Tendências apontam para um futuro em que os sistemas serão não apenas mais eficientes, mas também mais inteligentes

Desde os primeiros anos da década de 2020, o setor de AVAC-R (Aquecimento, Ventilação, Ar-Condicionado e Refrigeração) tem sido moldado por três vetores principais: descarbonização, uso racional de energia elétrica e a crescente preocupação com a qualidade do ar interior(QAI). Estes fatores objetivos estão redefinindo as soluções tecnológicas, desde os equipamentos de climatização até as estratégias de projeto e controle. Este artigo analisa as tendências emergentes, oferecendo uma visão técnica.

Equipamentos de climatização

A convergência dos três vetores principais permite identificar tendências claras nos equipamentos:

• Descarbonização: transição para refrigerantes de baixo GWP (Potencial de Aquecimento Global), como os HFOs (R-1234ze, R-1234yf) e os refrigerantes naturais, como CO₂ (R-744), Amônia (R-717) e Propano (R-290). Paralelamente, ganham terreno tecnologias alternativas, como a refrigeração por absorção (movida a calor residual ou solar) e, em fase de projeto e desenvolvimento, a refrigeração magnética e termoelétrica.
• Eficiência energética: domínio da tecnologia inverter em compressores e ventiladores têm minimizado o consumo em carga parcial. A integração de controlos inteligentes com algoritmos de IA e a conexão com fontes de energia renovável são pilares desta tendência.
• Qualidade do ar interior (QAI): além da filtragem, incorporam tecnologias de purificação por luz UV-C (UVGI) e ionização bipolar; sistemas de ventilação com demanda controlada baseados em sensores de CO₂, tornam-se padrão em projetos de alto desempenho.

Sistemas de água gelada

Os chillers, coração dos sistemas de expansão indireta, evoluem rapidamente:

• Compressores de alta eficiência: os compressores de velocidade variável e, sobretudo, os de levitação magnética, oferecem eficiências excepcionais, baixo ruído e manutenção reduzida.
• Refrigerantes de baixo GWP: a migração para chillers que operam com HFOs ou refrigerantes naturais (como o CO₂ em sistemas transcríticos) é uma realidade, impulsionada pela Emenda de Kigali.
• Modularidade e conectividade: sistemas com chillers modulares oferecem redundância, escalabilidade e melhor desempenho em carga parcial. A integração com a IoT (Internet das Coisas) permite o controle preditivo, monitorização remota e otimização contínua através de análise de dados.
• Free cooling e recuperação de calor: o uso de free cooling (aproveitamento do ar exterior frio) é uma das formas mais eficazes de reduzir o consumo. Chillers com recuperação de calor avançada permitem a produção simultânea de frio e calor, aumentando drasticamente a eficiência global do edifício, ideal para hotéis e indústrias.

Condensação a água ou ar?

A escolha entre condensação a água ou a ar é um balanço entre eficiência e sustentabilidade hídrica.

• Condensação a Água: mantém a dianteira em eficiência energética em grandes instalações, devido à superior capacidade de transferência de calor da água. É a solução clássica para projetos onde a eficiência é o fator crítico.
• Condensação a ar: ganha relevância face à escassez de água e aos custos de tratamento (risco de Legionella). Avanços tecnológicos, como os compressores de levitação magnética, melhoraram a sua eficiência, tornando-os mais competitivos.

A evolução pode conduzir à adoção de sistemas híbridos de condensação. Estes sistemas utilizariam torres de arrefecimento em circuito fechado que, nos picos de calor, operariam no modo de condensação a água, maximizando a eficiência energética do chiller.Nas demais condições, especialmente em climas amenos e frios, a evaporação seria desativada, operando no modo free cooling, com o calor sendo rejeitado pela convecção do ar, eliminando o consumo de água.

Esta estratégia otimiza de forma inteligente o balanço entre consumo de energia e consumo de água. A escolha do sistema dependerá cada vez mais de uma análise de custo do ciclo de vida que pondere o custo da energia versus o custo e a escassez da água local.

Soluções promissoras em expansão direta

Os sistemas de expansão direta (DX) estão se tornando mais inteligentes e eficientes.

• Sistemas VRF (Variable Refrigerant Flow): continuam a ser a solução mais versátil para edifícios comerciais de média e grande complexidade, permitindo controle zonal individualizado e recuperação de calor entre zonas.
• Refrigerantes naturais em DX: a expansão do uso do CO₂ (R-744) como refrigerante secundário em racks de supermercados e o propano (R-290) em unidades compactas são tendências sólidas, praticamente eliminando as emissões diretas de GWP.
• Integração IoT e controleinteligente: unidades DX com conectividade nativa permitem a otimização em tempo real, diagnósticos remotos e integração perfeita com BMS.

Regime de condensação mais promissor em DX, a condensação a ar é, e continuará a ser, a solução dominante e mais promissora para a grande maioria das aplicações de expansão direta. As razões são esmagadoras:

1. Simplicidade e Custo: elimina a complexidade de torres de arrefecimento, bombas e tratamento de água, reduzindo o custo de instalação e manutenção.
2. Resposta a escassez hídrica: é a solução mais resiliente em regiões com stress hídrico.
3. Evolução tecnológica: a tecnologia inverter e os trocadores de calor de microcanais compensaram significativamente a ineficiência histórica dos condensadores a ar, especialmente em carga parcial.
4. Flexibilidade de instalação: podem ser mais fáceis de adaptar em projetos de retrofit e em locais com espaço limitado.

Lógicas para eficiência e desempenho

A automação deixou de ser um simples controle de setpoints para se tornar o cérebro do sistema. As lógicas mais promissoras são:

• Controle preditivo com IA: algoritmos que analisam dados históricos, previsões meteorológicas e padrões de ocupação para antecipar a carga térmica e preparar o sistema, evitando picos de energia e garantindo conforto.
• Otimização multi-variável e em tempo real: o sistema não controla apenas a temperatura, mas sim um conjunto de variáveis (temperatura, umidade, CO₂, custo da energia em tempo real, disponibilidade de energia renovável) para encontrar o ponto de operação ótimo a cada momento.
• Manutenção preditiva: através da análise de vibração, temperatura e consumo de corrente dos equipamentos, a automação prevê falhas antes que ocorram, agendando intervenções de manutenção de forma proativa.
• Gestão ativa da demanda (Demand Response): o sistema de AVAC-R comunica-se com a rede elétrica, reduzindo temporariamente a carga durante picos de demanda, gerando receitas ou reduzindo custos para o usuário.

Estratégias de projeto

O projeto de sistemas de climatização deve adotar uma abordagem holística e integrada desde a sua conceção:

1. Análise do ciclo de vida: a seleção de equipamentos deve ser baseada no custo total de propriedade, considerando eficiência energética, durabilidade, custos de manutenção e impacto ambiental, incluindo o uso de água.
2. Design integrado com a arquitetura: a colaboração precoce entre arquitetos e engenheiros de AVAC-R é crucial para explorar estratégias passivas, como sombreamentoe inércia térmica, que reduzam a carga a ser tratada pelos sistemas ativos.
3. Sistemas híbridos e resilientes: combinar as melhores características de diferentes tecnologias (ex.: chiller a água com free cooling para carga de base e sistemas VRF para zonas com cargas específicas) pode oferecer mais robustez e eficiência.
4. Foco na qualidade do ar interior: incorporar desde o projeto taxas de ventilação adequadas, sistemas de filtragem e purificação robustos, e a infraestrutura para DCV.
5. Preparação para a digitalização: projetar a infraestrutura necessária (rede de sensores, cabeamento, protocolos de comunicação abertos) para suportar a automação avançada e a IoT.

Conclusão
O setor de AVAC-R atravessa uma transformação profunda. As tendências apontam para um futuro em que os sistemas serão não apenas mais eficientes, mas também mais inteligentes, adaptáveis e integrados no contexto da sustentabilidade ambiental e da saúde dos ocupantes. Para técnicos e engenheiros, este novo paradigma exige uma atualização constante sobre novos refrigerantes, tecnologias de equipamentos e, sobretudo, sobre as ferramentas de controle e análise de dados que serão os principais aliados na entrega de soluções de climatização de alto desempenho.

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