Aperfeiçoamento do sistema de climatização de uma câmara climática

Abstract

The maintenance of the human’s body thermal balance is an essential premise in the preservation of a person’s health and well-being. However, there are several factors that influence this thermal comfort. Thus, in order to study the behaviour of the human body subjected to different thermal environments, a climatic chamber (CC) was developed in the Industrial Aerodynamics Laboratory (LAI) of the Association for the Development of Industrial Aerodynamics (ADAI) of the University of Coimbra (UC), capable of reproducing a wide range of environmental conditions in terms of temperature and humidity. These conditions are created through an HVAC (Heating, Ventilation and Air Conditioning) system - responsible for controlling the temperature, humidity and air renewal rate inside the test room - and a control system - responsible for controlling each of these processes through LabVIEW software (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench). Currently, this chamber is intended for acclimatisation training in hot and humid environments of high competition athletes.In the scope of this dissertation, it was proposed to the author the improvement of the acclimatization system of the CC. For that, in what concerns the program developed in LabVIEW, an alternative was added to control the indoor humidity levels, its interface was improved and the software was updated, after a new computer and monitor had been acquired and installed. At the same time, the different sensors present in this project were duly calibrated and, subsequently, the respective calibration factors were corrected. For reasons of instability of the values extracted by the temperature and humidity and CO2 sensors, these devices suffered a change in their locations within the test room. In order to guarantee a better indoor air quality (IAQ), directly influenced by the pandemic situation of COVID-19, a portable air purifier and decontaminator device was applied. In addition, a barometer was also installed in order to provide greater accuracy and information in the analyses carried out. Finally, a study was done in order to evaluate the airtightness of the CC under 3 different conditions by which the fresh air supply rate from the HVAC system was determined.At this moment, it can be said that the CC control software runs free of errors, the values are taken from the different sensors with more precision and accuracy and there is more data about the inside conditions of the test room. However, from the diagnosis performed on the CC airtightness, possible unwanted infiltrations were detected due to the high values of air renewal rates obtained. Finally, and in order to contribute to the continuous development and improvement of the CC, it is important to mention that the author presented some improvement suggestions that he considered relevant.

A manutenção do equilíbrio térmico do corpo humano é uma premissa essencial na preservação da salubridade e do bem-estar de um indivíduo. No entanto, são vários os fatores influenciadores desse conforto térmico. Deste modo, de forma a ser estudado o comportamento do organismo humano sujeito a diferentes ambientes térmicos, foi desenvolvida uma câmara climática (CC) no Laboratório da Aerodinâmica Industrial (LAI), da Associação para o Desenvolvimento da Aerodinâmica Industrial (ADAI) da Universidade de Coimbra (UC), apta a reproduzir uma gama alargada de condições ambientais em termos de temperatura e humidade. Estas condições são criadas através de um sistema AVAC (Aquecimento, Ventilação e Ar condicionado) – responsável por controlar a temperatura, a humidade e a taxa de renovação de ar no interior da sala de testes – e de um sistema de controlo – responsável por controlar cada um desses processos através do software LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench). Atualmente, esta câmara é destinada a treinos de aclimatação em climas quentes e húmidos de atletas de alta competição.No âmbito desta dissertação, foi proposto ao autor o aperfeiçoamento do sistema de climatização da CC. Para tanto, no que concerne ao programa desenvolvido em LabVIEW, procedeu-se à adição de uma alternativa ao controlo dos níveis interiores de humidade, à melhoria da sua interface e à atualização do software, após ter sido adquirido e instalado um novo computador e monitor. Em paralelo, procedeu-se à devida calibração dos diferentes sensores presentes neste projeto e, posteriormente, à correção dos respetivos fatores de calibração. Por questões de instabilidade dos valores extraídos pelos sensores de temperatura e humidade e de CO2, estes aparelhos sofreram uma alteração nas suas localizações dentro da sala de testes. De forma a garantir uma melhor qualidade do ar interior (QAI), diretamente influenciado pela situação pandémica da COVID-19, foi aplicado um aparelho portátil purificador e descontaminador do ar. Ademais, foi também instalado um barómetro de forma a conferir maior rigor e informação nas análises efetuadas. Por fim, realizou-se um estudo sobre a estanqueidade da CC em 3 diferentes condições, pelo qual se tiraram conclusões sobre a taxa de fornecimento de ar novo do sistema AVAC.Neste momento, pode-se afirmar que o software de controlo da CC “corre” sem erros, os valores são retirados dos diferentes sensores com maior precisão e exatidão e existem ainda mais dados sobre as condições interiores da sala de testes. Porém, relativamente ao diagnóstico realizado à estanqueidade da CC foram detetadas possíveis infiltrações indesejadas em virtude dos elevados valores de taxas de renovação de ar obtidos. Por último, e de modo a contribuir para o contínuo desenvolvimento e aperfeiçoamento da CC, importa referir que o autor apresentou algumas sugestões de melhoria que considerou relevantes.