Já alguma vez se perguntou por que razão o ar no interior da sua casa parece abafado ou mesmo pouco saudável? Este artigo explora o papel crucial dos sistemas de ventilação na manutenção da qualidade do ar interior. Ficará a conhecer os diferentes tipos de sistemas de ventilação, as suas vantagens e a forma como podem ajudar a manter o seu espaço de vida fresco e saudável.
Fazer com que a concentração de poluentes no interior do edifício cumpra as normas aplicáveis.
No ambiente interior dominado pelo homem, os principais poluentes são.
Base: A fonte de energia do ar.
(1) Sistema de ventilação natural
A ventilação natural utiliza a diferença de pressão causada pela temperatura (de facto, a diferença de densidade do ar) ou pelo vento, para permitir a troca de ar entre os ambientes interior e exterior, melhorando assim a qualidade do ar interior. É um método de ventilação económico e eficaz para oficinas com elevado calor residual. Uma vez que não necessita de equipamento elétrico adicional, é uma solução sustentável.
No entanto, a ventilação natural tem algumas limitações. Não pode regular a qualidade do ar exterior que entra no espaço interior nem purificar o ar poluído descarregado do interior para o exterior. Além disso, a sua eficácia depende das condições climatéricas exteriores, o que pode levar a resultados de ventilação inconsistentes.
(2) Sistema de ventilação mecânica
O método de utilização de um ventilador mecânico para criar um fluxo de ar que melhore a qualidade do ar interior é designado por ventilação mecânica. Com este método, o volume e a pressão do ar podem ser ajustados conforme necessário, garantindo uma ventilação adequada e permitindo o controlo da direção e da velocidade do fluxo de ar na divisão.
Além disso, o ar de entrada e o ar de exaustão podem ser tratados para garantir que o ar na sala cumpre os parâmetros necessários. Por conseguinte, a ventilação mecânica é um método amplamente utilizado.
O princípio de funcionamento da ventilação natural
Num edifício ou numa divisão, se houver duas aberturas (portas ou janelas, etc.) e a pressão do ar em ambos os lados de cada abertura não for a mesma, o ar flui em cada abertura sob o efeito da diferença de pressão.
Ventilação natural sob pressão do vento exterior:
1) Princípio: A ventilação geral consiste em ventilar toda a divisão.
O princípio básico é diluir a concentração de substâncias nocivas no ar interior com ar limpo e descarregar continuamente o ar poluído para o exterior, assegurando simultaneamente que o ambiente do ar interior cumpre as normas de higiene.
A ventilação geral é também conhecida como ventilação de diluição.
Localização das aberturas de entrada e saída de ar para ventilação geral:
Ao conceber um sistema de ventilação completo, deve ser observado um princípio básico: o ar limpo deve ser enviado diretamente para o local onde se encontra o pessoal ou para um local com um baixo nível de poluentes.
Os tipos mais comuns de envio e exaustão de ar incluem a saída superior com exaustão superior, a saída inferior com exaustão superior, a saída intermédia e a exaustão dupla, etc.
Para aplicações específicas, devem ser seguidos os seguintes princípios:
(1) Princípio: A ventilação local divide-se em entrada de ar local e exaustão local, sendo o seu princípio básico o controlo do fluxo de ar local, de modo a que a área de trabalho local não seja poluída por substâncias nocivas e a criar um ambiente de ar que cumpra os requisitos.
A distribuição da pressão na superfície exterior do edifício é a força motriz, enquanto as características das aberturas individuais determinam a resistência ao fluxo.
Em termos de ventilação natural, há duas razões principais para o movimento do ar nos edifícios: a pressão do vento e a flutuabilidade induzida pela temperatura (que cria uma diferença de densidade entre o ar interior e o ar exterior).
Estes dois factores podem funcionar isoladamente ou em conjunto.
A formação do vento deve-se à diferença de pressão na atmosfera. Quando o vento encontra obstáculos no seu trajeto, como árvores e edifícios, converte a sua pressão dinâmica em pressão estática, criando uma pressão positiva (cerca de 0,5-0,8 vezes a pressão dinâmica da velocidade do vento) a barlavento e uma pressão negativa (cerca de 0,3-0,4 vezes a pressão dinâmica da velocidade do vento) a sotavento.
A diferença de pressão que ocorre ao atravessar o edifício faz com que o ar entre na divisão a partir das janelas e outras aberturas do lado do vento, enquanto o ar interior é descarregado a partir da abertura do lado do sotavento, formando uma ventilação natural que proporciona uma ventilação total.
A pressão do vento em torno de um edifício é afetada pela forma geométrica do edifício, pela sua posição em relação à direção do vento, pela velocidade do vento e pela topografia natural em torno do edifício.
A prensagem a quente é causada pela diferença de temperatura entre o ar interior e o ar exterior, que é conhecida como "efeito de chaminé".
Como resultado da diferença de temperatura, é criada uma diferença de densidade entre o interior e o exterior e é criado um gradiente de pressão ao longo da direção vertical da parede do edifício.
Se a temperatura interior for mais elevada do que a temperatura exterior, haverá uma pressão mais elevada na parte superior do edifício e uma pressão mais baixa na parte inferior do edifício.
Quando existem orifícios nestes locais, o ar entra pela abertura inferior e sai pela parte superior.
Se a temperatura interior for inferior à temperatura exterior, o caudal de ar é na direção oposta.
A quantidade de prensagem a quente depende da diferença de altura entre as duas aberturas e da diferença de densidade do ar entre o interior e o exterior.
Na prática, os arquitectos utilizam frequentemente chaminés, torres de ventilação, átrios de pátio e outras formas de proporcionar condições favoráveis à utilização da ventilação natural, para que o edifício possa ter uma boa ventilação.
A ventilação natural nos edifícios reais é o resultado da ação conjunta da pressão do vento e das pressões quentes, mas cada uma tem as suas próprias forças e fraquezas.
A pressão do vento é influenciada pelas condições meteorológicas, pela direção do vento exterior, pela forma do edifício, pelo ambiente circundante e por outros factores. Por conseguinte, a ação conjunta da pressão do vento e das pressões quentes não é uma simples sobreposição linear.
Os arquitectos devem ter em consideração todos os factores para que a pressão do vento e as pressões quentes se complementem e trabalhem em conjunto para conseguir uma ventilação natural eficaz no edifício.
Em alguns edifícios de grandes dimensões, a ventilação natural pode não ser suficiente para obter um fluxo de ar adequado devido aos longos percursos de ventilação e à elevada resistência ao fluxo. Além disso, em cidades com poluição atmosférica e sonora grave, confiar apenas na ventilação natural pode levar à introdução de ar poluído e ruído nos espaços interiores, o que pode prejudicar a saúde humana.
Para resolver estes problemas, são frequentemente utilizados sistemas de ventilação natural assistida por meios mecânicos. Estes sistemas incluem um conjunto completo de canais de circulação de ar, juntamente com métodos de tratamento do ar em conformidade com princípios ecológicos, como o pré-arrefecimento do solo, o pré-aquecimento e a troca de calor em águas profundas. Estes métodos ajudam a acelerar a ventilação interior com a ajuda de certas técnicas mecânicas.
Os sistemas de ventilação natural normalmente não requerem qualquer equipamento. Em contraste, os sistemas de ventilação mecânica dependem de uma série de equipamentos, incluindo ventiladores, condutas de ar, válvulas de ar, tuyeres e equipamento de despoeiramento, entre outros.
Ventilador centrífugo: utilizado para sistemas de fornecimento de ar de baixa ou alta pressão, especialmente sistemas de baixo ruído e de alta pressão.
Existem quatro tipos de pás do impulsor: pás aerodinâmicas, pás curvadas para trás, pás curvadas para a frente e pás radiais.
As ventoinhas dos aparelhos de ar condicionado de conforto utilizam normalmente ventoinhas centrífugas.
Quatro modelos de impulsores constituem a quatro formas básicas de uma turbina eólica:
(1) Ventoinha de pás para trás: Lâmina reta curvada para trás, lâmina curva ou lâmina alada.
É principalmente utilizado para poupanças de investimento operacional que podem ser superiores ao investimento inicial.
(2) O quarto tipo é a lâmina curva para a frente, que tem uma lâmina metálica curva de camada única.
Quatro tipos de impulsor
Hélices curvadas para a frente vs impulsores curvados para trás
(1) Impulsor curvo para a frente
A turbina é constituída por um grande número de pás pequenas e leves e por outros materiais leves. Estes materiais são ainda mais leves do que os impulsores com asas. Uma vantagem dos ventiladores virados para a frente é o facto de poderem movimentar mais ar a uma velocidade mais baixa do que os ventiladores virados para trás com o mesmo diâmetro, dependendo da conceção.
Além disso, qualquer ventilador virado para trás pode funcionar a metade da velocidade de um ventilador virado para a frente para fornecer o mesmo volume de ar. Consequentemente, o ventilador curvado para a frente é uma boa escolha para operações de baixa a média pressão devido aos seus níveis de ruído mais baixos e ao seu preço acessível.
(2) Impulsor curvado para trás
O ventilador com curvatura para trás é mais eficiente do que o ventilador com curvatura para a frente em condições de grande capacidade e pressão diferencial elevada, o que o torna uma escolha popular para operações de pressão média.
Duas hélices de ventilador típicas
Ventilador axial:
A estrutura de um ventilador axial é ilustrada na figura. O impulsor é composto por uma roda com lâminas rebitadas, onde as lâminas são montadas num ângulo em relação ao plano da roda. O tipo de lâmina pode ser uma lâmina torcida de aerofólio ou uma lâmina reta, bem como uma lâmina torcida de espessura igual ou uma lâmina reta.
Os ventiladores axiais caracterizam-se pela sua pequena dimensão, facilidade de manutenção, baixa pressão de ar e elevado volume de ar. São frequentemente utilizados em sistemas de grande volume de ar com baixa resistência.
Diagrama esquemático da estrutura do ventilador axial
Pequena área de instalação, fácil manutenção, pressão de ar mais baixa, maior volume de ar, que é principalmente utilizado em sistemas de grande volume de ar com baixa resistência.
(3) Ventilador de fluxo misto
Concentra as características do ventilador centrífugo com alta pressão e fluxo axial.
(4) Fãs comuns para edifício
Um ventilador de extração e controlo de fumos a alta temperatura pode ser utilizado para a ventilação diária em condições normais. Em caso de incêndio, extrai os gases de combustão interiores a alta temperatura para melhorar a circulação do ar no interior.
Este ventilador foi concebido com resistência a altas temperaturas e é adequado para ventilação e extração de fumo em edifícios altos, fornos, garagens, túneis, metropolitanos, centros comerciais subterrâneos e outros ambientes semelhantes.
Dventilador iagonal
Esta série de ventiladores pode ser classificada em ventiladores de velocidade simples e de velocidade dupla. Caracterizam-se pela sua estrutura compacta, tamanho reduzido e facilidade de manutenção, entre outras vantagens.
Com base em necessidades específicas, o ângulo de instalação, o número de lâminas, a velocidade de rotação e outros factores podem ser modificados para satisfazer vários requisitos.
Os ventiladores de teto e de parede lateral podem ser classificados como ventiladores de teto centrífugos comuns e ventiladores de teto centrífugos de baixo ruído. São utilizados para a troca de ar em vários locais, como oficinas, armazéns, edifícios altos, laboratórios, teatros, hotéis e hospitais, entre outros.
Ventilador de ventilação de ar condicionado: O ventilador centrífugo de ar condicionado tem as vantagens de um grande desempenho e gama de aplicações, baixo ruído, peso leve, instalação conveniente e operação fiável.
Pode ser combinado com as unidades de ar condicionado combinadas de várias instalações de ar condicionado.
Ventilador do armário de extração de fumos
(1) Função: anti-vibração, suporte de carga;
(2) Forma: ligação da conduta de ar e do suporte: fixo e não fixo.
Métodos de suporte de suportes: suportes, ganchos e consolas.
Cotovelo em ângulo reto e cotovelo em arco: para mudar a direção do fluxo de ar.
1) Expansão e contração súbitas: uma alteração do volume do vento. (Ver figura da esquerda abaixo)
2) Tubo de gradiente: alteração do caudal de ar. (Ver figura à direita abaixo)
(3) Válvula de retenção: para evitar a inversão do fluxo de ar após a paragem do ventilador.
Precauções na conceção do sistema de condutas de ar:
A disposição das condutas de ar deve ser reta para evitar componentes complicados, como cotovelos e tês. As ligações com a conduta de ar devem ser efectuadas de forma a reduzir a resistência e o ruído.
A conduta de ar deve estar equipada com os dispositivos de regulação e de medição necessários ou ter interfaces reservadas para esses dispositivos.
Os dispositivos de regulação e de medição devem estar situados em locais convenientes para a sua utilização e observação.
Na mesma zona, a resistência do conduta circular é menor do que a do conduta retangular.
Quando a conduta retangular é concebida, a relação entre os lados longos e curtos é inferior a 3,0.
O tubo de ligação da entrada e saída de um ventilador tem um impacto significativo no desempenho do ventilador. A conceção incorrecta do tubo de ligação pode causar perdas de carga significativas e reduzir o volume de ar.
A pressão dinâmica do ar à entrada e à saída é elevada, pelo que a conceção da conduta deve ter em conta esta questão.
1) A distância entre o interior da curva ou cotovelo da conduta e a entrada da ventoinha deve ser superior ao diâmetro da entrada da ventoinha. Isto assegura um fluxo de ar uniforme para o impulsor da ventoinha.
Quando o raio de curvatura não é suficiente, devem ser adicionadas palhetas deflectoras nas curvas dos tubos, como mostra a figura abaixo.
2) Quando a conduta de ar entra no ventilador com um diâmetro alterado, o requisito (cierta) é apresentado na figura abaixo e deve ser geralmente ≤45°, sendo ≤30° ainda melhor.
3) Para ventiladores de entrada dupla, é necessário garantir que B≥1,25D, como mostra a figura abaixo.
4) A rotação junto à saída do ventilador deve ser coerente com o sentido de rotação da hélice do ventilador para que o fluxo de ar seja desobstruído e uniforme e para evitar perdas de energia desnecessárias.
5) Deve existir uma secção de tubo reto com um diâmetro inferior a 3D (D é o diâmetro da entrada da ventoinha) desde a saída da ventoinha até à curva para evitar perdas de pressão estática desnecessárias.
6) A junta flexível deve ser adicionada à entrada e à saída do ventilador para reduzir a influência da vibração; o material da junta flexível deve ser couro artificial ou lona.
A entrada de ar é a entrada do sistema de ventilação e ar condicionado para recolher ar fresco do exterior e a sua localização deve cumprir os seguintes requisitos:
(1) Deve estar situado numa zona com ar exterior limpo.
(2) Para evitar que o ar de exaustão seja aspirado de volta para o sistema, a entrada de ar deve estar localizada a montante da saída de ar de exaustão e mais baixa do que a saída de ar de exaustão.
(3) A distância entre a parte inferior da entrada de ar e o solo exterior não deve, em geral, ser inferior a 2 cm, para evitar a inalação de poeiras do solo.
(4) Para os sistemas de arrefecimento, a entrada de ar deve estar localizada na parede exterior, com o sol a incidir na parte de trás.
Equipamento de remoção de poeiras
Para evitar a poluição do ar, o sistema de escape deve ser purificado antes de descarregar o ar na atmosfera para separar as poeiras do ar.
O equipamento utilizado para este processo de tratamento é designado por equipamento de despoeiramento, que se apresenta em vários tipos, incluindo colectores de pó do tipo deflector, colectores de pó do tipo ciclone, colectores de pó do tipo saco, colectores de pó do tipo torre de pulverização e colectores de pó eléctricos.
Fextração de fumos
Para evitar a propagação de incêndios e de riscos, os edifícios altos devem ser concebidos para a evacuação de incêndios e de fumos.
O objetivo da prevenção de incêndios é evitar a propagação do fogo e extinguir o incêndio.
O objetivo da exaustão de fumos é eliminar o fumo do incêndio em tempo útil, impedindo que o fumo se espalhe para o exterior e assegurando uma evacuação bem sucedida dos ocupantes dos espaços interiores.
Na conceção da impermeabilização contra incêndios e da exaustão de fumos num edifício de grande altura, o edifício é normalmente dividido em várias divisórias contra incêndios e fumos, que são separadas por paredes corta-fogo e portas corta-fogo para impedir a propagação do fogo e do fumo de uma divisória para outra.
Mecanismos de difusão do fumo
O fumo é o estado flutuante de partículas sólidas e líquidas no ar resultante da combustão incompleta de substâncias. O fluxo e a difusão do fumo são influenciados principalmente por factores como a pressão do vento e a pressão térmica.
A pressão do vento é gerada quando o vento sopra na superfície externa de um edifício, impedindo o fluxo de ar, reduzindo a velocidade e transformando a energia cinética em pressão estática. No lado do vento, a pressão exterior é superior à pressão interior e o ar penetra do exterior para o interior. Durante um incêndio, se uma janela se encontrar a barlavento de um edifício, o efeito da pressão do vento pode rapidamente espalhar o fumo por todo o piso e mesmo para outros pisos.
O efeito de chaminé, ou pressão quente, é criado pela diferença de densidade entre o ar interior e o ar exterior e a altura da coluna de ar. O efeito aumenta com a diferença de temperatura entre o ar interior e o ar exterior e com a altura do poço.
Quando ocorre um incêndio num edifício alto, a temperatura interior é muito mais elevada do que a temperatura exterior. A altura do poço do edifício amplifica a pressão quente, fazendo com que o fumo se espalhe para cima ao longo do poço do edifício. O efeito chaminé é mais pronunciado nos andares mais baixos.
Quando um incêndio ocorre numa parte inferior de um edifício ou numa divisão a barlavento, os efeitos da pressão do vento e da pressão térmica podem tornar o incêndio mais nocivo do que na parte superior do edifício ou numa divisão a sotavento.
Em caso de incêndio, a potência fornecida pelas ventoinhas do sistema de ar condicionado e o efeito de chaminé criado pelas condutas verticais podem fazer com que o fumo e o fogo se espalhem ao longo das condutas, atingindo rapidamente o máximo que estas podem alcançar.
Por conseguinte, os edifícios altos devem adotar vários métodos de prevenção e exaustão do fumo, como a exaustão natural e mecânica, para evitar que o fumo se espalhe nas passagens de evacuação e garantir a segurança. Os sistemas de ventilação e de ar condicionado do edifício devem igualmente adotar medidas de prevenção de incêndios e de fumo.
Formas de extinção de incêndios e fumos em edifícios:
A exaustão natural de fumos é um método que utiliza o vento e a pressão quente como energia. Tem as vantagens de uma estrutura simples, poupança de energia e elevada fiabilidade operacional.
Nos arranha-céus, as escadas anti-fumo, os compartimentos de frente para as paredes exteriores, os compartimentos de frente dos elevadores de incêndio e os compartimentos de frente partilhados devem adotar métodos naturais de evacuação do fumo.
A saída de fumos deve estar situada a sotavento da direção predominante do vento no edifício durante todo o ano.
A prevenção mecânica de fumos é uma tecnologia que utiliza um fornecimento mecânico de ar pressurizado para controlar a direção do fluxo de gases de combustão através do fluxo de gás e da diferença de pressão gerada por um ventilador.
Quando ocorre um incêndio, a diferença de pressão causada pelo fluxo de ar do ventilador impede que o fumo entre na passagem de evacuação segura do edifício, assegurando as necessidades de evacuação e combate a incêndios.
No caso das varandas e corredores que não se estendem, das escadas à prova de fumo, das salas de entrada com diferentes orientações que permitem a abertura de janelas exteriores, das salas de entrada dos elevadores de incêndio e das salas de entrada partilhadas por ambos, devem ser previstos dispositivos mecânicos de prevenção do fumo.
Quando o pavimento de refúgio for um pavimento de refúgio totalmente fechado, devem ser previstas instalações de fornecimento de ar pressurizado.
A exaustão mecânica é um método que utiliza o caudal de gás e a diferença de pressão gerados por um ventilador para exaurir os gases de combustão ou diluir a concentração dos gases de combustão utilizando um tubo de escape.
O método de exaustão mecânica é adequado para passagens interiores, salas, átrios e caves que não tenham condições de exaustão natural ou onde a exaustão natural seja difícil de efetuar.
Deve ser concebido e construído estritamente de acordo com os requisitos da exaustão mecânica, tais como a regulação do orifício de exaustão, a seleção do exaustor e a conduta de ar seleção de materiais.
Os procedimentos de controlo para as sistema de exaustão de fumos podem ser divididas em dois tipos: uma sala de controlo sem fogo e uma sala de controlo com fogo.
Após a ocorrência de um incêndio, é necessário controlar a propagação do fogo a outros compartimentos de incêndio.
Por conseguinte, devem ser instalados registos corta-fogo nas condutas de ventilação do sistema de ventilação e ar condicionado e devem ser tomadas determinadas medidas de prevenção de incêndios.
O registo de incêndio deve ser regulado para:
A temperatura de funcionamento da comporta corta-fogo é de 70°C.
Os tubos, os materiais de isolamento térmico, os materiais de absorção do ruído e os adesivos utilizados na engenharia das condutas de ventilação e de ar condicionado devem ser feitos de materiais incombustíveis ou não combustíveis.
Equipamento e componentes de prevenção de incêndios e fumo:
Inclui principalmente registos corta-fogo, válvulas de exaustão de fumos e ventiladores de exaustão de fumos.
As comportas corta-fogo podem ser controladas por componentes térmicos, termóstatos de deteção de fumo e controlos compostos.
Quando é utilizado um anel fusível, este funde-se e cai em caso de incêndio, e a válvula fecha-se devido à força da mola ou à gravidade própria.
Ao utilizar termístores, termopares, bimetais e outros componentes, um micro motor controlado por sensores e componentes electrónicos fechará a válvula.
O eletroíman e a ação do motor do atuador de controlo ou do atuador pneumático de controlo podem fechar a válvula sob a ação da força da mola ou fechar a válvula através da rotação do motor.
O modo de acionamento do fecho da válvula do registo de incêndio tem quatro tipos:
Os registos corta-fogo normalmente utilizados são:
Estrutura do fusível de temperatura
Instalada no sistema de exaustão de fumos, a válvula está normalmente fechada.
Quando ocorre um incêndio, um sinal do centro de controlo ativa o atuador para abrir a válvula utilizando a força da mola ou o binário do motor.
A válvula de escape de fumos com um dispositivo sensor de temperatura será activada quando a temperatura do fogo atingir a temperatura de ação. A válvula fecha-se então sob a ação da força da mola para evitar que o fogo se propague ao longo da conduta de escape.
As válvulas de evacuação de fumos podem ser dividido da seguinte forma:
O exaustor anti-fumo pode utilizar um ventilador de uso geral ou um ventilador especial concebido para a exaustão de fumos e incêndios.
Quando a temperatura do fumo é baixa, a ventoinha pode funcionar durante muito tempo. Quando a temperatura do fumo é elevada, a ventoinha pode funcionar continuamente durante um período de tempo fixo e, normalmente, tem mais de dois graus de velocidade de rotação.
Os ventiladores especiais mais utilizados para a exaustão de fumos e incêndios incluem a série HTF, a série ZW, a série W-X e outros tipos.
Como fundador da MachineMFG, dediquei mais de uma década da minha carreira à indústria metalúrgica. A minha vasta experiência permitiu-me tornar-me um especialista nos domínios do fabrico de chapas metálicas, maquinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou constantemente a pensar, a ler e a escrever sobre estes assuntos, esforçando-me constantemente por me manter na vanguarda da minha área. Deixe que os meus conhecimentos e experiência sejam uma mais-valia para a sua empresa.
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