doas – sistemas de resfriamento de ar externo

98
Projeto Demonstrativo para o Gerenciamento Integrado no Setor de Chillers DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo Execução Implementação Realização Luciano de A Marcato – Daikin 01 / Abril / 2016 - Fortaleza

Upload: hathu

Post on 08-Jan-2017

221 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Projeto Demonstrativo para o GerenciamentoIntegrado no Setor de Chillers

DOAS – Sistemas de Resfriamentode Ar Externo

Execução Implementação Realização

Luciano de A Marcato – Daikin01 / Abril / 2016 - Fortaleza

Page 2: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Sistemas Dedicados de Ar ExternoSistemas Dedicados de Ar Externo• Conceitos DOAS e sistemas de Pré Tratamento

– Tipos– Exemplos– Benefícios– Aplicações

• Panorama Mercado Europeu– Legislação– Certificação Eurovent AHU– Tecnologia AHU para DOAS

• Panorama Mercado Americano– Legislação– Certificação Performance AHRI– Uso de Rooftops para DOAS

• Conclusões

Page 3: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

• Sistemas Dedicados de Ar Externo– Definição

– DOAS vs. Sistemas de Pré-condicionamento

• Opções de Projetos exemplos– Sistemas de Pré-condicionamento– DOAS

DOAS e Sist. de Pré Condicionamento

Page 4: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Definição DX-DOAS – AHRI 920

Page 5: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Definição Unidade Ar Externo DedicadaDefinição Unidade Ar Externo Dedicada

Segundo Norma AHRI 920

Uma unidade dedicada de ar externo “DOAS ou “Dedicated Outdoor AirSystem” opera em combinação com um sistema independente deresfriamento sensível para satisfazer toda a carga térmica latente ( deumidade) . O Sistema deverá ser dimensionado para manter uma taxadefinida de ventilação em qualquer condição de carga térmica .

A taxa de ventilação pode ser constante ou variável de acordo com a operaçãoou com o “schedule” de operação ou em resposta a taxa atual de ocupação . Eledeve pré condicionar o ar externo com a aplicação de dispositivos como rodaentálpica , roda tipo sílica gel , trocador de calor do tipo placa , tubo de energia (Heat Pipe ) ou outro dispositivo de transferência de calor ou massa .

Ele também pode reaquecer o ar de ventilação através de circuito derefrigeração , roda entálpica , roda tipo sílica gel , trocador de calor do tipo placa ,tubo de energia ( Heat Pipe ) ou outro dispositivo de transferência de calor oumassa .

Page 6: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

DOAS Significado - AHRIDOAS Significado - AHRI

DOAS ou “Dedicated Outdoor Air System” é um produto que,através de condensação a Ar, condensação a Água ou dosdenominados “water sources”, desumidifica 100% do ar externo para oponto de orvalho e inclui reaquecimento que é capaz de aumentar atemperatura de bulbo seco do ar para a condição projetada para oambiente. Este ar externo condicionado é então insuflado direta ouindiretamente no espaço condicionado. Ele pode pré-condicionar o arexterno através de “rodas térmicas”, trocadores de calor ou outrosaparatos de transferência de massa e/ou calor.

Em resumo, DOAS é um Sistema Dedicado para Ar Externo.

Page 7: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Sistemas Dedicados de Ar Externo

Unidades com capacidade de tratar100% de ar externo levando emconsideração :

• Filtragem• Pré aquecimento• Resfriamento• Desumidificação• Possível umidificação• Possível recuperação de

calor• Possível reaquecimento

Outro sistema fornecido deverá tratar doresfriamento das cargas sensíveis dosambientes

OA

Page 8: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Opções de Ar Externo Dedicado

• OAHU dutado em sistema central VAV• Em SÉRIE ligado na entrada do AHU• Em PARALELO ligado na saída do AHU

• OAHU dutado em cada zona com sistemasindependentes por zona para tratar cargassensíveis de resfriamento/aquecimento• Entrada de Unidades Terminais• Descarga de Unidades Terminais• Caixas VAV com duplo duto em sistema VAV central• Difusores Separados + Fan-coils(FCU)• Difusores Separados + Sistema Radiante

True DOAS –Separa ventilação &Desumidificação das cargassensíveis do espaço/zonas

Pre-condicionamento– Embora seja um pré tratamento do arexterno , o resto do sistema permanececomo sendo conventional

Page 9: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Ar insufladopara VAVs

OA

AHU de ArExterno

Caixa de VolumeConstante (ou VAV

se sistema for DCV )Casa de

máquina comoplenum de

mistura

AHU VAV por piso

VFD

VFD

Pré-Condicionamento – Em Série

Duto ou grelhade retorno de ar

Page 10: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

• OA

AHU ArExterno

• Economia reduztamanho do AHU decada piso

• Processos de purga/ ar externo préocupação podemser efetuados semfuncionar os AHUsdos andares

• Redundância : épossível manterparte da vazão dear condicionadosem funcionar osAHUs dos andares

VSD

VSD

Casa demáquina como

plenum demistura

Caixa de VolumeConstante (ou VAV

se sistema for DCV )

Ar insufladopara VAVs

Duto ou grelhade retorno de ar

Ar Externoinjetado ajusante do AHU AHU VAV por piso

Pré-Condicionamento – Em Paralelo

Page 11: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Fan-coil

AHU DOAS

OA

DOAS em serie com Fan-coils

Page 12: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Fan-coil

AHU DOAS OA

Preferível se comparado ao sistema em série

•Reduz tamanho dos FCUs ( vazão e capacidade )

•Permite vazões adequadas ( m3/h ou CFM/Ton ) para unidades terminais DX

•DOAS pode operar a noite em climas úmidos para pressurização

• DOAS pode operar em separado para purga pré e pós construção

•Permite Liga Desliga dos FCUs e entrada de cliclo frio ou quente

DOAS em paralelo com Fan-coils

Page 13: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

DOAS com Difusores Individualizadose Fan-coils ou Heat Pumps

Fan-coil

AHU DOAS OA

Page 14: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

DOAS – Principais Tipos de SistemasDOAS – Principais Tipos de Sistemas

SystemsSistema VRV desacopladoSistema FCUs desacopladoSistema WSHP Acopladoou DesacopladoSistemas Ar Make UpCozinhas ou LaboratóriosChilled Beams / Vigas FriasUnder Floor Air Distribuition

Page 15: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Taxas Típicas de Ar ExternoTaxas Típicas de Ar Externo

15

Building %OALarge Office 16.01%Medium Office 13.37%Small Office 23.10%Warehouse 25.76%Retail 65.06%Strip Mall 62.08%Prim. School 75.27%Sec. School 69.17%Grocery 21.57%Fast Food 33.67%Restaurant 36.24%Hospital 54.69%Outpatient Health Care 49.86%Motel 20.38%Hotel 23.25%

Uso de Recuperadores de Energiaafeta o projeto de sistemas com maisde 25% de vazão de ar externo.E essas aplicações são quase 30%dos projetos e sistemas ! E podemreduzir carga térmica em até 35%

Table shows the typical outside air requirements that will beMANDATORY for a building designed to meet ASHRAE 90.1-2010and ASHRAE 62.1-2010 requirements.

Page 16: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

DOAS Acoplado e DesacopladoDOAS Acoplado e Desacoplado

AcopladoAr Externo para unidadesterminaisReduz carga das unidadesterminaisCombate o calor latente da vazãode ar externoMinimiza carga térmica do DOAS

DesacopladoSistemas Terminais e deVentilação SeparadosProporciona Desumidificação dosambientesSeleção Otimizada de cadacomponentePode fornecer carga adicional decondicionamento

Page 17: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Benefícios Sistema Dedicadode Ar Externo ( DOAS )Benefícios Sistema Dedicadode Ar Externo ( DOAS )

• Sistemas desacoplados de ventilação e AC para cargas sensíveis• Seleção otimizadas dos diversos componentes• DOAS Otimizado

– Remoção de unidade – Serpentina– Ventilação Alta Pressão Estática (CAV or VAV)– Reaquecimento Gás Quente Modulável (Hot Gas Reheat)– Sistemas de Recuperação de Energia – Roda Entálpica

• Perfeito para Sistemas Híbridos– Água Gelada com Vigas Frias ativas e passivas– Sistema VRV otimizado

• Compressores Alta Eficiência com compressores Inverter• Resfriamento e Reaquecimento Perimetrais• Baixo consume para distribuição de ar

17

Page 18: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Ideal System for ...Ideal System for ...

18

• Escolas e Ginásios de Esporte

• Hotéis e Centros de Exibição

• Centros de Recreação

• Condomínios de Alto Padrão

• Hospitais e Clinicas

• Restaurantes

• Lojas de Departamento

• Varejo

• Escritórios

• Auditórios

• Museus

DOAS – Principais AplicaçõesDOAS – Principais Aplicações

Page 19: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

19

• Panorama Mercado Europeu

• Ventilação é compulsória porlei (Commission Directive91/322) : o mínimo nível dear externo é FIXO em nomáximo 5000 ppm de CO2por 8 horas.

• A necessidade media porpessoa é de 30 m3 de arexterno em 8 horas de formaa atender a nova diretriz , ouo equivalente a 100’000latinhas de ar…

• ppm = partículas por milhão

O2

O2

O2

O2

O2

O2

CO2

CO2

CO2

CO2

CO2

O2

CO2

O2

O2

10%

5%

Max CO2 ppm % content

Building occupation

30%

25%

60%

40%

Unit

35%

40%O2

CO2

Page 20: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Mercado Normatizado e Consciente

ENTR Lot 6 on air-conditioning and ventilation systems (comfort chillers and air conditioners),

Page 21: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

21

Normas Europeias - EN

EN 1886:2007Ventilation for building – Air Handling Unit – Mechanicalperformance

EN 13053:2011 Ventilation for building – Air Handling Unit –Rating and performance for units, components and sections

EN 13779:2007 Ventilation for non-residential buildings –Performance requirements for ventilation and room-conditioning systems

VDI 6022-1:2011 Ventilation and Indoor Air Quality –Hygiene requirements for ventilation and air-conditioningsystemand units (VDI Ventilation Code of Practice)

EN 15251:2007 Indoor environmental input parameters fordesignand assessment of energy performance of building addressingindoor air quality, thermal environment, lighting and acoustics.

EN 308:1997 for Heat RecoMuito System

Page 22: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Sistemas de A V A CCritérios de Projeto Lado Ar

Page 23: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

EN 1886 – Performance Mecânica

Page 24: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Certificação Eurovent para AHUsCertificação Eurovent para AHUs

101 fabricantes Certificados 131 Família AHU Certificadas (Model Box)

Características Mecânicas[European Standard EN 1886 – 1998 and EN 1886 – 2006]

a – Rigidez Mecânica do Gabineteb – Classe de Estanqueidade dos Gabinetes

(positive pressure +700 Pa and negative pressure -400 Pa)

c – Perdas nos By Pass dos Filtrosd – Transmitância Térmica dos Gabinetese – Fator de Ponte Térmica nos perfis e juntasf – Isolamento Acústico dos Gabinetes

Page 25: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Classificação de AHUs :Exemplos

Page 26: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Uso De Recuperadores De Energia

Ar Externo

Insuflamento

Retorno

Expurgo

Cooling Coil

Heating Coil

Page 27: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Tipos de Ventiladores e MotoresBusca pela Eficiência

Centrifugo dupla aspiração1. Sirocco com lâminas para trás2. Limit Load com lâminas para

frentePlenum Fan3. Plug Fan ( eficientes )4. Plug Fan EC ( maiseficientes )

Page 28: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Certificação Eurovent para AHUs

• Certificação Eurovent – Visão Geral• Princípios Etiquetagem Eurovent AHU• Evolução das Classes de Eficiência em 2016• Estudo de Caso – Ciclo de Vida (LCC)

28

Page 29: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Certificação Eurovent – Visão GeralCertificação Eurovent – Visão Geral

Declaration listsProduct ranges (and models)+ Technical characteristics & Performances

or Selection software

After study of the listSelection

Random selection of modelsNo. of tests based on lifetime of models

or Selection software

Performance dataregistered from

Softwareoutputs

Selection on-site& visit of the

Productionplace

DeliMuito, verification of testing objectTesting in an independent laboratory

Comparison declared vs. measured dataIf necessary: correction of catalogues or software

Review, Approval, certificate andPublication of data

www.eurovent-certification.comFile rejected

29

Page 30: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

• A Performance e iteração entre osdiversos componentes éconsiderada na avaliação daeficiência energética de AHUs edepende das condições climáticas eoperacionais do sistema / unidade ;

• Um único código representa oefeito balanceado dos seguintescomponentes / sub sistemas :

Velocidade do Ar na seçãoVentilador (V)

Eficiência e Perda de Carga dosRecuperadores de Calor (η, Δp)

Eficiência do conjunto MotoVentilador(NGref) 30

Etiquetagem de AHUs Eurovent : princípios

Page 31: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

A partir de Janeiro de 2016 todo programa deetiquetagem certificada Eurovent ( ECP ) seguea seguinte classificação :

1. As classes de eficiência Energética são

A+, A, B, C, D e E:-> Classes A++, A+++, etc. NÃO autorizadas

1. A distribuição de produtos por classe noprimeiro ano de implementação deverá ser :

1. A+ < 1%

2. A < 5%

3. B <15%

4. C < 30%

5. D+E > 50%31

Eurovent Energy Efficiency LabelsNova classificação

Page 32: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

• Seis novas classes de E até A+ :

Classe Velocid. doAr (m/s)

Rec. calorEficiência

(%)

PerdaCargaRecup.

Calor (Pa)NGref

A+ 1.4 83 250 64A 1.6 78 230 62B 1.8 73 210 60C 2.0 68 190 57D 2.2 63 170 52E - - - -

32

Eurovent Energy Efficiency LabelsNova classificação

Page 33: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

ErP2018

ErP2016

Example:• Insuflamento/Exaustão• Com recuperador de

calor• Qv=10 000 m3/h• Δpt,stat = 800 Pa• Tout,design= -10°C

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

New D Old B New C Old A New B New A New A+

Economia de Energia comparada ao nível ErP 2016para RAC em condições nominais de projeto

Run AroundCoils

Plate/Wheels ErP2018

ErP2016

33

Comparação entre etiquetagemenergética segundo Eurovent

Page 34: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

34

2014

2014

2016

Comparação entre etiquetagemenergética de AHUs segundo Eurovent

Page 35: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Condições:• Qv=14 500 m3/h• 5 dias/semana, 12h/dia• Tind, INV = 22°C, Tind,VER=18°C• Eletricidade: 13 cent/kWh, Aquecim.: 0,065 cent/kWh, Resfriam.: 0,040 cent/kWh

D C B A A+Eficiência Recup. 63% 68% 73% 78% 83% (-)Vent. Insuflamento 8,56 7,83 7,44 7,21 6,98 (kW)Vent. Exaustão 7,4 6,76 6,43 6,23 6,04 (kW)Eletricidade 37 796 34 552 32 847 31 829 30 834 (€)Resfriamento 5 216 4 877 4 697 4 698 4 606 (€)Aquecimento 14 325 11 491 8 383 5 153 1 879 (€)Custos Totais 57 337 50 920 45 927 41 660 37 320 (€)Economia 11% 20% 27% 35%

*Source: Martin Törpe, ”The new Eurovent energy efficiency label for central ventilation units”, Rehva Journal Special Issue Acrex 2016

http://www.rehva.eu/publications-and-resources/hvac-journal/2016/022016/the-new-eurovent-energy-efficiency-label-for-central-ventilation-units/

35

Life Cycle Cost Case study*

Page 36: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Specific Fan Power - Definição

SFP – Specific Fan Power

Specific Fan Power (SFP) é um parâmetro que ajuda a

avaliar o nível de consumo energético específico de

determinado AHU .

Como definido nas normas Europeias EN 13053 e EN

13779, o menor valor SFP vai representar o menor

consumo energético total de determinado AHU .

A Série de AHU Energy e D-AHU da Daikin foram

projetadas para atingir menores valores de SFP

utilizando componentes de alta eficiência para

atender as mais exigentes especificações e aplicações

SFPE : Definido como sendo o Fator deVentilação Especifico de um AHU comRecuperador de Calor , medido em W·m-3/s

Psfm : Potência Consumida pelo Ventilador ideInsuflamento em W

Pefm : Potência Consumida pelo Ventilador deRetorno / Exaustão em W

qmax : Maior Vazão de Ar Exaurido pelo AHUem m3/s-

Page 37: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Modelo Energy – Estrutura do Relatório de Energia

Datasheet com Nível de Eficiência

Exibição ImediataDA CLASSE DE EFICIÊNCIA

CONFORME EUROVENT+ SFP (Potência Específica do

Ventilador) Cálculo do ValorAutomático

SFP – Cálculo da Potência Específica doVentilador

Cálculo de economia, payback e retornosobre o investimento

Etiqueta da Classe Energética

Page 38: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Busca pela Eficiência Energética

Page 39: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

39

1) Damper Ar Externo2) Filtros do Ar Insuflamento3) Roda de Recuperação de Calor4) Vent. EC - Insuflamento5) Filtros do Ar Retorno6) Controles ( IHM )7) Vent. EC - Exaustão8) Damper Exaustão

Configuração da Unidade AHU DOAS

SupplyAir

ExtractAir

ExhaustAir

OutdoorAir

5678

1 2 3 4

Page 40: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

40

Novo D-AHU Modularé projetado para Sistema detratamento de ar externo dedicadoem todo tipo de Sistema :

• Volume de Ar Variável (VAV)

• Volume Constante de Ar (VCA)

Compatibilidade de Sistemas

Page 41: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

41

Impacto do projeto do AHU para DOASna Eficiência do Sistema

Average of the Market

Comparativo solução DOAS – consume elétrico annual kW

Daikin Modular Solution

Thermal Energy (kW el.)

Fan (kW el.)

Vazão de Ar3400 m3/h

PEE disponível280 Pa

Temp. Insuflamentoset point

S: 17°C W:22°C

Temp. Exterior

S: +34°->20°CW:-5°->10°C

33884 kW

17321 kW

Total Consumption (kW el.)

51205 kW

Thermal Energy (kW el.)

Fan (kW el.)

20160 kW

9293 kW

Total Consumption (kW el.)

29453 kW

-41%

-46%

-42%

Eff:80%

2.8 kW

Eff:64%

Fan: 4.7 kW

-9 tonof Co2

Page 42: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

42

SOLUÇÕES INTEGRADASAHU DOAS – ÁGUA GELADA OU DX

SOLUÇÃODX- VRV+ =

SOLUÇÃO ÁGUA GELADABEST VALUE PACKAGE+ =

ERQ VRV IV

Chillers

Page 43: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Segmentação do Mercado Europeu segundo EUROVENT

Classes A,B & C

Mercado Europeu de AHUs

Page 44: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Energy Market Life Cycle

A

B

• Mature Market• Gain Market Share on competitors

• Leverage Higher Efficiency optimized design,differentiation, package promotion

• Growing Market• Gain Market Share from competitors

• Gain Market Share on New Opportunities• Leverage Higher Efficiency and build Brand

Preference

C• Emerging Market

• Gain Market Share on New Opportunities• Leverage High Efficiency, Build Brand awareness

and be Leader Innovator on the market

Mercado Europeu de AHUs

Page 45: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

AHU MARKET 2011Total estimated

market in M€NORWAY 60.11DENMARK 29.54RUSSIA 122.90GERMANY 335.37MIDDLE EAST 125.95BALTIC COUNTRIES 17.78FRANCE 100.86BELGIUM & LUXEMBOURG 44.92AFRICA 26.13UKRAINE & OTHER CIS 18.03SWEDEN 110.18PORTUGAL 22.11CENTRAL AND EASTERN EUROPE 132.44NETHERLANDS 70.88SPAIN 45.40TURKEY 43.52FINLAND 45.28ITALY 68.20CZECH REPUBLIC 21.77UNITED KINGDOM & IRELAND 110.21 SUB-TOTAL EUROPE 1,419.59 TOTAL 1,551.57

Tendência Futurapara Classe A

A

BC

D E

A

B

C

A B C D E

M€ 545 M€ 378 M€ 451 M€ 138 M€ 39

Professional€ 54.48 € 208.13 € 270.62 € 13.80 € 1.96

M€ 549

Energy€ 408.59 € 94.60 € 0.00 € 0.00 € 0.00

M€ 503

Easy€ 0.00 € 0.00 € 157.86 € 124.24 € 37.33

M€ 319

Hygienic€ 81.72 € 75.68 € 22.55 € 0.00 € 0.00 M€ 180

Energy Class Segmentation and Value

Mar

ket p

oten

tial b

yPr

oduc

t Lin

e Up O Mercado Europeu de

AHUs é segmentado ,necessita unidades

customizáveis* Source: Eurovent Market Intelligence

Mercado Europeu de AHUs

Page 46: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

• Nova classificação de eficiência energética foi implementada pela Euroventem Janeiro de 2016

• Essa nova classificação segue os critérios das Normativas Eurovent em termosde distribuição das etiquetas (<5% in A and <1% in A+)

• Excede com folga as recomendações no EcoDesign 2016 e 2018

• As maiores classificações A and A+ não podem ser etendidas por todastecnologias atuais de Sistemas de Recuperação de Calor

• Permite comparar as melhores soluções tecnológicas do mercado de AHUs

• O processo de certificação permite assegurar em base anuais a performance doseguimento de AHUs com base em auditorias , testes independentes everificação cruzada dos programas de seleção ;

46

Conclusões e Vantagens CertificaçãoAHUs Eurovent

Page 47: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Mercado Edifícios Eficientesnos EUA / ASHRAE 90.1 / 189 ...Mercado Edifícios Eficientesnos EUA / ASHRAE 90.1 / 189 ...

ASHRAE Std 90.1

ASHRAE Std 189.1

IECC

CEC Title 24

EPA Energy Star

ISO 50001

Page 48: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Linha do Tempo da ASHRAE 90.1Linha do Tempo da ASHRAE 90.1

Page 49: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

• 90.1-2004 é 11.9% (site energy) maisexigente que a 90.1-1999

• 90.1-2007 é aproximadamente 7% (siteenergy) mais exigente que a 90.1-2004

• 90.1-2010 é aproximadamente 25.6% (siteenergy) mais exigente que a 90.1-2004

• 90.1-2013 é aproximadamente 37.8% (siteand energy costs) mais exigente que a90.1-2004

• Meta 90.1 2016: Ganho de 7% no consumodo edifício 90.1-2013

Evolução da ASHRAE 90.1

Page 50: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

5

Evolução Histórica de EficiênciaEvolução Histórica de Eficiência

Importante progresso foi atingido com o aumento da eficiência deequipamentos de AVAC , sistemas e edifícios de alta performance

Chart based on PNNLASHRAE 90.1 Determination Study and new 2013Addendums

Page 51: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Chart based on PNNLASHRAE 90.1 Determination Study and new 2013Addendums

Evolução Histórica de Eficiência

Page 52: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Evolução Histórica de Eficiência

META 90.1 2016:GANHO DE 7%NO CONSUMODO EDIFÍCIOVERSUS 2013

STANDARD

META 90.1 2016:GANHO DE 7%NO CONSUMODO EDIFÍCIOVERSUS 2013

STANDARD

+50% melhoriadesde 1989

Page 53: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Programa de Etiquetagem de EdifíciosPrograma de Etiquetagem de Edifícios

• Globally there are initiatives underway to implement whole building metrics aswell as policies involving the use of the metrics

ASHRAE Alemanha Comercial Alemanha Residential União Europeia

China Brasil Turquia Japão

Page 54: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

54

Busca por Eficiência e Performance:E o Lado Ar – AHU & FCUs ??Busca por Eficiência e Performance:E o Lado Ar – AHU & FCUs ??

Page 55: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Rooftops DOAS Tendência nosEstados UnidosRooftops DOAS Tendência nosEstados Unidos

Page 56: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Por que usar RTU 100% Ar Externo?Por que usar RTU 100% Ar Externo?

• Características construtivasdos edifícios americanos

• ASHRAE 62.1• Altas taxas de ventilação sob

condições extremas• Drivers

• LEED• Projeto Green Building• ASHRAE AEDGsAdvanced Energy Design Guides• ASHRAE 189.1• ASHRAE 90.1

(Recuperadores de Energia )• ASHRAE 62.1 (Ventilação)

Aplicação ASHRAE 62.1Taxas de Ventilação

Escolas

Escritórios

Varejo

212.0;10ft

cfmperson

cfm

212.0;5.7ft

cfmperson

cfm

206.0;5ft

cfmperson

cfm

Page 57: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Chillers tem utilizado VFD a muito tempo …E a aplicação de plantas centrais All VFD tem aumentado desde 2001

PORQUE? MENOR USO TOTAL DE ENERGIA DO SISTEMA

Agora podemos ter mesmo nível de performance com RTUs

Plantas de Água Gelada ALL VFDPlantas de Água Gelada ALL VFD

Page 58: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

EER Equivalent

kW/ton 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2

(I)EER 24 20 17 15 13 12 11 10

++ Rooftop IEER includes all energy covered by chiller plant, plus..• Supply fan energy (Coils, filters, etc)• 0.75” static for distribution static

Rooftops em geral tem menor custo de instalação

Variable speed RTU IEER range

58

RTUs INV versus Água GeladaRTUs INV versus Água Gelada

Page 59: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Advanced RTU TechnologyAdvanced RTU Technology

Ventilador deInsuflamento tipo EC ,

com VFD integrado

Controles MicroTechTM IIIDisponível com BAS ou IoT

Daikin ODFans +

IPM motor

CompressoresDaikin Inverter

Motor IPM

Serpentina comReaquecimento porModulação de Gás Quente

Opções Aquecimento(Modulating Gas, SCR ElectricHeat, Heat Pump, Hot Water)

Gabinete com PUE

Daikin DIII

Rebel RTU ALL INVERTERRebel RTU ALL INVERTER

49

IEER até 20.1 – 85%mais eficiente que 90.1

Page 60: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

• Quando a remoção de umidade do ambiente cai , sistema DOAS precisatrabalhar mais

• Sistema de AC interno otimizado permite balancear cargas e reduzir trabalhodo DOAS

Rem

oção

de

Um

idad

e

Trabalho conjunto dos Sist. DOAS e AC para controle da umidade

Rebel RTU ALL INVERTERRebel RTU ALL INVERTER

Page 61: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Rebel DOAS : DesumidificaçãoRebel DOAS : Desumidificação

• Reaquecimento por modulação de Gás Quente (HGRH)– Ativado com base na Temperatura Externa , Temp. do Ambiente ou na

Umidade do Ar de Retorno– 2 pontos de Controle

• Temp. de saída da Serpentina – Controla a velocidade do compressor/ capacidade para atender a carga de desumidificação

• Temp. Descarga de Ar – Controla a temperatura de Insuflamentomodulando a válvula de controle / capacidade de reaquecimento daserpentina

– Reset Temp. Descarga - (Temp. Ar Externo , Temp. Ambiente eTemperatura de Retorno )• Permite bom controle da carga sensível pelo RTU DOAS

Page 62: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Reset da Temp. Descarga Ar (DAT)Reset da Temp. Descarga Ar (DAT)

• Reset baseado naTemperatura Externa deRetorno ou do Ambiente• Reduz a carga térmica nasunidades terminais , porémpropicia conforto térmicomínimo em condiçõestransientes / mudanças deestação•Resulta em Sistemaoperando mais tempo emcargas parciais 58

60

62

64

66

68

70

72

74

70 75 80 85 90

DAT

(°F)

OAT (°F)

DAT

DAT

Page 63: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Rebel RTU DOASRecuperador de EnergiaRebel RTU DOASRecuperador de Energia

• Montado de fábrica com interligação de força, controles e lógica de operação melhorperformance tanto em carga plena quantoparcial

• O ar externo pré condicionado é resfriado edesumidificado

Page 64: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Requerimentos de Recuperadores de|Energia ASHRAE 90.1 2010 e 2013Requerimentos de Recuperadores de|Energia ASHRAE 90.1 2010 e 2013• Na versão da ASHRAE 90.1-2010 e 2013 os requisites foram expandidos

como indicado na tabela 6.5.6.1 e 6.5.6.1b abaixo ...

90.1-2007

Zone

% Outdoor Air at Full Design Airflow Rate

0%-70% ≥70%

Design Supply Fan Airflow Rate (cfm)3C, 4C, 5B,5C, 6B, 7, 8 NR NR1A 1B, 2A, 2B, 3A, 3B,

4A, 4B, 5A, 6A NR ≥5000

Page 65: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Necessidades Regionais de usoDOAS nos Estados UnidosNecessidades Regionais de usoDOAS nos Estados Unidos

Page 66: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Operação Ventilador - CAV ou VAVOperação Ventilador - CAV ou VAV

CAV – Controle Descarga de Ar• Estação Vazão Constante :

– Busca manter vazão constante comaumento da sujidade dos filtros

• Sistema de Automação Predial– Busca manter vazão conforme

comandos do BMS

VAV- Controle de Pressão no Duto• DCV – Controle Ventil. CO2

– Ambientes de ocupação variável– Salas de Aula , Auditórios ,

Escritórios , Linhas de Montagem• Controle de Pressurização de Edificios

– Sistema de Ar Externo / Exaustãopara cozinhas ou laboratórios (sistema MAU )

Page 67: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Seleção do Sistema DOASSeleção do Sistema DOAS

• Selecione máxima umidade do ambiente (50,55,60,65%)• Calcular taxas de renovação (ASHRAE 62.1, NBR 16.401 , soma das exaustões

, etc.)– Compare as taxas de renovação e adote vazão do pior caso

• Selecione para remoção de umidade do ambiente– Capacidade = 4.5 x CFM OA x (Taxa Umidade Ar Ext. – Taxa Umid. Ambinte)

/7000– Use programa de seleção para obter condições operacionais e escolha correta da

unidade RTU

• Calcule taxa de umidade requerida do ar externo– Taxa de umidade do Ar Insuflamento = Limite superior do ambiente

– (carga latente do ambiente /(0.69 x vazão Ar Ext do ambiente )– Cargas térmicas latentes dos ambientes de acordo com programas de carga térmica

ou cálculos dos projetistas– Atenção com fatores de segurança na ocupação (não tão altas)

67

Page 68: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Distribuição Otimizada de Ar ExternoDistribuição Otimizada de Ar Externo

• Insuflar ar tratado no retorno das unidades internas?– Melhor se puder aumentar Delta T do sistema DOAS Redução dos custos

de instalação com dutos– Sistema DOAS deverá tratar a umidade em dias mais úmidos

• Pré-resfriamento reduz horas de operação do Sistema de Ac interno• Reaquecimento Gás Quente tem boa performance – Ar Neutro

• Distribuir Ar Externo do DOAS em dutos/difusores separados– Precisa bom controle da temperatura e umidade do ar descarga– Menor vazão de ar do Sistema AC interior – menores vazões / gabinetes e

equipamentos resultando em menor custo de instalação ( % AE pode sermaior )

– Deve ter menor consume energético , a confirmar via simulação energética

68

Page 69: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Aplicação Rooftop Rebel DOASAplicação Rooftop Rebel DOAS

Neutral Air DOAS Sensible ConditioningDOAS

Dimensionado para desumidificaçãodos ambientes

Dimensionado paradesumidificação econdicionamento dos ambientes

Condicionamento Limitado paraCargas Sensíveis dos AmbientesDAT= 20~23,9°C (68-75°F)

Atende ao Condicionamento dasCargas Sensíveis dos AmbientesDAT= 10~15,5°C ( 50-60°F)

Aplicações Desacopladas Aplicações Acopladas eDesacopladas

Page 70: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Considerações de AplicaçãoCapacidade Miníma das Unidades RTUConsiderações de AplicaçãoCapacidade Miníma das Unidades RTU

Quando o compressor vai ciclar ?

DPS0101800 CFM

DesignDAT(db/wb)=54.2°F/54.2°F

12,000 Btu/h Min Turndown

FFFOAT

Fcfm

hr

Btu

T

3.601.62.54

1.61800085.1

000,12

min

min

BAROMETRIC PRESSURE: 29.921 in. HG

PSYCHROMETRIC CHARTNormal TemperatureI-P UnitsSEA LEVEL

10 15 20 25

30

35

40

45

50

55

55

60

60

ENTHALPY - BTU PER POUND OF DRY AIR

10

15

20

25

30

35

40

45

50

ENTH

ALPY

- BTU

PER

POUND O

F DRY

AIR

SATU

RATION TE

MPERATU

RE - °

F

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

0.14

0.16

0.18

0.20

0.22

0.24

0.26

0.28

0.30

0.32

0.34

0.36

0.38

0.40

0.42

0.44

0.46

0.48

0.50

0.52

0.54

0.56

0.58

0.60

0.62

0.64

0.66

VA

PO

R P

RE

SS

UR

E -

PS

IA

0 10

20 25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

85

DE

W P

OIN

T TE

MP

ER

ATU

RE

- °F

Chart by: HANDS DOWN SOFTWARE, www.handsdownsoftware.com

1.000.95

0.90

0.85

0.80

0.75

0.70

0.65

0.60

0.55

0.50

0.45

0.40

SE

NS

IBLE

HE

AT

RA

TIO

= Q

s / Q

t

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150

160

170

180

190

200

210

HU

MID

ITY

RA

TIO

- G

RA

INS

OF

MO

ISTU

RE

PE

R P

OU

ND

OF

DR

Y A

IR

30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

105

110

115

120

DR

Y B

ULB

TE

MP

ER

ATU

RE

- °F

.001

.002

.003

.004

.005

.006

.007

.008

.009

.010

.011

.012

.013

.014

.015

.016

.017

.018

.019

.020

.021

.022

.023

.024

.025

.026

.027

.028

.029

15%

25%

10% RELATIVE HUMIDITY

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

25

30

3035

3540

40 45

45 50

50 55

55 60

6065

6570

70

75

75

80

80

85 WET BULB TEMPERATURE - °F

85

90

12.5

13.0

13.5

14.0

14.5

15.0 VOLU

ME- C

U.FT. PER

LB. D

RY A

IR

HU

MID

ITY

RA

TIO

- P

OU

ND

S M

OIS

TUR

E P

ER

PO

UN

D D

RY

AIR

0

1.0 1.0

-2.0

4.08.0-8.0-4.0-2.0-1.0-0.5-0.4-0.3-0.2-0.1

0.10.2

0.3

0.40.5

0.6

0.8-2000

-1000

0

500

1000

1500

2000

3000

5000

-

SENSIBLE HEAT QsTOTAL HEAT Qt

ENTHALPYHUMIDITY RATIO

hW

DAT OATmin

Chart by: HANDS DOWN SOFTWARE, www.handsdownsoftware.com

BAROMETRIC PRESSURE: 29.921 in. HG

PSYCHROMETRIC CHARTNormal TemperatureI-P UnitsSEA LEVEL

Chart by: HANDS DOWN SOFTWARE, www.handsdownsoftware.com

Ciclagem

Page 71: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Aplicação Rebel RTU - Neutral Air DOASAplicação Rebel RTU - Neutral Air DOAS

• Melhor Aplicação para climasúmidos

• Temp. de Descarga do Arpróximo as condições neutras

• Condicionamento primário dosambientes é fornecido por outrosistema terminal ( FCU , VRV ,AHU , vigas frias , UFAD )Para aplicações onde atemperatura e umidade dosambientes :– Laboratórios– Corredores– Museus– Escritórios– Salas de aula

Pros ContrasExcelenteControle da DAT

Sem Free Cooling

ControleUmidade

Operação continuado Compressor edo HGRH

Page 72: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Neutral Air DOASNeutral Air DOAS

Ponto Temperatura(TBS/TBU)

DPS010

3060 m3/h / 1800 CFM

OAT 35°C/23.9°C95°F/75°F

LCT 12,3°C/12,3°C54.2°F/54.2°F

DAT 20°C/15,3°C68°F/59.5°F

BAROMETRIC PRESSURE: 29.921 in. HG

PSYCHROMETRIC CHARTNormal TemperatureI-P UnitsSEA LEVEL

10 15 20 25

30

35

40

45

50

55

55

60

60

ENTHALPY - BTU PER POUND OF DRY AIR

10

15

20

25

30

35

40

45

50

ENTHALP

Y - BTU

PER POUND OF D

RY AIR

SATURATIO

N TEMPERATU

RE - °F

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

0.14

0.16

0.18

0.20

0.22

0.24

0.26

0.28

0.30

0.32

0.34

0.36

0.38

0.40

0.42

0.44

0.46

0.48

0.50

0.52

0.54

0.56

0.58

0.60

0.62

0.64

0.66

VAPO

R P

RES

SUR

E - P

SIA

0 10

20 25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

85

DEW

PO

INT

TEM

PER

ATU

RE

- °F

Chart by: HANDS DOWN SOFTWARE, www.handsdownsoftware.com

1.000.95

0.90

0.85

0.80

0.75

0.70

0.65

0.60

0.55

0.50

0.45

0.40

SEN

SIB

LE H

EAT

RA

TIO

= Q

s / Q

t

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150

160

170

180

190

200

210

HU

MID

ITY

RA

TIO

- G

RA

INS

OF

MO

ISTU

RE

PER

PO

UN

D O

F D

RY

AIR

30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

105

110

115

120

DR

Y B

ULB

TEM

PER

ATU

RE

- °F

.001

.002

.003

.004

.005

.006

.007

.008

.009

.010

.011

.012

.013

.014

.015

.016

.017

.018

.019

.020

.021

.022

.023

.024

.025

.026

.027

.028

.029

15%

25%

10% RELATIVE HUMIDITY

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

25

30

3035

3540

40 45

45 50

50 55

55 60

6065

6570

70

75

75

80

80

85 WET BULB TEMPERATURE - °F

85

90

12.5

13.0

13.5

14.0

14.5

15.0 VOLUME- CU.FT. PER LB. DRY AIR

HU

MID

ITY

RA

TIO

- PO

UN

DS

MO

ISTU

RE

PER

PO

UN

D D

RY

AIR

0

1.0 1.0

-2.0

4.08.0-8.0-4.0-2.0-1.0-0.5-0.4-0.3-0.2-0.1

0.10.2

0.3

0.40.5

0.6

0.8-2000

-1000

0

500

1000

1500

2000

3000

5000

-

SENSIBLE HEAT QsTOTAL HEAT Qt

ENTHALPYHUMIDITY RATIO

hW

OAT

LCT DAT

Chart by: HANDS DOWN SOFTWARE, www.handsdownsoftware.com

BAROMETRIC PRESSURE: 29.921 in. HG

PSYCHROMETRIC CHARTNormal TemperatureI-P UnitsSEA LEVEL

Chart by: HANDS DOWN SOFTWARE, www.handsdownsoftware.com

Page 73: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

• Variáveis de Controle : Iniciammudança de modo da unidadeentre Frio , Ventilação e Quente– Temperatura Ar Exterior– Temperatura Ambiente– Temperatura Retorno de Ar– Nenhum – somente via

controlador quandoatendendo ao setpoint doDAT ( só para unidades emmodo ResfriamentoSensível , não aplicável emunidades operando emmodo reaquecimento –Neutral Air )

Aplicação Rebel RTU - Neutral Air DOASAplicação Rebel RTU - Neutral Air DOAS

Page 74: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Neutral Air DOAS Change OverNeutral Air DOAS Change Over

Rule Of Thumb:To provide Sensiblereheat from54°F-68°F, I need

When;

Acceptable DATmin=65°F

BAROMETRIC PRESSURE: 29.921 in. HG

PSYCHROMETRIC CHARTNormal TemperatureI-P UnitsSEA LEVEL

10 15 20 25

30

35

40

45

50

55

55

60

60

ENTHALPY - BTU PER POUND OF DRY AIR

10

15

20

25

30

35

40

45

50

ENTH

ALPY

- BTU

PER

POUND O

F DRY

AIR

SATU

RATION TE

MPERATU

RE - °

F

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

0.14

0.16

0.18

0.20

0.22

0.24

0.26

0.28

0.30

0.32

0.34

0.36

0.38

0.40

0.42

0.44

0.46

0.48

0.50

0.52

0.54

0.56

0.58

0.60

0.62

0.64

0.66

VAPO

R P

RES

SUR

E - P

SIA

0 10

20 25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

85

DEW

PO

INT

TEM

PER

ATU

RE

- °F

Chart by: HANDS DOWN SOFTWARE, www.handsdownsoftware.com

1.000.95

0.90

0.85

0.80

0.75

0.70

0.65

0.60

0.55

0.50

0.45

0.40

SEN

SIB

LE H

EAT

RA

TIO

= Q

s / Q

t

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150

160

170

180

190

200

210

HU

MID

ITY

RA

TIO

- G

RA

INS

OF

MO

ISTU

RE

PER

PO

UN

D O

F D

RY

AIR

30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

105

110

115

120

DR

Y B

ULB

TEM

PER

ATU

RE

- °F

.001

.002

.003

.004

.005

.006

.007

.008

.009

.010

.011

.012

.013

.014

.015

.016

.017

.018

.019

.020

.021

.022

.023

.024

.025

.026

.027

.028

.029

15%

25%

10% RELATIVE HUMIDITY

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

25

30

3035

3540

40 45

45 50

50 55

55 60

6065

6570

70

75

75

80

80

85 WET BULB TEMPERATURE - °F

85

90

12.5

13.0

13.5

14.0

14.5

15.0 VOLU

ME- C

U.FT. PER

LB. D

RY A

IR

HU

MID

ITY

RA

TIO

- PO

UN

DS

MO

ISTU

RE

PER

PO

UN

D D

RY

AIR

0

1.0 1.0

-2.0

4.08.0-8.0-4.0-2.0-1.0-0.5-0.4-0.3-0.2-0.1

0.10.2

0.3

0.40.5

0.6

0.8-2000

-1000

0

500

1000

1500

2000

3000

5000

-

SENSIBLE HEAT QsTOTAL HEAT Qt

ENTHALPYHUMIDITY RATIO

hW

DATLCT

Chart by: HANDS DOWN SOFTWARE, www.handsdownsoftware.com

BAROMETRIC PRESSURE: 29.921 in. HG

PSYCHROMETRIC CHARTNormal TemperatureI-P UnitsSEA LEVEL

Chart by: HANDS DOWN SOFTWARE, www.handsdownsoftware.com

Coolingheat QQ Re

Coolingspt

Coolingheat

DATDAT

QQ

Re

Page 75: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

BAROMETRIC PRESSURE: 29.921 in. HG

PSYCHROMETRIC CHARTNormal TemperatureI-P UnitsSEA LEVEL

10 15 20 25

30

35

40

45

50

55

55

60

60

ENTHALPY - BTU PER POUND OF DRY AIR

10

15

20

25

30

35

40

45

50

ENTHALP

Y - BTU

PER POUND OF D

RY AIR

SATURATIO

N TEMPERATU

RE - °F

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

0.14

0.16

0.18

0.20

0.22

0.24

0.26

0.28

0.30

0.32

0.34

0.36

0.38

0.40

0.42

0.44

0.46

0.48

0.50

0.52

0.54

0.56

0.58

0.60

0.62

0.64

0.66

VAPO

R P

RES

SUR

E - P

SIA

0 10

20 25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

85

DEW

PO

INT

TEM

PER

ATU

RE

- °F

Chart by: HANDS DOWN SOFTWARE, www.handsdownsoftware.com

1.000.95

0.90

0.85

0.80

0.75

0.70

0.65

0.60

0.55

0.50

0.45

0.40

SEN

SIB

LE H

EAT

RA

TIO

= Q

s / Q

t

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150

160

170

180

190

200

210

HU

MID

ITY

RA

TIO

- G

RA

INS

OF

MO

ISTU

RE

PER

PO

UN

D O

F D

RY

AIR

30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

105

110

115

120

DR

Y B

ULB

TEM

PER

ATU

RE

- °F

.001

.002

.003

.004

.005

.006

.007

.008

.009

.010

.011

.012

.013

.014

.015

.016

.017

.018

.019

.020

.021

.022

.023

.024

.025

.026

.027

.028

.029

15%

25%

10% RELATIVE HUMIDITY

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

25

30

3035

3540

4045

45 50

50 55

55 60

60 65

6570

70

75

75

80

80

85 WET BULB TEMPERATURE - °F

85

90

12.5

13.0

13.5

14.0

14.5

15.0 VOLUME- CU.FT. PER LB. DRY AIR

HU

MID

ITY

RA

TIO

- PO

UN

DS

MO

ISTU

RE

PER

PO

UN

D D

RY

AIR

0

1.0 1.0

-2.0

4.08.0-8.0-4.0-2.0-1.0-0.5-0.4-0.3-0.2-0.1

0.10.2

0.3

0.40.5

0.6

0.8-2000

-1000

0

500

1000

1500

2000

3000

5000

-

SENSIBLE HEAT QsTOTAL HEAT Qt

ENTHALPYHUMIDITY RATIO

hW

LCT DAT

Chart by: HANDS DOWN SOFTWARE, www.handsdownsoftware.com

BAROMETRIC PRESSURE: 29.921 in. HG

PSYCHROMETRIC CHARTNormal TemperatureI-P UnitsSEA LEVEL

Chart by: HANDS DOWN SOFTWARE, www.handsdownsoftware.com

Neutral Air DOASChange OverNeutral Air DOASChange Over

State OAT (db)Resfriamento 68°FVentilação 65-68°FAquecimento 65°F

Heating Cooling

Fan Only

Resulting DAT’s:•Cooling DAT spt 68°F; 65°F allowed•Heating DAT spt 70°F; 73°F allowed

Page 76: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

DOAS para Carga SensivelDOAS para Carga Sensivel• Mudança de modo de operação:

Iniciam mudança de modo daunidade entre Frio , Ventilação eQuente– Temperatura Ar Exterior– Temperatura Ambiente– Temperatura Retorno de Ar– Nenhum – somente via

controlador quando atendendo aosetpoint do DAT ( só paraunidades em modo ResfriamentoSensível , não aplicável emunidades operando em modoreaquecimento –

– Neutral Air )

• Desumidificação– Ativada pela umid. Relativaou Ponto de Orvalho

• Tom. de Ar Externo• Umidade do Ambiente• Umidade Retorno

BAROMETRIC PRESSURE: 29.921 in. HG

PSYCHROMETRIC CHARTNormal TemperatureI-P UnitsSEA LEVEL

10 15 20 25

30

35

40

45

50

55

55

60

60

ENTHALPY - BTU PER POUND OF DRY AIR

10

15

20

25

30

35

40

45

50

ENTHALP

Y - BTU

PER POUND OF D

RY AIR

SATURATIO

N TEMPERATU

RE - °F

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

0.14

0.16

0.18

0.20

0.22

0.24

0.26

0.28

0.30

0.32

0.34

0.36

0.38

0.40

0.42

0.44

0.46

0.48

0.50

0.52

0.54

0.56

0.58

0.60

0.62

0.64

0.66

VAPO

R P

RES

SUR

E - P

SIA

0 10

20 25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

85

DEW

PO

INT

TEM

PER

ATU

RE

- °F

Chart by: HANDS DOWN SOFTWARE, www.handsdownsoftware.com

1.000.95

0.90

0.85

0.80

0.75

0.70

0.65

0.60

0.55

0.50

0.45

0.40

SEN

SIB

LE H

EAT

RA

TIO

= Q

s / Q

t

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150

160

170

180

190

200

210

HU

MID

ITY

RA

TIO

- G

RA

INS

OF

MO

ISTU

RE

PER

PO

UN

D O

F D

RY

AIR

30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

105

110

115

120

DR

Y B

ULB

TEM

PER

ATU

RE

- °F

.001

.002

.003

.004

.005

.006

.007

.008

.009

.010

.011

.012

.013

.014

.015

.016

.017

.018

.019

.020

.021

.022

.023

.024

.025

.026

.027

.028

.029

15%

25%

10% RELATIVE HUMIDITY

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

25

30

3035

3540

4045

45 50

50 55

55 60

60 65

6570

70

75

75

80

80

85 WET BULB TEMPERATURE - °F

85

90

12.5

13.0

13.5

14.0

14.5

15.0 VOLUME- CU.FT. PER LB. DRY AIR

HU

MID

ITY

RA

TIO

- PO

UN

DS

MO

ISTU

RE

PER

PO

UN

D D

RY

AIR

0

1.0 1.0

-2.0

4.08.0-8.0-4.0-2.0-1.0-0.5-0.4-0.3-0.2-0.1

0.10.2

0.3

0.40.5

0.6

0.8-2000

-1000

0

500

1000

1500

2000

3000

5000

-

SENSIBLE HEAT QsTOTAL HEAT Qt

ENTHALPYHUMIDITY RATIO

hW

OAT

LCT DAT

Chart by: HANDS DOWN SOFTWARE, www.handsdownsoftware.com

BAROMETRIC PRESSURE: 29.921 in. HG

PSYCHROMETRIC CHARTNormal TemperatureI-P UnitsSEA LEVEL

Chart by: HANDS DOWN SOFTWARE, www.handsdownsoftware.com

Modo Resfriamento DesumidificaçãoSetpoint ResfriamentoDAT =59°F

Ativado quando OA pontode orvalho chega a 55°F

LCT=59°F LCT=54.2°F

Cooling ChangeOver=60°F

Setpoint Resfriamento DAT=59°F

Example Set Points

Page 77: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Comparativo RTUs – controle decapacidade e consumoComparativo RTUs – controle decapacidade e consumo

CiclagemConvencionalLiga Desliga

Compressor 2Velocidades

Scroll InverterMotor

MagnetoPermanenteConvencional com

Hot Gas By Pass

ScrollInverter

Motor AC

2 a 40 TRs

2 a 6 TRs

Digital Scroll

3 a 15 TRs

1 a 16 TRs

1 a 20 TRs

Rawal APRHGBP otimizado

2 a 40 TRs

Page 78: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Cycling Compressor Power Consumption

0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%

100%

25%

30%

35%

40%

45%

50%

55%

60%

65%

70%

75%

80%

85%

90%

95%

100%

% C

ompr

esso

r Pow

er

% Cooling Capacity

Fixed Speed, Tandem

Variable Speed, Tandem

Consumo de Compressores

Page 79: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Hot Gas Bypass Power Consumption

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%25

%

30%

35%

40%

45%

50%

55%

60%

65%

70%

75%

80%

85%

90%

95%

100%

% C

ompr

esso

r Pow

er

% Cooling Capacity

HGBP

VS

Consumo de Compressores com HGBP

Page 80: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Rawal APR Power Consumption

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%25

%

30%

35%

40%

45%

50%

55%

60%

65%

70%

75%

80%

85%

90%

95%

100%

% C

ompr

esso

r Pow

er

% Cooling Capacity

Rawal

VS

Consumo de Compressores Rawal APR

Page 81: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%20

%

25%

30%

35%

40%

45%

50%

55%

60%

65%

70%

75%

80%

85%

90%

95%

100%

% C

ompr

esso

r Pow

er

% Cooling Capacity

Rebel

Competitor

Unequal Tandem with High IEER

Two-Speed SAF @ Low Speed

Consumo de Compressores 2 Veloc.

Page 82: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Single Digital Scroll vs. Variable Speed

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%25

%

30%

35%

40%

45%

50%

55%

60%

65%

70%

75%

80%

85%

90%

95%

100%

% C

ompr

esso

r Pow

er

% Cooling Capacity

Digital

VS

Consumo de Compressores Digital Scroll

Page 83: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Tandem Digital Scroll vs. Variable Speed

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%20

%

25%

30%

35%

40%

45%

50%

55%

60%

65%

70%

75%

80%

85%

90%

95%

100%

% C

ompr

esso

r Pow

er

% Cooling Capacity

Digital

VS

Consumo de Compressores Digital Scroll

Page 84: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Consumo de Compressores Inverter

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

25%

30%

35%

40%

45%

50%

55%

60%

65%

70%

75%

80%

85%

90%

95%

100%

% C

ompr

esso

r Pow

er

% Cooling Capacity

Single

Tandem

Page 85: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Ciclagem dos CompressoresCiclagem dos Compressores

• Controle muito pobre quando unidade tem somente 1 compressor• Maior custo e complexidade quando são utilizados múltiplos compressores

– Tubulações e componentes do circuito frigorífico– Gerenciamento de óleo lubrificante e refrigerante– Controles

• Controle escalonado não linear

• Uso de Compressores Multi-Velocidade– Range limitado de capacidade – 3 a 6 TRs

Page 86: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Efeito da Ciclagem dos CompressoresEfeito da Ciclagem dos Compressores

• Reduz remoção de calor latente• Re evapora o filme de água na serpentina• Quanto maior a ciclagem , o resfriamento de calor latente vai a zero• Quanto maior a umidade , mais importante é a ciclagem

86

Page 87: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Compressores Digital ScrollCompressores Digital Scroll

• Relativamente baratos

• Faixa limitada de capacidade

– Compressores Single de 3 a 15 TRs

• Sem problemas térmicos

• Podem aparecer problemas de nível de ruído

• Alguns problemas de controle devido a pulsação continua

• Eficiência em carga parcial fica comprometida

• Aplicação Flexível

– Mesmo conceito que unidade de velocidade fixa

– Sem controlador digital vai operar como compressor de velocidade fixa

– Sem problemas de retorno de óleo , “se funcionar está criando diferencial depressão = Bombeando óleo“

Page 88: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Funcionamento Compressor DigitalScrolls ( Capacidade Variável)Funcionamento Compressor DigitalScrolls ( Capacidade Variável)

88

• Digital Scroll com melhor performance que “OFF/ON”

• Tempo de ciclagem de 15 a 20 segundos

• Compressor pulsa se estiver dentro das condições

- Carregamento entre 0% e 100%

- Pressão de Descarga aumenta rapidamente quando compressor entra emfuncionamento ( modo ON )

Page 89: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

60% economia @ 50% carga

0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%

100%25

%

35%

45%

55%

65%

75%

85%

95%

% C

ompr

esso

r Pow

er

% Cooling Capacity

Digital ScrollRebel

CompressorDaikin inverter !

Compressores Scroll VFD versusDigital Scroll – Consumo ElétricoCompressores Scroll VFD versusDigital Scroll – Consumo Elétrico

Page 90: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Setpointtemp.

Temp.

Resfriamento tradicionalLiga Desliga

TecnologiaVFD inverter

Minima Temp.Insuflamento?

(7,2C) – Damperfechado

• Controle mais preciso pode aumentar uso do ciclo economizador• Mínima Temp. de Saída pode modular economizador para recirculação de ar• VAV ( e baixa umidade ) aumenta variação de temperatura

Operação de Compressores VFD emconjunto com ciclo economizadorOperação de Compressores VFD emconjunto com ciclo economizador

Page 91: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Controle de Compressor VFDControle de Compressor VFD

• Unidade Rooftop Rebel DPS010 - Compressor único 10 TRs INV• Controle DAT – Temperatura de Descarga de Ar com Reset Ambiente

Dados adquiridos a cada minuto

Page 92: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Estabilidade de DAT – Compressor ScrollVeloc. Variável vs Digital ScrollEstabilidade de DAT – Compressor ScrollVeloc. Variável vs Digital Scroll

• Compressor VFD versus Compressor Digital Scroll ( logs a cada 1 minuto )• Compressor VFD proporciona menor consumo e maior estabilidade de temperatura

do ar de descarga• Temp. Saída Ar = 13,9-23,9C (57-75F) = 2,7 lbs/min de H2O retiradas de 6.880

m3/h de ar (4000 CFM) 92

kW Power

Lvg Air

Room

OA temp

2013- Northwest Energy Efficiency Alliance; NBI: Report #E13-269: Variable Rate Rooftop Unit Test

Page 93: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Controle de Compressor - Ciclo deRefrigeraçãoControle de Compressor - Ciclo deRefrigeração

62 psi, 10°F 165 psi, 58°F

256 psi, 86 °F

537 psi, 140 °F

FreezeZone

119 psi,40°F

Operation with Hi/LowSafeties Only

• Gerenciamento do Ciclo deRefrigeração

• Limites de Envelope deOperação do Compressor

• Usualmente limita DATentre 8,3 e 15,5C (47-60F)• Protege contra desligamentos

por alta pressão• Mantém compressor “frio”• Controle de Pressão ( Head

Pressure control )• Controle Válv. Expansão

Eletrônica ( EXV)• Gerenciamento da Lubrificação

Page 94: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

6 Ton Models – AHRI Certified Data

10

12

14

16

18

20

22

Fixed Speed Digital Scroll 2-StepCompressor

RTU DCInverter

Effic

ienc

y

EER

IEER

Comparativo entre tecnologiasValor ao clienteComparativo entre tecnologiasValor ao cliente

Eficiência• O Melhor…………Scroll DC Inverter• Melhor ……….. Scroll AC VFD• Muito Bom……….. Scroll 2 velocidades• Bom………... Digital Scroll• Padrão…… Scroll Veloc. Fixa

Controle• O Melhor…………Scroll DC Inverter• Melhor ……….. Scroll AC VFD• Muito Bom ………..Digital Scroll• Bom………... Scroll 2 velocidades• Padrão…… Scroll Veloc. Fixa

TecnologiaControle

Temp.Ambiente

ControleUmidade Eficiência Valor*

FácilImplementação

CompressorInverter PM Excelente Excelente* Excelente Muito Bom Bom

CompressorAC VFD Excelente Excelente* Muito Bom Muito Bom Bom

Compressor 2Velocidades Bom Bom* Muito Bom Muito Bom Bom

CompressorVeloc Fixa pobre pobre pobre ??? Bom

CompressorDigital Muito Bom Bom* Bom Bom Bom

Hot GasBypass pobre pobre pobre ??? Muito Bom

Rawal APR Bom Bom* pobre Bom Excelente

Page 95: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Mixed air at 80°Fdb / 67°Fwb or outdoor air at 95°Fdb / 75°Fwb

Cooling coil

Cooled air at 55°Fdb / 54°Fwb

Condenser coil

Condenser coil control valve

Reheat coil control valve

Hot gas reheat coil

Reheated air at 70°Fdb / 60% RH

RTUs de grande capacidade comcompressors Scroll VFDRTUs de grande capacidade comcompressors Scroll VFD

95

• Capacidade de até 90 TRs ( Jan 2016 )• Unidades com Eficiência Premium

– IEER +15 com compressor scroll VFD• Ventiladores VFD no condensador• Compressores de velocidade variável

– Melhor desempenho e controle– Controle de Temperatura & Umidade– Consumo energético e Produto de Valor Agregado

• Opções para aplicações especiais como DOAS ou hospitalar– Serpentina HGRH (+/- 1 F) para desumidificação– Queimadores a gás com alto taxa de “turndown” 20:1– Ventiladores de Retorno– Filtros Finos

Page 96: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Conclusões

• Explorar potencial de ECONOMIA dolado ar – funcionamento constante durantemuitas horas por dia / mês / ano –GRANDE POTENCIAL – ATE 50%

• Avalie diferentes sistemas– Água Gelada– Expansão Direta– Sistemas Híbridos AG+DX

• Sistemas integrados oferecem melhordesempenho – são COMPLEMENTARES

• Compare performance dos diferentes tiposde recuperadores de calor

• Avalie performance em carga plena eparcial para pontos adicionais simulaçãoenergética LEED / PBE / ACQUA

• Melhoria da Qualidade do Ar ( QAI ) e doAmbiente Interno ( IEQ )

DOAS RTUS ou AHUS ???

Page 97: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Referencias / Contato

http://www.eurovent-certification.com/fic_bdd/en/1455873924_New_ECP_Energy_Efficiency_Label_for_Air_Handling_Units.pdf

http://www.eurovent-certification.com/fic_bdd/en/1452699719_2015-12_RS-6C005-2016_AHU.pdf

http://www.rehva.eu/fileadmin/REHVA_Journal/REHVA_Journal_2016/RJ_issue_2/P.27/27-28_RJ1602_WEB.pdf

http://www.ahumagazine.com/ahri-air-handling-unit-certification-programs/

https://www.ashrae.org/File%20Library/docLib/Education/DOAS-Webcast/2012-DOAS-Webcast-References-.pdf

http://www.ahrinet.org/App_Content/ahri/files/STANDARDS/ANSI/ANSI_AHRI_Standard_920_I-P_2015.pdf

http://www.ahrinet.org/App_Content/ahri/files/STANDARDS/AHRI/AHRI_Standard_431_SI_2014_with_Addendum_1.pdfhttps://www.ashrae.org/resources--publications/bookstore/standards-62-1--62-2

https://www.ashrae.org/resources--publications/bookstore/standard-90-1

http://www.desert-aire.com/

http://doas.psu.edu/

Luciano de Almeida MarcatoGerente Vendas – Daikin AppliedE-mail – [email protected] : +55 11 3123 2525 / 11 3123 2535Celular : +55 11 99854 1331 / 98953 1354

Page 98: DOAS – Sistemas de Resfriamento de Ar Externo

Execução Implementação Realização