterior é inferior ou próxima da temperatura interior desejada, 100% de ar fresco pode ser soprado para dentro do edifício e nenhum dele será recirculado, todo ele será rejeitado conforme a demanda de resfriamento é atendida, isto é referido como ciclo de resfriamento livre ou um ciclo de economia de ar.
A versão final que vamos ver tem uma roda de calor incorporada na unidade. Isto está a crescer em popularidade com a crescente necessidade de eficiência energética nos edifícios para reduzir as emissões de CO2, mas também os custos de energia e utilidades.
Esta unidade primeiro puxa o ar através da capota, a quantidade de ar que entra é controlada pelo amortecedor. O ar passa então por um filtro para apanhar o pó e a sujidade e proteger a superfície da roda de calor, passando depois através da roda de calor. A roda de calor é um permutador de calor rotativo que recolhe o calor residual ou arrefece do ar de descarga de retorno e transfere-o para o ar fresco que entra sem que os dois vapores de ar se misturem. Estas rodas de calor não são completamente estanques ao ar, por isso irá ocorrer um pouco de mistura de ar.
A roda de calor é utilizada para compensar a procura de aquecimento e por vezes de arrefecimento quando as condições estão certas, poupando energia e custos de utilidades. Após a roda de calor, o ar flui através de outro filtro. Pouco antes do filtro temos um amortecedor no fluxo de ar de retorno. Isto permite-nos recircular uma parte do ar de retorno para o ar fresco e a quantidade é variada utilizando os amortecedores. Nem todas as rodas de calor rtu’s terão esta característica alguns só usam 100% de entrada e extração de ar fresco. Se não tiver a opção de recircular então a unidade provavelmente não terá este segundo banco de filtros.
Depois disto o ar fluirá através dos permutadores de calor que aquecem ou arrefecem o ar à temperatura desejada.
O ventilador irá então distribuir o ar pelo edifício através das condutas para os locais designados.
O ar de retorno é então puxado de volta para a UTR através das condutas de retorno. Uma vez reentrada na UTR tem a opção de recircular algum ar de volta para a entrada de ar fresco, caso contrário tudo passará por um filtro e depois pela roda de calor para captar o calor residual.
Após a roda de calor podemos encontrar um ventilador de extracção, caso contrário a pressão causada pelo ventilador principal pode ser utilizada para forçar o ar a sair, em alguns modelos.
O ar passa então através do amortecedor de extracção que é utilizado para variar o volume de mistura de ar de retorno, bem como a pressão no interior do edifício, passando depois por uma grelha que apenas impede a entrada de objectos e animais selvagens na unidade onde será depois ejectado do sistema para a atmosfera.