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Reduzir o consumo de energia HVAC com válvulas de controle independentes de pressão da Siemens

Por: Jack Kang, Gerente de Portfólio de Produtos, Byran Blackham, Gerente Sênior de Produtos da Valves, Siemens Smart Infrastructure USA

Os edifícios contribuem para quase 70% do uso de energia da nossa nação e sabemos que a maioria das organizações tem o compromisso de alcançar metas de sustentabilidade. Dar um passo de cada vez ajuda a fazer melhorias que terão um impacto positivo no meio ambiente e no seu resultado final.

 

Os edifícios que utilizam aquecimento e resfriamento hidráulicos podem minimizar o consumo de energia HVAC em mais de 30% otimizando o fluxo hidráulico. Melhorar o fluxo hidráulico aumenta a eficiência geral da construção, o desempenho operacional e o conforto geral. A otimização do fluxo hidráulico ajuda o desempenho do sistema melhorando o delta-T através do controle preciso usando a mistura certa de válvulas, unidades de frequência variável e sensores de pressão diferencial para um equilíbrio hidráulico ideal.

 

Vamos rever válvulas de controle independentes de pressão (PICVs) e os muitos benefícios que os eles oferecem como parte da implementação da otimização do fluxo hidráulico em um edifício. Os PICVs possuem um processo de instalação mais fácil, uma pegada menor, menos pontos de fuga, tempo de resposta mais rápido e maior confiabilidade do que válvulas de controle padrão e válvulas de equilíbrio dinâmica eletrônicas. Além disso, a escolha de PICVs em um sistema hidráulico na frente pode levar a uma maior eficiência energética e economias significativas nos primeiros custos, custos de manutenção e custos de desempenho. O edifício de escritórios comerciais do Peachtree Center, na Geórgia, obteve uma redução significativa de custos, ao mesmo tempo em que melhorou o conforto dos inquilinos na implantação de PICVs.

 

Os edifícios de escritórios comerciais consomem uma grande quantidade de energia e água para aquecer e resfriar o ambiente interno. O Peachtree Center não foi exceção, e os verões quentes e úmidos de Atlanta tornaram o desafio ainda mais assustador.

 

A principal preocupação em Peachtree era que os inquilinos do prédio não conseguiam obter a temperatura onde precisava estar no verão. Parte do problema eram os equipamentos mais antigos no local. O sistema HVAC hidronic contou com válvulas pneumáticas de borboleta para controlar o fluxo de água através dos manipuladores de ar. Para levar mais água gelada para as zonas mais distantes do edifício, as válvulas foram abertas mais largas, mas isso teve o efeito negativo de empurrar a água através das bobinas de manuseio de ar muito rápido para transferir energia de resfriamento corretamente. Além disso, era necessária água gelada, o que piorou o problema.

 

Este ciclo resultou em um desperdício de energia caro para o Peachtree Center. Os sistemas de refrigerador e bombeamento estavam sobrecarregados. Eles estavam usando 75% mais água do que era necessário para zonas que tinham a temperatura certa quando ainda precisavam para outras zonas que estavam muito quentes. Mesmo que pudessem fazer da temperatura da água o que precisavam, eles simplesmente não podiam entregá-la corretamente. As válvulas pneumáticas em si também estavam em risco – ajustes contínuos de temperatura, ou "caça", aumentavam a chance de quebrar.

 

Para resolver esse problema, a Siemens desenvolveu uma solução inovadora e econômica: substituir as válvulas pneumáticas existentes por PICVs bidirecional. Essa opção fazia sentido porque os PICVs respondem automaticamente a alterações de pressão no sistema hidráulico. O regulador de pressão diferencial integrado mantém a pressão em toda a válvula de controle interno constante, mantendo também o fluxo volumoso constante. Assim, mesmo com um aumento ou queda de pressão, o PICV mantém o fluxo constante, o que garante que a água mantenha o fluxo desejado para um conforto ideal. Com picvs, as válvulas não precisam mais "caçar" para o fluxo certo. Isso permite que todo o sistema HVAC – válvulas, bombas e refrigeradores funcionem mais facilmente, reduzindo a quantidade de energia utilizada, bem como o desgaste dos equipamentos.

 

O Siemens PICV é um dispositivo três em um que combina uma válvula de controle, limitador de fluxo ajustável e regulador automático de pressão. Os PICVs fornecem maior controle da água através das bobinas de manuseio de ar, melhorando a precisão e a confiabilidade da água gelada em todo o sistema HVAC. Uma grande diferença com a Siemens é que o limitador de fluxo ajustável de campo é independente do curso da válvula. Com outros PICVs, a forma como um fluxo máximo reduzido através da válvula é definido é limitando o curso da válvula de controle. Reduzindo o fluxo, o curso da válvula é reduzido. Uma vez que a configuração máxima de galões picv por minuto (GPM) da Siemens é independente do curso da válvula, você pode manter o curso completo da válvula e a controlabilidade total, independentemente da configuração máxima de fluxo do PICV.

 

Depois de mudar para PICVs, o Peachtree Center pode definir o fluxo gpm exato para cada região, proporcionando maior controle sobre a temperatura do ar de descarga. Peachtree Center instalou dois PICVs Siemens de 3" dentro de cada uma de suas quatro unidades de manuseio de ar. Usando PICVs, eles economizaram dinheiro e eliminaram a necessidade de duas válvulas – uma válvula de balanceamento de controle de fluxo e uma válvula de globo. Todas as funções foram integradas em uma única unidade, simplificando a instalação e a melhoria no desempenho do sistema foi imediatamente perceptível. Barry Jacobs, engenheiro-chefe da Peachtree, observou: "Meus refrigeradores e bombas estão funcionando a taxas muito baixas. No primeiro dia em que chegou a 80°F, estávamos apenas puxando 75% da carga total." Mais importante, os inquilinos têm recebido o nível de ar condicionado necessário para manter um ambiente de trabalho ideal.

 

Os PICVs da Siemens reduziram o uso de energia do Peachtree Center em 13,8% e melhoraram consideravelmente o controle sobre a água gelada, o que permitiu aos operadores engatar apenas um refrigerador e suas bombas associadas e torres de resfriamento. Antes da instalação, dois refrigeradores eram necessários em condições semelhantes. Eliminar a necessidade da bomba extra e da torre de resfriamento resultou em economias significativas para o Peachtree Center.

Em resumo, os PICVs da Siemens ajudam a alcançar sua intenção de projeto com economia de energia, maximizando o conforto através da otimização do fluxo hidráulico. Leia o estudo completo de caso do Peachtree Center para obter mais detalhes sobre como a instalação de PICVs para otimizar o fluxo hidráulico é um passo que você pode dar para reduzir os custos de energia do HVAC e trazer equilíbrio ao seu resultado final.

 

Recursos adicionais:

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