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
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
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 276 - DESEMPENHO TÉRMICO, ARQUITETURA E URBANISMO
Características Termofísicas dos Materiais
Características Termofísicas dos Materiais
Características Termofísicas dos Materiais
Características Termofísicas dos Materiais
Características Termofísicas dos Materiais
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 276 - DESEMPENHO TÉRMICO, ARQUITETURA E URBANISMO
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 276 - DESEMPENHO TÉRMICO, ARQUITETURA E URBANISMO
ISOLAMENTO TÉRMICO AUT 276 - DESEMPENHO TÉRMICO, ARQUITETURA E URBANISMO
INÉRCIA TÉRMICA Amortecimento térmico Atraso térmico COFAIGH, Eoin O. et al. The climatic dwelling. AUT 276 - DESEMPENHO TÉRMICO, ARQUITETURA E URBANISMO
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
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.
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
K para componentes homogêneos R T = R SE + R SI + R M 1/K = 1/he + 1/hi + e/λ K
K para componentes homogêneos
K para componentes heterogêneos em espessura R T = R SE + R SI + R M1 + R M2 +... + R Mn 1/K = 1/he + 1/hi + e 1 /λ 1 + e 2 /λ 2 +... + e n /λ n K
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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
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 M2 +...+ R Mn + R ar 1/K = 1/he + 1/hi + e 1 /λ 1 + e 2 /λ 2 +...+e n /e y + R ar K
Fonte: Rivero, Roberto. Clima e Arquitetura. AUT 276 - DESEMPENHO TÉRMICO, ARQUITETURA E URBANISMO
Resistência térmica de espaço de ar confinado
K para componentes heterogêneos em superfície Média ponderada pelas áreas: K = ( K 1 A 1 + K 2 A 2 +...+ K n A n ) / (A 1 + A 2 +...+ A n ) Obs: Não é válido se os materiais tiverem valores de K com diferenças acentuadas
K para componentes heterogêneos em superfície
Fonte: ABNT. NBR 15220
Fonte: ABNT. NBR 15220
TRANSMISSÃO DE CALOR Componentes Transparentes ou Translúcidos Componentes Opacos Fonte: LAMBERTS. Roberto, et al. Eficiência Energética na Arquitetura. São Paulo
COMPONENTES TRANSPARENTES OU TRANSLÚCIDOS
TRANSPARENTES OU TRANSLÚCIDOS Vidro comum Vidro laminado Vidro refletivo Policarbonato Películas Fibras ETFE
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
TRANSPARENTES OU TRANSLÚCIDOS FUTURE CLASS Londres, 2004 Studio E
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 0,001 1 10 100 Comprimento de onda (micrometros) Comprimento de onda (metros)
TRANSMISSÃO DE RADIAÇÃO POR ELEMENTOS TRANSPARENTES Caram, 1996
TRANSMISSÃO DE RADIAÇÃO POR ELEMENTOS TRANSPARENTES Fonte: Caram, 1996
TRANSMISSÃO DE RADIAÇÃO POR ELEMENTOS TRANSPARENTES Fonte: Caram, 1996
TRANSMISSÃO DE RADIAÇÃO POR ELEMENTOS TRANSPARENTES produto espessura radiação solar total transm dir % reflet ext % aborv % fator solar % incolor verde bronze cinza 4mm 82 7 11 85 6mm 78 7 15 82 10mm 70 7 23 76 4mm 52 5 43 63 6mm 46 5 49 59 10mm 38 5 57 53 4mm 58 6 36 68 6mm 46 5 49 59 10mm 29 4 67 47 4mm 55 5 40 66 6mm 42 5 53 56 10mm 25 4 71 44 Tabela dados de vidros float incolor e coloridos fabricados pela Blindex Fonte: ALUCCI, 2000. Banco de dados vidros Labaut: www.usp.br/fau/deptecnologia/docs/bancovidros/
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