aquecimento de ambientes: calefação de pisos André Viana Antunes Amaral Felipe Sartori Marilice da Silva e Souza Vitor Cariolick

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Leila Aleixo Martini
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1 aquecimento de ambientes: calefação de pisos André Viana Antunes Amaral Felipe Sartori Marilice da Silva e Souza Vitor Cariolick 1

2 SISTEMA DE CALEFAÇÃO O principal proposito dos sistemas de calefação é manter as condições mínimas para o conforto térmico dos humanos. 2

3 CALEFAÇÃO NO BRASIL O Brasil, um país de tamanho continental, possuí predominantemente 3 climas que são: Equatorial; Tropical; Temperado. 3

4 CALEFAÇÃO NO BRASIL Pesquisas indicam que nas regiões ao sul do nosso país as temperaturas tornam propícia a utilização de sistemas de calefação nos meses mais frios de inverno. (GOULART, 1993) 4

5 NBR A NBR : Desempenho Térmico de Edificações, estabelece diferentes estratégias de condicionamento térmico para as edificações, aconselhando amenizar o desconforto térmico por frio mediante o uso de aquecimento artificial para as zonas bioclimáticas 1 e 2. 5

6 MAPA DE ZONAS BIOCLIMÁTICAS Figura 1: Mapa das zonas bioclimáticas brasileiras e percentual de abrangência em território Fonte: a.png 6

7 CALEFAÇÃO NO RIO GRANDE DO SUL O estado do Rio Grande do Sul apresenta as maiores amplitudes térmicas anuais, atingindo temperaturas no entorno ou abaixo de 0ºC durante o inverno, e facilmente superando os 30ºC durante o verão. (INMET, 2011) 7

8 CALEFAÇÃO NO RIO GRANDE DO SUL Alegrete 2 Bagé 2 Bom Jesus 1 Caxias do Sul 1 Tabela 1: Cidades do RS com recomendação de uso de calefação artificial Fonte: NBR 15220:3 Desempenho Térmico de Edificações Cruz Alta 2 Encruzilha do Sul 2 Rio Grande do Sul Passo Fundo 2 Pelotas 2 Santa Maria 2 Santa Vitória do Palmar 2 São Francisco de Paula 1 São Luiz Gonzaga 2 8 Uruguaiana 2

9 CALEFAÇÃO POR PISO RADIANTE Neste sistema, o piso é a fonte principal de energia. Utiliza a água como principal meio de transporte do calor Recentemente existem estudos que consideram o ar como principal elemento condutivo. 9

10 CALEFAÇÃO POR PISO RADIANTE Ao produzir-se a calefação desde o piso para o ambiente, as diferenças de temperatura na direção vertical, produzem um gradiente negativo, o que significa menores temperaturas na parte da cabeça, provocando uma melhor sensação térmica desde o ponto de vista do usuário (OLESEN, 2002). 10

11 COMPARAÇÃO DE SISTEMAS Figura 2: Fluxo de calor num sistema de piso radiante. Fonte: Google Imagens. Figura 3: Fluxo de calor num sistema de calefação a ar quente. Fonte: Google Imagens. 11

12 PISO RADIANTE PELO MUNDO Na Coréia do Sul, cerca de 90% das residências utilizam este tipo de sistemas. (OLESEN, 2002). Na Europa, o uso deste sistema já representava mais de 50% das residências novas na década de 90 (ATHIENITIS et al., 1993) 12

13 PISO RADIANTE PELO MUNDO Na Europa, os esses sistemas são uma tecnologia frequentemente utilizada em prédios comerciais e residenciais e a sua popularidade continua aumentando (McGRAW, 2008) 13

14 PISO RADIANTE NO BRASIL No Brasil, existe uma limitação a implementação desse sistema pelo preço de instalação oferecido no mercado. Devido os materiais utilizados para instalar essa tecnologia são, na maioria das vezes, importados dos EUA e da Europa, o que aumenta significativamente o seu valor. 14

15 PISO RADIANTE NO BRASIL Devido aos custos de instalação e importação do sistema, seu uso é restrito e exclusivamente residencial. Com a ampliação da utilização e pesquisas o sistema de piso radiantes podem aumentar sua importância no mercado nacional. 15

16 FUNCIONAMENTO DO SISTEMA A base do funcionamento do sistema de calefação por piso radiante pode ser dividida em duas fases: 1º Fase: Fluido Piso. 2º Fase: Piso Ambiente. 16

17 FUNCIONAMENTO DO SISTEMA 1º Fase: Fluido Piso. Consiste na transferência do calor entre o fluido aquecido (Ar ou Água) que circula pelos tubos incorporados no interior do piso e sua superfície. 17

18 FUNCIONAMENTO DO SISTEMA 2º Fase: Piso Ambiente. Nesta fase ocorre a transferência de calor entre a superfície do piso e o ambiente. 18

19 FUNCIONAMENTO DO SISTEMA Figura 4: Corte de funcionamento de um modelo de sistema de aquecimento por piso radiante. Fonte: 19

20 FUNCIONAMENTO DO SISTEMA Figura 5: Corte de funcionamento de um modelo de sistema de aquecimento por piso radiante. Fonte: 20

21 FUNCIONAMENTO DO SISTEMA Figura 6: Utilização de sistema de aquecimento por piso radiante para auxiliar na criação e ovinos. Fonte: 21

22 SISTEMAS DE CALEFAÇÃO POR PISO RADIANTE Sistemas de calefação que utilizam o piso como fonte de radiação podem identificar-se em três tipos de instalações de acordo com a fonte de calor: 1. Sistema Elétrico; 2. Sistema com circulação de ar; 3. Sistema de piso radiante hidráulico. 22

23 SISTEMA ELÉTRICO O calor é gerado no interior do piso, através de cabos elétricos, tipo resistências, aquecendo diretamente a massa térmica do pisa. O total de energia consumida é transformado em calor. 23

24 24

25 SISTEMA COM CIRCULAÇÃO DE AR O calor é usado para aquecer um ar quente sob que circula sob o piso. Existem muitos estudos que buscam maior aproveitamento da energia solar como fonte de aquecimento do ar circulante no piso. 25

26 SISTEMA DE PISO RADIANTE HIDRÁULICO O piso radiante hidráulico é o mais utilizado (OLESEN, 2002). A água quente é distribuída no sistema através de tubos de cobre ou polietileno de alta densidade, transmitindo o calor para o piso. 26

27 FUNCIONAMENTO DO SISTEMA Figura 7: Piso coberto de mangueiras de circulação de água quente. Fonte: Google Imagens 27

28 FUNCIONAMENTO DO SISTEMA Figura 8: Ponto de controle de pressão e fluxo da água. Fonte: Google Imagens 28

29 FUNCIONAMENTO DO SISTEMA Figura 9: Figura modelo do sistema de alimentação e fornecimento de calor para água. Fonte: Google Imagens 29

30 CONSIDERAÇÕES FINAIS Os sistemas de calefação por piso radiante já são consolidados no mundo, contudo devido a questões energéticas e tributárias existem inúmeras restrições ao mercado desse sistema no Brasil. Somados aos altos custos de instalação e uso afastam qualquer projeção favorável de crescimento na implementação desse sistema. 30

31 PRINCIPAIS REFERÊNCIAS ATHIENITIS, A.K.; CHEN, T. Experimental and theoretical investigation of floor heating with termal storage. ASHRAE Transactions, Vol. 99, Part 1, p , GOULART, S. Dados Climáticos para Avaliação de Desempenho Térmico de Edificações. In: Anais do II Encontro Nacional de Conforto no Ambiente Construído, p Florianópolis, Instituto Nacional de Meteorologia (INMET) McGraw Hill Construction. Products and player s trend; 2008 OLESEN, B. W. Radiant Floor heating in theory and practice. ASHRAE Journal nº44, p.19 24, RASTELLO, M. C. D. Otimização de parâmetros de projeto de tubulações de sistemas de calefação por piso radiante. Dissertação de Mestrado em Engenharia, Escola Politécnica - USP, São Paulo,

32 MUITO OBRIGADO 32

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