Desempenho térmico de materiais e componentes construtivos

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1 Desempenho térmico de materiais e componentes construtivos Profa. Dra. Denise Duarte Prof. Dr. Leonardo Marques Monteiro

2 Modelo de cálculo de desempenho térmico da edificação 1 caracterizar ambiente Renovação: N (adotar) Uso: Ocup/ lum/ Eq Orientação: N, NE, E... Materiais: A (m 2 ) Coeficiente: K 2 calcular balanço térmico 2.1 ganhos [W (Ig)] 2.2 perdas [W t] t (var.1) 3 calcular fator de inércia t (var.1) m (var.2) Tme (var.3) E (var.4) 4 avaliar conforto OT CONFORTO NÃO Ef. Chaminé: A e/s, H, t, m Ef. Ventos: A e/s, v, c e/s Conjugado 5 verificar ventilação N >N <N m (var.2) fazer alterações fazer alterações N, Or, A, k A e/s, H

3 1 caracterizar ambiente Renovação: N (adotar) Uso: Ocup/ lum/ Eq Orientação: N, NE, E... Materiais: A (m 2 ) Coeficiente: K 2 calcular balanço térmico 2.1 ganhos [W (Ig)] 2.2 perdas [W t] t (var.1) 3 calcular fator de inércia t (var.1) m (var.2) Tme (var.3) E (var.4) 4 avaliar conforto CONFORTO NÃO Ef. Chaminé: A e/s, H, t, m Ef. Ventos: A e/s, v, c e/s Conjugado 5 verificar ventilação N >N <N m (var.2) fazer alterações fazer alterações N, Or, A, k A e/s, H AUT DESEMPENHO TÉRMICO, ARQUITETURA E URBANISMO

4 Características Termofísicas dos Materiais

5 Características Termofísicas dos Materiais

6 Características Termofísicas dos Materiais

7 Características Termofísicas dos Materiais

8 Características Termofísicas dos Materiais

9 Características Termofísicas dos Materiais Características termofísicas dos materiais. Fonte: CSTB - Régles de Calcule (1958) Gomes, R. José (1962); Puppo E. & Puppo, O. (1979)

10 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 AUT DESEMPENHO TÉRMICO, ARQUITETURA E URBANISMO

11 ISOLAMENTO TÉRMICO X INÉRCIA TÉRMICA Fonte: LAMBERTS. Roberto, et al. Eficiência Energética na Arquitetura. São Paulo Isolamento: materiais leves Acumulação: materiais pesados e espessos AUT DESEMPENHO TÉRMICO, ARQUITETURA E URBANISMO

12 ISOLAMENTO TÉRMICO AUT DESEMPENHO TÉRMICO, ARQUITETURA E URBANISMO

13 INÉRCIA TÉRMICA - Amortecimento - Atraso AUT DESEMPENHO TÉRMICO, ARQUITETURA E URBANISMO

14 Coeficiente global de transmissão térmica (K) engloba as trocas térmicas superficiais (por convecção e radiação) e as trocas térmicas através do material (por condução) Portanto, para determinado material, considera: - a espessura da lâmina - o coeficiente de condutibilidade térmica - a posição horizontal ou vertical da lâmina - o sentido do fluxo K: coeficiente global de transmissão térmica (W/m 2 C) R: resistência térmica global (m 2 C/W) R = 1/K

15 Condutância térmica superficial engloba as trocas térmicas que se dão nas superfícies da envoltória he: coeficiente de condutância térmica superficial externa (W/m 2 C) hi: coeficiente de condutância térmica superficial interna (W/m 2 C) he e hi: parâmetros simplificados para condições convencionais Se he e hi são coeficientes de condutância térmica superficiais, as resistências térmicas superficiais serão 1/he e 1/hi.

16 Valores de condutâncias (he, hi) e resistências térmicas superficiais (1/he, 1/hi), com v=2,0m/s para paredes exteriores e v=0,5m/s para paredes interiores (CSTB, 1958)

17 K para componentes homogêneos R T = R SE + R SI + R M 1/K = 1/he + 1/hi + e/λ K

18 K para componentes homogêneos

19 K para componentes heterogêneos em espessura R T = R SE + R SI + R M1 + R M R Mn 1/K = 1/he + 1/hi + e 1 /λ 1 + e 2 /λ e n /λ n K

20 AUT DESEMPENHO TÉRMICO, ARQUITETURA E URBANISMO

21 1/K = 1/he + 1/hi + e alv /λ alv + e iso. /λ iso + e acab /λ acab K parede 1/K = 1/he + 1/hi + e tb.conc /λ b.conc + e iso. /λ iso + e alv /λ alv K parede

22 K para componentes com espaço de ar confinado Espaço de ar confinado: resistência térmica (R ar ) R T = R SE + R SI + R M1 + R M R Mn + R ar 1/K = 1/he + 1/hi + e 1 /λ 1 + e 2 /λ e n /e y + R ar K

23 AUT DESEMPENHO TÉRMICO, ARQUITETURA E URBANISMO

24 Resistência térmica de espaço de ar confinado

25 K para componentes heterogêneos em superfície Média ponderada pelas áreas: K = ( K 1 A 1 + K 2 A K n A n ) / (A 1 + A A n ) Obs: Não é válido se os materiais tiverem valores de K com diferenças acentuadas

26 K para componentes heterogêneos em superfície

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29 TRANSMISSÃO DE CALOR Componentes Transparentes ou Translúcidos Componentes Opacos

30 COMPONENTES TRANSPARENTES OU TRANSLÚCIDOS

31 TRANSPARENTES OU TRANSLÚCIDOS Vidro comum Vidro laminado Vidro refletivo Pirolítico Metalizado a vácuo Policarbonato Películas Fibras ETFE

32 TRANSPARENTES OU TRANSLÚCIDOS

33 TRANSPARENTES OU TRANSLÚCIDOS Membrana de ETFE 1% do peso do vidro Pode ser reciclado Vida útil de 30 anos Jardim do Éden, UK Arq. Nicholas Grimshaw

34 TRANSPARENTES OU TRANSLÚCIDOS FUTURE CLASS Londres, 2004 Studio E

35 Intensidade de radiação Ultravioleta Infravermelho próximo Infravermelho distante Microondas Ondas de TV Ondas FM Ondas AM TRANSMISSÃO DE RADIAÇÃO POR ELEMENTOS TRANSPARENTES Luz visível 0,4 0,7 1,0 1,5 Comprimento de onda (micrometros) 0, Comprimento de onda (metros)

36 TRANSMISSÃO DE RADIAÇÃO POR ELEMENTOS TRANSPARENTES Caram, 1996

37 TRANSMISSÃO DE RADIAÇÃO POR ELEMENTOS TRANSPARENTES Caram, 1996

38 TRANSMISSÃO DE RADIAÇÃO POR ELEMENTOS TRANSPARENTES Caram, 1996

39 TRANSMISSÃO DE RADIAÇÃO POR ELEMENTOS TRANSPARENTES 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 Tabela dados de vidros float incolor e coloridos fabricados pela Blindex Fonte: ALUCCI, Banco de dados vidros Labaut:

40 TRANSMISSÃO DE RADIAÇÃO POR ELEMENTOS TRANSPARENTES αk / he + τ = Str (fator solar), que se refere à radiação solar global Para o vidro comum: α = 0,07, K = 5,7 (W/m2 C) ρ = 0,08, 1/he = 0,05 (m2/ CW) τ = 0,85, Str = 0,86