Processos eficientes de renovação do ar em sistemas de climatização

A exaustão e a pressurização são estratégias essenciais para manter a qualidade do ar em ambientes climatizados e devem ser projetadas de maneira equilibrada.

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A renovação do ar em ambientes climatizados é essencial e obrigatória para garantir a qualidade do ar interior e preservar a saúde dos ocupantes. Em locais fechados, o ar tende a acumular poluentes, como gases nocivos, poeira, microrganismos e dióxido de carbono (CO₂), especialmente em ambientes com alta circulação de pessoas. Sem uma renovação adequada, esses poluentes podem causar desconforto, irritações respiratórias e agravar doenças como alergias e problemas pulmonares. Além disso, o acúmulo de umidade favorece o crescimento de fungos, mofo e bactérias, o que compromete ainda mais a saúde e o bem-estar. Outro aspecto importante da renovação do ar é manter níveis adequados de oxigênio e evitar o aumento excessivo de CO₂, que pode causar fadiga, dores de cabeça e dificuldade de concentração. Ao trazer ar externo tratado para o ambiente, evita-se também o “ar viciado”, criando um ambiente mais saudável e confortável. O processo de renovação do ar pode ser realizado de diversas maneiras, dependendo das características do ambiente e dos sistemas de climatização instalados.

Em sistemas de HVAC, o ar externo é captado e tratado antes de ser introduzido no ambiente interno. Esse tratamento envolve a filtragem de partículas, controle da umidade e, em alguns casos, a adição de calor ou frio para que o ar esteja dentro dos parâmetros de conforto antes de ser distribuído. Sua eficiência depende da taxa de renovação, que é medida em trocas de ar por hora (ACH – Air Changes per Hour). Essa taxa define quantas vezes o volume total de ar em um espaço é renovado em uma hora. Para ambientes fechados, como escritórios, shopping centers e residências, as normas recomendam uma taxa mínima de trocas por hora, que pode variar de 4 a 6, dependendo do uso e ocupação do local. Em locais como hospitais ou laboratórios, essa taxa pode ser ainda maior devido à necessidade de manter um ambiente estéril e livre de contaminantes. Além da troca de ar, o controle da qualidade do ar também envolve o monitoramento de gases nocivos, como o dióxido de carbono (CO₂), compostos orgânicos voláteis (COVs) e outros poluentes através de sensores de CO₂, que ajustam automaticamente a quantidade de ar renovado com base nos níveis de ocupação do ambiente. Esse tipo de sistema é conhecido como ventilação por demanda, pois adapta a renovação do ar conforme a necessidade, evitando o desperdício de energia.

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“A exaustão e a pressurização são estratégias essenciais para manter a qualidade do ar em ambientes climatizados. Elas devem ser projetadas de maneira equilibrada para garantir que o ar viciado seja removido eficientemente e o ar fresco seja introduzido de forma controlada. O resultado é um ambiente seguro, confortável e energeticamente eficiente, que favorece o bem-estar dos ocupantes e a longevidade dos sistemas HVAC. O mercado oferece uma gama de soluções tecnológicas para exaustão e pressurização de ambientes climatizados. Esses métodos e tecnologias são desenhados para proporcionar eficiência energética, redução de emissões de carbono, conforto dos ocupantes e otimização dos recursos naturais, ao mesmo tempo que garantem o cumprimento das normas ambientais e de saúde ocupacional”, informa Cesar Oliveira, Especialista em Desenvolvimento de Negócios da Century e Consultor da Projelmec.

Ele diz ainda que a implementação de sistemas eficazes de exaustão e pressurização traz diversos benefícios econômicos e ambientais, especialmente em ambientes climatizados e edificações comerciais ou industriais. “Esses sistemas desempenham um papel importante na manutenção da qualidade do ar interior e no controle de pressão dos ambientes, resultando em melhorias significativas tanto para a eficiência operacional quanto para a sustentabilidade. Neste sentido podemos destacar a redução de custos operacionais, menor desgaste de equipamentos, aumento da eficiência energética, valorização da propriedade, melhoria na qualidade do ar, redução das emissões de gases de efeito estufa, menor impacto no consumo de recursos e cumprimento de regulamentações ambientais”.

Maurilio Oliveira, Engenheiro de Aplicação e Novos Negócios da Multivac, acrescenta que um sistema bem balanceado, onde a pressão de trabalho esteja condizente com a necessidade e, principalmente, com a vazão dentro dos reais limites necessários, seguramente, a carga térmica adicional é menor. Com isso, o próprio sistema de ar condicionado vai necessitar de menos potência para trabalhar. “Sem falar que as novas tecnologias de motores eletrônicos dos ventiladores para TAE (Tomada de Ar Exterior) propiciam a modulação do ventilador conforme a necessidade preestabelecida, respeitando as variações intrínsecas da própria vida útil do sistema. Se trabalharmos com um motor eletrônico, ele manterá a vazão constante através de leitura de CO₂, por exemplo, necessitando de menos força no início da vida útil dos filtros (quando eles estão mais limpos, menos perda de carga) e aumentando progressivamente a potência. Temos que lembrar ainda, que o consumo de energia é relacionado a potência, que por sua vez é uma grandeza cúbica. Sendo assim, com redução exponencial no consumo, isso é muito importante ser considerado quando falamos de eficiência energética”.

Outro aspecto importante no processo de renovação do ar é o controle da umidade relativa. Manter a umidade entre 40% e 60% é indicado para evitar o crescimento de mofo, fungos e ácaros, que podem ser prejudiciais à saúde. O excesso de umidade pode causar problemas respiratórios e aumentar a proliferação de bactérias, enquanto a baixa umidade pode provocar ressecamento das vias respiratórias e desconforto.

Exigências legais

A implementação de processos eficientes de renovação do ar em sistemas de climatização também está ligada às exigências legais. No Brasil, a NBR 16401, da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), que passou recentemente por atualizações importantes para se adequar às novas exigências de qualidade do ar interior, eficiência energética e conforto térmico em ambientes climatizados, foi dividida em três partes, priorizando os avanços tecnológicos e a necessidade de atender a padrões de sustentabilidade. Uma das atualizações mais significativas ocorreu na Parte 3, que trata a qualidade do ar interior. Foram reforçadas as exigências para a renovação do ar, com maiores cuidados em relação aos níveis de dióxido de carbono (CO₂) e outros poluentes. A norma agora exige taxas mínimas de renovação de ar mais rigorosas em ambientes fechados, como escritórios e escolas, para garantir um nível adequado de oxigênio e minimizar o acúmulo de CO₂ e outros compostos nocivos. Essa atualização foi motivada por uma preocupação crescente com a saúde, especialmente após a pandemia, destacando a importância de um bom controle de ventilação. A NBR 16401-3 ainda inclui novos parâmetros para a medição e monitoramento contínuo da qualidade do ar, promovendo o uso de sensores de CO₂ e outros dispositivos inteligentes para ajustar automaticamente a ventilação conforme a necessidade. Esses sensores permitem uma ventilação baseada em demanda, o que otimiza o uso de energia, aumentando a eficiência do sistema.

Além disso, o Plano de Manutenção, Operação e Controle (PMOC), regulamentado pela Lei 13.589/2018, prevê a obrigatoriedade de uma rotina de manutenção para garantir a eficiência dos sistemas de HVAC e a qualidade do ar nos ambientes climatizados. O PMOC exige a manutenção periódica de filtros, dutos e componentes do sistema de climatização para evitar a contaminação do ar e assegurar que a renovação do ar ocorra adequadamente, funcionando de forma eficiente e segura, protegendo a saúde pública em ambientes climatizados. Essas normas garantem que os ambientes climatizados mantenham um ar de boa qualidade, reduzindo riscos à saúde e promovendo o bem-estar dos ocupantes.

“A manutenção e operação de sistemas de exaustão e pressurização são essenciais para garantir a eficiência, segurança e qualidade do ar em diversos tipos de edificações e ambientes industriais. No entanto, esses sistemas apresentam desafios específicos que, quando não gerenciados corretamente, podem afetar o desempenho e aumentar os custos operacionais. Podemos mencionar alguns pontos tais como acúmulo de sujidade e partículas, desgaste de componentes mecânicos, falhas em sistemas de controle e sensores, desbalanço de pressão, variações nas condições de operação, controle de ruído, eficiência energética, conformidade com normas regulamentares e capacitação da equipe de manutenção. Atualmente, diversas tendências tecnológicas vêm sendo aplicadas para melhorar a eficiência dos sistemas de exaustão e pressurização, tanto em termos de desempenho quanto de sustentabilidade e exigências legais. Essas inovações visam otimizar o uso de energia, melhorar o controle da qualidade do ar e garantir o conforto e a segurança dos ocupantes como Sistemas de Automação e Controle Inteligente (BMS), Ventiladores de Alta Eficiência e Motores de Frequência Variável (VFD), recuperação de calor, sistemas de filtragem de alta eficiência (HEPA e filtros eletrostáticos), exaustão inteligente baseada em demanda, tecnologias de monitoramento remoto e Internet das Coisas (IoT), pressurização e exaustão com controle zonal, sistemas híbridos de ventilação natural e mecânica e uso de materiais sustentáveis e tecnologias de recuperação de energia”, explica Cesar.

Processos eficientes

Com o avanço das tecnologias de HVAC, tornou-se possível realizar esse processo de forma mais eficiente, garantindo a troca adequada de ar, o controle da umidade e a eliminação de poluentes, tudo isso com menor consumo de energia e maior eficiência operacional.

“Existem estudos falando de um ganho de produtividade na ordem de 20%, apenas com uma boa qualidade do ar interior. Entendemos que uma boa forma de discutirmos sobre QAI seja através de uma reposição bem dimensionada. Quando falamos sobre TAE (Tomada de Ar Exterior) estamos falando dos diferentes fatores envolvendo essa boa qualidade de ar de reposição, como ponto de captação, que não pode estar próximo de sistemas de exaustão de sanitários, por exemplo; o tipo de filtragem, onde normas específicas tratam as diferentes classes de filtragens com base no tipo do ambiente, seja para um escritório e outra para um hospital; o cuidado com a quantidade de ar externo sendo insuflado no ambiente, com taxas preestabelecidas de ar de reposição que, inclusive com as novas revisões normativas, foram substituídas por taxas variáveis baseadas nos diferenciais de CO₂ entre o ar de fora para o de dentro. Lembrando que o ar externo é mais quente e úmido, forçando assim o trabalho do sistema de refrigeração, que pode perder parte da eficiência se essas quantidades não forem bem ajustadas.

Trago essa reflexão para chegarmos no seguinte ponto: tão importante quanto uma boa TAE, é ter um bom sistema, com equipamentos de boa qualidade e dimensionamentos corretos através de um bom projeto de ar condicionado, mesmo em ambientes menores, como escritórios, clinicas, residências, etc.”, explica Maurílio.

Dentre os produtos desenvolvidos para processos de exaustão, o mercado com gabinetes para aplicações conforme a faixa de vazão necessária para cada sistema, caixa de filtragem com o motor centrífugo com balanceamento eletrônico e modulação conforme o diferencial de CO₂ através do acoplamento de sensores; caixa de ventilação com múltiplos motores; filtragens e atenuação acústica.

Cesar chama a atenção para a instalação de sistemas de exaustão e pressurização em edificações, que deve seguir critérios técnicos e normas regulatórias específicas para garantir segurança, eficiência e conforto para os ocupantes, além de atender às exigências de saúde pública e sustentabilidade. “No Brasil e no mundo, essas normas variam conforme o tipo de edificação (residencial, comercial, industrial, etc.), mas há uma base comum de regulamentação voltada à qualidade do ar, controle de poluentes, eficiência energética, segurança e proteção contra incêndios. As normas que regulam projetos e implantações, além da NBR 16401, são NBR 14679 – Controle de Poluentes, NR-17 – Ergonomia, NBR 15575 – Desempenho de Edificações Habitacionais, ASHRAE 62.1 – Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality, NBR 10844 – Sistemas de Ventilação e Exaustão, Instruções Normativas e Específicas para Controle de Incêndio (IT-08 e IT-13 – SP) e Norma NR-15 – Atividades e Operações Insalubres”, conclui Cesar.