Funcionamento do sistema de ar condicionado

O funcionamento de uma instalação de um sistema de ar condicionado tem como propósito arrefecer e desumidificar o espaço interior de uma habitação ou de um edifício público. Para tal utiliza-se o ciclo de compressão de vapor que consiste em fazer circular pelo interior do sistema um material refrigerante que aumenta significativamente a sua temperatura quando é comprimido e arrefece rapidamente quando faz o contrário, ou seja, quando se expande.

A parte exterior de um sistema de ar condicionado chama-se unidade de condensação e contém de um lado o compressor que consome a maior parte da energia e a bobina de condensação. O equipamento mecânico interior, chamado unidade de controlo do ar, contém a bobina do evaporador, o ventilador do interior e a extensão ou válvula reguladora. Os controlos e os condutos por onde circula o ar frio completam o sistema.

Sistema de ar condicionado. Ciclo de compressão do vapor

O ciclo de compressão do vapor compõe-se de quatro passos:

1. O compressor (situado na unidade exterior) pressuriza um refrigerante gasoso. O refrigerante aquece durante este processo.
2. Os ventiladores na unidade exterior introduzem o ar através do gás pressurizado quente, até à bobina de condensação; o gás refrigerante arrefece e condensa-se em líquido.
3. O líquido pressurizado é transportado por tubos até à unidade de controlo de ar. Entra numa válvula reguladora ou de expansão, onde se expande e arrefece.
4. O líquido frio circula através das bobinas do evaporador. Filtra-se o ar arrefecido através da canalização. O refrigerante, que agora é um gás, volta à unidade exterior onde o processo se repete.

Ventilação e qualidade do ar interior

Um adequado acondicionamento do ambiente interior de uma habitação mediante um sistema de ar condicionado que refrigere as divisões no verão, tem de vir acompanhado de um sistema de ventilação que garanta as condições de salubridade e a qualidade do ar interior durante todo o ano. Estes sistemas devem renovar o ar contaminado e também reduzir os níveis excessivos de humidade. Por isso deve evitar-se a construção de habitações inefficientes nas quais se filtra o ar e pelo contrário promover a instalação de sistemas de ventilação híbrida ou mecânica tal como exige o Código Técnico da Edificação. DB-HS3.

Esta exigência deve-se a que em edifícios antigos a ventilação ocorre mediante ventilação natural e por filtragem de ar. No entanto, estas filtragens não são uma fonte controlável da quantidade de ar renovado. Por exemplo, a filtragem de ar é maior durante os períodos frios e com vento, e tende a ser bastante baixa durante os períodos quentes.

Com os sistemas de ventilação mecânica consegue-se extrair o ar contaminado dos locais húmidos (cozinha, casas de banho e toaletes) e impulsionar um ar novo limpo e filtrado nas zonas secas: sala de estar e quartos. Estes sistemas permitem ainda diluir os elementos contaminantes que se produzem de forma habitual dentro de uma habitação, como pode ser a umidade, o CO2 produzido pelo metabolismo das pessoas ao realizarem as suas atividades, assim como outros elementos em suspensão produzidos pelos materiais de construção, o mobiliário ou os acabamentos da habitação.

A este aspecto há que adicionar as vantagens que supõe a instalação de um sistema de ventilação mecânica incorporando ventiladores com recuperação de calor: este sistema permite conservar o calor do ambiente interior no inverno, e refriá-lo no verão. Para isso os trocadores térmicos recuperam 92% do ar extraído de forma que o ar é introduzido no interior da habitação a 19ºC, quando o gradiente de temperatura entre o exterior e o interior é de 15ºC. No verão, introduz-se o caudal de ar a 22ºC, quando no exterior a temperatura é de 30ºC e a temperatura interior é de 21ºC.