Instalação HVAC: Guia de transformador e distribuição de energia

Instalação de climatizaçãogeralmente é discutido de uma perspectiva mecânica: resfriadores, unidades de tratamento de ar, dutos, bombas, compressores, equipamentos de ventilação e controles. Mas para grandes edifícios comerciais e industriais, há outra parte que merece tanta atenção-asistema de energia elétrica.

O equipamento HVAC pode ser responsável por uma parte substancial da demanda elétrica de um edifício. Grandes resfriadores, torres de resfriamento, bombas, compressores e sistemas de{1}ar condicionado precisam de uma fonte de alimentação confiável. Isso significa quetransformador, comutadores, cabos e sistema de proteção devem ser considerados como parte do plano de instalação de HVAC.

Para projetos como fábricas, hospitais, shopping centers, edifícios de escritórios, campi e data centers, a coordenação entre engenheiros de HVAC e engenheiros elétricos pode fazer uma grande diferença.

A instalação normalmente começa com a determinação dos requisitos de aquecimento e refrigeração do edifício. Os engenheiros então selecionam o equipamento, projetam o sistema mecânico, planejam a distribuição de energia elétrica, instalam o equipamento e concluem os testes e comissionamento.

Para uma instalação grande, o lado elétrico pode seguir uma configuração como:

Rede de serviços públicos → Painel de distribuição de média tensão → Transformador → Painel de distribuição de baixa tensão → Distribuição HVAC → Chillers / Bombas / AHUs / Ventiladores

A configuração real varia de projeto para projeto, mas a ideia básica é a mesma: o equipamento HVAC precisa de uma alimentação elétrica projetada adequadamente.

Por que os transformadores são importantes durante a instalação de HVAC

Um transformador altera a tensão elétrica de um nível para outro para que a energia possa ser distribuída de forma segura e eficiente por toda a instalação.

Muitos edifícios comerciais e industriais recebem eletricidade em média tensão. Os equipamentos HVAC, no entanto, podem operar em tensões mais baixas, como 400 V, 480 V, 600 V ou outros níveis específicos-do projeto.

Um transformador pode fornecer a tensão necessária para o sistema de distribuição HVAC do edifício.

Mais importante ainda, a capacidade do transformador tem de corresponder à procura eléctrica esperada.

Uma grande planta de resfriamento pode colocar uma carga contínua significativa em um transformador. Quando vários chillers, bombas, ventiladores e compressores operam juntos, a demanda total pode tornar-se substancial.

É por isso que a seleção do transformador deve acontecer durante os estágios iniciais do projeto da instalação do HVAC, e não após o sistema mecânico já ter sido finalizado.

Seleção de transformadores para sistemas HVAC

Não existe um transformador universal para todos os projetos de HVAC. A solução apropriada depende da tensão da instalação, da carga, do local de instalação, das condições ambientais, dos requisitos de capacidade e dos padrões aplicáveis.

Para instalações comerciais e industriais internas, umtransformador tipo secopode ser uma solução prática. Os transformadores do tipo seco não usam isolamento líquido e são comumente considerados para salas elétricas internas onde os requisitos de-segurança contra incêndio e manutenção são importantes.

Para distribuição ao ar livre, umtransformador imerso em óleooutransformador cheio de óleopode ser selecionado. Esses transformadores são amplamente utilizados para distribuição de energia elétrica e industrial e podem ser fabricados para capacidades relativamente altas.

A transformador montado em almofadaé outra opção comum para aplicações externas. Geralmente é instalado em uma base de concreto e conectado a cabos subterrâneos de média-tensão.

Para projetos maiores, umsubestação unitáriapode combinar um transformador com painéis de distribuição de média- e baixa-tensão para criar uma solução de distribuição de energia mais integrada.

Instalação HVAC e cálculo de carga elétrica

Uma das etapas mais importantes é determinar a carga elétrica real antes de selecionar o transformador.

A classificação na placa de identificação de cada dispositivo HVAC é apenas o ponto de partida. Os engenheiros também precisam considerar como o equipamento funciona.

Por exemplo, um resfriador central pode ter um motor ou compressor grande. Bombas e ventiladores de torre de resfriamento adicionam cargas adicionais. Inversores de frequência-variáveis ​​podem alterar as características operacionais do motor dependendo da carga.

Uma avaliação simplificada da carga elétrica HVAC pode incluir:

O transformador deve ser selecionado após considerar a demanda geral, em vez de simplesmente somar todas as classificações do equipamento.

A expansão futura é outro fator importante. Se uma fábrica planeia adicionar outra linha de produção ou um edifício comercial espera capacidade de refrigeração adicional, o transformador e o sistema de distribuição podem necessitar de capacidade disponível suficiente.

Partida do motor e capacidade do transformador

Equipamentos HVAC grandes podem criar demandas elétricas de curta duração-durante a inicialização.

Chillers, compressores, bombas e ventiladores podem usar motores grandes. Dependendo do motor e do método de partida, a corrente de partida pode ser consideravelmente maior que a corrente operacional normal.

Se o transformador não for selecionado corretamente, a partida de um motor HVAC grande pode contribuir para quedas de tensão.

Os sistemas HVAC modernos geralmente usam unidades de frequência-variáveis ​​ou outras tecnologias-de controle de motor para melhorar o controle e a eficiência energética. Esses sistemas podem reduzir alguns problemas{3}}relacionados à partida, mas também introduzem considerações elétricas adicionais, incluindo correntes harmônicas.

Para instalações HVAC maiores, os engenheiros podem, portanto, avaliar a impedância do transformador, a regulação de tensão, o desempenho harmônico, o aumento de temperatura e os requisitos de resfriamento como parte do projeto elétrico.

Transformador tipo seco para instalação de HVAC

A transformador tipo secoé frequentemente considerado quando o transformador é instalado dentro de um edifício comercial ou industrial.

Como o transformador não contém isolamento líquido, ele pode ser adequado para salas elétricas onde equipamentos cheios-de líquido são menos desejáveis.

Os transformadores do tipo seco também podem ser projetados para diferentes classes de isolamento, requisitos de{0}aumento de temperatura, configurações de gabinete e condições ambientais internas.

Para aplicações HVAC, a sala do transformador deve ter ventilação adequada porque o próprio transformador gera calor durante a operação.

A sala elétrica também precisa de espaço suficiente para inspeção e manutenção. Dutos, tubulações e outros serviços mecânicos de HVAC não devem interferir nas folgas ou no acesso do transformador.

Esta coordenação é fácil de ignorar durante a construção, mas pode tornar-se um problema real mais tarde.

Transformador montado em almofada para sistemas HVAC externos

A transformador montado em almofadapode ser usado quando o equipamento HVAC está localizado ao ar livre ou quando um edifício recebe energia subterrânea de média-tensão.

O transformador é instalado ao nível do solo sobre uma base de concreto, com as conexões primária e secundária dispostas de acordo com as necessidades do projeto.

Este tipo de transformador pode ser usado em edifícios comerciais, plantas industriais, campi, instalações de infraestrutura e outras aplicações onde a distribuição elétrica externa é preferida.

Dependendo do projeto, as tensões secundárias típicas podem incluir 480Y/277 V ou outras tensões do sistema especificadas pelo projeto elétrico.

Subestações unitárias para grandes cargas HVAC

Grandes instalações podem exigir mais do que um transformador individual.

A subestação unitáriaintegra um transformador com comutadores e equipamentos de distribuição associados. Esse arranjo pode simplificar o sistema de distribuição elétrica e fornecer uma solução coordenada para cargas-de alta potência.

Para uma planta HVAC de grande porte, a subestação unitária pode fornecer um grupo dedicado de resfriadores, bombas, torres de resfriamento e equipamentos relacionados.

Esta abordagem pode ser útil quando o sistema HVAC representa uma parte importante da demanda elétrica total da instalação.

A configuração final depende do nível de tensão, capacidade, requisitos de corrente-de falha, esquema de proteção, layout do edifício e padrões elétricos locais.

Instalação HVAC em Data Centers e Instalações Industriais

A instalação de HVAC torna-se particularmente importante em instalações onde o resfriamento não pode ser interrompido facilmente.

Os data centers são um bom exemplo. Os equipamentos de servidor e de rede geram calor substancial, enquanto os sistemas de resfriamento podem operar continuamente.

Chillers, bombas, torres de resfriamento, sistemas de ar-de salas de computadores e outros equipamentos de resfriamento exigem energia elétrica confiável.

As instalações industriais podem ter requisitos semelhantes. Além do resfriamento confortável do edifício, alguns processos de fabricação exigem temperatura e umidade controladas.

Nessas aplicações, o transformador faz parte da estratégia geral de confiabilidade de energia da instalação.

O projeto elétrico pode incluir vários transformadores, caminhos de energia redundantes, geradores de emergência, sistemas UPS, painéis de distribuição de média-tensão e equipamentos de transferência automática, dependendo do nível de confiabilidade exigido.

Considerações elétricas durante a instalação de HVAC

Os empreiteiros de HVAC e eletricidade devem coordenar-se antes que o equipamento chegue ao local.

A localização do transformador precisa ser verificada em relação à localização dos equipamentos HVAC, rotas de cabos, ventilação, requisitos de acesso e folgas de manutenção. A dissipação de calor do transformador também deve ser considerada ao projetar a sala elétrica.

O aterramento e a ligação são igualmente importantes. Motores HVAC, bombas, dutos metálicos, tubulações, transformadores, comutadores e outros equipamentos condutores podem precisar ser incorporados ao sistema de aterramento da instalação de acordo com o código elétrico aplicável e o design do projeto.

A coordenação da protecção também deverá ser revista. O transformador, o conjunto de manobra, a proteção do motor, os disjuntores e o equipamento HVAC devem funcionar juntos, em vez de serem projetados como sistemas completamente separados.

Teste e comissionamento de instalação HVAC

A instalação não termina quando todos os equipamentos estiverem fisicamente conectados.

Os testes e o comissionamento confirmam que os sistemas HVAC e elétricos funcionam conforme pretendido.

Os testes do transformador podem incluir resistência de isolamento, resistência do enrolamento, verificação de relação, verificações de aterramento, testes de proteção e outros testes exigidos pelas especificações do projeto.

No lado HVAC, o comissionamento pode incluir a verificação do fluxo de ar, fluxo de água, pressão, temperatura, corrente do motor, sequenciamento do equipamento e funções de controle.

Testar os sistemas em conjunto é particularmente útil. Um transformador pode funcionar corretamente sob condições elétricas normais, por exemplo, enquanto uma grande sequência de partida do chiller expõe um problema com queda de tensão ou coordenação de proteção.

Problemas comuns de instalação de HVAC

Alguns problemas de HVAC são mecânicos, mas outros estão relacionados com a infra-estrutura eléctrica.

Um transformador subdimensionado pode ter dificuldade em suportar a carga HVAC combinada. A proteção mal coordenada pode resultar em desarmes desnecessários do circuito. A ventilação inadequada ao redor de um transformador pode aumentar a temperatura operacional. O mau roteamento dos cabos ou o espaço de manutenção insuficiente podem dificultar desnecessariamente a manutenção futura.

As harmônicas também podem ser levadas em consideração quando o equipamento HVAC usa um grande número de unidades de frequência-variáveis.

Nenhum desses problemas significa necessariamente que o próprio equipamento HVAC esteja com defeito. Muitas vezes, eles se resumem à coordenação entre os projetos mecânicos e elétricos.

É por isso que vale a pena trazer o fabricante do transformador, o eletricista e a equipe de engenharia de HVAC para o projeto o quanto antes.

Escolhendo um fornecedor de transformadores para projetos de HVAC

Para projetos de HVAC com cargas elétricas significativas, a seleção do transformador é apenas uma parte da decisão de aquisição. A capacidade de engenharia, a capacidade de produção, a capacidade de testes, as opções de personalização, a documentação e o suporte pós-venda do fabricante também podem ser importantes.

Transformador Co. de Jiangsu Yawei, Ltd.é um fabricante de transformadores com mais de 30 anos de experiência em fabricação. Como subsidiária do Grupo Yawei, a Yawei fornece soluções de transformadores para distribuição de energia industrial, energia renovável, infraestrutura, instalações comerciais e outras aplicações.

A sua gama de produtos incluitransformadores do tipo seco, transformadores imersos em óleo, transformadores de distribuição, transformadores de média tensão, transformadores montados em bloco e soluções de subestações unitárias.

Para projetos relacionados-a HVAC, as especificações do transformador podem ser desenvolvidas em torno da tensão primária e secundária do projeto, capacidade, ambiente de instalação, requisitos de resfriamento, impedância, aumento de temperatura e outros parâmetros elétricos.

Para projetos com grandes cargas de HVAC, a comunicação técnica antecipada pode ajudar a confirmar a configuração apropriada do transformador antes da aquisição e instalação.

Considerações finais para instalação de HVAC

Um confiávelInstalação de climatizaçãoprecisa de mais do que equipamento mecânico instalado corretamente. A infra-estrutura eléctrica tem de suportar o sistema HVAC tanto em condições normais como em condições de funcionamento variáveis.

Transformadores, comutadores, cabos, sistemas de proteção, motores e controles HVAC devem ser considerados em conjunto. Para um edifício pequeno, isto pode ser relativamente simples. Para uma grande fábrica, data center, hospital, campus ou complexo comercial, ele pode se tornar uma parte importante do projeto elétrico do projeto.

Escolher antecipadamente o transformador certo, permitir capacidade adequada para requisitos futuros e coordenar as equipes mecânica e elétrica pode ajudar a evitar alterações dispendiosas durante a construção.

Para aquisição de transformadores, empreiteiros de HVAC, empresas de EPC, empreiteiros elétricos e consultores de engenharia podem trabalhar com o Yawei Transformer para desenvolver uma solução de transformador baseada nos requisitos reais do projeto.

Precisa de um transformador para um projeto de instalação de HVAC? Entre em contato com a Yawei Transformer para obter consultoria técnica e uma cotação-específica do projeto.

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