O cálculo de carga térmica é a base de qualquer projeto de ar-condicionado. Ele determina a quantidade de calor que o sistema precisa remover (resfriamento) ou adicionar (aquecimento) para manter as condições de conforto ou processo.
Um cálculo mal feito resulta em sistemas subdimensionados (não atingem temperatura desejada) ou superdimensionados (custo desnecessário e baixa eficiência em carga parcial).
Componentes da Carga Térmica
Carga Sensível (Temperatura)
| Componente | Descrição | Fatores |
|---|---|---|
| Transmissão | Calor através de paredes, teto, piso | Área, U (condutância), ΔT |
| Radiação solar | Calor através de vidros e superfícies | Orientação, área, SHGC, sombreamento |
| Infiltração | Ar externo por frestas e aberturas | Volume, ΔT, taxa de infiltração |
| Pessoas | Calor metabólico (sensível) | Número, atividade (65-130 W/pessoa) |
| Iluminação | Calor de luminárias | Potência instalada (W/m²) |
| Equipamentos | Calor de computadores, máquinas | Potência, fator de uso |
Carga Latente (Umidade)
- Pessoas — Respiração e transpiração (30-60 W/pessoa)
- Infiltração — Ar externo úmido
- Processos — Água aberta, cozimento, lavagem
Carga de Ar Externo
Ar de renovação conforme NBR 16401 ou ASHRAE 62.1:
- Escritórios: 27 m³/h por pessoa
- Salas de reunião: 31 m³/h por pessoa
- Hospitais: 54-81 m³/h por pessoa
O ar externo geralmente representa 30-50% da carga total em edifícios comerciais. Economizadores e recuperadores de calor podem reduzir significativamente essa parcela.
Metodologias de Cálculo
ASHRAE Handbook — Fundamentals
Referência mundial para cálculos de carga térmica:
- RTS (Radiant Time Series) — Método atual para cargas de pico
- CLTD/SCL/CLF — Método simplificado (ainda usado)
- Heat Balance — Método mais preciso, usado em softwares
NBR 16401
Norma brasileira para instalações de ar-condicionado:
- Define condições de projeto para cidades brasileiras
- Requisitos de vazão de ar externo
- Critérios de conforto térmico
Softwares de Cálculo
Carrier HAP (Hourly Analysis Program)
- Software mais usado no Brasil
- Cálculo hora a hora (8.760 horas/ano)
- Seleção de equipamentos Carrier integrada
- Análise de energia e custos operacionais
Trane TRACE 700
- Similar ao HAP, com foco em análise de energia
- Comparação de alternativas de sistemas
- Relatórios para certificação LEED
EnergyPlus
- Software gratuito do DOE (EUA)
- Mais poderoso, porém mais complexo
- Usado para simulações detalhadas e pesquisa
Design Builder / OpenStudio
- Interface gráfica para EnergyPlus
- Integração com modelos BIM
Dados de Entrada Essenciais
- Localização — Latitude, altitude, dados climáticos
- Orientação — Fachadas e exposição solar
- Envoltória — Paredes, telhado, vidros (U, SHGC)
- Ocupação — Número de pessoas, horários
- Iluminação — Potência instalada, horários
- Equipamentos — Computadores, copiadoras, etc.
- Setpoints — Temperatura e umidade desejadas
- Horários de operação — Schedules de uso
Exemplo de Cálculo
Escritório em Goiânia (16°S, 750m altitude):
Dados:
- Área: 500 m²
- Pé-direito: 2,8 m
- Ocupação: 50 pessoas
- Iluminação: 12 W/m²
- Equipamentos: 15 W/m²
- Ar externo: 27 m³/h/pessoa
Condições externas (1% ASHRAE):
- Temperatura: 33°C BS / 22°C BU
- Interna: 24°C / 50% UR
Cargas estimadas:
- Transmissão + solar: ~80 W/m²
- Pessoas sensível: 50 × 75W = 3.750 W
- Pessoas latente: 50 × 55W = 2.750 W
- Iluminação: 500 × 12 = 6.000 W
- Equipamentos: 500 × 15 = 7.500 W
- Ar externo: 50 × 27 × 1,2 × (33-24) × 1,006 / 3,6 = ~4.500 W (sensível)
CARGA TOTAL: ~65.000 W = 18,5 TR
Este é um cálculo simplificado para ilustração. Projetos reais exigem análise hora a hora com software especializado, considerando picos de carga em diferentes horários e estações.
Nossos Projetos
- Geolab Site I — Cálculo de carga térmica detalhado para 25.000 m² de área farmacêutica, considerando requisitos de salas limpas e processo. CAG de 1.500 TR.
- ESAF Brasília — Cálculo de carga para 18.500 m², definindo sistema híbrido Chiller (870 TR) + VRF (350 TR) como solução otimizada.
- Lake View Resort — Simulação energética anual para 246 apartamentos, otimizando sistema VRF + splits.
- Hotel GoInn — Cálculo de carga considerando ocupação variável de hotel e picos em horários de check-in.
Fatores de Segurança
É comum adicionar fatores de segurança ao cálculo:
- 10-15% — Incertezas de dados e condições futuras
- Pico x Médio — Dimensionar para pico, operar em carga parcial
- Não exagerar! — Oversizing prejudica eficiência e conforto
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