SISTEMA DE AQUECIMENTO E ARREFECIMENTO POR

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SISTEMA DE AQUECIMENTO E ARREFECIMENTO POR
SISTEMA DE AQUECIMENTO E
ARREFECIMENTO POR TUBAGEM CAPILAR
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________________________________________________________SISTEMA DE AQUECIMENTO E ARREFECIMENTO
ÍNDICE
1. O Que é o Sistema Clina? ............................................................................................. 3
2. Princípio......................................................................................................................... 3
3. Esquema principal dos sistemas de radiação................................................................ 4
4. Vantagens da Técnica de Tubagem Capilar.................................................................. 5
5. Características dos Tapetes de Tubos Capilares .......................................................... 7
5.1 Esquema Global ...................................................................................................... 7
5.2 Ficha Técnica........................................................................................................... 7
5.3 Potência ................................................................................................................... 8
6. Elementos que Constituem o Sistema Clina.................................................................. 9
6.1 Esquema em Arrefecimento e Descrição do Circuito Primário e Secundário .......... 9
6.2 Esquema Global .................................................................................................... 10
6.3 Imagens dos Elementos......................................................................................... 11
7. Técnicas de Instalação ................................................................................................ 13
7.1 Tecto Radiante....................................................................................................... 13
7.2 Pavimento Radiante............................................................................................... 16
8. Perguntas e Respostas Mais Frequentes Sobre o Sistema de Aquecimento e
Arrefecimento Clina ..................................................................................................... 17
9. Exemplos da Aplicação do Sistema Clina – Europa.................................................... 21
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1. O QUE É O SISTEMA CLINA?
Nas edificações modernas pretende-se uma permanente temperatura de conforto, a ausência de
correntes de ar, a libertação de espaços, economia de gastos energéticos, sistemas silenciosos e um
baixo custo de manutenção.
Os sistemas de climatização convencional não satisfazem integralmente estes objectivos.
O sistema Clina satisfaz estas exigências. Através da instalação duma densa rede de tubagens
capilares nas superfícies envolventes dos compartimentos é possível transmitir por radiação
grandes quantidades de energia, alcançando níveis de conforto insuperáveis, a um custo muito
reduzido, através de um processo térmico similar ao do corpo humano.
O sistema Clina, utilizando a água como fluido climatizador, pode recorrer a vários tipos de fontes
energéticas, desde a caldeira ou painéis solares, para aquecimento, bomba de calor reversível, para
quente ou frio, ou chiller, apenas para arrefecimento. Portanto, o sistema Clina é compatível com
fontes energéticas já existentes, como caldeiras para águas quentes sanitárias, ou bombas de calor
para aquecimento de águas duma piscina, ou ainda aproveitar a energia geotérmica.
Os tapetes de tubagens capilares, assim como as tubagens de ligação são produzidos em
polipropileno sob as mais rigorosas condições de controlo de qualidade.
2. PRINCÍPIO
No sistema Clina a água, quente ou fria, circula pelos tubos capilares instalados nas superfícies
envolventes (pavimentos, tectos ou paredes), activando o aquecimento ou arrefecimento dos
compartimentos. Graças à elevada densidade das tubagens capilares essas superfícies activas são
aquecidas ou arrefecidas duma forma homogénea e uma grande quantidade de energia pode ser
rapidamente distribuída.
Quando em arrefecimento, a temperatura da superfície poderá ficar aproximadamente a 19°C com
uma temperatura de fluxo de água de 16°C, podendo ser alcançada uma capacidade de refrigeração
até 90W/m², conforme o tipo de instalação.
Para aquecimento, a água circula de 26 a 28°C pelo mesmo sistema. Neste caso, a temperatura de
superfície poderá ser de aproximadamente 25°C. Tanto em aquecimento como em arrefecimento, a
energia de radiação da pele humana (que está a cerca de 32ºC) é dirigida para a superfície activa,
conseguindo o equilíbrio e a melhor sensação de conforto (conf.fig1).
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3. ESQUEMA PRINCIPAL DOS SISTEMAS DE RADIAÇÃO
Superficies
(paredes,tectos,chão)
Ar
.
qR
Radiação térmica*
.
qc
Convecção
Fig.1 – Sistema de Radiação e de Convecção: em aquecimento ou arrefecimento, sobretudo por radiação, mas
também, em parte, por convecção, o corpo troca energia com a envolvente na busca do equilíbrio e do conforto térmico
*qC =Emissão de calor do corpo humano por convecção, W/m2;
qR =Emissão de calor do corpo humano por radiação, W/m2.
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4. VANTAGENS DA TÉCNICA DE TUBAGEM CAPILAR
Economia: Em comparação com os tradicionais sistemas de climatização, pode-se conseguir uma
redução de custo energético de até 30%. A esta poupança devemos somar o facto de que os
sistemas Clina não requerem praticamente manutenção.
Economia de espaço: Tomando como exemplo tecto radiante, este pode ser instalado num espaço
de apenas 10-15 cm. Comparando com os tradicionais sistemas de climatização, isto supõe uma
economia de espaço de cerca de 20%.
Conforto: Os sistemas de climatização por tubos capilares Clina não produzem correntes de ar e
são totalmente silenciosos. A contaminação do ar por microorganismos é mínima graças à
utilização de ar fresco.
Invisibilidade: O sistema de climatização fica totalmente integrado nos elementos estruturais da
construção. Desaparecem radiadores e unidades de refrigeração e com eles, os seus custos de
manutenção.
Flexível: Graças à utilização de tubos de polipropileno, os sistemas capilares são flexíveis e
adaptáveis a superfícies variadas. Desse modo o arquitecto ganha maior liberdade de trabalho.
Facilidade de instalação: O baixo perfil de instalação e a leveza do sistema de capilares (740-900
gr/m² incluindo a água) não requer estruturas de suporte especiais.
Segurança: Os sistemas de tubos capilares Clina são fabricados com polipropileno de alta
qualidade. Cada trama Clina é testada com ar a uma pressão de 20 bar, introduzida num tanque,
durante 1/2 hora. Tendo em conta que o sistema trabalha a 2 bar, este teste está 10 vezes acima da
pressão de trabalho. Uma vez instalado, o sistema de capilares é novamente testado a 10 bar de
pressão.
Durabilidade: Os clientes do sistema Clina desfrutam de uma garantia total de 10 anos. Os testes
realizados em laboratório dão como resultado uma vida útil do sistema superior a 50 anos.
Livre de depósitos e bactérias: No sistema de tubos capilares Clina, existe um permutador de aço
inoxidável que separa o sistema de capilares (circuito secundário) do circuito primário de água. O
circuito secundário dos capilares apenas contém materiais não corrosíveis com o fim de evitar a
formação de depósitos. Os microorganismos não podem desenvolver-se já que não encontram os
compostos de fósforo e de nitrogénio de que necessitam para viver. Clina garante um circuito de
água totalmente livre de matérias sólidas, mesmo depois de décadas de actividade.
Facilidade de reparação: No caso de se verificar uma perfuração acidental de um capilar, o tubo
danificado pode ser facilmente destapado e reparado sem necessidade de substituir todo o circuito.
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Rapidez de reacção: Depois do arranque
do sistema, em poucos minutos será
perceptível a alteração da temperatura
ambiente.
Sem condensações: Os locais equipados
com Clina, contam com um sistema anticondensação que detêm o funcionamento
do sistema em caso de índice de humidade
excessivo.
Auto purgante: Graças ao reduzido
diâmetro dos capilares e à tensão de
superfície da água, as tubagens capilares
purgam-se automaticamente. Mesmo em
paredes verticais e com fluxo descendente,
as borbulhas de ar são conduzidas à frente
da água durante o processo de enchimento
e arranque.
Fig.2
Respeitador do meio ambiente: Os sistemas Clina são fabricados com processos respeitadores do
meio ambiente. Durante o seu fabrico não se produzem resíduos contaminantes quer em forma de
águas residuais quer de ar contaminado. Todos os resíduos industriais são reciclados ou
reutilizados.
Em comparação com outros materiais, a fabricação de polipropileno consome menos recursos
energéticos primários. Este gasto energético é 5 vezes maior no caso do cobre e até 8 vezes mais
no do alumínio.
Devido à composição do polipropileno (basicamente carbono e hidrogénio) não se produzes
produtos nocivos na sua combustão, eliminando problemas de intoxicação em casos de incêndio.
Risco Nulo para proprietários e construtores: Os produtos do sistema Clina têm uma garantia
de 10 anos.
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5. CARACTERÍSTICAS DOS TAPETES DE TUBOS CAPILARES
5.1 ESQUEMA GLOBAL
Fig.3 – Tipos de Tapetes: G mat, S mat e U mat
5.2 FICHA TÉCNICA
Características:
•
Material: Polipropileno (PP-R);
•
Largura (L): 0,6 - 6m;
•
Cumprimento (B): 0,15 - 1m;
•
Diâmetro do tubo capilar (A): 4,3 mm;
•
Distancia entre tubos capilares: 10 - 30 mm;
•
Capacidade de água: 0,35 L/m²;
•
Peso (com água): 740-900 g/m²;
•
Perda de carga no sistema: Até 40 kg/h m²;
•
Pressão do sistema: Dependendo da área do circuito, de 0.1 a 2 bares.
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5.3 POTÊNCIA
Em seguida, é apresentado um gráfico exemplo da capacidade de refrigeração, para os diferentes
tipos de tectos, em função da diferença de temperatura entre a superfície do tecto e o ambiente.
A – Tecto radiante com painéis de aço: 84
W/m²
B – Tecto radiante estucado com massa: 80
W/m²
C - Tecto radiante com pladur ou similar: 70
W/m²
Fig.4 – Gráfico de Potências
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6. ELEMENTOS QUE CONSTITUEM O SISTEMA CLINA
6.1 ESQUEMA EM ARREFECIMENTO E DESCRIÇÃO DO CIRCUITO PRIMÁRIO E SECUNDÁRIO
Fonte
Energética
Chiller
6ºC
Circuito
Primário
16ºC
Circuito
Secundário
Sistema Clina
de Material
Resistente à
Corrosão
12ºC
Tapetes de
Tubos
Capilares
Clina
19ºC
Permutador de
Calor em Aço
Inox
SISTEMA PRIMÁRIO
SISTEMA SECUNDÁRIO
•
•
Fonte Energética:
Fig.5 – Esquema
Demonstrativo do Circuito
Primário/ Secundário em
Arrefecimento
Sistema de Distribuição:
Bomba de Calor (Aquecimento e
Bomba de Circulação de Água;
Arrefecimento);
Colectores de Distribuição de
Caldeira a Gás / Gásoleo
Água;
(Aquecimento);
Reguladores de Caudal;
Painéis Solares (Aquecimento);
Actuadores Térmicos.
Chiller (Arrefecimento);
Energia Geotérmica (Aquecimento);
•
Elemento de Ligação Sistema Primário/Secundário:
Permutador de Calor em Aço Inoxidável.
•
Sistema de Controlo:
Termóstatos Ambientes para Aquecimento;
Termóstatos Ambientes para Aquecimento e Arrefecimento com um Sensor de
Humidade Incorporado.
•
Elementos em PP-R:
Tapetes de Tubos Capilares;
Tubos de Diâmetro 20, 25, 32, …;
Acessórios de Ligação (Curvas, Tês, Uniões, Tubos Flexíveis …).
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6.2 ESQUEMA GLOBAL
Fig.6 – Esquema Geral dos Elementos que Constituem o Sistema Clina
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6.3 IMAGENS DOS ELEMENTOS
ELEMENTOS MECÂNICOS
Fig. 7 - Chiller / Bomba de Calor
Fig. 8 - Caldeira
Fig. 9 - Colector de Distribuição
Fig. 10 - Permutador de Calor com Bomba de Circulação
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ELEMENTOS DE CONTROLO E DE COMANDO ELÉCTRICO
Fig. 11 - Termóstato Regulador de Temperatura Quente
Fig. 12 - Termóstato Regulador de Temperatura
Quente/Frio com Sensor de Humidade
ELEMENTOS DE CONSTRUÇÃO
Fig. 13 - Tapete de Tubagem Capilar
Fig. 14 - Acessórios de Tubagem
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7. TÉCNICAS DE INSTALAÇÃO
7.1 TECTO RADIANTE
TAPETES CLINA INTEGRADOS EM TECTO DE CIMENTO ESTUCADO COM GESSO (Fig.15)
Fig. 15
Vantagens:
•
Os tubos capilares Clina instalam-se entre a capa de gesso e o tecto de cimento;
•
Podem aplicar-se todos os estucamentos disponíveis no mercado;
•
Mínima altura estrutural, especialmente adequado para pés direitos baixos;
•
Nenhuma redução do pé direito da construção quando se instala em construções já
existentes;
•
Capacidade de arrefecimento de cerca de 80 W/m2.
Fig.16
Fig.17
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TECTO METÁLICO COM SISTEMA CLINA INTEGRADO (Fig.18)
Fig.18
Características:
•
Os tapetes de tubos capilares ficam na parte interior do tecto e, por isso, podem ligar-se
facilmente à tubagem de abastecimento e de retorno, através de tubos flexíveis;
•
Pode aceder-se facilmente à zona do tecto e podem abrir-se os painéis metálicos durante o
funcionamento;
•
Os tectos falsos existentes que dispõem de painéis metálicos podem voltar a equipar-se
posteriormente sem problemas;
•
Montagem fácil, rápida e limpa;
•
Capacidade de arrefecimento alta (83.5 W/m2);
•
Mais caro em comparação com as restantes formas de instalação, devido ás pequenas
dimensões e da complexa distribuição dos tapetes;
•
Cumpre os requisitos acústicos.
Fig. 20
Fig. 19
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PLACAS DE GESSO OU PLADUR (ESTRUTURA SECA) COM SISTEMA CLINA INTEGRADO (Fig. 21)
Características:
Fig. 21
•
Os tapetes de tubos capilares colocam-se dentro do tecto e, por conseguinte, podem-se ligar
facilmente às tubagens de abastecimento e de retorno;
•
Na parte visível, observa-se um tecto de estrutura seca (placas) contínuo e uniforme;
•
Para colocar os tapetes de tubos capilares Clina e as tubagens de abastecimento e de
retorno, é apenas necessário baixar o tecto cerca de 10 cm;
•
Montagem fácil, rápida e limpa;
•
Capacidade de arrefecimento cerca de 70 W/m2.
Fig. 22
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7.2 PAVIMENTO RADIANTE
TAPETES CLINA ENTRE CIMENTO E O ACABAMENTO DO PAVIMENTO (Fig. 23 e 24)
Fig.23
Fig. 24
Características:
•
Integram-se na betonilha. Deve-se aplicar uma betonilha fina para que os tapetes fiquem
bem envolvidos pelas massas;
•
Tapetes integrados estruturalmente na betonilha;
•
Nenhum aumento na cota do pavimento devido à instalação dos tapetes. Mínima altura
estrutural, especialmente adequado para pés direitos baixos.
TAPETES CLINA ENTRE CIMENTO E O ACABAMENTO DO PAVIMENTO (Fig. 25)
Fig. 25
Características:
•
Instalam-se sobre o cimento ou placa. Por cima deles coloca-se directamente (usando uma
massa de união) o acabamento do pavimento. Esta técnica é a mais aconselhável para a
reabilitação de edifícios;
•
Sobre os tapetes e depois de colocar a massa de união, pode aplicar-se qualquer tipo de
acabamento (cerâmica, pedra, madeira, etc.);
•
Facilidade na instalação;
•
Facilidade relativa aquando se torne necessário mudar ou acrescentar zonas radiantes.
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8. PERGUNTAS E RESPOSTAS MAIS FREQUENTES SOBRE
AQUECIMENTO E ARREFECIMENTO CLINA
O
SISTEMA
DE
1. Que temperatura se atinge numa habitação com este sistema?
A climatização radiante é um conceito de conforto absolutamente diferente dos sistemas
convencionais.
Não é necessário que a temperatura ambiente atinja 22°C para conseguir conforto. Apesar disso,
até com uma temperatura de 26°C se pode ter uma óptima sensação de conforto, já que estamos
perante um sistema que aquece, sobretudo, os elementos estruturais da habitação e não apenas o ar.
2. Clina é um sistema essencialmente de aquecimento ou de frio?
O sistema de tubos capilares pode adaptar-se às diferentes necessidades. Os tapetes podem
instalar-se nos tectos, paredes ou pavimentos, dependendo das condições.
Em Portugal, devido às suas condições ambientais, poderá aplicar-se igualmente em pavimentos,
tectos e paredes. É no tecto onde alcança maior potência em frio, ao aproveitar os dois efeitos:
radiação 80% e convecção 20%, mas será através do pavimento que consegue um maior equilíbrio
entre uma e outra função.
3. Qual é a potência de arrefecimento deste sistema?
Tomando como exemplo uma habitação com tecto radiante onde a temperatura da habitação seja
de 26 °C e a temperatura da água de arrefecimento de 16 graus:
Potência com painéis metálicos: 84 W/m²
Potência com placa “Pladur”: 70 W/m²
Potência com tecto estucado: 80 W/m²
Nota: Para intervalo térmico de 10°C entre água e ambiente.
4. Como é que o sistema controla a possibilidade de formação de condensações?
Instala-se uma ou duas sondas de detecção de condensação em cada circuito.
Dependendo da carga de humidade do ar da habitação, o sensor varia a sua resistência à
electricidade. Se a humidade da habitação sobe excessivamente, a unidade recebe um sinal que faz
com que esta aumente a temperatura da água ou que pare o sistema. Esta decisão depende da
ordem que tenha sido imposta previamente à unidade de controlo. Quando a humidade baixa, o
sistema reactiva-se automaticamente.
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5. Como pode evitar-se a condensação em condições de grande humidade?
A utilização de tectos e paredes radiantes para arrefecimento, requer um sistema que vigie e evite a
condensação. Existem várias opções:
a) Subir a temperatura da água de arrefecimento:
Se o sistema detecta a formação de condensação, a temperatura da água deve subir para a
evitar. Por meio da regulação, o sistema incrementa a temperatura nos períodos de
humidade elevada.
b) Parar o sistema se existe possibilidade de condensação:
Se o sistema detecta condensação pára até que esta desapareça.
c) Desumidificação do ar através da ventilação:
Com este sistema, a água de arrefecimento pode circular a temperaturas mais baixas,
aumentando assim a capacidade de arrefecimento.
6. Que superfície radiante é suficiente para arrefecer a habitação?
Depende da carga de arrefecimento necessária para a habitação. É necessário um cálculo correcto e
um projecto da instalação dos tectos, pavimentos e paredes radiantes. Nem sempre é conveniente a
instalação de tectos radiantes, mesmo assim podem instalar-se vários sistemas de apoio (Ver
pergunta 8).
7. Para arrefecimento o sistema Clina funciona bem sob condições de elevadas temperatura e
humidade (90%)?
Sim. O sistema deve ser instalado preferencialmente em tectos ou paredes. Aplicação habitual
neste caso será para locais comerciais e escritórios e outros semelhantes.
É efectuada a renovação do ar através de um sistema de ventilação combinado com o sistema de
arrefecimento. Nestes casos a dimensão do caudal de ventilação pode ser muito baixa.
8. O líquido de refrigeração é simplesmente água?
Sim. O sistema de tubos capilares funciona simplesmente com água corrente através de um
circuito independente, que deverá encher-se uma única vez.
9. Existem problemas de corrosão e formação de depósitos?
O polipropileno é permeável ao oxigénio. Até chegar ao ponto de saturação, o oxigénio penetra na
água através das tubagens e dos capilares do circuito independente do sistema Clina.
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Para evitar problemas de corrosão, é necessário isolar o sistema por meio dum permutador de calor
em aço inoxidável. Deste modo, todo o sistema secundário deve estar formado por peças de
material resistente à corrosão como o aço inoxidável, o cobre e o plástico.
Com uma instalação correcta do sistema, os problemas de corrosão ficam eliminados. O mesmo
ocorre com a formação de depósitos, que é o resultado da corrosão dentro do sistema.
Graças ao isolamento do sistema por meio de um permutador de calor de aço inoxidável e ao uso
de materiais não corrosíveis, a formação de depósitos, calcário ou sedimentos que obstruam os
capilares é impossível.
10. Existem problemas de obstrução por calcário?
Não. Como demonstram os estudos realizados, para a formação de calcário são necessárias
temperaturas superiores a 60°C, já que a temperatura da água dentro das tubagens capilares oscila
entre os 10-35 graus, não existe possibilidade de formação de calcário no sistema Clina.
11. Que tipos de tectos radiantes existem, e qual é o seu modo de instalação?
Painéis metálicos:
Neste caso, os tapetes de tubos capilares Clina afixam-se aos painéis metálicos e cobrem-se com
isolamento. Normalmente estes painéis são fabricados previamente na fábrica, conforme o tipo de
tecto. Todos os tipos e formas de painéis metálicos podem ir equipados com o sistema de tubos
capilares Clina. A montagem do tecto falso realiza-se com perfis metálicos. A ligação dos painéis
do circuito realiza-se por meio de tubos flexíveis, introduzindo a sua ponta nos encaixes rápidos
dos tapetes.
Placa de gesso com o sistema Clina integrado:
O isolamento é colocado sobre perfis portadores. Colocam-se os tapetes Clina e depois instalam-se
as placas de gesso, da mesma forma que no modo tradicional. Assim, conseguimos que os tapetes
fiquem integrados como sanduíche no tecto. A ligação das placas do circuito realiza-se por meio
de manguitos de união e soldadura, ainda que também, neste caso, exista a possibilidade de usar os
tubos flexíveis e encaixes rápidos.
Sistema Clina directo sob tecto de cimento:
Os tapetes de tubos capilares Clina afixam-se ao tecto de cimento, ou seja, directamente sobre o
tecto ou placa da obra, acabando por ficar entre a capa de gesso e o tecto de cimento. Os tubos
principais dos tapetes e as tubagens são colocados nos espaços vazios, no revestimento ou no
espaço livre do tecto. As tubagens de alimentação soldam-se aos tubos capilares.
Em seguida o tecto é estucado. Podem-se aplicar todos os estucamentos disponíveis no mercado,
desde o cimento ao estucamento acústico.
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12. O que acontece quando, por acidente, um tubo capilar se danifica?
Depois da instalação do sistema, realiza-se obrigatoriamente um teste de segurança da instalação,
com ar, a uma pressão de 10 bar.
Em caso de ruptura dum capilar por acidente, o capilar é cortado e selado por calor. Ainda que o
capilar fique inoperativo, a perda total de potência será insignificante.
13. Qual é a vida útil duma instalação CLINA?
A pressão de trabalho do sistema CLINA é de 2-3 bares. Nestas condições, de acordo com testes
laboratoriais, os sistemas de tubos capilares CLINA têm uma vida útil de mais de 50 anos.
14. O sistema CLINA é fácil de instalar?
O sistema CLINA deve ser instalado por técnicos especializados que tenham conhecimentos e
experiência em soldaduras de polipropileno.
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9. EXEMPLOS DA APLICAÇÃO DO SISTEMA CLINA – EUROPA
Reichstag (Parlamento Alemão) Alemanha – Berlin……………………….... 7.000 m²
Landesbank Berlin, Alexanderhaus Alemanha – Berlim ................................. 1.615 m²
Rosmarin – Carrée – Alemanha – Berlim…………………………………….3.800 m²
Lufthansa, Hauptverwaltung - Alemanha – Colónia…………………………11.500 m²
Benteler AG, Werk Talle - Alemanha – Paderborn ......................................... 3.900 m²
RTL - Alemanha – Colónia ..............................................................................5.900 m²
Nokia – Alemanha – Düsseldorf........................................................................3.800 m²
Japan Center – Alemanha – Frankfurt, M ........................................................ 9.000 m²
Braun AG - Alemanha - Kronberg/Taunus ...................................................... 4.800 m²
Bayrische Landesbank - Alemanha – Munique ................................................7.500 m²
Deutsche Bank - Alemanha – Munique ............................................................5.000 m²
FC Bayern München, Verwaltung - Alemanha – Munique ................................ 250 m²
Creditanstalt - Áustria – Viena .........................................................................3.600 m²
Nestlé Headquarter - França – Paris .................................................................15.000 m²
Hotel de Beaune - França – Paris …………………………………………….. 2.000 m²
Imprimerie Saint Paul – L – Luxemburgo ……………………………………. 5.020 m²
Ariane Espace - L – Luxemburgo…………………………………………….. 6.100 m²
Interpolis Versicherung - Holanda – Tilburg …………………………………22.200 m²
Slovakische Zentralbank – Eslováquia – Bratislava …………………………. 10.900 m²
Interbanka – Checoslováquia – Praga …………………………………………11.100 m²
Kensington Palace – Inglaterra – Londres ……………………………………. 11.100 m²
Hypobank – Inglaterra – Londres ………………………………………………1.600 m²
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