Estudo e dimensionamento da instalação AVAC de um navio

Abstract

Os sistemas de aquecimento, ventilação e ar condicionado (AVAC) devem garantir que determinados parâmetros, como a temperatura, humidade relativa e qualidade do ar interior estejam de acordo com padrões exigidos para assegurar o conforto dos ocupantes de um espaço. Foi neste contexto que surgiu a proposta de desenvolver um projeto, na empresa West Sea – Estaleiros Navais, Lda., em Viana do Castelo, com o propósito de dimensionar a instalação AVAC de um navio cruzeiro para o rio Douro. Este estudo teve como principal foco a determinação da potência do chiller, isto é, do equipamento responsável pela produção de água refrigerada do navio, para efeitos de climatização. A sua potência está diretamente associada às necessidades de arrefecimento dos vários espaços da embarcação e é estabelecida em função da potência de arrefecimento de outros equipamentos, como os ventiloconvectores e as baterias de arrefecimento das unidades de tratamento de ar novo (UTAN). Com isto em mente, foi necessário efetuar um estudo pormenorizado de todos os compartimentos constituintes do navio, recorrendo à norma ISO 7547, com o intuito de determinar o balanço térmico, permitindo aferir os ganhos e perdas térmicas e, consequentemente, as respetivas necessidades de arrefecimento. Posteriormente, após a determinação dos pontos de insuflação das UTAN, foi possível calcular a potência das serpentinas de arrefecimento das três unidades. Em consequência deste cálculo foi então possível selecionar os ventiloconvectores de todos os compartimentos do navio. Assim, com os dados reunidos e após um estudo detalhado das necessidades efetivas de arrefecimento do navio para uma viagem de 8 dias, efetuada durante o verão, foi possível determinar a potência do chiller. Por fim, para cumprir o último objetivo do projeto e para melhorar a eficiência energética do navio, foi analisada a possibilidade de se instalar um sistema de recuperação de calor a bordo, com principal foco na estação de arrefecimento. Atualmente, todo o ar exaurido é enviado diretamente para o exterior, pelo que existe um grande desperdício energético. Assim, foi efetuado um estudo a três equipamentos que permitem a recuperação de calor (UTA com permutador de placas, UTA com roda térmica e sistema de baterias). Com esta análise, foi possível concluir que a bateria de recuperação se apresenta como a única opção economicamente viável.

Heating, ventilation and air conditioning systems (HVAC) must ensure that certain parameters such as temperature, relative humidity and indoor air quality are in accordance with standards required to ensure the comfort of the occupants of a space. It was in this context that the proposal arose to develop a project, in the company West Sea – Estaleiros Navais, Lda., in Viana do Castelo, with the purpose of dimensioning the HVAC installation of a cruise ship to the Douro River. This study had as focus the determination of the power of the chiller, that is, of the equipment responsible to produce refrigerated water of the ship, for the purposes of air conditioning. Its power is directly associated with the cooling needs of the various spaces of the vessel and is established according to the cooling power of other equipment, such as fan coil units and cooling batteries of air handling units (AHU). It was necessary to carry out a detailed study of all the constituent compartments of the ship, using the ISO 7547 standard, to determine the thermal balance, allowing to assess the thermal gains and losses and, consequently, the respective cooling needs. Subsequently, after determining the supply points of the AHU, it was possible to calculate the power of the cooling coils of the three units. As a result of this calculation, it was then possible to select the fan coil units of all compartments of the ship. Thus, with the data gathered and after a detailed study of the effective cooling needs of the ship for an 8-day voyage, made during the summer, it was possible to determine the power of the chiller. Finally, to meet the last objective of the project and to improve the energy efficiency of the ship, the possibility of installing a heat recovery system on board was analysed, with the focus on summer. Currently, all exhausted air is sent directly to the outside, so there is a lot of energy waste. Thus, a study was carried out on three pieces of equipment that allow heat recovery (AHU with plate exchanger, AHU with enthalpy wheel and a battery system). With this analysis, it was possible to conclude that the recovery battery presents itself as the only economically viable option.