Menores demandas de energia elétrica resultam em menores emissões de CO₂ associadas à geração de eletricidade

Uma instalação de água gelada eficiente deve entregar a carga térmica requerida com o menor consumo possível de energia elétrica, mantendo simultaneamente conforto térmico, confiabilidade operacional e estabilidade hidráulica.

Espera-se que uma instalação eficiente atinja o ΔT de projeto, vazões ajustadas à demanda real por meio de bombas com inversor de frequência e controle variável, controle preciso de temperatura e vazão nas unidades terminais e redução das perdas de carga desnecessárias em válvulas e circuitos.

Sob a perspectiva da descarbonização, a eficiência da distribuição de água gelada desempenha um papel estratégico na redução do consumo energético global do sistema. Menores demandas de energia elétrica resultam em menores emissões de CO₂ associadas à geração de eletricidade.

Balanceamento hidráulico

O balanceamento hidráulico garante que cada terminal receba exatamente a vazão projetada para atender sua carga térmica. Sem balanceamento, os circuitos próximos às bombas normalmente recebem excesso de água, enquanto os mais distantes ficam subalimentados.

A Ashrae e diversos fabricantes apontam que sistemas desbalanceados frequentemente operam com excesso de bombeamento, desperdiçando energia tanto no sistema hidráulico quanto na geração de frio. Atualmente, a Grundfos vem trabalhando em uma solução que substitui, quando possível, válvulas de balanceamento e controle por bombas inteligentes distribuídas próximas às cargas. O sistema se auto balanceia, reduz perdas hidráulicas e pode proporcionar economias de bombeamento superiores a 50% em determinadas aplicações.

A influência do balanceamento no conforto térmico pode ser medida pela resposta mais rápida às variações de carga, contribuindo para maior estabilidade da temperatura ambiente e reduzindo a ocorrência de ruídos hidráulicos, o que resulta em melhores condições de conforto para os ocupantes.

Em relação à eficiência, o sistema reduz o consumo elétrico e, consequentemente, o custo operacional, além de melhorar o desempenho dos chillers por meio da preservação do ΔT de projeto.

Um sistema eficientemente balanceado é aquele em que todos os circuitos recebem a vazão requerida em qualquer condição operacional, sem desperdício energético ou instabilidade de controle. Os componentes mais utilizados são válvulas independentes de pressão (PICVs), bombas de velocidade variável, sistema de automação da CAG e diversos pontos de medição de temperatura e vazão.

Nas arquiteturas mais avançadas, como o Distributed Pumping da Grundfos, parte das funções tradicionalmente desempenhadas por válvulas é transferida para bombas inteligentes capazes de realizar o balanceamento de forma automática e contínua.

Sensores e atuadores são fundamentais para o balanceamento dinâmico dos sistemas, pois permitem monitorar continuamente variáveis como temperatura, pressão e vazão, realizando ajustes automáticos conforme a demanda. Na prática, eles controlam válvulas, velocidade das bombas e setpoints operacionais, garantindo maior conforto, estabilidade e eficiência energética.

Entre as tecnologias mais promissoras destacam-se as bombas inteligentes com sensores embarcados, que ajustam automaticamente sua operação, as PICVs inteligentes, que controlam simultaneamente vazão e pressão, as soluções de IoT com análise preditiva, que permitem monitoramento contínuo e otimização baseada em dados, e o conceito de Distributed Pumping, que descentraliza o controle hidráulico e facilita o balanceamento automático das diferentes zonas do sistema.

Baixo ΔT continua sendo um dos principais causadores de desperdício energético em sistemas de água gelada. A maioria dos problemas está relacionada à distribuição hidráulica e não ao chiller propriamente dito.

O comissionamento é tão importante quanto o projeto. Sistemas bem projetados podem apresentar desempenho insatisfatório quando o balanceamento não é executado ou mantido adequadamente.

A tendência global é migrar de sistemas passivos para sistemas inteligentes e auto balanceáveis. Bombas inteligentes, sensores distribuídos e integração com BMS estão se tornando elementos centrais das estratégias de descarbonização dos edifícios.

Melhorar apenas a eficiência da bomba ou apenas do chiller não garante o melhor resultado.  O maior potencial de economia ocorre quando geração, distribuição e controle do sistema são tratados de forma integrada.

Eduardo Spagnuolo, engenheiro de vendas para o setor da construção civil na América do Sul da Grundfos