Caracterização e otimização de um sistema de climatização de uma câmara climática

Abstract

A criação dos sistemas de aquecimento ventilação e ar condicionado (AVAC) veio revolucionar o conforto térmico e mudar o panorama de como vivemos as nossas vidas. Este conjunto de equipamentos garante o controlo de humidade, temperatura e caudal de ar de acordo com as nossas necessidades, para as mais diversas aplicações. Foi neste seguimento que na década de 1990 a Associação para o Desenvolvimento da Aerodinâmica Industrial (ADAI), em conjunto com a Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra (FCTUC), procedeu à construção de uma câmara climática (CC) para o estudo de diferentes ambientes térmicos. A CC é alimentada por três grupos de tratamento de ar (GTA), um grupo frigorífico constituído por três chillers, um humidificador e um desumidificador. A função atual da CC é receber atletas de alta competição, para que estes possam exercitar em condições extremas de humidade e temperatura. Desta maneira podemos simular climas extremos e estudar o efeito destes no ser humano.Apesar do sistema de AVAC da CC ter os equipamentos instalados, parte dele estava degradado e/ou não estava a ser usado, e assim surgiu a necessidade da atualização do hardware do sistema. No decorrer deste trabalho, foi realizada a reativação do GTA III, que englobou a substituição de seis filtros e de uma bomba de circulação, assim como a integração do humidificador no circuito do GTA I. Foram também desenvolvidas ferramentas para facilitar a compreensão e utilização do sistema de AVAC. Foi criado um manual de operação, que auxilia a ativação e operação do sistema de climatização. Recorreu-se ao software Manwinwin para criar uma base de dados com todos equipamentos do sistema de AVAC e foi criado um plano de gestão de manutenção do mesmo. Foram ainda usadas as aplicações IFC Builder e Easy Duct para criar um modelo 3D da CC e da sua rede aeráulica. Além do mais, foi ainda utilizado o software AutoCAD para criar um esquema de princípio com a CC e os repetivos equipamentos do sistema de AVAC.Com a reativação do GTA III, o sistema de AVAC passa a ter a possibilidade de insuflar ar novo, de modo a impedir concentrações elevadas de 〖CO〗_2. O sistema passa também a ter a capacidade de desumidificar o ar a insuflar. A instalação de um distribuidor de vapor permite ao sistema melhorar o processo de humidificação.O trabalho desenvolvido vai facilitar, aos próximos utilizadores, não só aprendizagem, mas também aprofundar o conhecimento da simbiose entre a CC e o respetivo sistema AVAC.

Heating ventilation and air conditioning revolutionized the concept of thermal comfort and changed the way we live our lives.This set of equipment guarantees the humidity, temperature, and airflow monitorization according to our needs, in several applications.In this context, in 1990 the Association of Industrial Aerodynamics Development in tandem with Faculty of Science and Technology of University of Coimbra, built a climatic chamber to study different thermal environments. This climatic chamber is supplied by three air handler units (AHU), one humidifier, one dehumidifier and three chillers. The chamber, currently, simulates extreme conditions of humidity and temperature, while high performance athletes’ exercise. In order to collect data, to evaluate the impact on the human body.The HVAC system which supplies the climatic chamber, has some of its equipment degraded or not operating at all. Therefore, the need to update the hardware arose. During this thesis, AHU III was reactivated which consisted in the replacement of six air filters and one water pump, along with the humidifier incorporation in the AHU I circuit.Moreover, various tools were developed to simplify the comprehension and utilization of the HVAC system. An operation manual was developed, to guide the users throughout the activation and operation of the climatization system. Manwinwin software was used, in order to create a data base with all of the equipment integrated in the HVAC system and also a management plant for each equipment. Furthermore, IFC Builder and Easy Duct applications were used to design a 3D model of the climatic chamber and its duct network. AutoCAD software was also used to create a scheme of the chamber and its HVAC system equipment.Regarding the AHU III reactivation, the HVAC system has the possibility of supplying fresh air, therefor decreasing high concentrations of 〖CO〗_2. This reactivation also allows the system to dehumidify the air supply. The installation of the steam distributor will increase the efficiency in the humidification process. The present work allows future users not only to comprehend better the symbiosis between the climatic chamber and its HVAC system but also to deepen the knowledge of it.