Sistemas de refrigeração com água gelada

Tipos de Sistemas de Refrigeração por Água Gelada

Sistemas de refrigeração por água gelada se referem a sistemas centrais de ar condicionado que produzem água fria para resfriar o ar. Muitos edifícios grandes ou instalações geralmente o utilizam. O sistema completo é normalmente composto por chillers, torres de refrigeração, bombas de água gelada, bombas de água do condensador, unidades de tratamento de ar e sistemas de tubulação. Existem muitos tipos diferentes para cada componente.

• Chillers: O principal produtor de água fria em um sistema de água gelada é um chiller. Ele utiliza um ciclo de refrigeração que consiste em evaporadores, compressores, condensadores e válvulas de expansão para remover o calor da água. Os dois tipos mais populares são chillers refrigerados a água e chillers refrigerados a ar. Como o nome sugere, os chillers refrigerados a água utilizam água de torres de refrigeração ou lagos como meio para troca de calor. Ao contrário, os chillers refrigerados a ar utilizam ar ambiente para dissipar o calor por meio do processo de condensação.
• Torres de refrigeração: Basicamente, uma torre de refrigeração é um trocador de calor que remove o calor da água quente produzida por equipamentos (como processos industriais e geração de energia) por meio de refrigeração evaporativa, que envolve o resfriamento da água pela evaporação da água para resfriar a água. As torres de refrigeração podem ser divididas em duas categorias principais: torres de refrigeração abertas e fechadas. As torres de refrigeração abertas são normalmente utilizadas em sistemas de água gelada, enquanto as torres de refrigeração fechadas são frequentemente utilizadas em sistemas totalmente fechados que não requerem a descarga de água no ambiente.
• Unidades de tratamento de ar (UTAs): Uma unidade de tratamento de ar (UTA) é um componente crucial dos sistemas HVAC, que significa aquecimento, ventilação e ar condicionado. Uma UTA é responsável pelo resfriamento, desumidificação, aquecimento, filtragem e distribuição do espaço condicionado. Dentro de uma UTA, normalmente existe uma serpentina de resfriamento conectada ao sistema de água gelada. Quando o ar quente passa sobre a serpentina de resfriamento, a umidade do ar condensa na serpentina, removendo a umidade do ar e resfriando-o. A água agora gelada é então enviada de volta ao sistema de água gelada para ser resfriada novamente.
• Bombas: A água precisa ser circulada dos chillers para as serpentinas de resfriamento nas unidades de tratamento de ar ou outros equipamentos por meio de uma série de sistemas de tubulação. É aí que as bombas de água gelada e as bombas de água do condensador entram em ação. As bombas de água gelada normalmente possuem motores elétricos com acionamentos de frequência variável para que as taxas de fluxo possam ser ajustadas com base nas necessidades do sistema. Elas são normalmente instaladas no próprio chiller. Ao contrário, as torres de refrigeração são normalmente equipadas com bombas de água do condensador. Elas também são bastante semelhantes às bombas de água gelada. No entanto, as bombas de água do condensador são frequentemente equipadas com acionamentos de velocidade variável e costumam ser menores.

Especificações e manutenção do sistema de refrigeração por água gelada

Algumas especificações de um sistema de água gelada são as seguintes:

• Tamanho do chiller: O tamanho de um chiller é medido em toneladas. Uma tonelada é equivalente à remoção de 12.000 BTUs de calor por hora. É importante determinar o tamanho do chiller para garantir que ele seja capaz de lidar com as demandas de carga específicas da aplicação.
• Eficiência do chiller: A eficiência mede o quão bem um chiller pode converter energia elétrica em energia de resfriamento. Pode ser medida usando kW/tonelada. KiloWatt por tonelada indica a quantidade de energia elétrica usada pelo chiller para produzir uma tonelada de resfriamento. Quanto menor o kW/tonelada, mais eficiente o chiller.
• Faixa de temperatura de operação: Os chillers são projetados para operar dentro de uma faixa de temperatura específica. Esta faixa normalmente depende da aplicação. Se a faixa de temperatura não for mantida, o desempenho do chiller pode ser afetado.
• Refrigerante: O tipo de refrigerante usado em um chiller pode afetar seu desempenho e impacto ambiental. As empresas podem escolher o tipo certo de refrigerante com base em suas necessidades e preocupações específicas. Por exemplo, alguns refrigerantes têm um potencial de aquecimento global (GWP) menor do que outros.

A manutenção do sistema de água gelada é fundamental para garantir a funcionalidade dos chillers por muitos anos. Também evita falhas inesperadas. A manutenção regular pode ajudar a prolongar a vida útil dos refrigeradores, bem como otimizar sua eficiência. Também pode ajudar a evitar qualquer vazamento de refrigerante, o que pode ter impacto no ambiente e comprometer a segurança. Alguns sistemas de água de refrigeração são:

• Inspeção visual: Os componentes do chiller devem ser verificados visualmente. Isso inclui verificar sinais de deterioração, danos ou vazamentos. Deve-se fazer uma inspeção rigorosa do isolamento, revestimento, tubulação e outros componentes-chave para garantir sua qualidade e adaptabilidade ao uso.
• Limpeza do ventilador e do condensador: Pó e detritos podem ser um inimigo natural do condensador de um chiller. Com o tempo, esses poluentes podem entupir o condensador, fazendo com que ele trabalhe ainda mais para liberar calor. Isso leva a um aumento ainda maior no consumo de energia. Portanto, a limpeza regular do condensador e de seus componentes associados é crucial para manter a eficiência ideal do chiller.
• Quaisquer substituições necessárias: Os usuários devem procurar os sinais de que as peças precisam ser substituídas. Alguns sinais são desempenho reduzido, ruído incomum ou superaquecimento. Se eles perceberem quaisquer substituições necessárias, devem fazê-las rapidamente para evitar danos maiores.

É importante criar um cronograma de manutenção para todo o sistema para que as empresas possam ser lembradas de fazer inspeções regularmente e realizar os reparos necessários. Desta forma, o desempenho do sistema de refrigeração por água gelada pode ser maximizado.

Cenários de sistemas de refrigeração por água gelada

Hotéis e resorts usam sistemas de refrigeração por água gelada para fornecer água fria para os hóspedes. Instalações de saúde significativas, como hospitais, instalações de atendimento ambulatorial e hospitais veterinários, dependem de sistemas de água gelada para atender às necessidades clínicas e dos pacientes.

Data centers usam sistemas de refrigeração por água gelada para manter os servidores em temperaturas baixas. Instalações de manufatura e industriais geralmente usam sistemas de refrigeração por água gelada para regular a temperatura e o teor de umidade em diferentes espaços de manufatura e áreas de processo. Esse cenário é imperativo, especialmente quando uma instalação está lidando com componentes eletrônicos delicados, montagem mecânica ou aplicações de sala limpa.

Grandes lojas de varejo, como supermercados, hipermercados e cadeias de mercearias que possuem compartimentos de armazenamento refrigerado ou câmaras refrigeradas, utilizam sistemas de refrigeração por água gelada para preservar produtos alimentícios e manter o conforto dos clientes.

Armazéns de armazenamento refrigerado, incluindo instalações de armazenamento refrigerado ou congelado, também utilizam sistemas de refrigeração por água gelada para manter as faixas de temperatura precisas essenciais para alimentos, produtos farmacêuticos e outros produtos sensíveis à temperatura.

Complexos esportivos internos, arenas e centros de recreação também empregam sistemas de refrigeração por água gelada para recuperar energia da desumidificação e manter instalações atraentes e confortáveis para inquilinos e hóspedes.

Edifícios de escritórios, instituições educacionais e instalações públicas (museus, bibliotecas etc.) também podem ser incluídos na lista de instalações que utilizam sistemas de água gelada, bem como seus elementos subsequentes, como unidades de tratamento de ar, serpentinas evaporadoras, unidades condensadoras etc. Em tais edifícios de escritórios e instituições de ensino, torna-se necessário utilizar sistemas de água gelada para facilitar o funcionamento suave e eficiente.

Como escolher sistemas de refrigeração por água gelada

• Escala do sistema de água gelada:

  Avalie o tamanho do sistema necessário com base na capacidade de refrigeração, normalmente medida em quilowatts (kW) ou toneladas. Considere fatores como o tamanho do edifício, a ocupação e o uso pretendido. Analise a faixa de temperatura ideal e as necessidades de refrigeração para determinar a capacidade apropriada. Muito pequeno pode resultar em refrigeração insuficiente, enquanto o dimensionamento excessivo pode levar a custos de energia mais altos.

• Projeto da planta de água gelada:

  Decida entre plantas centralizadas e descentralizadas com base em fatores como espaço disponível, orçamento e demandas de refrigeração. Uma planta centralizada atende toda a instalação, enquanto os sistemas descentralizados possuem plantas menores mais próximas das cargas. Avalie as compensações em custo, complexidade e eficiência.

• Fatores adicionais:

  Considere recursos críticos como redundância, modularidade e capacidade de integração. Componentes redundantes garantem a confiabilidade do sistema, fornecendo backup em caso de falha. Sistemas modulares permitem expansão mais fácil à medida que as necessidades de refrigeração crescem. Os sistemas de refrigeração por água gelada se integram facilmente aos sistemas de automação inteligente de edifícios para controle e monitoramento centralizados.

• Custo:

  Invista custos iniciais, incluindo equipamentos, instalação e configuração inicial. Além disso, considere os custos operacionais de longo prazo: energia, manutenção e potenciais despesas de reparo. Avalie a vida útil esperada do sistema e o retorno sobre o investimento (ROI) por meio de economia de energia.

• Aspecto ecologicamente correto do sistema:

  Explore opções para recuperação de energia e reciclagem dentro do sistema de água gelada. Por exemplo, considere recuperar o calor residual do processo de resfriamento para usá-lo para outros fins, como pré-aquecimento de água ou fornecimento de calor para processos adjacentes. A implementação da recuperação de energia pode melhorar significativamente a eficiência geral do sistema e sua sustentabilidade.

Perguntas e respostas sobre sistemas de refrigeração por água gelada

P1. Quais os tipos de chillers que existem?

A1. Existem diferentes tipos de chillers utilizados em diferentes indústrias. Um chiller refrigerado a ar utiliza o ar que flui ao redor dele para remover o calor dos refrigerantes. Ele é usado principalmente em instalações menores. Um chiller refrigerado a água, por outro lado, utiliza água para remover o calor do refrigerante. Ele funciona bem para edifícios grandes. Os chillers de absorção não possuem compressores. Em vez disso, eles usam brometo de lítio ou água como absorvente para resfriar.

P2. Qual a diferença entre chiller e cooler?

A2. Um chiller é uma máquina que remove o calor de um líquido por meio de um processo de engenharia de compressão de vapor ou absorção. O líquido resfriado é então circulado por meio de equipamentos para resfriar o ar das serpentinas de ar condicionado. Um cooler é um dispositivo que oferece armazenamento temporário para bebidas, mantendo-as frias por até várias horas.

P3. Quanto tempo dura o armazenamento de água gelada?

A3. A água gelada pode permanecer fria por até 48 horas se mantida em um recipiente adequado. Quando armazenada em um recipiente de vidro ou aço inoxidável com tampa, ela permanecerá fria por muito tempo. É sempre bom fazer água em massa e armazená-la na geladeira para mantê-la fria.

P4. Quantas horas dura uma garrafa de água gelada?

A4. Uma garrafa de água gelada pode durar cerca de 8 horas se estiver isolada. Uma garrafa de água isolada pode manter a água fria por até 24 horas. A duração pode ser menor ou maior dependendo das temperaturas externas.