Eficiência de Ar Condicionado e seus Indicadores

Todo sistema de resfriamento (de refrigeradores a sistemas de ar condicionado) possui um mecanismo de funcionamento muito semelhante. Neste artigo iremos explicar os princípios básicos do funcionamento destes sistemas e introduzir o leitor aos principais indicadores e parâmetros usados na avaliação da eficiência energética ou eficiência de ar condicionado.

Ciclo de Refrigeração

Toda máquina que transforma alguma forma de energia em resfriamento trabalha sob um ciclo muito semelhante. Resfriar (dentro de uma geladeira ou um ambiente de escritório) nada mais é que transportar o calor de um ambiente a outro, ou seja, expulsar o calor do ambiente a ser resfriado. O ciclo é ilustrado na figura abaixo e suas etapas são brevemente descritas como:

• Compressão: Um compressor (geralmente um motor elétrico) comprime o fluido refrigerante, que vai de um gás a um gás (ou líquido) quente de alta pressão.
• Condensação: Esse gás passa por um trocador de calor com a ambiente externo, onde é resfriado. O condensador normalmente fica nas regiões externas dos prédios.
• Expansão: Uma válvula de expansão faz com que este fluido vaporize por expansão, fazendo sua temperatura cair drasticamente.
• Evaporação: Esse fluido frio passa por um evaporador localizado dentro do ambiente, absorvendo o calor que vai ser transportado para fora novamente, em outro ciclo.

Note que este sistema transforma a energia mecânica de um compressor em um simples transporte de calor, que podemos mensurar pela quantidade de energia em forma de calor retirada do ambiente. Partindo deste princípio, introduzimos dois importantes indicadores de eficiência de ar condicionado e semelhantes.

Coeficiente de Performance (COP)

O COP (do inglês Coefficient of Performance) é a razão entre a energia contida no calor transportado pelo sistema (Q) e o trabalho realizado pelo sistema para isso (W):

Na prática, podemos dizer que esse trabalho realizado é a energia (elétrica, no caso) consumida pelo ar condicionado. O coeficiente é adimensional.

Como não se trata de um sistema de transformação de energia, este coeficiente tem valores maiores que 1. O valor máximo teórico é dado pela fórmula:

Onde Tq é a temperatura do ambiente de maior temperatura e Tf do ambiente de menor temperatura, em Kelvin. O COP máximo possível é 8,8. Porém os valores de sistemas reais geralmente ficam entre 2 e 4. Este índice pode ser usado para sistemas de Ar Condicionado, mas é muito mais utilizado para sistemas de aquecimento.

Razão de Eficiência Energética (EER) no Ar Condicionado.

O EER (do inglês Energy Efficiency Ratio) quantifica a capacidade de resfriamento em BTU’s por unidade de energia consumida (Wh):

Como BTU é uma unidade não métrica, alguma matemática é necessária para conseguir converter EER para COP, resultando em:

Este é o coeficiente mais utilizado para mensurar a eficiência de sistemas de Ar Condicionado e seus valores podem passar de 10.

Como podemos notar, um sistema de monitoramento de energia é fundamental para conseguir medir a eficiência de um sistema de resfriamento ou a eficiência de ar condicionado de uma empresa, que em muitos casos é o maior vilão das contas de energia. No próximo artigo AQUI, iremos introduzir outros índices de eficiência importantes e como descobrir se o seu sistema de Ar Condicionado é eficiente ou não.

Para algumas dicas de como economizar em sua empresa através da Gestão de Energia, incluindo no ar condicionado, você pode ler este outro post que fizemos, AQUI. Também pode chamar um de nossos especialistas para ajudarmos a sua empresa!

Bruno Scarpin

Engenheiro Mecatrônico pela USP e Mestre em Sistemas Integrados de Manufatura pelo Rochester Institute of Technology. É cofundador da CUBi e atual COO.