Impactos da Pandemia de COVID-19 sobre Sistemas de Ar Condicionado e Climatização

 

1.RESUMO

 

Em Wuhan, capital da província de Hubei, na China, no final de 2019, foi detectado um surto de síndrome respiratória aguda grave, com alta transmissibilidade [1]. Uma nova linhagem viral de coronavírus, denominado SARS-CoV-2 (Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2), responsável pela doença denominada COVID-19, foi identificada através de técnicas laboratoriais.

 

Estudos recentes têm demonstrado que a transmissão do vírus SARS-CoV-2 ocorre de forma rápida entre seres humanos, por permanecer viável em aerossol por horas e em superfícies, por dias [2].

 

Em função da presença desta nova doença respiratória, com indícios de transmissão pelo ar, ambientes climatizados que não possuem sistema de adequado de renovação e tratamento de ar tornam-se fatores de riscos, podendo contribuir para o aumento na transmissão desta doença [3], [4].

 

2. ESTADO ATUAL DOS AMBIENTES CLIMATIZADOS

 

O aumento na renda média das famílias brasileiras proporcionou importantes mudanças no cotidiano e, dentre as demandas por conforto, observou-se    um    aumento    na presença de sistemas de climatização nas residências [5].
Segundo a Empresa de Pesquisa Energética, então pertencente ao Ministério de Minas e Energia, entre 2005 e 2017, o consumo  de energia no setor residencial triplicou, isto devido a condicionadores de ar [5], indicando a magnitude da transformação. Apesar desse levantamento ter focado no setor residencial, esta expansão também ocorreu em outros setores. Gradualmente o padrão construtivo tem sofrido alterações, de modo que a climatização dos ambientes tem se deslocado do patamar de elemento opcional para elemento essencial (principalmente em cidades de clima quente).

 

Os códigos de obras locais têm sido elementos que contribuem para assegurar um mínimo de controle nos espaços com climatização, exigindo a presença de janelas e outros elementos visando a ventilação adequada, mas nem sempre são suficientes ou efetivos para garantir condições sanitárias adequadas [6]– [8].

 

Apesar de inadequados, ambientes climatizados sem renovação de ar suficiente estão normalizados socialmente, resultando em espaços que foram concebidos com a instalação de climatização para compensar todos os outros elementos de ventilação. Resultando em ambientes sem janelas, salas com janelas blindadas, compartimentalização por divisórias que isolam as fontes de ar externo, dentre outros diversos exemplos do cotidiano.

 

No entanto, a conjuntura atual demanda uma revisão do que é aceitável, pois convive-se atualmente com uma pandemia de uma doença respiratória grave, com fortes indícios de transmissão aérea e não somente por contato, como imaginava-se originalmente.  Sendo assim, ambientes climatizados que não possuem condição adequada de renovação e/ou tratamento de ar são fator de risco adicional de transmissão desse tipo de doença [4]–[7]

 

3. INFLUÊNCIA DA RENOVAÇÃO DE AR SOBRE OS SISTEMAS JÁ INSTALADOS

 

A renovação de ar é um importante parâmetro e precisa ser considerado em projetos de climatização, e tem como intuito garantir a qualidade do ar interior, se fazendo presente em diversas regulamentações em todo o mundo, e no Brasil é normatizado pela NBR 16401-3 [9]. Em muitos casos as instalações de ar-condicionado contam apenas com a renovação de ar através de infiltração por frestas de portas, janelas, pela entrada e saída de pessoas.

 

Apesar do público em geral tratar qualquer entrada de ar exterior como algo a  ser combatido em ambientes climatizados, com eventuais comportamentos enérgicos  em busca desse objetivo (como selamento de janelas e portas), a entrada de ar na verdade trata-se de um elemento essencial para a manutenção da salubridade de ambientes confinados [9].

 

Os projetos de sistemas de ar-condicionado que consideram renovação mecânica de ar utilizam equipamentos que insuflam o ar exterior de acordo com as condições de projeto. As figuras 1 e 2 abaixo apresentam dois exemplos dos processos descritos.

 

A renovação mecânica está mais presente em ambientes dotados de sistema de climatização central ou em instalações do tipo que seguem normatização mais rigorosa, como hospitais ou laboratórios. Quando o ambiente é dotado de ar condicionado do tipo split ou mesmo modelos de janela, é incomum haver equipamentos adicionais como gabinetes de ventilação ou exaustores/insufladores de ar. É importante esclarecer que é possível a instalação de equipamentos de renovação em ambientes que não os possuem atualmente, mas existem algumas ressalvas que devem ser feitas.

Figura 1: Em primeiro plano na imagem é possível identificar um sistema de renovação mecânica utilizando gabinete de ventilação [10]

Figura 2: Sala de aula com equipamento de ar condicionado do tipo split (ou ductless) sem renovação mecânica [11]

 

Considerando a adaptação de ambientes para que passe a contar com renovação mecânica de ar, é preciso avaliar o impacto da troca do ar interior pelo ar exterior (que está a uma temperatura mais alta) e se os equipamentos atuais suportarão o consequente incremento da carga térmica, isto é, a quantidade de calor que precisará ser extraída do ambiente para atingir a temperatura e umidade esperadas.

 

Como os cálculos de carga térmica são realizados buscando designar os equipamentos de ar condicionado de acordo com a real necessidade dos ambientes, o processo de cálculo, conforme preconiza a NBR 16401-1 [12], considera as cargas máximas simultâneas de cada unidade de tratamento de ar e do conjunto do sistema, bem como as épocas de suas respectivas ocorrências. Nas metodologias de cálculo, busca-se fazer um levantamento criterioso para tornar o sistema eficiente e econômico, não é comum haver excedente de capacidade de refrigeração se não houver justificativa.

 

Como os sistemas já instalados foram dimensionados em um contexto diferente do atual, se os mesmos não possuíam previamente a necessidade de lidar com renovação constante do ar ambiente, podem não estar preparados para uma nova fonte de calor dessa magnitude.

Para atingir os parâmetros desejados os equipamentos empregam a contínua recirculação do ar que fica confinado no ambiente por seu trocador de calor [13]. A cada vez que o ciclo se repete, o ar do ambiente torna-se um pouco mais frio e viabiliza uma nova redução de temperatura na próxima passagem do ar pelo interior do equipamento. Um equipamento split convencional de 15.000 Kcal/h é projetado para recircular completamente o ar de uma sala de 60 m² e pé direito de 3 m por até 13 vezes [14].

 

Durante todo o processo as fontes de calor (insolação, pessoas, iluminação, equipamentos, ar externo) continuam contribuindo para o aumento da temperatura interna do ambiente. Portanto, o projeto dos sistemas de climatização dimensiona o equipamento para ter capacidade de refrigeração suficiente para vencer essa fase transiente em um tempo aceitável para a aplicação (fase inicial em que a temperatura diminui gradualmente) e ser capaz de manter o regime estacionário (no qual a temperatura se estabiliza) ao longo do tempo.

 

A inserção de ar externo com a frequência requerida na conjuntura atual de risco alto de contaminação pelo vírus SARS-CoV-2, que é o equivalente à troca por completo do ar ambiente várias vezes por hora, tem potencial para aumentar a carga térmica do ambiente a um patamar maior do que os projetos originais de climatização comportam, pois isso interrompe os diversos ciclos responsáveis pela redução da temperatura e reinicia o processo do zero.

 

A título de ilustração, um ambiente de 60m² com pé direito de 3m teria um acréscimo de aproximadamente 8.316,0 Kcal/h em sua carga térmica caso realizasse 5 trocas de ar (considerando ar interno a 23ºC e 40% de umidade relativa e ar externo a 30ºC e 65% U.R). A figura 3 apresenta o resultado de uma gama de simulações.

 

Considerando que este incremento se soma à carga térmica derivada das outras fontes já citadas (pessoas, equipamentos, iluminação, insolação, etc.) e que os equipamentos previamente instalados não tenham excedente de capacidade de refrigeração, torna-se pouco provável que as condições de conforto térmico desejadas sejam alcançadas caso ocorra a renovação do ar diversas vezes por hora.

 

Neste particular cabe ressaltar que ambientes com temperatura 1 ou 2°C acima do valor mais tradicional não irá provocar desconforto na maioria das pessoas, A carta psicométrica de conforto fornece uma boa ideia do assunto.

Figura 3:Carta psicométrica de conforto

 

Como os espaços simplesmente não foram pensados para a atual realidade de enfrentamento de uma pandemia de doença respiratória aguda grave com fortes indícios de transmissão aérea, é preciso assegurar que há potência suficiente para alcançar os mesmos parâmetros.

 

Desde a deflagração da pandemia provocada pelo vírus SARS-CoV-2, uma das frentes de contenção na propagação viral buscou compreender os mecanismos de transmissão da COVID-19.

 

Dbouk e Drikakis (2020a) observaram que gotículas de saliva de humanos contaminados percorrem distâncias consideráveis (2 a 6 metros), dependendo das condições ambientais, o que torna necessário o distanciamento social e a utilização de equipamento de proteção individual [15].

 

Um dos estudos relacionados com maior repercussão até o momento, e significativa cobertura na mídia brasileira [16]–[19], relata o rastreamento de três famílias contaminadas por um único indivíduo através do sistema de ar condicionado de um restaurante [3].

 

Ao analisar os elementos em comum entre os indivíduos contaminados constatou-se que as mesas das três famílias se encontravam alinhadas com a mesma unidade evaporadora do sistema de ar-condicionado, conforme a figura 4, portanto, todas recebiam a projeção do mesmo fluxo de ar. Não houve identificação de qualquer contato físico entre os contaminados ou compartilhamento de objetos, conflitando com a forma de contágio conhecida até então, que se dá através de gotículas de saliva. Tampouco outro indivíduo presente no restaurante na mesma ocasião, clientes ou funcionários, se contaminou [3]

Figura 4: Representação esquemática da posição dos clientes do restaurante contaminados, das unidades de ar-condicionado e do fluxo de ar.

Figura 4ª  As pessoas em vermelho representam os indivíduos contaminados durante a exposição e a marcação em amarelo o único indivíduo com indicativo de contaminação previamente ao ocorrido [3]

 

Lu e colaboradores concluíram a transmissão do vírus neste caso não pode ser explicado apenas pelas vias do contato (não houve interação entre os indivíduos) ou gotículas maiores de saliva devido às distâncias entre as mesas (partículas maiores que 5μm permanecem no ar pouco tempo e não alcançam distâncias maiores que 1m facilmente) [3]. A conclusão do estudo foi de que gotículas aerossóis (abaixo de 5μm) que são capazes de permanecer por longos períodos suspensas no ar e alcançar longas distâncias foram propagadas pelo ar condicionado para as outras mesas [3], assim como suspeita-se que tenha ocorrido durante as epidemias de SARS e MERS [3], [20]–[22].

 

Para melhor compreender como é possível que a hipótese de transmissão por aerossol seja uma explicação minimamente viável, sem que tenha ocorrido a disseminação para outros indivíduos presentes no restaurante, é importante esclarecer como ocorre a movimentação de correntes de ar.

 

A movimentação do ar é influenciada por uma série de fatores, podendo facilmente assumir padrões com baixa troca em regiões vizinhas, como se houvesse compartimentos delimitados por barreiras invisíveis, nem sempre as correntes se misturam. Desta forma é possível que mesmo num ambiente fechado haja concentração desigual de contaminantes na área e este é o caso levantado no artigo [23]–[25]

O estudo presume que as pessoas sofreram exposições a diferentes concentrações de ar contaminado devido às correntes de ar, justificando a contaminação somente dos indivíduos das mesas A, B e C da figura 4 e não de todos os presentes no ambiente [3].

 

Com o auxílio visual proveniente de análises de fluidodinâmica computacional (CFD) tais comportamentos de dispersão heterogênea do ar tornam-se mais facilmente compreendidos. Tan e colaboradores realizaram uma simulação para planejamento de disposição de equipamentos de ar-condicionado, em que foi possível perceber as linhas de fluxo do ar bastante concentradas somente em uma região do ambiente [26]. O resultado da análise computacional pode ser visto na figura 5, e ajuda a compreender a hipótese descrita por Lu e seus colaboradores [3].

 

A hipótese de que é possível a transmissão de SARS-CoV-2 por aerossol tem um desdobramento alarmante, pois diferente das gotículas de saliva carregadas de vírus que sofrem forte ação da gravidade e decaem imediatamente sem atingir distâncias maiores que poucos metros os aerossóis permanecem diversas horas em suspensão no ar, alcançam grandes distâncias através das correntes de ar. Além disso são leves o bastante para ser aspirados pelos sistemas de ar condicionado e ao mesmo pequenos o suficiente para atravessar qualquer filtro de ar condicionado convencional [9].

Figura 5: Linhas de fluxo ilustrando como a distribuição do ar recirculado pelas unidades de ar-condicionado tende a se concentrar em regiões em detrimento de um espalhamento abrangente [26]

O Quadro 1 possui uma relação dos filtros determinados pela NBR 16401 para diversas aplicações, demonstrando a permeabilidade desses filtros para partículas da faixa dimensional do aerossol [9].

Quadro 1: Nível de filtragem para diversas aplicações, destacando que equipamentos residenciais e para escritórios possuem filtros incapazes de reter partículas de aerossol [9]

 

Doremalen e colaboradores concluíram que o SARS-CoV-2 permanece viável no ambiente na forma de aerossol por no mínimo 3 horas (que foi a duração do experimento) com pouca redução do título durante esse período [29].

 

Apesar de se tratar de condições experimentais e de não se ter até o momento uma referência consolidada da concentração de SARS-CoV-2 em suspensão necessária para viabilizar uma contaminação, os indícios merecem atenção. Sobretudo por síndromes respiratórias anteriores causadas por outros coronavírus (SARS-CoV e MERS-Cov) terem também fortes indícios de transmissão por via aérea [20]–[22] por isso considera-se que o SARS- CoV-2 também o seja.

  4. POSSÍVEIS SOLUÇÕES

 

Isso transforma qualquer ambiente confinado em propício à contaminação coletiva por SARS- CoV-2, pois um único indivíduo contaminado terá as emissões respiratórias disseminadas para todos os indivíduos do mesmo ambiente. Na presença de climatização isso se agrava porque as correntes de ar são mais intensas, acelerando o espalhamento [4], [27], [28].

 

Outro estudo, Doremalen e colaboradores, se debruçou sobre a questão para compreender por quanto tempo o SARS-CoV-2 permanece viável no ambiente em diversas condições, dentre elas em suspensão no ar na forma de aerossol [29], conforme a figura 6.

Figura 6: Decaimento do título de SARS-CoV-2 viável no ar ao longo de 3 horas [29]

O ineditismo e dinamismo da situação atual ainda não permitiram a existência de soluções exaustivamente validadas para a adequação de espaços de uso coletivo climatizados. Portanto, é necessária a construção das soluções considerando o conjunto de características específicas de cada cenário.

 

Serão apresentadas uma série de opções conhecidas atualmente, com diferentes graus de custo, facilidade de implementação e robustez, para que se possa escolher de forma analítica e consciente qual a melhor abordagem para cada caso concreto, diante do conjunto de pontos positivos e negativos de cada uma delas.

 

4.1.      UTILIZAÇÃO DE MÁSCARAS DE PROTEÇÃO POR TODOS OS USUÁRIOS  DO ESPAÇOS

 

Este método de adequação se encontra alinhado com a recomendação atual de órgãos de saúde. Por isso, tem como vantagens o fato de já estar sendo adotada massivamente, ser de baixo custo, possibilidade de implementação imediata e sem qualquer necessidade de intervenção na infraestrutura dos ambientes [30].

Seu mais relevante ponto negativo é a incerteza do grau de segurança provido aos usuários ao manter os ambientes fechados, pois ao implantar essa medida assume-se o risco da existência de ambientes saturados de partículas contaminadas e a única proteção dos usuários serão suas máscaras. Em um ambiente fechado com recirculação do ar (como nos ambientes com ar-condicionado), as partículas respiratórias, incluindo as partículas contaminantes, podem ter sua concentração elevada a níveis de maior risco aos usuários com máscaras caseiras [23], [24].

 

A figura 7 apresenta uma simulação computacional da dispersão do aerossol em um ambiente fechado, decorridos aproximadamente 20 minutos [31].

Figura 7: Dispersão de aerossóis em ambiente fechado após 20 minutos [31]

 

Como a transmissão do SARS-CoV-2 por via aérea ainda está sendo estudada, não se tem definido qual a concentração de partículas contaminadas suspensas no ar é suficiente para gerar uma infecção viável, tornando difícil estabelecer o grau de risco de ambientes confinados. Soma-se a isso a variabilidade da capacidade de retenção das máscaras caseiras às partículas na faixa dimensional do aerossol.

 

Para melhor conhecer o grau de segurança da utilização de máscaras não profissionais, Konda e colaboradores (2020) analisaram o desempenho de máscaras caseiras quando comparadas à máscara profissional de referência para estes casos, a N95 (denominada PFF2 no Brasil).

 

As análises foram feitas considerando somente a faixa dimensional do aerossol (adotado como < 6 μm neste estudo) dividido em duas categorias: 1: < 300 nm; 2: 300 nm até 6 μm. Os resultados apresentados no quadro 2, produzidos sob condições controladas, indicam excelentes resultados de certas combinações de tecido e um alerta preocupante sobre o quanto o bom ajuste da máscara interfere na eficiência de filtragem [32].

 

Quadro 2:  Eficiência média de filtragem de máscaras com diversos tipos de material com partículas até 300 nm e entre 300 nm e 6 μm com sua respectiva perda de carga a uma vazão de 1.2 CFM (~34 litros/min) [32]

Konda e colaboradores concluíram que o desempenho de certos tecidos, individualmente e em combinações, podem ser comparáveis à N95. Dentre as combinações com tecidos mais facilmente encontrados no mercado nacional temos algodão + chiffon e algodão + flanela sobrepostos. A perda de carga/diferencial de pressão, que pode ser compreendido como resistência à passagem de ar nos tecidos, em ambos os casos foi superior à N95 ou a máscaras cirúrgicas, oscilando entre 0.5 a 0.8 Pascal de diferença observada [32].

 

Apesar de ser necessário um teste em condições reais para aferir elementos subjetivos, como o desconforto dos usuários ao se deparar com uma maior dificuldade de se respirar, a mera possibilidade de alcançar o mesmo desempenho da N95 com materiais de amplo acesso é formidável.

 

De acordo com Konda e colaboradores, o bom desempenho de tecidos porosos se deve à combinação de diferentes mecanismos de filtragem e no aproveitamento bem direcionado deles. A primeira camada realiza a filtragem mecânica, mais adequada às partículas de maior volume, enquanto a segunda consegue filtrar partículas menores sem ter um tecido de trama demasiadamente obstrutiva através de filtragem eletrostática. Partículas diminutas, como é o caso da faixa abaixo de 300nm, possuem tão pouca massa que sua movimentação sofre influência de sua carga elétrica e por isso aderem a tecidos ionizáveis (como   é   o   caso   dos   tecidos   mais   bem sucedidos na segunda camada). A figura 8 ilustra a combinação dos mecanismos de filtragem [29].

Figura 8: Montagem de máscaras com camadas para filtragem mecânica e eletrostática [32]

 

Para mensurar o impacto do ajuste da máscara sobre o usuário, Konda e colaboradores verificaram o quanto um orifício correspondendo a 0.5 a 2% da área superficial alteraria no desempenho de filtragem. Mesmo utilizando a N95, uma pequena falha na vedação é determinante para a perda de segurança do usuário, derrubando a eficiência de filtragem para níveis muito baixos. Apesar de não haver testes equivalentes para todas as combinações, o resultado da pequena falha de vedação na combinação algodão + seda segue a mesma tendência observada na N95. Sendo assim, os autores concluíram que independentemente do tipo de máscara utilizada, erros de utilização comprometem severamente a função de filtragem de aerossol. A figura 9, um exemplar  de peça educativa dentre muitas que têm feito parte do cotidiano, elenca erros comuns na utilização das máscaras [32].

 

precisa ser acompanhada de monitoramento dos usuários. Sem isso, permitirá que o cometimento de qualquer um dos erros elencados na figura 9 viabilize a disseminação de partículas contaminadas por indivíduos em ambientes fechados e a aspiração por indivíduos saudáveis.

Figura 9: Erros mais comuns na hora de utilizar máscaras [33]

 

Dbouk e Drikakis observaram computacionalmente o fluxo das partículas proveniente da tosse e a utilização de  uma máscara facial confeccionada com fibras porosas e permeável ao ar. A partir dos experimentos observaram que as gotículas dispersam por cerca de 70 cm, sem a proteção da máscara. Utilizando a máscara, esta distância pode diminuir para a metade, porém, em alguns casos pode alcançar os mesmos 70 cm, mostrando que a eficiência de filtragem não é constante, isto é, dependente de diferentes fatores. Os autores também observaram que o perfeito ajuste da máscara ao rosto, influencia diretamente na eficiência da proteção, ou seja, pequenas aberturas podem acarretar vazamentos de uma maior quantidade de gotículas na tosse. Neste trabalho chegou-se a conclusão de que a máscara não fornece prevenção completa contra a transmissão de gotículas de tosse, sendo necessária a completa utilização equipamentos de  EPI, como máscaras com filtro embutido, face shield, traje descartável e um conjunto duplo de luvas [34].

 

Há que se considerar que enquanto a utilização de máscaras de proteção por todos os usuários dos espaços tem pontos favoráveis, como a facilidade de implantação, os usuários que, por imperícia ou negligência, não utilizarem corretamente suas máscaras (qualquer que seja o tipo de máscara) poderão comprometer significativamente o resultado.

 

Portanto, a manutenção da infraestrutura de ambientes climatizados, sem modificar a forma de uso dos equipamentos ou os equipamentos em si, contando  com  o  uso  de  máscaras,

 

4.2.   CONTRATAR SERVIÇO DE SIMULAÇÃO FLUIDODINÂMICA COMPUTACIONAL PARA ESTRUTURAR A ABORDAGEM ADEQUADA PARA CADA AMBIENTE

 

Como há diferentes ambientes, com pluralidade de condições demandando adequações, uma medida que pode ser adotada para viabilizar uma intervenção precisa em cada um deles, é a simulação computacional.

 

As análises de fluidodinâmica computacional (CFD) têm sido empregadas de forma cada vez mais difundida, em diversos campos, porque viabilizam o refinamento de concepções diferentes de solução, análises complexas, antecipação da fadiga sobre sistemas e tudo isso sem os custos da experimentação. O CFD torna possível estimar de forma bastante robusta o comportamento de diferentes sistemas de ventilação, como os contaminantes se distribuem em ambientes e  condições diferentes, a distribuição de temperaturas, etc [23], [24], [26], [35].

 

O Hospital Leishenshan, um hospital de campanha construído em pouquíssimo tempo na China, para atender à demanda gerada pela COVID-19, é um exemplo de aplicação  das tecnologias de simulação [35]. Para minimizar os riscos de contaminação foram feitos testes com diferentes layouts do sistema de ventilação (Figura 10).

Figura 10: Testes de design do sistema de ventilação do Hospital Leishenshan visando a menor dispersão de contaminantes [35]

A opção de validação de soluções em ambiente computacional é certamente mais rápida e seguro, do que o equivalente feito de forma física. O custo deste serviço (custo de softwares e capacitação ou o de contratação de empresa especializada) torna-se pouco ou muito representativo de acordo a magnitude das intervenções que serão feitas. A vantagem dessa opção se torna maior conforme aumenta a escala do projeto. Porém, o inverso também é válido, e em projetos pequenos, o investimento financeiro em simulação pode ultrapassar o valor das intervenções físicas.

 

Em síntese, a simulação computacional permite intervenções precisas e por esse motivo já é bastante utilizada em diversos campos, porém, não é uma solução em si [36]. Trata-se de um subsídio para tomada de decisão, podendo impactar na qualidade da solução e na redução de custos na implementação. Apesar de não ser um elemento tangível possui um custo elevado por ser um serviço altamente especializado que precisa ser analisado pois pode impactar na viabilidade de seu uso.

 

4.3.  INJEÇÃO DE AR EXTERNO FILTRADO INDIVIDUAL ATRAVÉS DE CAIXAS DE VENTILAÇÃO.

 

Um recurso para diminuir a concentração de partículas no ambiente condicionado é pela injeção de ar externo filtrado diluindo a carga viral do ambiente.

A ABNT-NBR 16401-3 que vai a consulta nacional em 2021, no anexo E fornece procedimentos de cálculo para alcançar a concentração de partículas desejada considerando o ar externo, a geração de partículas interna e as classes de filtros disponíveis, inclusive já existe software que faz este cálculo de acordo com este procedimento.
Um vírus não fica em suspensão no ar a menos que esteja aderido a uma partícula de aerossol ou pó e são estas que devemos controlar através de filtragem e diluição.

 

A injeção de ar externo filtrado pode ser individual no ambiente:

Figura 15:Equipamento de injeção de ar externo individual-Externo

Figura 16:Equipamento de injeção de ar externo individual-Ambiente

 

4.4.   SISTEMAS DE AR CONDICIONADO CENTRAL COM RENOVAÇÃO E FILTRAGEM DE AR RECIRCULANTE

 

Os sistemas de climatização hospitalares e de outros ramos que demandam controle refinado da qualidade do ar, como laboratórios de certificação e indústria de precisão, já lidam com a necessidade de tratar o ar recirculante. Nestes casos é comum que sejam adotados sistemas centrais de ar-condicionado. Em sistemas centrais o ar resfriado é distribuído através de dutos para os ambientes (existem exceções, mas não serão discutidas aqui) e o ar com contaminante é tratado antes de recircular [13]. Nestes sistemas também é possível descartar o ar recirculante é integralmente, trabalhando sempre com ar renovado.

Figura 17:Equipamento de injeção de ar externo central

 

Atualmente somente sistemas centrais tem condição de acoplamento aos filtros denominados HEPA (High Efficiency Particulate Arrestance) que são adequados para retenção de partículas virais [42].

 

Estes sistemas de ar-condicionado são adotados geralmente em faixas de potência superiores, onde o ganho em escala se mostra maior e o elevado investimento inicial se dilui pela quantidade de ambientes atendidos ou pelas funcionalidades oferecidas (como o tratamento do ar recirculante).

 

É importante discutir os valores dessa opção, no entanto, não há uma métrica estabelecida em relação ao custo padrão deste tipo de sistema porque cada projeto é único devido à necessidade de se adequar à finalidade do sistema, à infraestrutura pré-existente no caso de imóveis já construídos e à tríade orçamento-qualidade-prazo.

 

4. 5 SISTEMAS DE RECUPERAÇÃO DE CALOR.

A admissão de ar externo implica na introdução de carga termica pois normalmente o ar externo tem uma temperatura superior ao ambiente condicionado.
Para recuperar parte deste calor podemos recorrer a um recuperador de calor conforme a figura 18.

Figura 18:Recuperador de calor CRS

 

Neste dispositivo o ar frio exaurido resfria o ar externo que entra sem contado ou contaminação entre ambos conforme figura 19, com uma eficiência em torno de 68% na recuperação de calor.

Figura 19:Recuperador de calor CRS

 

Na figura 20 podemos ver o fluxo do ar externo em relação ao ar de exaustão e este sistema pode ser utilizado tanto para resfriar ou aquecer o ar externo dependendo da estação do ano.

Figura 20:Recuperador de calor CRS

 

5. CONCLUSÃO

 

A pandemia causada pelo vírus SARS-CoV-2 e seus recentes indícios de transmissão do vírus por via aérea trouxeram a necessidade de revisão de práticas e infraestrutura de climatização. Este texto buscou elencar os principais pontos para embasar a discussão dos problemas e possíveis soluções. No entanto, ele não é exaustivo, novas informações podem mudar drasticamente todo o panorama.

 

Dentre as opções apresentadas a escolha deve ser precedida de uma análise conjuntural para determinar seu grau de viabilidade. Lamentavelmente, enquanto não houver vacina e tratamentos eficazes para a COVID-19, não há possibilidade de regressar a antigos padrões, sem incorrer em riscos sérios à saúde pública porem com os cuidados apontados é possível minimizar os riscos de contagio não só do COVID-19 como de todas as doenças transmissíveis pelo ar ou contato direto.

 

REFERÊNCIAS 

[1]                   J. F.-W. Chan et al., “A familial cluster of pneumonia associated with the 2019 novel coronavirus indicating person-to- person transmission: a study of a family cluster”, The Lancet, vol. 395, no 10223, p. 514–523, fev. 2020, doi: 10.1016/S0140-6736(20)30154-9.

[2]                   G. Kampf, D. Todt, S. Pfaender, e E. Steinmann, “Persistence of coronaviruses on inanimate surfaces and their inactivation with biocidal agents”, Journal of Hospital Infection, p. 6, 2020.

[3]                   “Early Release – COVID-19 Outbreak Associated with Air Conditioning in Restaurant, Guangzhou, China, 2020 – Volume 26, Number 7—July 2020 – Emerging Infectious Diseases journal – CDC”.

https://wwwnc.cdc.gov/eid/article/26/7/20- 0764_article#tnF1 (acessado maio 07, 2020).

[4]                   Y. Liu et al., “Aerodynamic analysis of SARS-CoV-2 in two Wuhan hospitals”, Nature, p. 1–4, abr. 2020, doi: 10.1038/s41586-020-2271-3.

[5]                   M. de M. e E. Brasil, “Uso de Ar Condicionado no Setor Residencial Brasileiro: Perspectivas e contribuições para o avanço em eficiência energética”, NOTA TÉCNICA EPE 030/2018, p. 43,

dez. 2018.

[6]                   “Código de Obras de Belo Horizonte – MG”. https://leismunicipais.com.br/codigo- de-obras-belo-horizonte-mg (acessado jun. 22, 2020).

[7]                   “Prefeitura Municipal de Governador Valadares – Lei Complementar- 196/2015”, Prefeitura Municipal de Governador Valadares. https://www.valadares.mg.gov.br/detalhe- da-legislacao/info/lei-complementar-196- 2015/422 (acessado jun. 22, 2020).

[8]                   “Código de Obras de Juiz de Fora – MG”. https://leismunicipais.com.br/codigo-de- obras-juiz-de-fora-mg (acessado jun. 22, 2020).

[9]                   ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, “NBR 16401-3:

Instalações de ar condicionado -Sistemas centrais e unitários. Parte 3: Qualidade do ar interior.” 2008, Acessado: maio 27, 2020. [Online].

Disponível em: http://www.caramuru.com.br/pdf/NBR_16 401-3_2008.pdf.

[10]  “SISTEMAS DE EXAUSTÃO E

VENTILAÇÃO”, Centrovent. http://centrovent.com.br/sistemas-de- exaustao-e-ventilacao/ (acessado maio 27, 2020).

[11]  “Leonardo Cozac: a qualidade do ar nas salas de aula está sendo negligenciada?

– WebArCondicionado”. https://www.webarcondicionado.com.br/le onardo-cozac-a-qualidade-do-ar-nas- salas-de-aula-esta-sendo-negligenciada (acessado maio 27, 2020).

[12]  Associação Brasileira de Normas Técnicas, ABNT NBR 16401-1:

Instalações de ar-condicionado – sistemas centrais e unitários : Pt. 1: projetos das instalções. Rio de Janeiro (RJ): ABNT, 2008.

[13]  F. Kreith, S. K. Wang, e P. Norton, Air Conditioning and Refrigeration Engineering. CRC Press, 1999.

[14]  Carrier, “Manual Carrier 60.000 BTU/h

split”, 2020. http://cdn.carrierdobrasil.com.br/download s_docs/b95fa-IOM- Space_42XQM_256.08.731-D-01-15–

view-.pdf (acessado jun. 22, 2020).

[15] T. Dbouk e D. Drikakis, “On coughing and airborne droplet transmission to humans”, Physics of Fluids, vol. 32, no 5, p. 053310, maio 2020, doi: 10.1063/5.0011960.

[16]  “Ar-condicionado pode espalhar coronavírus, mostra pesquisa – Época Negócios | Mundo”. https://epocanegocios.globo.com/Mundo/ noticia/2020/04/ar-condicionado-pode- espalhar-coronavirus-mostra- pesquisa.html (acessado maio 26, 2020).

[17]  “Coronavírus pode ser transmitido pelo ar sem contato físico, mostra estudo chinês

| Fantástico | G1”. https://g1.globo.com/fantastico/noticia/20 20/05/03/coronavirus-pode-ser- transmitido-pelo-ar-sem-contato-fisico- mostra-estudo-chines.ghtml (acessado maio 26, 2020).

[18]  “Coronavírus: estudo chinês diz que ar- condicionado pode espalhar covid-19”. https://noticias.uol.com.br/internacional/ult imas-noticias/2020/04/19/estudo-chines- diz-que-ar-condicionado-pode-espalhar- coronavirus.htm (acessado maio 26, 2020).

[19]  “Novo estudo indica que ar-condicionado pode espalhar coronavírus | Exame”. https://exame.com/ciencia/novo-estudo- indica-que-ar-condicionado-pode- espalhar-coronavirus/ (acessado maio 26, 2020).

[20]  M. E. Killerby, H. M. Biggs, C. M. Midgley,

10. I. Gerber, e J. T. Watson, “Middle East Respiratory Syndrome Coronavirus Transmission – Volume 26, Number 2— February 2020 – Emerging Infectious Diseases journal – CDC”, doi: 10.3201/eid2602.190697.

[21]  R. Tellier, Y. Li, B. J. Cowling, e J. W. Tang, “Recognition of aerosol transmission of infectious agents: a commentary”, BMC Infect Dis, vol. 19, no 1, p. 101, dez. 2019, doi: 10.1186/s12879-019-3707-y.

[22]  H. Qian e X. Zheng, “Ventilation control for airborne transmission of human exhaled bio-aerosols in buildings”, J. Thorac. Dis., vol. 10, no S9, p. S2295– S2304, jul. 2018, doi: 10.21037/jtd.2018.01.24.

[23]  N. Gao, J. Niu, e L. Morawska, “Distribution of respiratory droplets in enclosed environments under different air distribution methods”, Build. Simul., vol. 1, no 4, p. 326–335, dez. 2008, doi: 10.1007/s12273-008-8328-0.

[24]  Q. He, J. Niu, N. Gao, T. Zhu, e J. Wu,

“CFD study of exhaled droplet transmission between occupants under different ventilation strategies in a typical office room”, Building and Environment, vol. 46, no 2, p. 397–408, fev. 2011, doi: 10.1016/j.buildenv.2010.08.003.

[25]  “Pollutant dispersion in downtown Montreal”. http://www.urbanphysics.net/Gas%20disp ersion%20in%20downtown%20Montreal. htm (acessado jun. 22, 2020).

[26]  S. Lin, B. T. Tee, e C. F. Tan, “Indoor Airflow Simulation inside Lecture Room: A CFD Approach”, IOP Conf. Ser.: Mater.

Sci. Eng., vol. 88, p. 012008, set. 2015, doi: 10.1088/1757-899X/88/1/012008.

[27]  E. L. Anderson, P. Turnham, J. R. Griffin, e C. C. Clarke, “Consideration of the Aerosol Transmission for COVID-19 and Public Health”, Risk Analysis, vol. 40, no5, p. 902–907, 2020, doi:10.1111/risa.13500.

[28]  J. Wang e G. Du, “COVID-19 may

transmit through aerosol”, Ir J Med Sci, mar. 2020, doi: 10.1007/s11845-020- 02218-2.

[29]  N. van Doremalen et al., “Aerosol and Surface Stability of SARS-CoV-2 as Compared with SARS-CoV-1”, New England Journal of Medicine, vol. 382, no 16, p. 1564–1567, abr. 2020, doi:10.1056/NEJMc2004973.

[30]  “When and how to use masks”. https://www.who.int/emergencies/disease s/novel-coronavirus-2019/advice-for- public/when-and-how-to-use-masks (acessado jun. 22, 2020).

[31]  COVID-19: Fighting a Pandemic – NHK Documentary | NHK WORLD-JAPAN On Demand. .

[32]  A. Konda, A. Prakash, G. A. Moss, M. Schmoldt, G. D. Grant, e S. Guha, “Aerosol Filtration Efficiency of Common Fabrics Used in Respiratory Cloth Masks”, ACS Nano, abr. 2020, doi: 10.1021/acsnano.0c03252.

[33]  “Os erros mais comuns no uso de máscaras para se proteger do

coronavírus – e como usar corretamente”,G1.https://g1.globo.com/bemestar/coronaviru s/noticia/2020/04/23/os-erros-mais- comuns-no-uso-de-mascaras-para-se- proteger-do-coronavirus-e-como-usar- corretamente.ghtml (acessado maio 28, 2020).

[34]  T. Dbouk e D. Drikakis, “On respiratory droplets and face masks”, Physics of Fluids, vol. 32, no 6, p. 063303, jun. 2020, doi: 10.1063/5.0015044.

[35]  Creating Safe Hospital Room Environments with Simulation | SIMULIA of Dassault Systemes. .

[36]  J. Tu, G. H. Yeoh, e C. Liu,

Computational Fluid Dynamics: A Practical Approach. Butterworth- Heinemann, 2018.

[37]  “Q&A : How Do Portable Air Conditioners Work? What Size Do You Need?” https://www.chainsawjournal.com/how- do-portable-air-conditioners-work/ (acessado maio 29, 2020).

[38] J. F. Montgomery, S. Storey, e K. Bartlett, “Comparison of the indoor air quality in an office operating with natural ormechanical ventilation using short-term intensive pollutant monitoring”, Indoor and Built Environment, vol. 24, no 6, p. 777–

787, out. 2015, doi:10.1177/1420326X14530999.

[39]  N. Lechner, Heating, Cooling, Lighting: Sustainable Design Methods for Architects. John Wiley & Sons, 2014.

[40]  “Produtos – Climatizze”. https://www.climatizze.com.br/produtos/ (acessado maio 29, 2020).

[42]  EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION, “EN1822-1: High

efficiency air filters (EPA, HEPA and ULPA) Part 1: Classification, performance testing, marking”. 2009, Acessado: jun.18, 2020. [Online]. Disponível em: http://www.gttlab.com/uploads/soft/16102 5/EN1822-1-009 Highefficiencyairfilters(EPA,HEPAan dULPA)Part1Classification,performance.p df.[43]  UFJF-GV, “Trabalhos de construção do prédio da UFJF-GV no bairro Santa Rita começam no próximo dia 4”, Notícias UFJF, jan. 31, 2019.

https://www2.ufjf.br/noticias/2019/01/31/s egunda-feira-comecam-trabalhos-de- construcao-do-predio-da-ufjf-gv-no-bairro- santa-rita/ (acessado jun. 18, 2020).

 

Fonte

UFRJ :ERICK C.CAMPOS¹, BRUNO AUGUSTO MACIEL GUEDES2