A "proporção áurea" dos sistemas de ventilação e desumidificação para piscinas: a lei do equilíbrio entre caudal de ar, humidade e consumo de energia.

       Na conceção, operação e manutenção de piscinas interiores, o desempenho dos sistemas de ventilação e desumidificação afecta diretamente o conforto, a segurança e os custos de funcionamento do ambiente da piscina. Como encontrar o "rácio dourado" entre o caudal de ar, a humidade e o consumo de energia é o principal desafio para engenheiros, projectistas e equipas de operação e manutenção. Com base na norma ASHRAE e em dados de medição reais, este documento apresenta uma análise aprofundada da estratégia de equilíbrio dinâmico entre os três, fornecendo uma base científica para a otimização do sistema de piscinas.

‌I. Modelação teórica: cálculo básico do caudal de ar e da humidade‌

1. ‌Estrutura de cálculo do caudal de ar ASHRAE‌
   De acordo com a norma ASHRAE 62.1, existem duas condições que têm de ser cumpridas para a quantidade mínima de ar fresco para piscinas interiores:

   • ‌necessidades respiratórias humanas: Calculado a 10 L/s de ar fresco per capita (com base na ocupação máxima).
   • ‌Requisitos de controlo da humidadeCalcular a quantidade de desumidificação necessária utilizando a fórmula de evaporação e, em seguida, inverter o caudal de ar de ventilação.

   A equação é expressa de forma simplificada como:Q=ACH×V/60

   1. Entre eles.$Q$é o volume de ar fresco (m³/h).$ACH$é o número de mudanças de ar por hora.$V$A ASHRAE recomenda que o número de renovações de ar para piscinas interiores seja controlado em 4-6 vezes/hora, o que deve ser ajustado em conjunto com a carga de humidade.

   2. ‌Limiares para o controlo da humidade: temperatura do ponto de orvalho e evaporação‌
      Evaporação da superfície da piscina ($W$) é calculada pela fórmula de Dalton:

      W=(Pw​-Pa​)×A×F

      • Pw​Pressão de vapor saturado (kPa) à superfície da água, positivamente relacionada com a temperatura da água;
      • Pa​Pressão de vapor real do ar (kPa);
      • $A$Superfície da água da piscina (m²);
      • $F$Coeficiente de evaporação (geralmente considerado como 0,1-0,2, influenciado pela velocidade do vento e pela intensidade da atividade).

      Quando o caudal de ar de ventilação é insuficientePaPa​Elevado, resultando em evaporação$W$A humidade diminuirá, mas demasiada humidade causará problemas de condensação; por outro lado, a ventilação excessiva pode reduzir a humidade, mas fará aumentar a perda de calor e o consumo de energia.

   ---

   ‌Em segundo lugar, o equilíbrio dinâmico: volume de ar, humidade e consumo de energia do jogo‌

   1. ‌"Os três princípios fundamentais da proporção áurea‌

      • ‌Princípio 1: Prioridade da humidade--Controlar a humidade do ar a 50%-60% (temperatura do ponto de orvalho ≤14℃) para evitar a corrosão estrutural e o crescimento de bolores.
      • ‌Princípio 2: Caudal de ar mínimo--Selecionar o número mínimo de renovações de ar (por exemplo, 4/hora) para reduzir a perda de calor, desde que os requisitos de humidade sejam cumpridos.
      • ‌Princípio 3: Recuperação de energia--Compensar as perdas de energia devidas à ventilação, recuperando o calor latente da evaporação através de desumidificadores com bomba de calor.

   2. ‌Vias de otimização da eficiência energética‌

      • ‌Caminho 1: controlo hierárquico do fluxo de ar‌
        Ajustar dinamicamente o caudal de ar em função da intensidade de utilização da piscina (por exemplo, horário de abertura, número de visitantes). Exemplo:
        • Horas de pico: 6 renovações de ar/hora activadas;
        • Horas baixas: baixar para 4 vezes/hora em conjunto com um desumidificador para manter a humidade.
      • ‌Caminho 2: Integração do sistema de bomba de calor‌
        Com os desumidificadores com recuperação de calor (como a série CDP da Dantherm), o calor recuperado durante a desumidificação é utilizado para o aquecimento da água da piscina ou do ar, poupando energia até 60%-70%.
      • ‌Caminho 3: Controlo Preditivo Inteligente‌
        Através do sensor de humidade + algoritmo de IA para avaliar previamente as alterações de evaporação (por exemplo, alterações climáticas súbitas ou reserva de eventos), ajustar antecipadamente os modos de ventilação e desumidificação para evitar a sobrecarga do sistema ou o funcionamento redundante.

   ---

   ‌III Verificação prática: comparação dos dados medidos e dos casos‌

   Tomemos como exemplo um projeto de renovação de uma piscina de um hotel internacional: o sistema original adopta uma permuta de ar fixa de 6 vezes/hora + desumidificador tradicional; após a renovação, é atualizado para um sistema de ligação de ventilação por conversão de frequência + desumidificação por bomba de calor; a comparação dos dados é a seguinte

   norma	pré-conversão	após a conversão	grau de redução (em preços, números, etc.)
   Consumo médio anual de energia (kWh/m²)	320	180	43.8%
   Conformidade com a humidade (%)	75% (altamente volátil)	95% (estabilizado)	–
   Taxa de avarias do equipamento (vezes/ano)	8	2	75%

   ‌Principais pontos de melhoria::

   • Os ventiladores com inversor ajustam o fluxo de ar de acordo com a humidade em tempo real, reduzindo a ventilação ineficaz;
   • Os desumidificadores com bomba de calor recuperam o calor para o termóstato da água da piscina e reduzem a carga da caldeira;
   • O sistema de controlo inteligente reduz os erros de intervenção manual.

   ---

   ‌IV. Recomendações de conceção: 4 passos para alcançar a "proporção áurea"‌

   1. ‌Cálculo exato da carga‌
      Utilizar software especializado (como o Carrier HAP ou o IESVE) para simular a evaporação da piscina, as necessidades de ventilação e as perdas de calor, a fim de evitar erros de seleção do equipamento causados pelo empirismo.

   2. ‌Seleção de dispositivos altamente integrados‌
      É dada prioridade à utilização de sistemas 3 em 1 para ventilação, desumidificação e recuperação de calor (por exemplo, Calorex Varipac), o que reduz a complexidade das condutas e a ocupação de espaço.

   3. ‌Permitir a redundância na regulamentação‌
      Acrescentar uma margem de regulação de 10%-15% ao valor de conceção do caudal de ar para fazer face a cenários inesperados de carga elevada (por exemplo, festas na piscina ou torneios).

   4. ‌Monitorização e iteração a longo prazo‌
      São instalados sensores IoT para monitorizar a humidade, o fluxo de ar e os dados de consumo de energia, e o rácio de eficiência energética (COP) do sistema é analisado trimestralmente para uma otimização contínua da estratégia de funcionamento.

   ---

   ‌observações finais‌

           A essência da "proporção áurea" do sistema de ventilação e desumidificação de piscinas é encontrar a solução ideal entre a segurança ambiental e a eficiência energética através da modelação científica e da inovação tecnológica. Com o avanço da tecnologia das bombas de calor e dos algoritmos de controlo inteligentes, este equilíbrio será mais refinado e dinâmico, proporcionando uma garantia sólida para o desenvolvimento sustentável das piscinas interiores.

   ​