AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV TÉRMICA. Diagnostico Climático

Transcrição

1 Diagnostico Climático

2 Dias típicos do clima de Sao Paulo: um dia chuvoso e outro ensolarado no verão; um um dia nublado e outro ensolarado no inverno

3 Variáveis e trocas térmicas

4 Conforto Térmico Variáveis do clima exterior Variáveis envolvidas na transferência de calor Variáveis do conforto humano

5 Variáveis do clima exterior 1. Temperatura (K, ºF, ºC, ºR) do ar superficial 2. Umidade relativa (%) absoluta (g de vapor d água/kg de ar seco) 3. Radiação solar direta e difusa (W/m 2 ) insolação (h) 4. Vento direção (graus) velocidade (m/s, Km/h, nós)

6 Variáveis do Conforto Humano 1. Metabolismo (MET) 2. Vestimenta (CLO) 3. Parâmetros que descrevem termicamente o ambiente Temperatura do ar Temperatura radiante média Velocidade do ar Umidade do ar Fonte: LAMBERTS. Roberto, et al. Eficiência Energética na Arquitetura. São Paulo

7 DADOS CLIMÁTICOS + PROPRIEDADES DOS MATERIAIS + TROCAS TÉRMICAS DESEMPENHO TÉRMICO DA EDIFICAÇÃO

8 Mecanismos de troca de calor Trocas térmicas secas: envolvem diferença de temperatura Convecção Radiação Condução Trocas térmicas úmidas: envolvem mudança de estado Evaporação Condensação

9 TROCAS SECAS: CONDUÇÃO NO EDIFÍCIO Fonte: LAMBERTS. Roberto, et al. Eficiência Energética na Arquitetura. São Paulo Isolamento: materiais leves Acumulação: materiais pesados e espessos

10 ISOLAMENTO TÉRMICO

11 MATERIAIS CONDUTORES X NÃO CONDUTORES X condutibilidade térmica = (W/mºC) Concreto armado 1,75 Tijolo maciço prensado 0,72 Aço 52 Terra úmida 0,60 Alumínio 230 Poliestireno expandido 0,04 Granito 3,50 Espuma de poliuretano 0,03 Mármore 3,26 Concreto celular 0,05 a 0,5 Telha cerâmica 0,93 Feltro 0,05 Telha de f ibrocimento 0,65 a 0,95 Lã de vidro 0,03 a 0,05 Vidro 0,8 Madeira 0.05 a 0,3

12 MATERIAIS ISOLANTES TÉRMICOS Espumas plásticas (células fechadas) Poliestireno extrudado Poliestireno expandido Outras espumas plásticas Fibrosos Orgânicos Fibras de madeira Cortiça Inorgânicos Lã de vidro Lã de rocha Concretos celulares Outros Concreto com agregado leve Concreto celular autoclavado Produtos minerais à base de vermiculita Argila expandida

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15 INÉRCIA TÉRMICA - Amortecimento - Atraso

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17 Condução troca de calor entre dois corpos que se tocam, ou mesmo partes do mesmo corpo, que estejam a temperaturas diferentes (θe θi). Intensidade do fluxo térmico por condução: q cd = λ/e (θe θi) (W/m 2 ) q cd : intensidade do fluxo térmico por condução (W/m2); λ: coeficiente de condutibilidade térmica do material (W/m C); e: espessura da parede (m); θe: temperatura da superfície externa da envolvente ( C); θi: temperatura da superfície interna da envolvente ( C).

18 Condução coeficiente de condutibilidade térmica (λ) depende da: densidade do material: a matéria é sempre muito mais condutora que o ar contido em seus poros; natureza química do material: os materiais cristalinos são geralmente mais condutores que os amorfos; umidade do material: a água é mais condutora que o ar. e/λ = R R = resistência térmica específica da parede (m 2 C/W) q cd =(θe θi) / R (W/m2)

19 AA E+E MSc & MArch Sustainable Environmental Design ARCHITECTURAL ASSOCIATION GRADUATE SCHOOL Cool Hammock Santorini, Grecia 2004

20 Resistência térmica total (Rt) Coeficiente global de transferência de calor (U) Fonte: LAMBERTS. Roberto, et al. Eficiência Energética na Arquitetura.

21 TROCAS SECAS: CONVECÇÃO NO EDIFÍCIO Fonte: LAMBERTS. Roberto, et al. Eficiência Energética na Arquitetura. São Paulo

22 AA E+E MSc & MArch Sustainable Environmental Design ARCHITECTURAL ASSOCIATION SCHOOL OF ARCHITECTURE AUT0264 Chanasit CONFORTO Cholasuek AMBIENTAL Sustainable IV TÉRMICA Low Income Community in Bangkok MArch Dissertation 2010

26 AA E+E MSc & MArch Sustainable Environmental Design ARCHITECTURAL ASSOCIATION SCHOOL OF ARCHITECTURE Anuja Pandit Transition Spaces in Housing MArch Dissertation 2010

27 AA E+E MSc & MArch Sustainable Environmental Design ARCHITECTURAL ASSOCIATION SCHOOL OF ARCHITECTURE Anuja Pandit Transition Spaces in Housing MArch Dissertation 2010

28 Edifício do Núcleo de Pesquisa Multidisciplinar da UFAL, Maceió, Alagoas

29 TROCAS SECAS: CONVECÇÃO NA CIDADE

30 Convecção troca de calor entre dois corpos, sendo um deles sólido e o outro um fluido (líquido ou gás). Intensidade do fluxo térmico por convecção: q c = hc (t θ) (W/m 2 ) q c : intensidade do fluxo térmico por convecção (W/m 2 ); hc: coeficiente de trocas térmicas por convecção (W/m 2 C); t: temperatura do ar ( C); θ: temperatura da superfície do sólido (parede) ( C), (t θ).

31 Convecção hc - no caso de convecção natural, segundo Croiset, são adotados: Variação do hc com a velocidade do ar (parede vertical), Croiset. para superfície horizontal, fluxo descendente: hc = 1,2 W/m2 C; para superfície vertical: hc = 4,7 W/m2 C; para superfície horizontal, fluxo ascendente: hc = 7 W/m2 C.

32 Intensidade de radiação Ultravioleta Infravermelho próximo Infravermelho distante Microondas Ondas de TV Ondas FM Ondas AM TROCAS SECAS: RADIAÇÃO Radiação: transferência de calor sob a forma de ondas eletromagnéticas. Ocorre por meio de movimentos oscilatórios em um meio, sem que haja transferência de matéria. Luz visível 0,4 0,7 1,0 1,5 Comprimento de onda (micrometros) 0, Comprimento de onda (metros)

33 FECHAMENTOS OPACOS E TRANSPARENTES Fonte: LAMBERTS. Roberto, et al. Eficiência Energética na Arquitetura. São Paulo

34 Tabela Valores de coeficientes de absorção da radiação solar (α) Fonte: FROTA, 2002 Manual de conforto térmico SUPERFÍCIE ABSORÇÃO PARA RADIAÇÃO SOLAR (α) Preto fosco 0,85 0,95 Tijolo ou pedra ou telha cor vermelha 0,65 0,80 Tijolo ou pedra cor amarela, couro 0,50 0,70 Tijolo ou pedra ou telha cor amarela 0,30 0,50 Alumínio, bronze ou ouro 0,30 0,50 Latão, alumínio fosco, aço galvanizado 0,40 0,65 Latão ou cobre polido 0,30 0,50 Alumínio, cromo (polidos) 0,10 0,40 COR (α) Branca 0,2 0,3 Amarela, laranja, vermelha clara 0,3 0,5 Vermelha escura, verde e azul claras 0,5 0,7 Marrom clara, verde e azul escuras 0,7 0,9 Marrom escura, preta 0,9 1,0

35 produto espessura radiação solar total transm dir % reflet ext % aborv % fator solar % incolor verde bronze cinza 4mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm

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38 TROCAS SECAS: RADIAÇÃO NO EDIFÍCIO Edifício no centro de SP Materiais escuros e vidros desprotegidos Edifício do Banco Itau / Av. Paulista Materiais claros e proteção solar dos vidros

39 RADIAÇÃO NO EDIFÍCIO E NA CIDADE Radiação das nuvens Onda longa Solar difusa Onda curta Solar direta Onda curta Solar difusa Onda curta Radiação da terra Onda longa Ra dia ção da terra Onda longa

40 Radiação troca de calor entre dois corpos através de sua capacidade de emitir e absorver energia térmica (sem necessidade de meio para propagação, ocorrendo mesmo no vácuo) Intensidade do fluxo térmico por radiação: q r = hr (θ θr) (W/m 2 ) q r : intensidade do fluxo térmico por radiação (W/m 2 ); hr: coeficiente de trocas térmicas por radiação (W/m 2 C); θ: temperatura da superfície da parede considerada ( C); θr: temperatura radiante relativa às demais superfícies ( C)

41 AA E+E MSc & MArch Sustainable Environmental Design ARCHITECTURAL ASSOCIATION GRADUATE SCHOOL

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43 Heliotropic Bench May 2005

44 Heliotropic Bench May 2005

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46 Oia, Santorini, 20 May 2005

47 TROCAS ÚMIDAS: EVAPORAÇÃO

48 w[g/kg] troca térmica úmida proveniente da mudança do estado líquido para o estado gasoso Para evaporar um litro de água são necessários cerca de 700 J Evaporação Carta Psicrométrica para a cidade de São Paulo TBS[ C] 0

49 Condensação troca térmica úmida decorrente da mudança do estado gasoso do vapor d água contido no ar para o estado líquido. Para evitar a condensação superficial: - eliminação do vapor d água pela ventilação, ou - imprimir ao elemento da construção uma resistência térmica R adequada R = [(te ti) / (ti to)] 1/hi (m 2 C/W) ti: temperatura do ar interno ( C); te: temperatura do ar externo ( C); to: temperatura do ponto de orvalho relativa a ti ( C); hi: coeficiente de condutância térmica superficial interna.

50 BALANÇO TÉRMICO Sol Radiação solar direta Sol Temp. do ar ext. (Te) (Ti) Temp. do ar int. Iluminação artificial Usuários Equipamentos Ventos INSOLAÇÃO + ILUM.ARTIFICIAL + EQUIPAMENTOS + OCUPAÇÃO = ENVOLVENTE + VENTILAÇÃO GANHOS = PERDAS

51 AA E+E MSc & MArch Sustainable Environmental Design ARCHITECTURAL ASSOCIATION SCHOOL OF ARCHITECTURE Nitin Bansal Le Corbusier in the Tropics MSc Dissertation Project 2009

52 AA E+E MSc & MArch Sustainable Environmental Design ARCHITECTURAL ASSOCIATION SCHOOL OF ARCHITECTURE Nitin Bansal Le Corbusier in the Tropics MSc Dissertation Project 2009

53 TROCAS TÉRMICAS NA CIDADE Solar difusa Onda c urta Convecção vento Ra diação das nuvens Onda longa Sola r direta Onda c urta Convecção Tem peratura Evaporação Evapotranspiração Sola r difusa Onda curta Ra diação da terra Onda longa GERAÇÃO DE CALOR URBANA Radia çã o da á gua Onda longa

54 AA E+E MSc & MArch Sustainable Environmental Design ARCHITECTURAL ASSOCIATION SCHOOL OF ARCHITECTURE AUT0264 Katerina CONFORTO Pantazi AMBIENTAL IV TÉRMICA Urban Metaphors MArch Dissertation 2010

55 movimientos Actividades / funciones Cualidades visuales >observar

56 Medir

57 Avaliar Medidas e Hipoteses de Desempenho Ambiental!