Eficiência de Ar Condicionado e seus Indicadores

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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:

Eficiência de Ar Condicionado
  • 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)

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. Nos próximos artigos 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 energia em sua empresa, incluindo no ar condicionado, você pode ler este outro post que fizemos, AQUI.

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.

4 thoughts on “Eficiência de Ar Condicionado e seus Indicadores”

  1. Dados Elétricos
    Alimentação (Φ / V / Hz)
    1 / 220~ / 60
    Consumo Energético (Resfriamento)
    1990 W
    Consumo Energético (Aquecimento)
    2160 W
    Corrente de Operação (Resfriamento)
    9.2 A
    Corrente de Operação (Aquecimento)
    10.0 A
    Ola tudo bem? Vc consegue me ajudar nessa bagunça que a samsung fez em seus dados energeticos? Não entendi nada.
    Sou do Paraná

    1. Olá Antonio, tudo bem?

      Não entendi qual o questionamento. Esses são dados de algum equipamento?

  2. Boa tarde Bruno.
    Tudo bem?

    O coeficiente de eficiência energética CEE (W/W) que vem identificado nos equipamentos condicionadores de ar Split Hi-wall do tipo reverso pode ser utilizado tanto para o valor de COP como para o EER nesses equipamentos (quente/frio) para calcular a energia elétrica gasta tanto para aquecer quanto resfriar?

    Levando em consideração que eu possua o valor da carga térmica necessária para aquecer e resfriar um determinado ambiente e possua o valor do CEE; posso utilizar esse mesmo parâmetro para efetuar o cálculo da energia gasta em aquecimento e resfriamento ou deve ser levado em consideração o COP para efetuar o cálculo do consumo energético para aquecimento e o EER para resfriamento?

    Poderia me ajudar com essa dúvida?

    Muito obrigada!

    1. Olá Grazielle, tudo bem?

      Apesar de vermos em algumas literaturas que o COP é um indicador de aquecimento e EER é um indicador de resfriamento, os dois podem ser usados tanto para aquecimento quando resfriamento. A diferença essencial entre eles é que o EER usa uma unidade não métrica (BTU) para o cálculo da razão de eficiência.

      O CEE é um indicador semelhante, adimensional, usado por alguns órgãos como o Inmetro para quantificar eficiência de equipamentos de aquecimento e resfriamento. Da mesma forma que os outros dois, indica quantidade de energia térmica “movida” por quantidade de energia elétrica consumida.

      Portanto, se você sabe a carga térmica do ambiente, tem o CEE de aquecimento e o Cee de refriamento (não necessariamente serão os mesmos) do seu equipamento, você consegue sim fazer o cálculo da energia necessária. Neste caso, não seria necessário ter o COP ou o EER.

      Obrigado pelo comentário e espero ter ajudado!

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