Desempenho térmico. Paredes e Coberturas

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1 Desempenho térmico Paredes e Coberturas ECV 5161: Desempenho térmico de Edificações Engenharia Civil Prof. Roberto Lamberts (elaborado por Juliana Batista)

2 Transferência de calor T1 > T2 q T1 T2 T1 = T2 EQUILÍBRIO TÉRMICO

3 Formas de transmissão de calor T1 > T2 Condução Radiação Convecção Condensação

4 Propriedades térmicas dos materiais Absortividadeemondascurtas α : função da cor RS absorvida/ RS incidente Refletividadeemondascurtas ρ: RS refletida/ RS incidente Transmissividade em ondas curtas τ: Rs atravessa a superfície/ RS incidente Emissividade ε: R emitida/ R emitida pelo corpo negro (mesma temperatura)

5 Propriedades térmicas dos materiais Emissividade TIPO DE SUPERFÍCIE ε Absortividade TIPO DE SUPERFÍCIE α Fonte: Projeto de Norma da ABNT 02: (1998) NBR /ABNT, 2005

6 Propriedades térmicas dos materiais Condutividade térmica λ: fluxo de calor transferido por unidade de espessura e por unidade de gradiente de temperatura (W/m.ºC) Calor específico c: quantidade de calor necessária para elevar em 1 grau a temperatura de um componente, por unidade de massa (kj/kg.k)

7 Isolantes térmicos convencionais Isolantes fibrosos (λ = W/mºC) Lã de rocha ou lã mineral Lã de vidro Poliestireno (λ = a W/mºC) Expandido (granulado aglutinado por fusão) Extrudado (células fechadas) Espuma de poliuretano (λ = W/mºC)

8 Isolantes térmicos convencionais Concreto celular com 400 kg/m³ (λ = W/mºC) Agregado leve Expandido (granulado aglutinado por fusão) Vermiculita Argila expandida concreto com 500 kg/m³ (λ = W/mºC) Cinza sinterizada Escória sinterizada - concreto com 1000 kg/m³ (λ = 0.35 W/mºC)

9 Isolantes térmicos convencionais Isolante refletivo de polietileno aluminizado em ambas as faces. Isolante Térmico de Poliuretano Isolamento Térmico de lajes e coberturas- Poliuretano.

10 Fórmulas básicas λ Resistência térmica : R = e/ λ (m².ºc/ W) e Transmitância térmica: fluxo de calor transmitido por unidade de área e por unidade de diferença de temperatura U = 1/ R (W/m².ºC) Capacidade térmica: CT = λi. Ri. Ci. ρi = ei. Ci. ρi

11 Fórmulas básicas Resistência térmica superfície a superfície RT = R t 1 + R t R t n + R ar1 + R ar2 + R arn Resistência térmica ambiente a ambiente RT = R se + R t + R si Resistência térmica camadas não homogêneas RT = A a + A b + + A n A a + A b + + A n R a + R b + + R n Rse+ Ra +Rb +Rc +R si

12 Fórmulas básicas Capacidade térmica camadas não homogêneas CT = A a + A b + + A n A a + A b + + A n C a + C b + + C n Atraso térmico Elemento homogêneo φ = 1,382. e. ρ. c 3,6. λ ou a b c φ = 0,7284. RT. CT

13 Fórmulas básicas Atraso térmico - Elemento heterogêneo φ = 1,382. RT B1 + B2 B1 = 0,226. Bo R t B2 = 0,205. (λ. ρ. C) ext B2 = 0 se B2 =0 < 0 B0 = Ct - Ctext. R ext - R t - R ext R t 10 Fator de Calor Solar: FS = 100. U. α. R se

14 Tabelas Condições de ventilação para câmaras de ar: Resistência térmica superficial interna e externa:

15 Tabelas Resistência térmica de câmaras de ar não ventiladas, com largura maior que a espessura:

16 Transferência de calor I REFLEXÃO ABSORÇÃO

17 Transferência de calor Fluxo T1 de > calor T2 que atravessa a parede: TEXT > TINT q = U. (Text Tint) = U. ΔT U = Transmitância térmica (W/m².K) ΔT = Text - Tint (K) q = densidade do fluxo de calor (W/m²) Fluxo de calor que incide no ambiente: Φ = q.a = U. ΔT. A A = área da superfície (W/m²)

18 Comportamento diante da radiação solar Fluxo de calor é função de: RS ΔT = Text Tint Radiação Solar (RS) ε BALANÇO TÉRMICO α + ρ = 1 α. RS + ρ. RS = RS TEMPERATURA SOL-AR: Efeito combinado radiação solar incidente + intercâmbios de energia (radiação e convecção)

19 Comportamento diante da radiação solar TEMPERATURA SOL-AR: Tsol -ar = Text + α. RS. R se - ε. ΔRL. R se RS: Radiação total incidente na superfície R se: Resistência superficial externa = trocas de calor por convecção e radiação entre a superfície e o meio ΔRL: Diferença entre a radiação de onda longa emitida e recebida pela superfície

20 Comportamento diante da radiação solar Superfícies verticais: ΔRL = 0, perdas compensadas pela radiação de onda longa recebida do solo e das superfícies do meio Tsol -ar = Text + α. RS. R se Fluxo de calor em planos verticais: Φ = U. A. (Text + α. RS. R se Tint)

21 Comportamento diante da radiação solar Planos horizontais: ε. ΔRL. R se = 4ºC (Dados Experimentais) Tsol -ar = Text + α. RS. R se -4 Fluxo de calor em planos horizontais (coberturas): Φ = U. A. (Text + α. RS. R se 4 -Tint)

22 Exemplo numérico tijolo maciço cor branca rebôco DADOS: INT 12 cm Φ =? EXT U = 2 W/m².K Text = 30ºC Tint = 25ºC Orientação = oeste (latitude 30º sul) A = 5 m x 3 m Pior situação de verão: 22/12, 16h RS = 715 W/m².K (TABELA) Rse = 0,04 W/m².K (TABELA)

23 Exemplo numérico Φ = U. A. (Text + α. RS. R se Tint) α = 0,3 (parede branca) Φ = 2,00. 5,00. 3,00. (30 + 0, ,04 25) Φ = 407,4 W fluxo de calor que penetra no ambiente por m² de fechamento

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