Calculadora de economizador (decisão por entalpia)
Decida se mais ar exterior economizaria resfriamento agora. Com os estados exterior, de retorno e alvo de saída e a vazão de insuflamento calcula a carga da serpentina com ar mínimo, 100 % exterior e ar modulado, e mostra lado a lado as decisões por entalpia diferencial, bulbo seco diferencial e bulbo seco fixo.
Princípio e equações
O economizador abre mais o damper de ar exterior enquanto o ar externo está «mais fresco» que o retorno e reduz a carga da serpentina. O que a serpentina retira é uma diferença de entalpia; se a entalpia externa é menor que a do retorno, mais ar exterior ajuda. A mistura combina entalpia e umidade absoluta linearmente pela massa de ar seco.
| Item | Equação | Observações · base |
|---|---|---|
| Vazão mássica de ar seco | ṁ = V / v_SA | V é a vazão de insuflamento, v_SA o volume específico no alvo de saída (eq. 28). Os três modos usam o mesmo ṁ |
| Ponto de mistura | h_M = (1 − x)·h_RA + x·h_OA, W_M = (1 − x)·W_RA + x·W_OA | x = fração de ar exterior (massa de ar seco). Mistura adiabática pela fração de massa |
| Carga da serpentina | Q = ṁ · (h_in − h(t_SA, min(W_in, W_SA))) | A serpentina não umidifica: se a entrada é mais seca que o alvo, a umidade de saída é a de entrada (só sensível). Negativo = 0 (precisa aquecer) |
| Ar exterior modulado (C) | t_M(x_C) = t_SA, x_min ≤ x_C ≤ 1 | Com ar exterior mais frio que o alvo, a fração que iguala o bulbo seco da mistura ao de insuflamento (método de Brent). Se a umidade não passa do alvo, carga 0 |
| Decisão (corte por limite alto ASHRAE 90.1) | (h_OA ≤ h_RA, t_OA ≤ t_limit) · t_OA ≤ t_RA · t_OA ≤ t_limit | Entalpia diferencial · bulbo seco diferencial · bulbo seco fixo. Acima do limite desliga e volta ao ar mínimo |
Comparação dos três métodos
Os métodos de bulbo seco usam sensores mais simples, mas em dias úmidos com ar exterior fresco e úmido podem admiti-lo e aumentar a carga da serpentina. A ASHRAE 90.1 tabela quais métodos e limites valem em cada zona climática (valores de referência).
| Método | Ar exterior quando | Ar úmido (ex. 24 °C, 90 %) | Sensores |
|---|---|---|---|
| Entalpia diferencial + bulbo seco fixo | h_OA ≤ h_RA, t_OA ≤ t_limit | Desligado (conta o latente) | Temperatura e umidade externa e retorno (calibrar os de umidade) |
| Bulbo seco diferencial | t_OA ≤ t_RA | Ligado (pode admitir umidade e subir a carga) | Temperatura externa e retorno |
| Bulbo seco fixo | t_OA ≤ t_limit | Ligado abaixo do limite (ignora a umidade) | Só temperatura externa (limite por zona, ex. 24, 21, 18 °C) |
Exemplo: ar exterior úmido na estação chuvosa
Ar exterior 24 °C e 90 %; retorno 26 °C e 50 %; alvo de saída 14 °C e 90 %; insuflamento 10,000 CMH; ar mínimo 20 %; limite fixo 24 °C; 101.325 kPa. As duas tabelas vêm das mesmas funções da calculadora desta página.
| Método | Ar exterior | Base |
|---|---|---|
| Entalpia diferencial + bulbo seco fixo | Desligado (ar exterior mínimo) | h_OA 67.27 > h_RA 52.91 kJ/kg(DA) · t_OA 24.0 ≤ 24.0 °C |
| Bulbo seco diferencial | Ligado (admitir ar exterior) | t_OA 24.0 ≤ t_RA 26.0 °C |
| Bulbo seco fixo | Ligado (admitir ar exterior) | t_OA 24.0 ≤ 24.0 °C |
| Modo | Fração AE % | Entrada serpentina °C · kJ/kg | Carga serpentina kW | RT | kcal/h |
|---|---|---|---|---|---|
| (A) Ar exterior mínimo | 20.0 | 25.6 · 55.78 | 64.17 | 18.24 | 55 172 |
| (B) 100 % ar exterior | 100.0 | 24.0 · 67.27 | 102.82 | 29.23 | 88 408 |
| (C) Ar exterior modulado | Não se aplica: o ar exterior está mais quente que o alvo, a mistura sozinha não chega à temperatura de insuflamento. | ||||
Os dois métodos de bulbo seco dizem «ligado», mas o de entalpia diz «desligado». Com 100 % de ar exterior a carga é 102.82 kW, 38.65 kW a mais que os 64.17 kW com ar mínimo. Num dia úmido, decidir só pelo bulbo seco custa energia.
Limites
Compara um único instante. Não estima economia horária ou anual, não recomenda setpoints (temperatura de comutação, histerese) nem inclui potência de ventiladores, dampers ou exaustão, bypass da serpentina ou recuperação de calor.
A saída da serpentina fica no bulbo seco alvo e sua umidade é a menor entre entrada e alvo. Uma serpentina real muda a saída com a carga, e o ar exterior seco baixa a umidade interna, mudando também o retorno.
O erro dos sensores de umidade muda muito a decisão por entalpia. Se as entalpias externa e de retorno diferem poucos kJ/kg, qualquer escolha dá quase o mesmo.
O ar modulado (C) atinge o bulbo seco de insuflamento só misturando e não inclui reaquecimento. Se for preciso desumidificar, só aparece a carga da serpentina (latente); o reaquecimento após sobrerresfriar não é calculado.
Fontes
- ASHRAE Standard 90.1, 6.5.1 corte por limite alto do economizador (high-limit shutoff): métodos e ajustes por zona variam por edição; confira a edição aplicada
- ASHRAE Handbook, Fundamentals 2017 (SI), cap. 1 Psychrometrics: entalpia (eq. 32), volume específico (eq. 28), mistura adiabática
Perguntas frequentes
Quando o economizador deve operar?
Quando há demanda de resfriamento e a entalpia externa é menor que a do ar de retorno. A serpentina retira «entalpia de entrada menos entalpia de insuflamento», então misturar mais ar exterior de baixa entalpia baixa a entrada. Se o ar exterior está ainda mais frio que o alvo, basta ajustar a fração para a serpentina quase parar.
Qual a diferença entre controle por bulbo seco e por entalpia?
O controle por bulbo seco olha só a temperatura; o de entalpia conta também a umidade (calor latente). Ar a 24 °C e 90 % é mais fresco que um ambiente a 26 °C e 50 %, mas tem cerca de 14 kJ/kg a mais de entalpia: o bulbo seco o admite e a entalpia o bloqueia. Como mostra o exemplo desta página, nesse dia admiti-lo aumenta a carga da serpentina.
Qual limite fixo de bulbo seco usar?
A ASHRAE 90.1 tabela o limite por zona climática: cerca de 24 °C (75 °F) em climas secos e de 18 a 21 °C (65 a 70 °F) em úmidos, mais baixo quanto mais úmido. O padrão de 24 °C da ferramenta é só referência; consulte a tabela da edição que aplicar. Em regiões úmidas a entalpia diferencial é mais segura.
Última atualização em 2026-10-19.