Desempenho térmico de materiais e componentes construtivos

Transcrição

1 Desempenho térmico de materiais e componentes construtivos Profa. Dra. Denise Helena Silva Duarte Prof. Dr. Leonardo Marques Monteiro Prof. Dra. Joana Carla Soares Gonçalves Profa. Dra. Ranny Loureiro Xavier Nascimento Michalsky

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 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 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

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

11 ISOLAMENTO TÉRMICO AUT DESEMPENHO TÉRMICO, ARQUITETURA E URBANISMO

12 INÉRCIA TÉRMICA Amortecimento térmico Atraso térmico COFAIGH, Eoin O. et al. The climatic dwelling. AUT DESEMPENHO TÉRMICO, ARQUITETURA E URBANISMO

13 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 Fonte: LAMBERTS. Roberto, et al. Eficiência Energética na Arquitetura. São Paulo

14 Condutância térmica superficial engloba as trocas térmicas que se dão nas superfícies da envoltória Fonte: LAMBERTS. Roberto, et al. Eficiência Energética na Arquitetura. São Paulo 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.

15 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) Fonte: Frota e Schiffer, 2008

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

17 K para componentes homogêneos

18 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

19 AUT DESEMPENHO TÉRMICO, ARQUITETURA E URBANISMO

20 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

21 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

22 Fonte: Rivero, Roberto. Clima e Arquitetura. AUT DESEMPENHO TÉRMICO, ARQUITETURA E URBANISMO

23 Resistência térmica de espaço de ar confinado

24 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

25 K para componentes heterogêneos em superfície

26 Fonte: ABNT. NBR 15220

27 Fonte: ABNT. NBR 15220

28 TRANSMISSÃO DE CALOR Componentes Transparentes ou Translúcidos Componentes Opacos Fonte: LAMBERTS. Roberto, et al. Eficiência Energética na Arquitetura. São Paulo

29 COMPONENTES TRANSPARENTES OU TRANSLÚCIDOS

30 TRANSPARENTES OU TRANSLÚCIDOS Vidro comum Vidro laminado Vidro refletivo Policarbonato Películas Fibras ETFE

31 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

32 TRANSPARENTES OU TRANSLÚCIDOS FUTURE CLASS Londres, 2004 Studio E

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

34 TRANSMISSÃO DE RADIAÇÃO POR ELEMENTOS TRANSPARENTES Caram, 1996

35 TRANSMISSÃO DE RADIAÇÃO POR ELEMENTOS TRANSPARENTES Fonte: Caram, 1996

36 TRANSMISSÃO DE RADIAÇÃO POR ELEMENTOS TRANSPARENTES Fonte: Caram, 1996

37 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:

38 TRANSMISSÃO DE RADIAÇÃO POR ELEMENTOS TRANSPARENTES αk / he + Ʈ = Str (fator solar), que se refere à radiação solar global Para o vidro comum: α = 0,07, K = 5,7 (W/m 2 C) ρ = 0,08, 1/he = 0,05 (m 2 / CW) Ʈ = 0,85 Str = 0,86