Resumo: No Brasil existe uma enorme demanda por sistemas de climatização que sejam cada vez mais eficientes e menos onerosos. Estima-se que, em edificações convencionais, os sistemas de condicionamento de ar sejam responsáveis por aproximadamente 50% do consumo total de energia elétrica. Para além da problemática do gasto energético, tem-se, ao iniciar-se um projeto de refrigeração, a questão da escolha de qual sistema de climatização será implementado. Tal demanda levará em conta inúmeros fatores e resultará na escolha de algum dos muitos sistemas de refrigeração disponíveis, como o high wall, piso e teto, cassete ou dutado. Ambos modelos com sua condensadora externa unitária, porém, surge uma nova possibilidade, tanto para melhoria da eficiência energética, quanto para o gasto com o empreendimento. O VRF (fluxo de refrigerante variável) é um sistema com muitos benefícios e que deve ser levado em conta na etapa de projeto.

Introdução

Durante a etapa de elaboração de um projeto de climatização de ambientes, o profissional deve levar em conta múltiplos fatores técnicos, como o levantamento de carga térmica do ambiente analisado, estudos de viabilidade técnica de implementação e viabilidade econômica. Para além do pensar da etapa de projeto, o profissional deverá analisar a implementação de equipamentos que ofertem uma melhor flexibilidade de instalação, para com isso ganhar tempo e obter menos gastos com mão de obra. Neste ponto existem inúmeras opções e possibilidades de escolhas, que podem afetar significativamente o empreendimento, não apenas na etapa de projeto, mas, posteriormente, com manutenções corretivas em excesso ou gastos com reparos simples.

Figura 1. Sistema de climatização Multi Split

O sistema de condicionamento VRF, aqui analisado, faz parte das múltiplas categorias de equipamentos de climatização em disponibilidade do profissional projetista, e um comparativo entre os vários sistemas deve ser realizado, em consonância com levantamentos de seleção de projeto e levando em conta suas vantagens, desvantagens e principais aplicações.

Sistemas de condicionamento de ar

Os sistemas de refrigeração por expansão direta são equipamentos em que o gás refrigerante troca calor diretamente com o ar ambiente. Os diversos condicionadores de ar podem ser dos tipos ACJ (ar-condicionado de janela), Split System, VRF e Self Contained.

O Split System são sistemas separados, ou seja, o equipamento é composto por duas unidades, sendo uma interna, unidade evaporadora, e uma externa, unidade condensadora. No grupo Split System, existem os chamados multi-split, que são equipamentos que possuem mais de uma unidade evaporadora e apenas uma unidade condensadora, ou seja, se obtém a possibilidade de refrigeração de múltiplos ambientes com apenas uma unidade externa.

Atualmente a tecnologia inverter, que consiste no uso de um compressor que possui capacidade de ajustes de acordo com a necessidade do ambiente, tem crescido enormemente. A capacidade do compressor varia devido a variação de rotação do motor e consequente alteração da vazão de fluido refrigerante no sistema.

Os equipamentos do tipo inverter não iniciam a partida com máxima carga, pelo contrário, a velocidade de distribuição de fluido no sistema é aumentada gradativamente até atingir o máximo valor, variando com a rotação do motor, mantendo-se sempre próximo ao set point de temperatura ajustado no termostato.

Existem no mercado, splits com tecnologia inverter com dispositivo de expansão capilar ou válvula de expansão eletrônica. Nesses tipos de equipamentos, splits ou multi splits de tecnologia inverter, com válvula de expansão eletrônica, a carga de gás é realizada somente utilizando balança na quantidade recomendada pelo fabricante. São frequentes reclamações de clientes sobre o desempenho destes equipamentos por não proporcionarem a economia de energia pretendida, devendo-se tal fato ao equipamento não estar dimensionado corretamente para o ambiente. (Queiroga, Sandro Lino Moreira, Refrigeração e Ar Condicionado; p 148)

Nota-se pelo gráfico apresentado (Figura 2), que a tecnologia inverter é um grande salto em relação aos sistemas de refrigeração convencionais, devido ao controle eficiente de temperatura, mantida constante com poucas oscilações graças ao melhor controle de rotação do compressor, baixo consumo de energia, cerca de 40% menor que os sistemas convencionais, baixo nível de ruído, pois, com a temperatura estável o compressor opera em baixa rotação, reduzindo o ruído da condensadora e gás R-410A, que não agride a camada de ozônio em comparação ao R-22 (HCFC).

Figura 2. Gráfico tecnologia convencional e inverter; (a) rotação do compressor e (b) relação de economia

Sistema VRF – variable refrigerant flow

A principal característica do sistema VRF, como o próprio nome diz, é a vazão de fluido refrigerante controlada. Porém, para além do controle de fluido no sistema, o VRF difere do sistema multi split em algumas questões. O VRF é mais robusto em relação ao multi split, já que permite tubulações mais longas e o acoplamento de até 64 unidades evaporadoras, enquanto o multi split permite cerca de 8 unidades evaporadoras acopladas a seu sistema de refrigeração.

No sistema VRF cada unidade interna opera de forma individual, de forma parecida com o split convencional. O principal diferencial, consiste no fato de que cada unidade evaporadora possui uma válvula de expansão exclusiva e boa parte dos sistemas VRF possui tecnologia inverter. Nesse sistema a unidade condensadora possui compressor do tipo scroll, que possui grande capacidade e é ligado através do uso de um inversor de frequência, que faz com que dado volume de fluido refrigerante varie conforme a demanda das unidades internas do sistema.

O sistema VRF possui a vantagem de fácil instalação e manutenção, quando comparado ao sistema de água gelada, boa flexibilidade de trabalho e alta eficiência energética. Também possui comando individual de regulagem da temperatura do ambiente interno a ser climatizado, através de controle, podendo operar com os mais diversos tipos de evaporadoras como cassete, piso e teto e hi wall.

Figura 3. Representação dimensional sistema VFR

Pode-se citar como desvantagens de tal sistema, que o mesmo não possui sistema de renovação de ar, o que em ambientes específicos acaba sendo uma exigência. Caso ocorra algum defeito ou falha na unidade condensadora, as múltiplas unidades internas irão parar em decorrência da falha externa, ou seja, todo o sistema para de operar. Para tanto, o profissional projetista de sistemas de condicionamento de ar deve atentar para a necessidade de inserção de linhas condensadoras de backup, para a possibilidade de falhas na linha principal.

Conclusão

O sistema de climatização de ambientes VRF demonstra-se uma boa opção quando comparado aos sistemas convencionais, devido ao bom desempenho tecnológico, alta eficiência energética, facilidade de regulagem da temperatura de cada ambiente de maneira individual, baixo nível de ruído e facilidade de instalação. Porém, em contrapartida, nota-se problemas referentes a não renovação de ar, que dependerá do ambiente a ser climatizado em sua exigência normativa e a dependência de uma única unidade externa em caso de falha.

Portanto, ainda que o VRF seja uma ótima opção atualmente, o profissional deve analisar a viabilidade do investimento econômico e a tecnologia de acordo com suas necessidades e demandas, e analisar o sistema mais adequado ao projeto.

Rafael Novo Afonso, Graduado em Engenharia Mecânica, Pós-graduado em Eng. de Térmica e Fluidos, Pós-graduado em Gestão da Qualidade e Produtividade e Professor de Física, Química e Eletrotécnica rafaelnovo.eng@gmail.com

REFERÊNCIAS

QUEIROGA, Sandro L. Princípios de Refrigeração e Ar Condicionado, 1° edição, Editora Ciência Moderna, 2019.

SILVA, José C. Refrigeração e Climatização Industrial, 1° edição Editora Hermus, 2004.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, NBR 16401: Instalações Centrais de Ar Condicionado para Conforto, Rio de Janeiro, 2008.

ARAUJO, A. M.P.C. Modernização de Sistemas de Climatização de Andares de Edifício.
Universidade de Petrópolis, Rio de Janeiro, 2011.

CARNEIRO, MANUELA; COSTA, TAÍS. Análise técnica e econômica de um sistema de ar condicionado com fluxo de refrigerante variável. CONNEPI, 2012.

FUJITSU GENERAL BRAZIL, Tecnologia Inverter; <Tecnologia Inverter – Produtos: Ar condicionado – FUJITSU GENERAL DO BRASIL (fujitsu-general.com)> acesso em 31/03/2022

AMBIENTE GELADO, Tecnologia compressor Scroll e suas aplicações; <A tecnologia do compressor SCROLL e suas aplicações em ar condicionado, bombas térmicas e refrigeração (ambientegelado.com.br)> acesso em 31/03/2022