Tudo começa com um projeto bem elaborado, no qual o projetista de AVAC é envolvido desde o início das premissas do empreendimento

A busca pela eficiência energética e hídrica nos sistemas de AVAC-R deixou de ser uma opção para se tornar uma necessidade estratégica. Diante de crescentes pressões regulatórias, custos energéticos voláteis e uma urgência climática inegável, a indústria é desafiada a repensar suas práticas. Esta análise, baseada nas perspectivas de especialistas do setor, traça um roteiro que vai desde a concepção do projeto até a operação, revelando as principais alavancas para reduzir o consumo de energia e água, sem renunciar ao conforto térmico e à qualidade do ar interior.

A sustentabilidade no AVAC-R se compõe de peças, como projeto, tecnologia, instalação e operação, que devem se encaixar perfeitamente. Como bem sintetiza Thiago Portes, diretor da Comis Engenharia, “o consumo energético é resultado de um somatório de ações e decisões, desde o projeto, com o dimensionamento correto das soluções, passando pela instalação, com o uso de equipamentos e tecnologias mais modernas, até a operação, com estratégias otimizadas de controle e manutenção adequada”.

Antes mesmo de se escolher um equipamento, a fundação de um sistema sustentável é lançada na fase de concepção. Os especialistas são unânimes em apontar a integração precoce da engenharia de AVAC-R com as disciplinas de arquitetura e civil como fator crítico de sucesso.

“Tudo começa com um projeto bem elaborado, no qual o projetista de AVAC é envolvido desde o início das premissas do empreendimento, podendo auxiliar na definição da arquitetura, dos materiais a serem empregados e da envoltória”, diz Giancarlo Delatore, da engenharia de aplicação da Trane e diretor de tecnologia da Abrava. Essa visão integrada permite otimizar a orientação do edifício, o sombreamento e a especificação de materiais com alto isolamento térmico, medidas que têm impacto direto na redução da carga térmica interna.

: Giancarlo Delatore

: Gustavo Hoffmann

Marcos Santamaria, da engenharia de aplicação das Indústrias Tosi, corrobora essa visão e lista uma sequência lógica de ações: “O primeiro ponto é o projeto da construção, tratando da envoltória para redução da carga térmica, utilizando materiais mais isolantes, aumentando sombreamento, direcionando a iluminação natural mais para a face sul”.

Um prédio bem concebido termicamente podereduzir a carga térmica interna em 30% ou mais, resultando em equipamentos de AVAC-R com capacidade significativamente menor e, consequentemente, menor consumo energético. Com a carga térmica minimizada pela arquitetura, a escolha e a configuração dos sistemas mecânicos tornam-se o próximo passo crucial.

Água gelada versus expansão direta

A decisão entre um sistema de água gelada e um de expansão direta (DX) vai além da simples comparação de eficiência nominal. Gustavo Hoffmann, gerente de marketing de produto da Midea Carrier, destaca que para médios e grandes projetos com operação contínua, os sistemas de água gelada com condensação a água oferecem, em geral, maior eficiência energética.

No entanto,Delatore entende que “não é mais possível estabelecer regras rígidas”, sendo necessário uma análise que pondere:

– Disponibilidade hídrica, já que torres de resfriamento consomem água por evaporação, fator limitante em regiões de escassez;

– Custos operacionais, o que obriga a uma análise energética detalhada que considere não apenas o custo da energia elétrica, mas também o custo da água de reposição;

– Viabilidade técnica, pois, restrições de espaço e urbanísticas podem inviabilizar a instalação de torres de resfriamento.

ParaSantamaria, a condensação a ar se torna mais competitiva em “locais onde a amplitude térmica ao longo do ano é maior”, onde as temperaturas noturnas e em estações frias são mais baixas, permitindo que o condensador a ar opere com baixa pressão de condensação por muitas horas. “É por este motivo que atualmente a grande maioria dos novos projetos de Data Centers […] estão utilizando chillers com condensação a ar”, complementa.

Controle e automação

A tecnologia inverter já é um consenso para a eficiência, ajustando a capacidade do compressor à demanda real, com ganhos significativosno consumo energético em relação a modelos convencionais. Porém, a otimização vai além do equipamento individual.

A automação predial (BMS – Building Management System) é apontada como uma ferramenta decisiva. Hoffmann defende que ela “permite monitorar em tempo real, identificar falhas, evitar desperdícios e ajustar o funcionamento de acordo com a ocupação”.

: Marcos Santamaria

: Thiago Portes

Delatore leva o conceito adiante, recomendando a especificação de “sistemas de automação especializada em AVAC, aplicando lógicas dedicadas para maior confiabilidade do sistema e melhor eficiência energética, especialmente seguindo o Guideline 36 da Ashrae”. A integração do conceito de Internet das Coisas (IoT) e algoritmos de machine learning permite uma análise detalhada da integração entre os diferentes sistemas, com decisões de controle que visam maximizar a eficiência energética global do edifício.

Estratégias psicrométricas e desacoplamento de cargas

Sistemas de última geração exploram princípios termodinâmicos e de transferência de calor para obter ganhos expressivos.O tratamento inteligente do ar, separando a carga sensível (redução da temperatura) da carga latente (redução da umidade), é uma fronteira da eficiência. Sistemas THIC (Temperature and Humidity Independent Control) permitem um controle preciso e independente de ambos os parâmetros. Tais sistemas podem resultar em reduções de consumo de 42% em energia elétrica, 45% em água e 76% em emissões, já defendeu o consultor Francisco Dantas, da InterPlan Planejamento Térmico Integrado, em artigo publicado na revista Abrava + Climatização & Refrigeração e no Portal Engenharia e Arquitetura em agosto de 2023.

Hoffmann aponta que “separar as cargas sensível e latente, utilizando equipamentos diferentes para cada uma, permite maior flexibilidade e economia”. Essa abordagem é facilitada pelo uso de equipamentos DOAS (DedicatedOutside Air System), que tratam toda a carga latente do ar externo de renovação.Santamaria e Delatore também citam o uso de rodas entálpicas e estratégias de freecooling (ou economizer) que, aproveitando condições externas favoráveis, reduzem ou até eliminam a necessidade de operação mecânica do chiller.

Recuperação de calor residual

Um dos maiores paradoxos dos sistemas de AVAC-R é o fato de rejeitarem calor para a atmosfera enquanto consomem energia para gerar calor em outras aplicações. A recuperação de calor residual é a solução para este paradoxo.

O engenheiro da Trane explica que existem tecnologias que permitem recuperar parcialmente (15% a 20%) ou totalmente (até 120%) do calor rejeitado pelo chiller. “É possível recuperar cerca de 120% do calor que está sendo entregue pelo chiller para o sistema de água gelada, além do consumo de energia do compressor”, afirma. Esse calor pode ser utilizado para pré-aquecimento de água de consumo, aquecimento de piscinas ou em processos industriais.

O gerente de marketing da Midea Carrier complementa citando desde recuperadores em sistemas de ventilação até chillers com capacidade de recuperação de calor e heat pumps, indicados para “empreendimentos que utilizam simultaneamente climatização e aquecimento de água, como hotéis, hospitais ou indústrias”.

“A termodinâmica nos ensina que a verdadeira eficiência não é simplesmente consumir menos energia, mas consumir energia da menor qualidadepossível para atender a um processo. Utilizar o calor residual, de baixa qualidade para aquecer água é um exemplo perfeito dessa aplicação”, já dizia Dantas, no mesmo artigo acima mencionado.

Gestão responsável da água

Em um contexto de crise hídrica global, a eficiência no uso da água é um pilar da sustentabilidade, especialmente em sistemas com condensação a água.Gustavo Hoffmann sugere o uso de “torres de resfriamento de alta eficiência, com controles inteligentes de velocidade e temperatura”, aliados a sistemas de tratamento de água que permitam aumentar os ciclos de concentração, reduzindo a frequência e o volume da purga.

A isso, Santamaria acrescenta outras duas estratégias: a escolha de torres com menor perda por arraste e o “reaproveitamento da água condensada nas serpentinas de refrigeração para reposição nas torres de arrefecimento”.

A água gerada pela desumidificação do ar é um recurso valioso que costuma ser desperdiçado. Nesse sentido, Giancarlo Delatore, corrobora: “Uma opção a ser avaliada é coletar essa água condensada, que seria descartada, e redirecioná-la para um sistema de coleta e armazenamento para reuso no próprio sistema de AVAC, como, por exemplo, para repor a perda nas torres de resfriamento”.

Hoffmann amplia os usos possíveis dessa água, incluindo “irrigação de jardins, descarga de vasos sanitários ou lavagem de áreas técnicas”. É crucial, porém, atentar para a qualidade dessa água. Thiago Portes adverte que, para usos além da reposição em torres, “deve ser realizado o tratamento adequado”. A importância de um programa de tratamento de águas customizado é enfatizada por especialistas, pois evita corrosão, incrustações e desenvolvimento microbiológico que podem comprometer a performance e a segurança dos equipamentos.

Integração com renováveis e armazenamento térmico

Para alcançar a meta de edifícios com balanço energético zero (net zerobuilding), a integração com fontes renováveis é inevitável.

Gustavo Hoffmann destaca a sinergia natural entre a energia solar fotovoltaica e a climatização, já que os horários de pico de insolação coincidem com os picos de carga térmica. Ele também menciona o uso dessa energia para alimentar sistemas de armazenamento térmico, como bancos de gelo.

Indo adiante, Delatore aponta o armazenamento térmico como a solução mais eficaz atualmente para o desafio da intermitência das fontes solar e eólica. “A forma mais eficiente de armazenar energia térmica é utilizando uma tecnologia para a fabricação de gelo!”, explica. A estratégia consiste em produzir e armazenar gelo quando há excesso de geração renovável, para “queimá-lo” posteriormente e atender à demanda de resfriamento, reduzindo a dependência da rede elétrica. A Ashrae afirma que o armazenamento de energia térmica pode resultar em uma redução de custo de implantação de até 73% em sistemas de resfriamento, comparado ao armazenamento equivalente em baterias elétricas, ainda de acordo com o consultor Francisco Dantas.

Sustentabilidade como processo contínuo

As respostas dos especialistas pintam um quadro claro: não existe uma solução única ou uma tecnologia milagrosa para a sustentabilidade no AVAC-R. O caminho é a aplicação sistemática de uma série de boas práticas, desde a concepção até a operação, passando por uma instalação impecável.

O comissionamento, como lembra Thiago Portes, é a ferramenta que garante a qualidade e a eficiência em todas as etapas desse processo. Já Delatore alerta para a necessidade de monitoramento contínuo, pois “é comum que, ao longo da operação, o sistema perca características estabelecidas no projeto, resultando em perda de eficiência”.

O setor vive um momento de transição, onde a sustentabilidade deixa de ser um diferencial para se tornar o novo padrão. Como conclui Gustavo Hoffmann, “projetos personalizados, com análises detalhadas de demanda, eficiência energética, GWP e CO₂ equivalente, tornam-se fundamentais para atender às exigências atuais e futuras. Mais do que nunca, engenharia e sustentabilidade caminham juntas no desenvolvimento de soluções de climatização mais inteligentes e responsáveis”. Cabe aos engenheiros e técnicos abraçarem este desafio, transformando edifícios convencionais em ambientes de alto desempenho, confortáveis e verdadeiramente sustentáveis.