A regulação do caudal na conduta de insuflação é normalmente efectuada por variação da velocidade do ventilador de insuflação, de modo a manter constante a pressão num ponto da conduta. O ventilador de extracção deverá acompanhar a variação de caudal do ventilador de insuflação. Normalmente, não existe em cada sala controlo do caudal de ar de retorno.
Fixando-se a pressão na conduta e, consequentemente, a perda de pressão, P, o consumo de energia irá variar directamente com o caudal de ar, em vez de variar com o cubo do caudal. O resultado é uma redução do consumo de energia substancialmente menor do que a possível quando varia o caudal e a pressão. Esta será, porventura, a razão que permite explicar, em alguns casos, as diferenças entre os consumos de energia previstos para os sistemas VAV e os que ocorrem realmente.
No entanto, é possível ajustar o caudal e a pressão ao funcionamento da instalação, desde que sejam conhecidas as cargas térmicas de cada espaço. Conhecidas estas cargas, pode definir-se o caudal a insuflar e, determinando-se a pressão a vencer, decidir-se sobre o ponto de funcionamento do ventilador. Um programa central determina as cargas, utilizando para o efeito o valor do caudal e da temperatura do ar de insuflação, que são medidos em cada caixa VAV. O caudal pode ser medido localmente por equipamento apropriado, ou apenas estimado com base na posição de cada registo e do caudal total da instalação.
Com o objectivo de reduzir as perdas de pressão nas caixas VAV, pretende-se que o algoritmo de controlo permita que pelo menos uma caixa VAV tenha o registo totalmente aberto. Este objectivo pode ser alcançado, ajustando em conformidade, o ponto de funcionamento do ventilador em função da soma dos caudais das caixas VAV. Em alternativa, o sistema pode ser controlado pela pressão num ponto da conduta, por variação em passos sucessivos da sua pressão, até que o registo de uma caixa VAV esteja completamente aberto. Nesta situação, é apenas necessário conhecer as posições de fim de curso dos registos. Este último procedimento, aparentemente simples, tem diversas dificuldades de controlo, seja pela diferença de tempos de resposta entre a actuação dos registos das caixas VAV e a variação da velocidade do ventilador, seja pelo critério de decisão sobre a variação da pressão sempre que mais do que um registo esteja totalmente aberto.
uma bateria de água quente para reaquecimento, caso a sala necessite de aquecimento. Em modo de arrefecimento, o registo abre progressivamente à medida que a temperatura interior se afasta do valor definido. Em modo de aquecimento, o caudal de ar é fixo, correspondendo ao caudal mínimo definido na caixa, e a temperatura de insuflação é variável. Para variar a temperatura de insuflação, é actuada uma válvula modulante que controla o caudal de água quente da bateria de reaquecimento da caixa VAV.
Alguns controladores admitem dois valores para o caudal mínimo de ar nas caixas VAV. Um é definido para períodos de desocupação dos espaços, em que o caudal insuflado poderá mesmo ser nulo; outro é fixado para os períodos em que a carga térmica a remover é baixa. Este caudal é muitas vezes assumido, por facilidade de projecto, como 30 a 50% do caudal máximo da caixa VAV. No entanto, pode ser determinado pelo maior valor entre o caudal necessário à remoção da carga térmica e o mínimo que garanta as necessidades de ar exterior [4.3].
As caixas VAV podem ser divididas em função do controlo, nas que permitem a leitura directa do caudal, ou a estimativa da posição do registo, e nas que indicam apenas as posições limites de registo aberto ou fechado. A escolha entre umas e outras depende do tipo de instalação, exigências de conforto e custos associados.
Figura 4.3. Controlo da caixa VAV
Um sistema onde seja conhecida a posição de cada registo permite ajustar os diversos parâmetros de modo mais correcto. Existindo diversos parâmetros a ajustar, que interfiram entre si, poderão ocorrer instabilidades em alguns sistemas. Estas instabilidades podem ser minoradas se cada controlador local de temperatura tiver disponível uma gama limitada de variação e se a actuação nos registos das caixas VAV for lenta [4.4].
Dado que a UTA do sistema VAV insufla ar arrefecido ou aquecido, poderão existir zonas com necessidades térmicas opostas. Uma zona oposta funcionará tanto melhor em termos de conforto térmico, quanto menor for o caudal de ar de insuflação, o que por si limita a quantidade de ar novo introduzida. A resolução do problema de conforto passa pelo reaquecimento terminal nas caixas VAV, por utilização de uma bateria eléctrica ou de água quente.
Os sistemas VAV permitem ainda, em modo de arrefecimento, o arrefecimento gratuito dos espaços, pela introdução de elevados caudais de ar exterior até ao limite do caudal total de insuflação. Esta opção é escolhida quando a temperatura, ou entalpia, do ar exterior for inferior à do ar de retorno, obrigando a actuar nos registos de retorno, admissão de ar exterior e exaustão.
Um método correntemente utilizado consiste na abertura progressiva dos registos de ar exterior e de exaustão, à medida que o registo de ar de retorno fecha. Em alternativa, pode manter-se o registo de ar de exterior sempre aberto, enquanto se modula em sentido contrário apenas os registos de retorno e de exaustão.
Esta hipótese tem a vantagem de reduzir a perda de carga num dos registos.
Finalmente, há ainda a possibilidade de actuar apenas no registo de retorno, permitindo a abertura permanente dos outros dois. Em qualquer dos casos, a fracção de ar novo pode ser sempre determinada pela posição dos registos [4.5]. No entanto, esta última possibilidade deve ser estudada de modo a garantir que os fluxos de ar novo e de retorno são correctos nas diversas posições do registo.
A figura seguinte esquematiza o funcionamento de uma UTA com registo de ar exterior acoplado aos outros dois, com válvulas de controlo da bateria de aquecimento e de controlo da bateria de arrefecimento. O controlador da UTA utiliza uma escala com valores proporcionais à diferença entre a temperatura (ou entalpia) exterior e interior. Uma medida média das condições interiores pode ser dada pela medição das condições na conduta de retorno.
Figura 4.4. Controlo da UTA
Para valores baixos do sinal é definido um caudal mínimo de ar exterior. Este caudal é aumentado quando o valor do sinal varia de 0 a 100%, permitindo aproveitar o arrefecimento gratuito. Acima de um determinado valor de temperatura é definido novamente o caudal mínimo de ar exterior. As válvulas de aquecimento e de arrefecimento são moduladas entre valores do sinal referido.
É comum o sistema de controlo actuar de modo progressivo nos registos, com base nos valores de temperatura exterior e de retorno. Esta solução apenas facilita o controlo, já que a poupança de energia ocorre logo que a temperatura, ou entalpia, do ar exterior for inferior à do ar interior. Assim, em alternativa a um sistema com modulação de registos,
registos, para aproveitamento do arrefecimento gratuito, fosse aberto ou fechado.
O sistema VAV tornou-se suficientemente popular nos EUA, para passar a ser considerado como o sistema de climatização por excelência. Falar de climatização ou de um sistema VAV são praticamente sinónimos nesse país.
Assim, mesmo com os sistemas de expansão directa, em que o caudal da UTA deve ser constante, os norte-americanos utilizam um registo motorizado que interliga a conduta de insuflação à de retorno, para permitir variar o caudal na insuflação.