As temperaturas instáveis nas divisões reduzem o conforto e aumentam o desperdício de energia. Um controlo deficiente das zonas pode aumentar os custos operacionais. Os atuadores térmicos constituem uma forma eficaz de regular o caudal de água nos sistemas de climatização.
Os atuadores térmicos controlam a temperatura ambiente abrindo ou fechando as válvulas do sistema de climatização, de acordo com os sinais do termóstato. Quando a temperatura se afasta do valor de referência, o atuador ajusta o caudal de água de aquecimento ou de refrigeração. Isto permite o controlo automático por zonas, ajuda a manter temperaturas interiores estáveis e pode reduzir o consumo desnecessário de energia nos sistemas de climatização hidrónicos.
Para utilizar os atuadores térmicos de forma eficaz, é importante compreender como funcionam, onde são aplicados e como os selecionar.
O que é um atuador térmico?
A atuador térmico, também conhecido como um atuador eletrotérmico, é um dispositivo elétrico utilizado para controlar válvulas em sistemas de aquecimento e refrigeração.
É normalmente instalado em:
- Válvulas de radiador
- Manifolds para aquecimento por piso radiante
- Válvulas para ventiloconvectores
- Válvulas de zona hidrónicas
- Circuitos de distribuição de aquecimento e refrigeração
No interior do atuador, um elemento de aquecimento elétrico aquece um material de expansão. À medida que o material aquece, expande-se e gera movimento mecânico.
Este movimento empurra ou liberta a haste da válvula, alterando a quantidade de água que flui através do circuito de climatização.
Quando a alimentação elétrica é desligada, o atuador arrefece e regressa gradualmente à sua posição inicial.
Uma vez que os atuadores térmicos funcionam com base na expansão térmica gradual, em vez de recorrerem a um motor de alta velocidade, são particularmente adequados para aplicações em que as variações de temperatura ocorrem de forma relativamente lenta.
Como é que os atuadores térmicos controlam a temperatura ambiente?
Um atuador térmico normalmente não mede diretamente a temperatura ambiente.
Em vez disso, funciona em conjunto com um termóstato de ambiente, sensor de temperatura, controlador de zona ou sistema de gestão de edifícios.
Uma sequência de controlo típica segue quatro etapas:
- O termóstato mede a temperatura ambiente.
- O controlador compara a temperatura com o valor de referência.
- O termóstato envia um sinal ao atuador térmico.
- O atuador abre ou fecha a válvula para regular o caudal de água.
Por exemplo, se uma divisão ficar mais fria do que a temperatura pretendida, o termóstato pode ativar o circuito de aquecimento.
O atuador abre então a válvula correspondente, permitindo que a água quente passe pelo radiador, pelo circuito de aquecimento por piso radiante ou pelo ventiloconvector.
Assim que a temperatura da divisão se aproxima da temperatura pretendida, o controlador altera o sinal e reduz ou interrompe o fluxo de água.
Este processo permite que cada divisão ou zona receba aquecimento ou arrefecimento de acordo com a procura real.
Por que utilizar atuadores térmicos para o controlo da temperatura ambiente?
Os atuadores térmicos são amplamente utilizados porque permitem controlo individual por zona.
As diferentes áreas de um edifício comercial ou industrial podem ter necessidades de aquecimento e arrefecimento muito diferentes.
A necessidade de regulação da temperatura pode variar devido a:
- Número de ocupantes
- Ganho de calor solar
- Funcionamento do equipamento
- Orientação do edifício
- Dimensões do quarto
- Horários de trabalho
- Condições de isolamento
Sem controlo por zonas, uma única configuração do sistema de climatização pode fazer com que algumas divisões fiquem demasiado quentes, enquanto outras permanecem demasiado frias.
Os atuadores térmicos permitem que zonas distintas respondam de forma independente aos seus próprios requisitos de temperatura.
Temperatura interior mais estável
Ao regular o caudal de água de acordo com a procura do termóstato, os atuadores térmicos ajudam a manter as temperaturas mais próximas do ponto de regulação pretendido.
Maior eficiência energética
Quando uma divisão atinge a temperatura pretendida, o atuador pode limitar o caudal de água de aquecimento ou arrefecimento desnecessário.
Isto pode reduzir o desperdício de energia e melhorar a eficiência operacional global do sistema de climatização.
Controlo independente por zona
Cada escritório, sala de reuniões, área de produção ou zona do edifício pode funcionar de acordo com a sua própria configuração de temperatura.
Funcionamento automático
Uma vez integrados com termóstatos ou controladores, os atuadores térmicos podem funcionar automaticamente, sem necessidade de ajuste manual contínuo.
Atuadores térmicos normalmente fechados vs. normalmente abertos
Os atuadores térmicos estão normalmente disponíveis em normalmente fechado (NC) e normalmente aberto (NO) versões.
| Tipo | Posição predefinida | Comportamento típico |
|---|---|---|
| Normalmente fechado (NC) | A válvula permanece fechada sem energia elétrica | A alimentação ativa o atuador para abrir ou regular a válvula |
| Normalmente aberto (NO) | A válvula permanece aberta mesmo sem energia elétrica | A alimentação ativa o atuador para fechar ou regular a válvula |
A opção correta depende da estratégia de controlo do sistema de climatização.
Os engenheiros devem ter em conta:
- Posição da válvula exigida em caso de falha de energia
- Conceção de sistemas de aquecimento ou refrigeração
- Requisitos de segurança
- Estratégia de gestão energética
- Compatibilidade com controladores
- Condições de funcionamento do edifício
Nenhuma das configurações é, por si só, a melhor para todas as aplicações.
O que se deve ter em conta ao escolher um atuador térmico?
A seleção do atuador correto não se resume apenas à escolha da tensão de funcionamento.
É necessário verificar vários fatores técnicos.
1. Compatibilidade das válvulas
O atuador deve ser compatível com a ligação da válvula e com as suas características de funcionamento.
Entre os parâmetros importantes contam-se:
- Tamanho da ligação
- Dimensões da haste da válvula
- Curso necessário
- Força de fecho
- Método de montagem
2. Tensão de funcionamento
Os atuadores térmicos comuns podem funcionar com tensões como:
- 24 V
- 230 V
A tensão do atuador deve ser compatível com o termóstato, o controlador e o projeto elétrico.
3. Normalmente aberto ou normalmente fechado
O modo de funcionamento selecionado deve corresponder ao comportamento exigido do sistema durante o funcionamento normal e em caso de interrupção de energia.
4. Tempo de resposta
Os atuadores térmicos não costumam abrir ou fechar instantaneamente.
O material de expansão interna necessita de tempo para aquecer e arrefecer, pelo que o tempo de resposta deve ser tido em conta na conceção da sequência de controlo.
5. Integração do sistema de controlo
O atuador deve ser compatível com o sistema de controlo pretendido, incluindo:
- Termóstatos de ambiente
- Controladores de zona
- Sistemas de gestão de edifícios
- Controladores centrais de AVAC
- Sistemas de monitorização remota
Os atuadores térmicos podem funcionar com um BMS?
Sim.
Os atuadores térmicos podem ser integrados num sistema mais abrangente Sistema de Gestão de Edifícios (BMS) através de termóstatos, controladores e módulos de controlo compatíveis.
Um BMS pode coordenar várias zonas e monitorizar fatores como:
- Temperatura ambiente
- Procura de aquecimento
- Procura de refrigeração
- Estado da válvula
- Horários de funcionamento
- Consumo de energia
Isto é particularmente útil em edifícios comerciais e industriais com muitos espaços controlados de forma independente.
A Jinyi HVAC fornece soluções de climatização para os setores industrial e comercial, que podem incluir projetos de sistemas personalizados, gestão por zonas, integração com sistemas de gestão de edifícios (BMS), controlos inteligentes e monitorização remota, de acordo com os requisitos de cada projeto.
Onde é que os atuadores térmicos são normalmente utilizados?
Os atuadores térmicos são adequados para diversas aplicações de aquecimento e arrefecimento hidrónicos, incluindo:
- Edifícios de escritórios
- Complexos comerciais
- Hotéis
- Instalações industriais
- Armazéns
- Edifícios residenciais
- Sistemas de aquecimento por piso radiante
- Sistemas de ventiloconvectores
- Redes de aquecimento por zonas
A sua adequação depende do design da válvula, dos requisitos de resposta, da estratégia de controlo e da configuração geral do sistema de climatização.
Os atuadores térmicos são adequados para todas as aplicações de AVAC?
Não necessariamente.
Os atuadores térmicos são extremamente práticos para o controlo da temperatura ambiente e por zona, mas algumas aplicações podem exigir um posicionamento mais rápido ou mais preciso das válvulas.
As tecnologias alternativas de atuadores podem ser mais adequadas quando um sistema requer:
- Movimento muito rápido da válvula
- Posicionamento proporcional contínuo
- Elevada força de acionamento
- Modulação complexa
- Controlo industrial especializado
Por conseguinte, a escolha do atuador deve basear-se no sistema completo de AVAC e não apenas na válvula.
As características das válvulas, a lógica de controlo, os requisitos relativos ao caudal de água, as especificações elétricas, a precisão do controlo da temperatura e as condições de funcionamento do sistema devem ser avaliadas em conjunto.
Conclusão
Os atuadores térmicos proporcionam um controlo fiável da temperatura por zona, regulando o caudal de água do sistema de climatização, contribuindo para melhorar o conforto interior, a eficiência do sistema e o funcionamento automatizado.
