Calor e temperatura

• Temperatura: quão quente está um corpo (°C ou K). Lê-se com termómetro.
• Calor: energia que passa do corpo quente para o frio (J, kJ, kWh).
• Sensível: muda a temperatura, Q = m × c × ΔT. Latente: muda o estado, Q = m × L.
• Água: c ≈ 4,18 kJ/kg·K (1,163 Wh/kg·K); evaporar 1 kg a 100 °C absorve cerca de 2 257 kJ.
• 1 kWh = 3 600 kJ. Diferenças de temperatura escrevem-se em K.

200 l de 15 a 60 °C: 200 × 4,18 × 45 = 37 620 kJ = 10,45 kWh; com 2 kW, cerca de 5,2 h.

A fórmula de oficina

P (kW) = 0,001163 × caudal (l/h) × ΔT (K)

• Caudal baixo, potência baixa: o circuito "não aquece".
• ΔT muito pequeno no chiller: caudal a mais. ΔT grande: caudal a menos.

Transmissão de calor e medição de temperatura

Medir ida e retorno: lixar o tubo, sonda de braçadeira com contacto firme, isolar a sonda, esperar 1 a 2 min, medir em regime estável (15 min depois de arrancar), registar com a temperatura exterior.

• Infravermelhos em metal brilhante enganam: colar fita preta mate.

Hidráulica: pressão, caudal, perda de carga

• 10 m de coluna de água ≈ 1 bar; 1 m c.a. ≈ 0,1 bar.
• Q = A × v; velocidade recomendada em tubo pequeno: 0,5 a 1,5 m/s.
• Tubo 22 × 1 (int. 20 mm) com 600 l/h: v = 0,53 m/s.
• Perda de carga: atrito em tubos, curvas e válvulas; cresce com o quadrado do caudal.
• Manómetro a frio e a quente; caudalímetro no coletor; diferencial nas válvulas de equilíbrio.

A bomba de circulação

• A bomba tem uma curva (altura em função do caudal); o circuito tem a sua curva de perdas.
• O ponto de funcionamento é a interseção.
• Fechar válvulas ou sujar filtros desloca o ponto para menos caudal.
• Cavitação (ruído de areia): ar, pressão baixa, válvula de aspiração semi-fechada.
• Verificar: seta de sentido, veio na horizontal, purga do rotor, velocidade, nunca em seco.

Equilíbrio hidráulico: a água segue o caminho mais fácil. Detentores, caudalímetros e válvulas de equilíbrio dão a cada ramal o caudal de projeto.

Que regras se cruzam

Regra de ouro: saber a que área pertence a situação e consultar a redação em vigor na fonte oficial.

O que o SCE pede, em termos práticos

• O desempenho energético conta com aquecimento, arrefecimento e AQS.
• Requisitos mínimos para sistemas técnicos novos ou substituídos; contributo de renováveis no AQS.
• Manutenção e inspeção de sistemas de climatização, com documentação e registo de intervenções.
• O certificado é emitido por perito qualificado do SCE, não pelo instalador.

Na oficina: manual, ficha técnica e registo de intervenções ficam sempre com o equipamento.

AQS, Legionella e gases fluorados

• Legionella: evitar água estagnada, braços mortos e temperaturas favoráveis; os valores estão no Despacho n.º 1547/2022 (procedimentos) e na Portaria n.º 25/2021 (medidas por risco), na redação em vigor.
• Água quente queima: válvula misturadora termostática antes do ponto de uso.
• Gases fluorados: só quem tem certificação intervém no circuito; o fluido é recuperado, nunca libertado.
• Classe de segurança e GWP: chapa e ficha de segurança.

Nas aulas o circuito frigorífico não se abre: mede-se por fora e interpreta-se.

Expansão direta: visão geral

O fluido frigorigéneo evapora na bateria que arrefece o ar. Sem fluido intermédio.

Unidades autónomas e compactas

• Autónomas: tudo no mesmo bloco (janela, parede, portátil). Sem tubo de fluido na obra.
• Portáteis: mangueira de extração; frestas por onde entra ar quente anulam o efeito.
• Compactas ar/ar: cobertura ou sala de máquinas, ar distribuído por condutas.

Medir: tensão, corrente (comparar com a chapa), ΔT do ar na bateria (8 a 12 K), filtro, drenagem. Nos trifásicos, sentido de rotação dos ventiladores.

Split ar/ar: o que se vê e o que se mede

Ensaio sem abrir o circuito: arrefecimento a 17 °C, esperar 10 a 15 min, ΔT do ar entre entrada e saída, corrente da exterior, drenagem, filtros.

ΔT do ar: 8 a 12 K é normal. Muito baixo aponta para pouca capacidade (pouco fluido, compressor fraco); muito alto para pouco caudal de ar (filtro sujo, ventilador). Um filtro sujo faz o ΔT subir, não descer.

Multi-split e VRF

• Multi-split: uma exterior para várias interiores, cada uma com válvula de expansão eletrónica; soma de potências dentro do intervalo do fabricante.
• VRF: exterior com inversor; fluxo de fluido variável; endereçamento e carga registados.
• 2 tubos: todas as interiores no mesmo modo. Recuperação de calor: algumas aquecem enquanto outras arrefecem.

Nas aulas: ler parâmetros no comando e interpretar códigos de erro. Vácuo, carga e arranque são de quem tem certificação.

Sistemas indiretos: chiller e terminais

O frigorigéneo arrefece água no chiller; a água leva o frio a fan-coils, UTA, vigas frias.

• Fluido frigorigéneo fica todo na sala do chiller.
• Condições típicas: 7 °C ida, 12 °C retorno (ΔT 5 K).
• Chiller de 35 kW: 6 m³/h.
• Fluxostato: sem caudal, sem arranque (evita congelar o evaporador).
• Tubagem fria bem isolada (condensação); proteção antigelo.

Sistemas a 2 tubos e a 4 tubos

Fan-coil, verificação: cortar alimentação, limpar filtro, bandeja e drenagem, verificar válvula e servo, medir ΔT da água (4 a 6 K) e do ar, ver se pinga.

Alta e baixa temperatura

Quanto mais baixa a ida, maior o rendimento da caldeira de condensação e da bomba de calor.

Piso radiante: composição e arranque

Isolamento, fita periférica, tubo (passo 10 a 20 cm), coletor com caudalímetros, betonilha, misturadora.

1. Teste de pressão com água antes e durante a betonilha.
2. Esperar a cura do fabricante.
3. Aquecimento progressivo: começar com ida de 20 a 25 °C, subir por degraus, sem saltos.
4. Purgar cada circuito e equilibrar nos caudalímetros.

Caudal: 1,4 kW com ΔT 6 K = 200 l/h, ou 3,3 l/min.

Caldeira, radiadores, coletores

• Caldeira de condensação só condensa com retorno abaixo de cerca de 55 °C (gás natural).
• Análise de combustão: técnico credenciado. Nas aulas, lê-se o ecrã.
• Radiador: potência dada para um regime (ex. 70/50/20 °C); baixar a ida baixa a potência mais do que proporcionalmente.
• Coletor: corte, caudalímetros, purgador no topo, dreno na base.

Purgar um radiador: parar bomba, abrir purgador com pano, até sair fio contínuo, fechar, repor pressão, religar.

Termoacumulador e bombas

• Termoacumulador: cuba, isolamento, resistência, termóstato, termostato de segurança, ânodo, grupo de segurança.
• Válvula de segurança com descarga encanada a ralo, sem torneira.
• Encher antes de ligar a resistência.
• Ânodo: inspecionar periodicamente; drenar o fundo.
• Bomba: sentido do fluxo, veio na horizontal, purga do rotor, velocidade, nunca em seco.

Válvulas

Termostatos, fluxostatos, pressostatos

• Termostato de ambiente (liga/desliga com histerese), de segurança (corta gerador), antigelo.
• Fluxostato: palheta empurrada pelo caudal; testar parando a bomba, o contacto abre e a máquina para.
• Pressostato de água: impede funcionar com pouca pressão.
• Pressostatos de alta e baixa no circuito frigorífico: segurança, só ajustam quem tem certificação.

Vaso de expansão: verificar a pré-carga

1. Isolar o vaso e descarregar a água até o lado da água estar a zero.
2. Manómetro de ar na válvula Schrader, ler a pré-carga.
3. Comparar com a chapa (ex. 1,0 bar).
4. Corrigir com ar ou azoto.
5. Fechar a tampa, reabrir, repor pressão.

Sem manual: pré-carga ≈ altura/10 + 0,2 a 0,3 bar; enchimento a frio 0,2 a 0,3 bar acima. O manual da caldeira prevalece.

Sintomas: válvula de segurança a descarregar, pressão a cair a frio, água na válvula de ar (membrana rota).

Medição e regulação

O contador faz a conta do capítulo 1: P = 0,001163 × V̇ × ΔT, somada ao longo do tempo.

Distribuição e emissão nos espaços

• Radiador sob a janela; piso radiante em toda a área; fan-coil serve frio e calor.
• Tubagem em zonas não aquecidas leva isolamento.
• Radiador tapado por cortinas ou móveis perde potência.

Fatores que decidem o rendimento

Caso: condensação com radiadores 80/60: retorno 60 °C, quase nunca condensa. Ativar curva climática e equilibrar.

Requisitos e energia útil

Exemplo de cálculo: 40 l/pessoa/dia a 60 °C, água fria a 15 °C (no projeto usa-se o valor da regulamentação em vigor).

4 pessoas: 160 l × 4,18 × 45 = 8,36 kWh/dia, 3 051 kWh/ano.

Acumulação: quanto volume

• A acumulação desfasa produção e consumo.
• Termoacumulador elétrico: volume próximo do consumo diário (160 l pede 200 l).
• Bomba de calor AQS: volume maior (potência baixa), resistência de apoio.
• Mistura a 40 °C com fria a 15 °C: fração de quente = 25/45 = 0,556.
• 200 l a 60 °C dão 360 l de água a 40 °C.

Instantâneos: esquentador e caldeira mista

• Esquentador: acende com o caudal; potência = 0,001163 × caudal × ΔT.
• 8 l/min de 15 a 45 °C: 16,75 kW.
• Caldeira mista: permutador de placas, desviadora dá prioridade à AQS; precisa de caudal mínimo.
• Vantagens: pouco espaço, sem perdas de armazenamento. Limites: vários pontos em simultâneo.

Verificar: pressão e caudal da água fria, filtro, temperatura de saída. A descarga de gases é do técnico credenciado.

Acumulação: termoacumulador, caldeira, bomba de calor

• 10,45 kWh de calor: resistência gasta 10,45 kWh; bomba de calor com COP 3 gasta 3,5 kWh.
• A bomba de calor AQS arrefece o ar do local: volume e drenagem.

Solar térmico para AQS

Coletor, circuito primário com glicol, bomba solar, controlador diferencial, acumulador com serpentina, vaso solar, válvula de segurança, misturadora, apoio.

• Liga com Tc - Ta de 6 a 8 K; desliga com 3 a 4 K.
• Estagnação: o fluido evapora no coletor sem consumo; vaso e glicol dimensionados.
• ΔT ida/retorno do coletor em funcionamento: 8 a 15 K.
• Termossifão (sem bomba) ou circulação forçada.
• Exemplo: 60% de 3 051 kWh = 1 831 kWh/ano (fração solar sai de simulação).

Água, glicol e frigorigéneos

• Escolhe-se a concentração com margem de segurança face à temperatura mínima prevista para o local, conforme a ficha técnica do fluido; alguns fluidos solares não admitem menos de 40% em volume.
• Glicol: c menor, viscosidade maior, mais caudal e mais perda de carga (35 kW passa de 6 019 para cerca de 6 535 l/h).
• Nunca misturar frigorigéneos nem carregar fluido diferente do da chapa.

Tipos de regulação e termostato de ambiente

Afinar um termostato: local a 1,5 m, parede interior, longe de sol e radiador; verificar a leitura com termómetro de referência; histerese (21 °C com 1 K: liga a 20,5, desliga a 21,5); redução noturna de 3 a 4 K; ensaio de contacto.

Curva de aquecimento

Relaciona a ida com a temperatura exterior. Dois parâmetros: declive e paralelo.

O declive mexe sobretudo nos dias muito frios; o paralelo mexe por igual em todas as temperaturas.

Piso radiante: 25 °C a 20 °C exterior e 50 °C a -5 °C: declive 1 K/K; a 5 °C exterior, ida de 40 °C.

Mudar um parâmetro de cada vez e esperar 24 a 48 horas.

Proteções e teste

• Arrefecimento: setpoint de água, estágios ou inversor, válvulas de 2 ou 3 vias, velocidades do fan-coil.
• VRF e multi-split: comandos individuais, central e supervisão (BMS).

O ciclo e o COP

• Sobreaquecimento = T aspiração - T evaporação (5 a 8 K típico). Subarrefecimento = T condensação - T líquido (4 a 8 K).
• COP = calor útil / energia elétrica. 12 kWh com 3 kWh elétricos: COP 4, 9 kWh vêm do exterior.
• O COP cai quando a diferença entre origem e destino aumenta.

Válvula de 4 vias: por onde passa o fluido

Ligações: D descarga, S aspiração, E bateria interior, C bateria exterior.

• O compressor aspira sempre por S e descarrega sempre por D.
• Êmbolo deslizante movido por pressão, comandado por válvula piloto com bobina.
• Bobina alimentada em aquecimento em alguns fabricantes e em arrefecimento noutros: ver esquema.

Verificar a válvula e o degelo

1. Arrefecimento: D quente, S frio; interior fria, exterior quente.
2. Mudar para aquecimento: "pancada" suave e os papéis trocam.
3. Bobina sem tensão: a válvula não muda (multímetro).
4. Êmbolo preso a meio: baterias mornas, mau rendimento nos dois modos.
5. Passagem interna: S mais quente do que devia, corpo da válvula uniforme.

Degelo: em aquecimento o ciclo inverte, gás quente vai à exterior, o ventilador interior para ou entra a resistência. Vapor na exterior é normal; a drenagem não pode gelar.

Enchimento e purga, passo a passo

1. Esquemas, manual, corte elétrico bloqueado, EPI.
2. Lavar o circuito novo.
3. Encher devagar pelo ponto baixo, purgadores altos abertos.
4. Purgar do mais baixo ao mais alto.
5. Pressão de enchimento a frio (ex. 1,3 bar).
6. Ligar a bomba em velocidade baixa, purgar de novo, repor pressão.
7. Aquecer, purgar a quente, repor pressão.

Ensaio, colocação em serviço e entrega

• Ensaio de estanquidade: pressão acima da de serviço e abaixo do limite do componente mais fraco; critério: sem queda de pressão e sem fuga visível.
• Medir: pressão a frio e a quente, pré-carga do vaso, ΔT ida/retorno (15 K em radiadores 70/55, 5 a 8 K em piso), caudalímetros, proteções.
• Entregar: explicar termostato e pressão; manual e esquema; ficha de colocação em serviço com valores, data e nome.

Complementaridade entre sistemas

Regra: a fonte mais eficiente primeiro, a mais potente só quando é preciso, com a regulação a decidir a prioridade.

Segurança integrada

• Desligar, bloquear, sinalizar, verificar ausência de tensão antes de abrir.
• Água quente e circuitos pressurizados: despressurizar e arrefecer antes de intervir.
• Descarga das válvulas de segurança encanada e livre.
• Circuito frigorífico fechado nas aulas; certificação para intervir.
• Combustão e gás: técnico credenciado.
• Ficha de segurança do fluido sempre acessível.