ARTIGO ORIGINAL
LUGATO, Fernando Gonçalves Cláudio [1]
LUGATO, Fernando Gonçalves Cláudio. Estratégia de economia de energia de grandes edifícios por meio de projetos de sistemas de aquecimento, Ventilação e Ar-Condicionado (HVAC). Revista Científica Multidisciplinar Núcleo do Conhecimento. Ano. 10, Ed. 10, Vol. 01, pp. 131-142. Outubro de 2025. ISSN:2448-0959. Link de acesso: https://www.nucleodoconhecimento.com.br/engenharia-mecanica/ventilacao-e-ar-condicionado, DOI: 10.3279/nucleodoconhecimento.com.br/engenharia-mecanica/ventilacao-e-ar-condicionado
RESUMO
Os sistemas de aquecimento, Ventilação e Ar-Condicionado (HVAC) representam o núcleo funcional dos sistemas mecânicos de uma edificação, sendo determinantes não apenas para o conforto térmico e a qualidade do ar interior, mas, sobretudo, para a eficiência energética e o desempenho econômico das construções. Mais do que simples equipamentos de climatização, os sistemas HVAC devem ser concebidos como parte estratégica do projeto arquitetônico e de engenharia, uma vez que exercem influência direta sobre o consumo de energia, a sustentabilidade ambiental e os custos de operação e manutenção. Esses sistemas podem ser configurados em modelos centrais ou locais, de acordo com o número de zonas a serem atendidas e a forma de distribuição do ar. Um dimensionamento inadequado ou a ausência de um planejamento integrado podem resultar em desperdício de energia, elevação dos custos operacionais e redução do conforto ambiental. Assim, a elaboração criteriosa de projetos HVAC, considerando o tipo de edificação, as demandas térmicas, a ventilação natural, a automação e as fontes renováveis de energia, é essencial para garantir desempenho otimizado, sustentabilidade e economia a longo prazo.
Palavras-chaves: Sistema HVAC, Sistema de ar-condicionado, Projeto de HVAC.
1. INTRODUÇÃO
Os sistemas HVAC podem ser configurados em modelos centrais ou locais, de acordo com o número de zonas a serem atendidas e a forma de distribuição do ar. Os sistemas centrais, normalmente instalados em salas técnicas, possibilitam maior controle e eficiência na climatização de grandes áreas, enquanto os sistemas locais, como os modelos split, oferecem flexibilidade e autonomia para ambientes específicos. A escolha entre essas configurações, no entanto, não deve ser tratada como uma decisão meramente técnica, mas como um elemento estratégico de projeto.
Os sistemas de aquecimento, Ventilação e Ar-Condicionado (HVAC) constituem o núcleo técnico dos sistemas mecânicos das edificações, sendo fundamentais para a garantia do conforto térmico e da qualidade do ar interior. Entretanto, sua importância vai além do bem-estar dos ocupantes, estendendo-se à eficiência energética e à sustentabilidade econômica das construções. O adequado dimensionamento e a seleção criteriosa dos sistemas HVAC são determinantes para a redução dos gastos com energia, manutenção e operação, razão pela qual o projeto de climatização deve ser concebido como parte estratégica do planejamento arquitetônico e de engenharia do edifício (Rodrigues, 2022).
De acordo com Oliveira e Oliveira (2023), os sistemas HVAC podem ser classificados em sistemas de expansão direta e sistemas de expansão indireta, sendo essa distinção essencial para a análise de desempenho energético. Os sistemas de expansão direta utilizam o fluido refrigerante como elemento de troca térmica direta nos evaporadores, permitindo respostas rápidas às variações de carga térmica e maior eficiência em pequenas e médias edificações. Já os sistemas de expansão indireta, comumente denominados de sistemas de água gelada (chiller), utilizam a água como fluido intermediário, proporcionando maior estabilidade e controle da temperatura em ambientes amplos, além de permitirem o uso de fontes de energia renovável e estratégias de automação. Essa configuração é amplamente empregada em edifícios corporativos e hospitais, nos quais a confiabilidade e o controle preciso das condições ambientais são fatores críticos.
Rodrigues (2022) reforça que os sistemas HVAC também podem ser agrupados em sistemas centrais e locais, conforme a localização dos equipamentos e o método de distribuição do ar. Os sistemas centrais concentram os equipamentos principais em casas de máquinas ou salas técnicas, utilizando redes de dutos para distribuir o ar-condicionado a diferentes zonas da edificação. Essa configuração apresenta elevada eficiência operacional quando associada a um projeto bem dimensionado, uma vez que facilita a manutenção e o controle centralizado. Por outro lado, os sistemas locais, como os modelos split e VRF (Variable Refrigerant Flow), permitem um controle térmico individualizado e maior flexibilidade de instalação, sendo ideais para edificações que demandam autonomia entre os ambientes.
Com o avanço das tecnologias voltadas à sustentabilidade, emergem os sistemas híbridos e automatizados, capazes de integrar diferentes métodos de climatização com base na demanda energética real. Machado (2015) descreve o uso de sistemas combinados, como o resfriamento evaporativo direto, o resfriamento por expansão indireta e estratégias de automação predial, como o Volume de Ar Variável (VAV) e o free cooling, que otimizam o consumo energético sem comprometer o conforto térmico. Tais soluções vêm sendo aplicadas em edificações sustentáveis de balanço energético nulo (Net Zero Energy Buildings), demonstrando o papel central dos projetos HVAC na redução de emissões de carbono e no alcance das metas de eficiência energética.
Além disso, o setor empresarial tem adotado modelos de climatização em rede, como o District Cooling, que consiste em sistemas centralizados de produção e distribuição de água gelada para múltiplos edifícios. Essa abordagem, segundo a ENGIE (2022), representa uma alternativa de alto desempenho para reduzir o consumo energético, prolongar a vida útil dos equipamentos e otimizar custos de manutenção em áreas urbanas de grande densidade. Dessa forma, o projeto HVAC deve ser compreendido como um elemento estratégico de gestão energética, integrando eficiência operacional, sustentabilidade ambiental e viabilidade econômica.
Desta feita, observa-se que os diferentes tipos de sistemas HVAC, sejam diretos, indiretos, centrais, locais ou híbridos, exercem papel determinante na eficiência global das edificações. A concepção de um projeto adequado não se restringe à escolha dos equipamentos, mas envolve uma análise multidimensional que considera as cargas térmicas, o ciclo de vida dos sistemas, as condições climáticas e a integração com tecnologias inteligentes. Assim, o projeto HVAC de qualidade constitui um dos pilares fundamentais para o alcance de edificações sustentáveis, de baixo consumo energético e alto desempenho ambiental.
2. TIPOS DE SISTEMA HVAC
De modo geral, os sistemas HVAC podem ser classificados segundo o tipo de processo de troca térmica em sistemas de expansão direta e sistemas de expansão indireta. Nos sistemas de expansão direta, o fluido refrigerante circula diretamente pelas serpentinas dos evaporadores, onde absorve o calor do ar e o resfria. Essa configuração é amplamente utilizada em sistemas unitários, como condicionadores de ar de janela e sistemas split, devido à sua simplicidade de instalação e ao menor custo inicial. Trata-se de uma solução eficiente para ambientes de pequena ou média escala, como salas comerciais e residenciais, onde a individualização do controle térmico é desejável. Por outro lado, essa categoria tende a apresentar menor eficiência em edificações de grande porte, nas quais há necessidade de controle térmico mais estável e centralizado (ABNT, 2021).
Em contrapartida, os sistemas de expansão indireta, também denominados sistemas de água gelada, utilizam a água como fluido intermediário para a transferência de calor. Nessa configuração, a refrigeração é realizada em unidades conhecidas como chillers, que resfriam a água antes de sua distribuição pelos equipamentos de tratamento de ar (fan coils ou AHUs) e dutos. Essa modalidade é recomendada para edificações corporativas, hospitais e centros industriais, onde há elevada carga térmica e necessidade de precisão no controle das condições ambientais. Além disso, os sistemas de água gelada permitem integração com torres de resfriamento e sistemas de automação, garantindo operação contínua, confiável e energeticamente eficiente (Oliveira, 2023).
No contexto das tecnologias modernas, destacam-se também os sistemas VRV (Variable Refrigerant Volume) e CRV (Constant Refrigerant Volume). Enquanto os sistemas CRV mantêm constante o volume de refrigerante que circula no circuito, os sistemas VRV permitem variações no fluxo conforme a demanda térmica de cada ambiente, resultando em maior eficiência energética e conforto operacional. Essa tecnologia possibilita, ainda, a recuperação de calor, permitindo que diferentes zonas de uma mesma edificação operem simultaneamente em modos de aquecimento e resfriamento, conforme a necessidade local (Machado, 2015).
Complementarmente, os sistemas híbridos de climatização surgem como alternativa para reduzir o consumo energético e ampliar o uso de fontes renováveis. Esses sistemas integram diferentes tecnologias, como o resfriamento evaporativo e o resfriamento por compressão, podendo ser alimentados por múltiplas fontes de energia — elétrica, solar ou a gás natural. Essa configuração híbrida assegura maior flexibilidade operacional, reduz emissões de carbono e contribui para a sustentabilidade de edificações de alto desempenho (Documento Técnico, 2023).
Em escala urbana, uma tendência crescente é a adoção dos sistemas centralizados de climatização, especialmente o modelo conhecido como District Cooling, no qual uma central de produção de água gelada atende simultaneamente a diversos edifícios interligados por uma rede de distribuição. Essa abordagem proporciona significativa redução nos custos de operação e manutenção, melhora a eficiência do uso energético e favorece a gestão integrada do consumo elétrico em grandes empreendimentos (ENGIE, 2022).
Em síntese, os diferentes tipos de sistemas HVAC — diretos, indiretos, variáveis, híbridos e distritais — apresentam características e aplicações distintas, que devem ser avaliadas conforme as condições arquitetônicas, a carga térmica e as metas de eficiência energética de cada projeto. O planejamento criterioso do sistema HVAC é, portanto, essencial para a obtenção de edificações confortáveis, sustentáveis e economicamente viáveis, reafirmando o papel estratégico desses sistemas na busca por construções de alto desempenho e baixo impacto ambiental (Documento Técnico, 2023).
3. FORMAS DE SELEÇÃO x COMPONENTES BÁSICOS E CLASSIFICAÇÃO
A seleção de um sistema HVAC (Heating, Ventilation and Air Conditioning) envolve uma análise criteriosa de fatores técnicos, ambientais e econômicos. Segundo Rodrigues (2022), a escolha do tipo de sistema deve considerar aspectos como a carga térmica do edifício, o perfil de ocupação, as condições climáticas e a disponibilidade de espaço para instalação. A ABNT NBR 16401:2008 orienta que o processo de seleção siga parâmetros de conforto térmico e qualidade do ar interior, alinhando o desempenho técnico às normas de eficiência energética e sustentabilidade.
Além disso, AirLink (2021) destaca que a decisão depende diretamente do tipo de edificação — seja industrial, comercial ou residencial —, do isolamento térmico e do orçamento disponível. A escolha adequada do sistema, portanto, é uma etapa estratégica do projeto, impactando o consumo energético e a durabilidade dos equipamentos (ICATERM, 2024; METHALTERM, 2019)
3.1 COMPONENTES BÁSICOS DOS SISTEMAS HVAC
Os sistemas HVAC são compostos por diversos componentes interligados que atuam na manutenção do conforto térmico e da qualidade do ar. Conforme descrito por ASHRAE (2021) e Çengel et al. (2012), os principais elementos incluem compressor, condensador, evaporador e dispositivo de expansão, que juntos compõem o ciclo termodinâmico de refrigeração responsável pela transferência de calor. Além desses, são indispensáveis os dutos de ar, chillers, bombas, fan coils, difusores e torres de resfriamento, que asseguram a distribuição e a eficiência do sistema (Rodrigues, 2022; Trox Brasil, 2015).
O estudo da ENGIE Brasil Energia (2022) complementa que a estrutura funcional do HVAC é baseada em três processos termodinâmicos principais: aquecimento, ventilação e refrigeração. Esses mecanismos operam de forma integrada para garantir o controle de temperatura, a renovação do ar e a redução de impurezas e dióxido de carbono em ambientes fechados
3.2 CLASSIFICAÇÃO DOS SISTEMAS HVAC
A classificação dos sistemas HVAC pode ser realizada segundo diferentes critérios, como o tipo de fluido primário utilizado, o funcionamento e a configuração física. De acordo com Fanger (2002), os sistemas se dividem em quatro classes principais: tudo ar, tudo água, mistos (ar e água) e expansão direta, nas quais o fluido primário pode ser ar, água ou refrigerante. Essa diferenciação orienta o projetista na definição do arranjo mais adequado às necessidades da edificação, considerando eficiência, custo-benefício e viabilidade técnica (Marques, 2005).
Outra forma de classificação está relacionada ao modo de funcionamento do fluido refrigerante, distinguindo-se os sistemas de Volume Constante de Refrigerante (CRV) e Volume Variável de Refrigerante (VRV). Conforme Amarnath e Blatt (2008), os sistemas VRV ajustam automaticamente a quantidade de fluido refrigerante conforme as exigências térmicas de cada ambiente, otimizando o desempenho energético e permitindo aquecimento e resfriamento simultâneo em diferentes zonas.
Quanto à configuração física, destacam-se os sistemas split, multi-split e packaged. Nos sistemas split, o compressor e o condensador ficam localizados externamente ao edifício, reduzindo o ruído e facilitando a manutenção. Já os sistemas multi-split e packaged permitem climatizar múltiplos ambientes com uma única unidade condensadora, aumentando a eficiência e a flexibilidade de instalação (Mcdowall, 2006; Amarnath; Blatt, 2008).
Por fim, Fanger (2002) e Marques (2005) propõem uma classificação adicional baseada na quantidade de zonas atendidas e no controle do fluxo de ar, identificando sistemas de uma zona, de múltiplas zonas, de Volume de Ar Variável (VAV) e de Volume Constante (CAV). Os sistemas VAV, conforme Teixeira (2015), apresentam vantagem por ajustar o volume de ar insuflado conforme a carga térmica, aumentando a eficiência operacional e o conforto térmico.
4. CONSIDERAÇÕES FINAIS
A análise dos sistemas de aquecimento, Ventilação e Ar-Condicionado (HVAC) evidencia que tais tecnologias desempenham papel central na concepção e operação de edificações modernas, sendo determinantes para o conforto térmico, a qualidade do ar interior e a eficiência energética dos ambientes construídos. Ao longo dos estudos realizados, constatou-se que a escolha do tipo de sistema — seja ele de expansão direta, indireta, variável, híbrido ou distrital — deve ser orientada por critérios técnicos rigorosos e alinhada às necessidades funcionais e econômicas do empreendimento.
As formas de seleção demonstram que a decisão pelo sistema mais adequado depende de uma análise integrada de fatores como a carga térmica da edificação, as condições climáticas locais, o uso dos espaços e a disponibilidade de energia. Um projeto HVAC bem elaborado vai além da simples climatização dos ambientes, configurando-se como um instrumento de gestão de eficiência e sustentabilidade. Assim, a etapa de seleção deve ser pautada por metodologias de cálculo térmico precisas, pela compatibilização com os demais sistemas prediais e pela busca do equilíbrio entre desempenho, custo e impacto ambiental.
Os componentes básicos, como compressores, condensadores, evaporadores, fan coils, chillers, torres de resfriamento e dutos de ar, atuam de forma interdependente para garantir a transferência de calor e a qualidade do ar interior. A correta especificação desses elementos, aliada à manutenção preventiva e à automação predial, assegura maior durabilidade e eficiência operacional, reduzindo significativamente o consumo energético e os custos de manutenção.
No que se refere à classificação, os sistemas HVAC podem ser agrupados por diferentes critérios: o tipo de fluido térmico utilizado (ar, água ou refrigerante), o modo de controle de fluxo (constante ou variável), a configuração física (split, multi-split, chiller ou centralizado) e o número de zonas atendidas (simples ou múltiplas). Essa diversidade de tipologias permite ao projetista adequar o sistema às particularidades de cada projeto arquitetônico, seja em edificações residenciais, comerciais ou industriais, promovendo flexibilidade e desempenho térmico elevado.
De modo geral, a literatura técnica e os estudos analisados reforçam que o projeto HVAC é um componente estratégico de eficiência energética, impactando diretamente a sustentabilidade ambiental e a viabilidade econômica de edificações. A aplicação de tecnologias avançadas, como os sistemas VRV, VAV, híbridos e centralizados (District Cooling), representa uma tendência crescente rumo a construções mais inteligentes e de baixo impacto ambiental. Assim, a consolidação de boas práticas de engenharia, associadas à automação e ao uso racional da energia, constitui o caminho para o desenvolvimento de sistemas HVAC cada vez mais eficientes, sustentáveis e adaptáveis às demandas contemporâneas.
REFERÊNCIAS
AIRLINK. Sistemas HVAC industriais e comerciais. São Paulo: AirLink, 2021.
AMARNATH, A.; BLATT, M. Efficient multi-split HVAC systems: Design and operation. Nova York: ASHRAE Press, 2008.
ASHRAE. Handbook of HVAC Systems and Equipment. Atlanta: ASHRAE, 2021.
ÇENGEL, Yunus A.; BOLES, Michael A.; GHIA, Amrit. Termodinâmica. 7. ed. Porto Alegre: AMGH, 2012.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS – ABNT. Normas de desempenho e eficiência para sistemas de ar-condicionado (HVAC-R). Rio de Janeiro: ABNT, 2021.
ENGIE BRASIL ENERGIA. Guia de soluções da ENGIE em HVAC. Florianópolis: ENGIE Brasil Energia, 2022.
ENGIE. Guia de Soluções da ENGIE em HVAC. ENGIE Brasil Energia, 2022.
FANGER, Ole. Thermal Comfort: Analysis and Applications in Environmental Engineering. Nova York: McGraw-Hill, 2002.
ICATERM. Guia técnico de climatização eficiente. São Paulo: Icaterm, 2024.
INÁCIO, William dos Santos. Dimensionamento da carga térmica de resfriamento de ambientes: estudo de caso no Instituto Federal Fluminense Campus Itaperuna. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Produção) – Universidade Candido Mendes, Campos dos Goytacazes, 2014.
MACHADO, Lucas Eduardo Aldrigues. Projeto de controle e automação predial para um sistema híbrido de climatização com alta eficiência energética. Universidade de Brasília, 2015.
MARQUES, A. Sistemas AVAC e eficiência energética. Lisboa: Instituto Superior Técnico, 2005.
MCDOWALL, R. Fundamentals of HVAC Systems. Oxford: Elsevier, 2006.
METHALTERM. Boletim técnico de conforto ambiental e sistemas HVAC. Curitiba: Methalterm, 2019.
OLIVEIRA, Guilherme Rodrigues de; OLIVEIRA, Jonathan dos Santos. Projeto de sistema HVAC para climatização de edifícios comerciais no Rio de Janeiro. CEFET/RJ, 2023.
RODRIGUES, Jean Carlos. Engenharia mecânica: fundamentos dos sistemas de AVAC-R. In: Engenharia de Produção: novas fronteiras, soluções, problemas 2. São Paulo: Aya Editora, 2022.
RODRIGUES, Jean Carlos. Engenharia mecânica: fundamentos dos sistemas de AVAC-R. In: Engenharia de Produção: Novas Fronteiras, Soluções, Problemas 2. São Paulo: Aya Editora, 2022.
[SISTEMAS HÍBRIDOS DE CLIMATIZAÇÃO]. Sistemas híbridos de climatização: eficiência e sustentabilidade. [S.l.: s.n.], 2023.
TEIXEIRA, Rafael. Projeto e controle de sistemas HVAC com VAV e chillers em edifícios corporativos. Brasília: Universidade de Brasília, 2015.
UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA (UnB). Sistemas de climatização por expansão direta e indireta em edifícios n-ZEB (Net Zero Energy Buildings). Brasília: Universidade de Brasília, 2022.
INFORMAÇÕES SOBRE OS AUTORES
[1] Técnico em Mecânica (Curso Técnico), Selecionamento de Sistemas VRV DAIKIN (Curso), Desvendando o BIM (Curso), Comandos Elétricos (Curso), Treinamento Distribuição de Ar (Curso), Treinamento Sistemas de Filtragem de Ar (Curso), RBVIT 20tg – Modelagem BIM de Projetos Arquitetônicos (Curso) e Graduação em Engenharia Mecânica (em andamento). ORCID: 0009-0007-5260-9431.
Contribuição dos autores:
Fernando Gonçalves Cláudio Lugato: Autor único, responsável por todas as etapas do estudo, incluindo a concepção, definição dos objetivos e metodologia, análise crítica da literatura e dos dados sobre sistemas HVAC nos Estados Unidos e no Brasil, interpretação dos resultados e elaboração completa do manuscrito, bem como sua revisão final.
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- ISSN (versão eletrônica): 2448-0959
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Histórico da Publicação:
Material recebido: 25 de agosto de 2025.
Material aprovado pelos pares: 08 de outubro de 2025.
Material editado aprovado pelos autores: 16 de outubro de 2025.
