Segundo a definição de Ilha e Gonçalves (1994), um edifício pode ser considerado como um sistema composto por diversos subsistemas que se inter-relacionam. Esses subsistemas têm como objetivo servirem como suporte às atividades dos usuários, fornecendo os insumos necessários e propiciando os serviços requeridos, sendo denominados de sistemas prediais. Dentre esses, os sistemas prediais de água fria e água quente têm como finalidade distribuir a água em quantidade suficiente, sob a pressão adequada, promovendo condições favoráveis ao conforto e à segurança dos usuários. Entender os requisitos mínimos estabelecidos pelas normas técnicas é a base para o desenvolvimento do projeto das instalações hidráulicas de um edifício, de modo que haja desempenho técnico adequado. Nesta unidade, veremos as características das instalações hidráulicas de água fria e água quente e os critérios para seu correto dimensionamento.
Segundo Ilha e Gonçalves (1994), o sistema edifício é composto de diversos subsistemas como:
» Clique nas abas para saber mais sobre o assunto
Fundações e superestrutura;
Sob o nível do solo e sobre o nível do solo;
Verticais, horizontais e escadas;
Suprimento e disposição de água, controle térmico e ventilação, suprimento de gás, suprimento de energia elétrica, telecomunicações, transporte mecânico e segurança e proteção.
O melhor desempenho desses subsistemas não envolve apenas a uma boa solução de cada parte isoladamente, mas na conjugação do todo, de modo a atender às funções às quais o edifício se destina.
As atividades de um edifício dependem do subsistema
serviços
,
que se refere aos sistemas físicos denominados
sistemas prediais
. No desenvolvimento do projeto arquitetônico de um edifício, os sistemas prediais não devem ser adicionados à medida que forem necessários. Esse comportamento pode, conforme Salvador (2007),
desconfigurar
a arquitetura, desfragmentando o edifício e resultando em consequências indesejáveis ao usuário.
Assim, desde o início do desenvolvimento do projeto arquitetônico, o projetista deve ter os conceitos técnicos referentes aos sistemas prediais em seu repertório arquitetônico e urbanístico, promovendo a integração entre os elementos de modo harmonioso.
“Os cabos, tubos e condutores crescem dentro de nossos edifícios, e com eles os espaços que ocupam as exigências de acessibilidade [...] Parece que nós projetistas entendemos que isso não é arquitetura... que arquitetura trata de outras coisas. Até quando poderemos olhar para outro lado?’’ (PARÍCIO e FUMADO apud SALVADOR, 2007, p. 8).
Os sistemas prediais devem ser pensados para que tenham as seguintes características:
» Clique nas abas para saber mais sobre o assunto
Devem funcionar de modo adequado e permanecer em operação durante o tempo esperado (vida útil);
Devem ser adaptáveis às evoluções funcionais do edifício.
No projeto dos sistemas prediais, o enfoque deve ser no desempenho de suas funções. A preocupação com o desempenho e a qualidade na construção é antiga, tendo registros sobre o assunto há mais de quatro mil anos no Código de Hamurabi. Um marco no desenvolvimento desse conceito foi a elaboração da ISO 6241, em 1984, que estabelecia uma listagem com os requisitos funcionais dos usuários de edificações. Essa norma foi substituída pela ISO 19208, que fornece a estrutura para a avaliação do desempenho de um edifício para satisfazer as necessidades do usuário e da sociedade (LEITNER, 2019, p. 40).
» Clique nas abas para saber mais sobre o assunto
Código de Hamurabi: primeiras leis sobre qualidade na construção civil.
Criação do Conselho Internacional de Construção.
Elaboração da ISO 6241: surge o conceito de desempenho das edificações e sua avaliação.
Normas ISO 9000: requisitos para a gestão da qualidade.
No Brasil, criação do PBQP-H (Programa Brasileiro da Qualidade e Produtividade do Habitat).
Entra em vigor a série de normas NBR 15575: Edificações Habitacionais – Desempenho.
Substituição da ISO 6241 pela ISO 19208.
Os sistemas prediais podem ser:
As instalações prediais de água fria são projetadas de acordo com as exigências técnicas da NBR 5626, que envolvem preservar a potabilidade da água, garantir o fornecimento de água de forma contínua, com vazão e pressões adequadas e compatíveis com o funcionamento dos aparelhos sanitários, peças de utilização e outros componentes. Estas instalações devem promover a economia de água e energia, possibilitar a manutenção de modo fácil e econômico e promover o conforto dos usuários.
Os materiais e componentes utilizados nas instalações de água não podem colocar a potabilidade da água em risco, devem manter um bom desempenho, não sendo afetados pelas características partículas da água, nem pela ação do ambiente ou solicitações a que sejam submetidos quando em uso, conforme a NBR 5626.
Os materiais mais utilizados para tubos e conexões de um sistema predial de água fria são cloreto de polivinila (PVC rígido), aço carbono e ferro fundido. O Quadro 1 apresenta as vantagens e desvantagens do uso de tubos plásticos ou metálicos.
Tipo
Vantagens
Desvantagens
Tubos plásticosPVC
Material leve e fácil de manusear
Alta resistência a corrosão
Baixa condutividade térmica e elétrica
Baixo custo relativo
Boa resistência química
Baixa tendência ao entupimento
Baixo coeficiente de atrito (perda de carga menor)
Baixa resistência à temperatura
Baixa resistência mecânica
Degradação por exposição aos raios ultravioletas
Baixa estabilidade dimensional
Tubos metálicos (aço carbono, ferro fundido)
Estabilidade dimensional Incombustibilidade às temperaturas usuais de incêndio
Utilização do tubo como aterramento dos aparelhos elétricos
Maior confiabilidade nos dados de desempenho
Baixa resistência à corrosão
Dificuldade na montagem de tubos e conexões
Maior perda de carga
Maior custo
Acumulação de depósitos por corrosão, suspensões e precipitação química
Contaminação da água por meio da solda de chumbo, corrosão e outros resíduos
Outro material que tem sido utilizado nas instalações de água fria e quente é o polietileno reticulado (PEX), originado do polietileno (PE). Esse material flexível permite que se elimine as conexões do sistema, promovendo mais rapidez e facilidade na instalação. O PEX apresenta alta resistência à corrosão química e eletroquímica, baixas perdas de carga, memória térmica e baixo peso.
O abastecimento de água fria, em geral, é feito por distribuidor público. Pode ser, total ou parcialmente, feito por fonte particular, como poços e nascentes, desde que seja garantida a potabilidade da água. Os sistemas de distribuição podem ser diretos, indiretos sem bombeamento e indiretos com bombeamento.
» Clique nas setas ou arraste para visualizar o conteúdo
Para se iniciar o dimensionamento das instalações prediais de água fria, deve-se prever o consumo que acontecerá na edificação. O consumo é calculado de acordo com a população do edifício. Em edifícios residenciais estima-se que cada quarto social é ocupado por duas pessoas e cada quarto de serviço, por uma pessoa. Em edifícios públicos ou comerciais, pode-se estimar a população conforme apresentado na Tabela 1. O cálculo do consumo (C) é feito pelo produto entre a população (P) do edifício e o consumo per capita
(q).
Local
Taxa de ocupação
Bancos
Uma pessoa por 5 m² de área
Escritórios
Uma pessoa por 6 m² de área
Pavimentos térreos
Uma pessoa por 2,5 m² de área
Lojas-pavimentos superiores
Uma pessoa por 5 m² de área
Museus e bibliotecas
Uma pessoa por 5,5 m² de área
Sala de hotéis
Uma pessoa por 5,5 m² de área
Restaurantes
Uma pessoa por 1,4 m² de área
Teatros, cinemas e auditórios
Uma cadeira pra cada 0,70 m² de área
A Tabela 2 exemplifica a média de consumo de água fria para alguns tipos prediais.
Prédio
Consumo (litros/dia)
Alojamentos provisórios
80 per capita
Casas populares ou rurais
120 per capita
Residências
150 per capita
Apartamentos
200 per capita
Hotéis (sem cozinha e lavanderia)
120 por hóspede
Hospitais
250 por leito
Escolas (internatos)
150 per capita
Escolas (externatos)
50 per capita
Quartéis
150 per capita
Edifícios públicos ou comerciais
50 per capita
Escritórios
50 per capita
Cinemas e teatros
2 por lugar
Templos
2 por lugar
Restaurantes e similares
25 por refeição
O ramal predial, abrigo e hidrômetro são dimensionados a partir de parâmetros estabelecidos pelas
concessionárias
, com base no consumo diário do edifício. O alimentador predial é dimensionado conforme o consumo diário. É recomendado que a velocidade máxima no alimentador predial seja de 1 m/s.
A partir do cálculo do consumo, também se define a
capacidade dos reservatórios
. A capacidade usual utilizada para os reservatórios é de dois dias de consumo diário, sendo que três quintos desse valor é reservado no reservatório inferior e dois quintos no reservatório superior. A reserva de incêndio é definida de acordo com as leis e instruções técnicas vigentes, sendo em média 15 a 20% do consumo diário (CREDER, 2018).
O uso do sistema direto de distribuição depende de se ter um suprimento continuamente disponível e confiável. No Brasil, o fato de que em quase todas as localidades brasileiras há deficiência no abastecimento público de água, por eventuais interrupções, não se utiliza o sistema direto de distribuição.
Para exemplificar, podemos calcular as capacidades dos reservatórios de um edifício de sete pavimentos, com seis apartamentos por andar. Cada apartamento possui dois dormitórios sociais e nenhum de serviço. No edifício, ainda há o apartamento do zelador, de dois dormitórios. Calculando a população do edifício, tem-se:
Conforme a Tabela 2, apartamentos tem consumo per capita de 200 L/dia. Assim, o consumo diário do edifício será o produto entre a população (172 pessoas) e o consumo por pessoa (200 litros/dia), ou seja, 34.400 litros. Ao se calcular o armazenamento de água para dois dias de desabastecimento, tem-se 68.800 litros. Assim, o reservatório inferior deve ter três quintos desse valor, ou seja, cerca de 41.300 L e o reservatório superior deve ter 27.500 L.
Para o
dimensionamento das tubulações
, deve-se utilizar as vazões previstas de cada peça de utilização do sistema. Salvo em situações em que os horários de funcionamento são rígidos, como escolas e quartéis, o dimensionamento deve utilizar o conceito de consumo máximo provável, ou seja, as peças nunca devem funcionar simultaneamente por razões de economia. De acordo com a NBR 5626, calcula-se a vazão do sistema, conforme o método de pesos relativos, utilizando-se a equação:
De acordo com aNBR 5626, calcula-se a vazão do sistema, conforme o método de pesos relativos,utilizando-se a equação:
C = 0,3 . √(∑ P )
Onde Q é a vazão em litros por segundo do trecho e ΣP é a somatória dos pesos de todas as peças de utilização alimentadas pelo trecho analisado. Os pesos e vazões de cada peça de utilização estão listados na Tabela 3.
Peça de utilização
Vazão (L/s)
Peso
Bacia sanitária com caixa de descarga
0,15
0,30
Bacia sanitária com válvula de descarga
1,90
40,0
Banheira
0,30
1,0
Bebedouro
0,05
0,1
Bidê
0,10
0,1
Chuveiro
0,20
0,5
Lavatório
0,20
0,5
Máquina de lavar pratos ou roupas
0,30
1,0
Mictório autoaspirante
0,50
2,8
Mictório de descarga contínua, por metro ou aparelho
0,075
0,2
Mictório de descarga descontínua
0,15
0,3
Pia de despejo
0,30
1,0
Pia de cozinha
0,25
0,7
Tanque de lavar roupa
0,30
1,0
No desenvolvimento do projeto das instalações de água fria, deve-se levar em consideração os
valores mínimos e máximos de pressão
na tubulação, de acordo com a NBR 5626.
Para pressões estáticas, a pressão máxima admissível é de 400 kPa ou 40 mca. Caso ocorra, pode-se introduzir válvulas redutoras de pressão. Também não deve ocorrer sobrepressão que supere 20 mca (200 kPa) a pressão estática em um ponto da rede quando for feito o fechamento de qualquer peça de utilização.
As pressões mínimas dinâmicas (quando há o escoamento), segundo a NBR 5626, é de 0,5 mca (5 kPa) em todos os pontos da rede, para se evitar pressão negativa que possa contaminar a água. Além disso, as pressões mínimas nas peças de utilização devem estar de acordo com a descrição da Tabela 4.
Pressão máxima
Aparelho
Aquecedor elétrico de alta pressão
Aquecedor elétrico de baixa pressão
Pressão Mínima
Estática
Dinâmica
Estática
Dinâmica
40,0
40,0
1,0
0,5
5,0
4,0
1,0
0,5
–
5,0
–
1,0
–
40,0
–
1,0
–
40,0
–
2,0
–
40,0
–
2,0
–
40,0
–
1,0
–
40,0
–
0,5
–
40,0
–
1,5
–
40,0
–
0,5
–
40,0
–
0,5
–
6,0
2,0
1,2
–
15,0
–
3,0
–
40,0
–
10,0
Válvula de descarga 1” (25 mm)
Aquecedor a gás (baixa pressão)
Aquecedor a gás (alta pressão)
Bebedouro
Chuveiro de 1/2” (15 mm)
Chuveiro de 3/4” (20 mm)
Torneira
Torneira-boia de caixa de descarga de 1/2” (15 mm)
Torneira-boia de caixa de descarga de 3/4” (20 mm)
Torneira-boia para reservatório
Válvula de descarga 1 1/2” (38 mm)
Válvula de descarga 1 1/4” (32 mm)
Com a vazão definida, o dimensionamento da tubulação do ramal pode ser feito por meio da equação da continuidade, considerando que a velocidade do escoamento máxima recomendada é de 2,5 m/s. Limitar a velocidade do escoamento reduz ruídos da tubulação, possibilidade de corrosão e controla o golpe de aríete. O diâmetro pode ser calculado como:
Onde Q é a vazão de projeto (m³/s), A
ᵐᶦ
é a área mínima da seção transversal do tubo (m²), v
ᵐᵃ́ˣ
é a velocidade máxima de escoamento no tubo e D
ᵐᶦⁿ
é o diâmetro interno mínimo (m).
Para facilitar o dimensionamento é possível usar o ábaco ilustrado na Figura 1. A partir do valor da somatória dos pesos, obtém-se o valor da vazão em L/s e do diâmetro correspondente.
Como exemplo, pode-se citar a vazão de um ramal que abastece um banheiro no qual estão instalados três vasos sanitários com caixa acoplada, três lavatórios e um chuveiro. Assim, é necessário definir os pesos de cada uma dessas peças.
Com base na Tabela 4, tem-se:
Para esse exemplo, o cálculo para a vazão é:
Q = 0,3 . √∑ P = 0,3 . √ 2,9 = 0,51 L/s
Utilizando o ábaco da Figura 1, pode-se considerar o diâmetro do ramal como 20 mm (3/4”). A NBR 5626 estabelece os diâmetros mínimos dos sub-ramais de acordo com as peças de utilização.
As
colunas de distribuição
dos ramais são dimensionadas trecho por trecho, por meio do método de Hunter, baseado nas peças que não são atendidas em cada coluna. Segundo Creder (2018), em trechos longos, é preferível a criação de novas colunas. Também, para banheiros com válvulas de descarga é recomendado ter uma coluna exclusiva para seu abastecimento. A norma NBR 5626 sugere uma sequência de cálculo com a finalidade de auxiliar na soma do dimensionamento das colunas de distribuição.
Para explicar essa sequência de cálculo, segue um passo a passo para dimensionar a coluna de distribuição 1 de um edifício residencial de três pavimentos, como ilustrado na Figura 2, que abasteça um ramal por pavimento contendo as seguintes peças: aquecedor que alimenta chuveiro e lavatório, chuveiro, lavatório e vaso sanitário com caixa de descarga. Considera-se que o pé direito é de três metros e que a tubulação é de aço carbono. Antes de iniciar os cálculos, deve-se avaliar a pressão disponível na derivação do último pavimento. A diferença de cota entre o meio do reservatório e a derivação é 6,0 m. O comprimento dessa tubulação até a derivação no terceiro pavimento é de 12,0 m. O primeiro passo é numerar as colunas, seguido da nomeação dos trechos (Passo 2).
Supondo-se que no trecho A e B tem as seguintes peças: registro de gaveta de 2 1/2” e um Tê de 2 1/2”. Calcula-se, então, os pesos de cada ramal (Passo 3), fazendo-se a somatória dos pesos das peças alimentadas em cada trecho (Passo 4).
A Tabela 5, sintetiza as informações desse exemplo.
1
COLUNA
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
TRECHO
PESO UNITÁRIO DE CADA RAMAL
PESO ACUMULADO
VAZÃO (L/s)
DIÂMETRO (mm)
VELOCIDADE (m/s)
COMPRIMENTOS
Pressão disponível Mca
Perda de carga
Pressão a jusante (mca)
Obs
REAL(m)
EQUIV.(m)
TOTAL(m)
1
Unitário (m/m)
Total
(m)
A-B
B-C
C-D
2,3
2,3
2,3
2,3
6,9
4,6
0,79
0,64
0,46
20
25
25
1,6
1,3
1,4
12
4,7
16,70
6,00
0,2
2,66
3,34
3
1,7
2,4
3
4,70
5,40
5,66
8,05
0,18
0,13
0,61
0,97
5,05
7,08
Em seguida, deve-se considerar:
» Clique nas setas ou arraste para visualizar as imagens
Na Tabela 6, podemos ver os comprimentos equivalentes a perdas localizadas.
A ligação entre as colunas de distribuição e as duas câmaras do reservatório é feita pelo barrilete . Seu dimensionamento pode ser feito pelo uso do método de Hunter, fixando uma perda de carga de 8% e calculando a vazão como se metade da caixa atendesse à metade das colunas.
» Clique nas setas ou arraste para visualizar as imagens
Nos sistemas indiretos com
bombeamento
, é necessário dimensionar as tubulações de recalque, sucção e a bomba do sistema. Creder (2018) sugere que se adote a capacidade horária da bomba de 20% do consumo diário, de modo que a bomba funcione cinco horas por dia.
A tubulação de recalque é dimensionada pela equação:
D = 1,3 . √Q . ∜X
Onde D é o diâmetro (m), Q é a vazão (m³/s) e X é a razão entre as horas de funcionamento da bomba por 24 horas.
A tubulação de sucção é adotada como um diâmetro comercial acima do valor de recalque, ou seja, se a tubulação de recalque for 2”, a de sucção será 2 1/2”.A escolha da bomba de recalque de água é definida com base na vazão, altura manométrica e rendimento do conjunto motor-bomba (para instalações prediais, é da ordem de 40%). A altura manométrica é definida como a somatória da altura estática e das perdas de carga da tubulação de recalque. A potência requerida da bomba é:
Onde P é a potência da bomba em cavalos, Q é a vazão (m³/s), H man é a altura manométrica (m) e η é o rendimento do conjunto motor-bomba. Após o cálculo do sistema de recalque, deve ser feita a verificação da altura de sucção a fim de se evitar a ocorrência de cavitação.
Esse sistema é utilizado para fornecer água quente para uso em banhos, higiene, cozinhas, lavagem de roupas, finalidades industriais ou médicas. A NBR 7198 estabelece as exigências mínimas quanto à higiene, segurança, economia e ao conforto dos usuários, para que as instalações prediais de água quente sejam projetadas e executadas. Usualmente, as temperaturas para sistemas de água quente para banheiros é de 35 a 50 ºC, em cozinhas de 60 a 70 ºC, em lavanderias 75 a 85 ºC e para finalidades médicas, acima de 100 ºC.
Os materiais mais utilizados para tubos e conexões de um sistema predial de água quente são cobre, cloreto de polivinila pós-clorado (CPVC), polipropileno randômico (PPR) e PEX.
O cobre tem como vantagens o fato de seu tubo ser totalmente modelável, durável, reciclável e por não propagar o fogo. No entanto, precisam da utilização de isolantes, pois possuem alta condutividade térmica. Os tubos e conexões de CPVC possuem as propriedades inerentes ao PVC, com o acréscimo da resistência à condução de líquidos sob pressões à altas temperaturas (CREDER, 2018). São vantagens da utilização desse material, sua montagem simples, ser um material resistente à corrosão, baixa condutividade térmica e baixo custo em comparação com tubulações metálicas. O PPR possui alta resistência à alta temperatura e à alta pressão e boa durabilidade. Seu sistema de conexão se dá por termofusão, ou seja, os tubos e conexões se fundem com o uso de termofusores, tornando-se uma tubulação contínua.
Os registros, válvulas e torneiras devem ser de bronze, latão ou outros materiais adequados, desde que obedeçam às especificações aprovadas para cada material. As tubulações de água quente devem ser isoladas termicamente a fim de se evitar as perdas de calor no sistema.
O sistema predial de água quente é separado do sistema de água fria e pode ser por aquecimento individual ou local, central privado ou do edifício.
» Clique nas abas para saber mais sobre o assunto
É feito pela instalação de aquecedores localizados nos banheiros ou cozinhas e atendem poucos aparelhos.
Nesse caso, há um aquecedor central na unidade privativa (acumulação ou de passagem) de onde as tubulações saem para alimentar os diversos pontos de utilização. Os aquecedores de passagem são aquecedores nos quais a água é aquecida à medida que passa pela fonte de aquecimento, sem necessidade de reserva. Os aquecedores de acumulação reservam a água a ser aquecida.
Há uma instalação geral que alimenta todas as unidades do edifício. Essa instalação, geralmente, fica no térreo ou subsolo.
O primeiro passo para o dimensionamento desse sistema é o cálculo do consumo de água quente necessário em função do número de pessoas e de aparelhos a serem alimentados. A Tabela 7 é um dos modelos utilizados para determinação de consumo em função do número de pessoas.
Tipo de edifício
Água quente necessária, a 60 ºC
Consumo nas ocasiões de pico (L/h)
Duração do pico – horas de carga
Capacidade do reservatório, em função do consumo diário
Capacidade horária de aquecimento em função do uso diário
Residência, apartamento, hotéis
50 L por pessoa/dia
1/7
4
1/5
1/7
Edifícios de escritórios
2,5 L por pessoa/dia
1/5
2
1/5
1/6
Fábricas
Restaurante – três refeições por dia
6,3 L por pessoa/dia
1/3
1
2/5
1/8
1/10
8
Restaurantes
3ª classe
2ª classe
1ª classe
1,9 L por refeição
3,2 L por refeição
5,6 L por refeição
1/10
1/10
1/5
1/10
Restaurante – uma refeição por dia
1/5
2
2/5
1/6
Como exemplo, pode-se calcular o consumo de água quente de uma residência com oito moradores. Conforme a Tabela 7, o consumo per capita para residências é de 50 L por dia. Assim, o consumo diário de água quente é: 50 x 8 = 400 L. Nas ocasiões de pico, a vazão é 1/7 do consumo diário: 400 x 1/7 = 57 L/s. A capacidade do reservatório deve ser de 1/5 do consumo diário: 400 x 1/5 = 80 L, enquanto a capacidade do aquecimento por horário deve ser de 1/7 do consumo diário: 400 x 1/7 = 57 L/s.
O próximo passo para o dimensionamento do sistema de água quente é a determinação do modo de aquecimento da água, que pode ser feito por meio de energia elétrica, utilização da queima de combustíveis sólidos, líquidos ou gasosos, por energia solar, água resultante da condensação de sistemas de ar condicionado, entre outros. Em edifícios, os aquecedores mais comuns são os elétricos, a gás, a óleo ou carvão e solar.
O aquecimento elétrico da água é feito pela transferência de calor de resistências metálicas imersas na água. Para a determinação da potência elétrica, utiliza-se a equação:
Q = mc . (t₂ - t₁)
Onde Q é a quantidade de calor necessário em kcal, m é a quantidade de água (L), c é o calor específico da água (kcal/kgºC), t
₁
é a temperatura inicial (ºC) e t
₂
é a temperatura final (ºC). O calor específico da água é 1 kcal/kgºC.
O reservatório de água quente, ou boiler, deve manter a temperatura da água quente por um longo tempo. Desse modo, é importante que seja isolado termicamente, assim como as tubulações. Esse isolamento pode ser feito com lã de vidro, Eucatex, isopor etc. Segundo Creder (2018), o boiler com bom isolamento térmico pode manter a temperatura da água por um período de cerca de 12 horas, sem consumo.
O aquecimento a gás é feito baseado na norma NBR 15526. O aquecedor é, geralmente, instalado na cozinha ou banheiro. Em seu interior, há uma serpentina de água que recebe o calor pelo contato direto com a chama ou gases quentes, sendo que consta um pequeno bico de gás (piloto) que é acionado quando se abre a torneira ou registro. O rendimento médio desse tipo de aquecedor é de 70% e considera-se que é consumido cerca de 1 m³ de gás para produzir 4.000 kcal (CREDER, 2018).
Os sistemas de aquecimento central em edifício são utilizados quando economicamente viáveis. Nesse caso, há necessidade de reservação de água para o suprimento das diversas unidades a serem abastecidas e são utilizadas, em geral, caldeiras a gás combustível e eletricidade. Os sistemas podem ser com circulação (termossifão) ou sem circulação. A diferença básica dos sistemas é o tempo até a água quente sair pela torneira. Em sistemas com circulação, a água quente sai quase que imediatamente da torneira, enquanto nos sistemas sem circulação demora um pouco para a água quente sair pela torneira. Os sistemas podem ser:
Para o dimensionamento das tubulações de água quente do sistema descendente, segue-se os mesmos cálculos utilizados no sistema de água fria. No dimensionamento de um sistema ascendente, as considerações são semelhantes, sendo que as vazões diminuem de baixo para cima e as tubulações aumentam de diâmetro de baixo para cima. Para um sistema de aquecimento central privativo, deve-se prever uma coluna de distribuição exclusiva do sistema de abastecimento de água fria para os aquecedores.
No Brasil, o uso de aquecimento solar é cada vez mais utilizado. As vantagens do uso desse sistema é que a fonte de energia é considerada inesgotável, não é poluidora, é autossuficiente e silenciosa (CREDER, 2018). Seu uso, em geral, é complementado com o aquecimento elétrico ou a gás nos dias em que não há sol.
Hoje, além da utilização no aquecimento solar, pode-se utilizar a energia solar em sistemas fotovoltaicos, tornando a energia obtida do sol em energia elétrica.
O sistema convencional de aquecimento solar envolve o uso de coletores solares, ou seja, painéis ou captores, que recebem a radiação solar e as convertem em calor, transferindo esse calor a um fluido circundante (água). A água aquecida vai para o boiler e abastece os pontos de utilização.
Segundo Creder (2018), os coletores, nos países do hemisfério Sul, devem ser voltados para o Norte e devem ser instalados, quando fixos, com inclinação com relação horizontal de um ângulo igual a soma da latitude do local com cinco ou dez graus. A instalação pode ser por circulação natural em circuito aberto ou fechado ou por circulação forçada em circuito aberto ou fechado, conforme o infográfico a seguir. Essa escolha dependerá dos custos, disponibilidade de espaço, frequência da utilização e da intensidade local de radiação solar.
» Clique nas setas ou arraste para visualizar as imagens
01. Coletor com circulação natural em circuito aberto
02. Coletor com circulação natural em circuito fechado
03. Coletor em circulação forçada em circuito aberto
04. Coletor com circulação forçada em circuito fechado
Para se dimensionar o coletor de radiação solar, pode-se utilizar a equação:
Onde S é a área do coletor (m²), Q é a quantidade de calor (kcal/dia), I é a intensidade de radiação solar (kWh/m² ou kcal.h/m²) e η é o rendimento do painel (adota-se 50%). Nesse dimensionamento, de acordo com Creder (2018), é prático se adotar que cada metro quadrado de coletor fornece de 50 a 65 L de água quente.
Neste capítulo, aprendemos sobre os sistemas prediais que fazem parte do sistema edifício. O desempenho e qualidade dos sistemas instalados são responsáveis pelo conforto do usuário. Dentre esses sistemas, os sistemas de água fria e quente têm como função distribuir a água em quantidade suficiente, sob a pressão adequada, promovendo condições favoráveis ao conforto e à segurança dos usuários. Os requisitos mínimos de higiene, potabilidade e de dimensionamento desses sistemas são estabelecidos pelas normas técnicas da ABNT, NBR 5626 e NBR 7198. Para o aquecimento da água quente, podem ser utilizados vários tipos de aquecimento e de instalação. Destacando-se o sistema de aquecimento solar que tem se tornado uma excelente opção de energia limpa, não poluidora e de custo acessível.
