What is a Chiller in HVAC & How Does it Work

Um chiller é uma máquina que remove o calor da água e envia água gelada para o equipamento, processo ou edifício. Em um sistema HVAC, a água gelada flui através de serpentinas em unidades de tratamento de ar e unidades de fan coil. O ar passa sobre essas serpentinas e reduz sua temperatura. A água mais quente retorna ao chiller e o ciclo se repete.

As pessoas às vezes confundem chillers com aparelhos de ar-condicionado. Ambos são usados para resfriamento, mas funcionam de maneiras diferentes. Um ar-condicionado resfria o ar diretamente. Um chiller resfria a água, que então resfria o ar. Essa etapa extra oferece flexibilidade.

Um único chiller pode atender várias zonas. Ele pode lidar com cargas maiores e se conectar a equipamentos de processo. É por isso que os chillers predominam nos sistemas HVAC comerciais e industriais.

<trp-post-container data-trp-post-id='15770'>What is a Chiller in HVAC and How Does it Work</trp-post-container> - absorption chiller（images 1）

Como funciona um chiller em um sistema HVAC?

O ciclo de refrigeração de um chiller

• evaporador
No coração de um chiller mecânico está o ciclo de refrigeração. Ele possui quatro estágios principais que se repetem continuamente. O primeiro é o evaporador. A água quente do edifício passa por uma serpentina no evaporador. O refrigerante dentro da serpentina absorve o calor e ferve, transformando-se em vapor. Esse processo resfria a água.

• compressor
Em seguida, o compressor aspira esse vapor e aumenta sua pressão e temperatura. Os compressores vêm em diferentes tipos. Nos sistemas reais, é possível encontrar compressores scroll, de parafuso e centrífugos. Cada um apresenta comportamento diferente em carga parcial e necessidades de manutenção distintas.

• condensador
Após a compressão, o refrigerante flui para o condensador. O condensador rejeita o calor para o ambiente externo. Em uma unidade com resfriamento a ar, os ventiladores movem o ar ambiente através das serpentinas do condensador. Em uma unidade com resfriamento a água, a água do condensador transporta o calor para uma torre de resfriamento. Quando o refrigerante libera calor, ele se condensa novamente em líquido.

• dispositivo de expansão
A última etapa é o dispositivo de expansão. Esse dispositivo reduz a pressão do refrigerante. O líquido mais frio e de baixa pressão retorna ao evaporador para reiniciar o ciclo.

Como o chiller se integra aos sistemas HVAC

O chiller é conectado a um circuito de água gelada e à disposição da sala de máquinas. Bombas movem a água gelada do chiller para unidades de tratamento de ar e fan coils. Válvulas e termostatos controlam para onde vai essa água fria e qual fluxo cada zona recebe.

Em plantas maiores, você encontrará bombeamento primário-secundário. Isso separa o fluxo do chiller do fluxo de distribuição. O resultado é operação estável do chiller e melhor controle durante cargas variáveis. Em sistemas menores, um único loop de bomba pode funcionar bem e reduzir custos.

Controladores conectam o chiller ao sistema de automação predial. Reinicializações de setpoint, sequenciamento líder-seguidor e detecção de falhas ajudam a planta a responder às mudanças de carga. Por exemplo, reduzir a temperatura da água gelada durante as estações de transição pode economizar energia mantendo o conforto.

A integração também inclui questões de manutenção. A qualidade da água é importante. Escala e corrosão reduzem a transferência de calor e aumentam o consumo de energia. Torres de resfriamento para chillers resfriados a água precisam de tratamento e inspeção regulares. Chillers resfriados a ar precisam de fluxo de ar livre e verificações sazonais dos ventiladores.

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<trp-post-container data-trp-post-id='15770'>What is a Chiller in HVAC and How Does it Work</trp-post-container> - air cooled chiller（images 2）

Tipos de chiller em HVAC

Chillers resfriados a ar

Chillers resfriados a ar rejeitam calor diretamente para o ar ambiente. Normalmente ficam no telhado ou ao lado dos edifícios. Ventiladores movem o ar externo através das serpentinas do condensador. Essas unidades são mais fáceis de instalar porque não possuem torre de resfriamento ou circuito de água do condensador.

Funcionam bem para edifícios de porte médio e quando o acesso à água é limitado. A desvantagem é a menor eficiência em climas muito quentes e maior nível de ruído no local de instalação.

Chillers resfriados a água

Chillers resfriados a água rejeitam calor em um circuito de água do condensador que alimenta uma torre de resfriamento. A torre libera calor por evaporação, tornando os chillers resfriados a água mais eficientes. Essas unidades são comuns em hospitais, shoppings e edifícios altos, onde as cargas de resfriamento são grandes e estáveis.

Eles precisam de equipamentos adicionais, como torres, bombas e tratamento de água. Isso aumenta o custo, mas muitas vezes compensa com contas de energia mais baixas e operação mais silenciosa.

Chillers de absorção

Chillers de absorção utilizam calor em vez de um compressor mecânico para mover o refrigerante. Funcionam a vapor, água quente ou gás queimado diretamente. Dentro da máquina, uma solução absorvente captura o vapor do refrigerante e o libera quando aquecida.

Esses chillers são úteis onde há calor residual disponível ou a eletricidade é cara. Têm menor consumo elétrico, mas coeficiente de desempenho inferior em comparação com chillers mecânicos. Você verá sistemas de absorção em usinas de cogeração e locais industriais.

Conclusão

Escolher o chiller certo em HVAC significa considerar o perfil de carga, clima, custos de serviços e capacidade de manutenção. Um chiller resfriado a ar mantém a instalação simples. Um chiller resfriado a água se destaca em eficiência para grandes plantas. Chillers de absorção fazem sentido quando a energia térmica já está disponível.

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