1 - cap. 4 - carga termica
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Capítulo 4 – Carga Térmica de Edificações
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CAPÍTULO 4. Carga Térmica de Edificações
Carga térmica é a denominação do conjunto de efeitos que, atuando no ar de um
determinado recinto, elevam a sua temperatura e umidade – caso do verão; ou as
reduzem – caso do inverno. A carga térmica então deverá ser “combatida” por meios
artificiais ou naturais, de forma a garantir o conforto dos habitantes desse recinto. Neste
capítulo se apresenta uma metodologia para a estimação da carga térmica de verão.
1. INTRODUÇÃO
Avaliações grosseiras de carga térmica podem levar ao sub ou ao sobre-
dimensionamento da máquina de refrigeração de ar. É comum o sobre-dimensionamento
onerando os custos de investimento, operação e manutenção do sistema. Nesse sentido,
Manaus (AM) é emblemática: por volta de 50% da ponta de carga do sistema elétrico local
do segundo semestre do ano (estação seca) atende à demanda de refrigeração da
cidade. Se considerado que há poucas instalações de refrigeração industrial em Manaus,
resulta que enorme quantidade de energia é consumida em condicionamento de ar. E
desde que ar condicionado não é um utensílio acessível a todas as classes de renda,
conclui-se que os sistemas existentes são sobre-dimensionados. Daí que Manaus é a
cidade com maior número de aparelhos de janela per capita, do Norte e Nordeste do País.
Dadas as razões acima, a metodologia aqui desenvolvida enfoca especificamente
carga térmica de verão, e tem como referência a Cidade de Manaus.
2. NATUREZA DA CARGA TÉRMICA
A Figura 49 ilustra os agentes que compõem a carga térmica de verão. São eles:
• Condução por diferença de temperatura com o ar de fora do recinto, seja do exterior
ou de alguma sala vizinha não refrigerada. Esta é uma forma de calor sensível;
• Insolação direta através de vidraças, aquecendo o interior; e indiretamente, por
condução após aquecer as paredes. São ambos efeitos de calor sensível;
• Infiltração de ar por portas, janelas, etc. Esta forma carrega calor sensível e latente;
• Pessoas presentes no recinto, que introduzem calor sensível e latente no recinto;
• Fontes quentes (fervura, cozimento de alimentos, etc.) que também introduzem calor
sensível e latente; e
• Utensílios elétricos e de iluminação, cujas formas de aquecimento do ar ambiente se
dá como calor sensível.
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Figura 49. Tipologia de cargas térmicas de verão
3. CONFORTO TÉRMICO
É algo subjetivo a cada indivíduo de per se. Alguém pode achar que determinado
ambiente lhe é confortável, enquanto outrem não.
Os seres vivos trocam energia térmica com o seu entorno pelos mecanismos de
radiação, convecção e evaporação. Em determinado momento e ambiente, um destes
mecanismos pode prevalecer sobre os outros, a depender de vários fatores, e. g. idade,
atividade física, saúde, raça, vestimenta, estado emocional, etc. (Figura 50).
Figura 50. Interações térmicas do corpo com o entorno
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4. INFORMAÇÕES NECESSÁRIAS
• Data de realização do cálculo (dd/mm/aa);
• Condições de cálculo: − Cidade do prédio objetivado;
− Latitude da cidade;
− Estação do ano de cálculo (período seco ou chuvoso); − TBS,ext. e TBU,ext. do ar externo: na estação de cálculo,
ou segundo a NB 10/1978 (Tabela A1, Apêndice A); − φext. do ar externo (diagrama psicrométrico);
− TBS,int. e φint. do ar interno (Tabela A1.1, Apêndice A); − Hora de cálculo considerada;
• Orientações geográficas de todas as paredes externas do prédio (planta baixa);
• Apuração de dimensões e composição de paredes externas e internas, áreas
de vidraças, pisos, tetos e telhados (planta baixa do prédio);
• Determinação dos coeficientes de condutividade térmica de todos os
fechamentos acima (Tabela A2, Apêndice A; ou pelo formulário do Apêndice B,
com as Tabelas A2.1, A2.2 e A2.3, Apêndice A);
• Levantamento do modo de uso social de cada dependência do prédio, na hora
de cálculo considerada;
• Levantamento de todos os aparelhos, máquinas e equipamentos dispostos em
cada dependência do prédio, bem como suas potência térmica e/ou elétrica
(planta baixa do prédio);
• Levantamento do sistema de iluminação de cada sala (planta baixa do prédio).
5. ROTEIRO DE CÁLCULO DAS CARGAS DE CADA RECINTO 5.1. Calor Sensível de Condução por Superfícies Opacas Externas
A condução decorre da ∆T entre o ar externo e o interno. O cálculo é feito apenas
para paredes não-insoladas, pelo modelo de transmissão de calor por condução:
(((( )))).int,BS.ext,BSi,gi.supi.sup.cond TTUAQ −−−−====& (64)
Onde: i.sup.condQ& [kW] é a carga sensível de cada superfície opaca i (parede, laje de
teto ou de piso − esta, se voltada para o ar exterior); i.supA [m²] é a área externa de cada
superfície i; i,gU [kW/m².C] é a condutividade térmica global de cada superfície i
(Tabela A2; ou Tabelas A2.1, A2.2 e A2.3, Apêndice A); e .ext,BST e .int,BST , [C], são
respectivamente as temperaturas de bulbo seco externa e interna na estação-base e
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hora de cálculo considerados.
5.2. Calor Sensível de Insolação Através de Vidros
A avaliação é feita à partir da taxa média de radiação solar global proveniente da
abóbada celeste que incide em uma superfície plana (Stoecker e Jones, 1985):
jj.vidrj,rj,vj.vidr.ins AffQ Ι&& ==== (65)
Onde, para cada vidraça j: j.vidr.insQ& [kW] é a carga incidente; j.vidrA [m²] é a área; j,vf é
o fator de vedação, que barra a insolação (Tabela A3, Apêndice A); j,rf é o fator de
retardo de aquecimento, porque a insolação primeiro aquece o interior da sala para
depois esse calor aquecer o ar (Tabela A4, Apêndice A); e jΙ& [kW/m²] é a taxa de
insolação total sobre o plano da vidraça, função da latitude local e da hora solar do dia,
que, na região do equador terrestre é, na prática, a hora oficial (Tabela A5, Apêndice A).
Deve-se usar a taxa de insolação máxima no dimensionamento.
5.3. Calor Sensível de Insolação Sobre Superfícies Opacas
Neste caso, tendo em vista que além da radiação direta também incide radiação
indireta de várias fontes, o modelo que contempla os dois mecanismos é (Jones, 1983):
i.eqi,gi.supi.sup.ins TUAQ ∆====& (66)
Onde, para cada superfície i: i.insQ& [kW] é a carga de insolação; i.supA [m²] é a área da
superfície; i,gU [kW/m².C] é a condutividade térmica global de cada superfície (Tabela
A2, Apêndice A); e i.eqT∆ [C] é a diferença de temperatura sol-ar equivalente (Tabela
A6, Apêndice A – para a latitude 0oS no segundo semestre).
5.4. Calor Sensível e Calor Latente, Produzidos por Pessoas
Dado o número de pessoas, NP, sujeitas a situações fisiológicas, pode-se obter:
S.pess,S NPQ τ⋅⋅⋅⋅====& (67)
L.pess,L NPQ τ⋅⋅⋅⋅====& (68)
Onde: .pess,SQ& e .pess,LQ& , [kW], são, respectivamente, a carga de calor sensível emitida
por pessoas, e a carga de calor latente emitida por pessoas; e Sτ e Sτ , [kW/pessoa],
são, respectivamente, a taxa de emissão de calor sensível e a taxa de emissão de
calor latente das pessoas, que dependem da atividade física e da temperatura ambiente
(Tabela A7, Apêndice A).
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5.5. Calor Sensível e Calor Latente, Produzidos por Equipamentos
Dado o número de equipamentos, NE:
k,Sk.equip,S tNEQ ⋅⋅⋅⋅====& (69)
k,Lk.equip,L tNEQ ⋅⋅⋅⋅====& (70)
Onde, por cada equipamento k: k.equip,SQ& e k.equip,LQ& , [kW], são, respectivamente, a
carga de calor sensível emitida (luminárias, motores, eletrônicos, cafeteiras, etc.), e a
carga de calor latente emitida (alguns não o emitem); e k,St e k,Lt , [kW/unid.equipam.],1
são, respectivamente, a taxa de emissão de calor sensível e a taxa de emissão de
calor latente (Tabela A8, Apêndice A).
5.6. Calor Sensível e Calor Latente, de Infiltração de Ar
O ar se infiltra por frestas em portas, janelas, etc., mesmo se fechadas, devido a
diferenças de pressão entre o interior e o exterior da sala. É preciso ser parcimonioso ao
avaliá-la, para que o calor latente não leve a valores baixos do fator de calor sensível, FCS
(Cap. 2). Os calores sensível e latente desta contribuição são estimáveis por:
(((( ))))(((( ))))(((( ))))
−−−−
−−−−
−−−−⋅⋅⋅⋅
====
−−−−
[Btu/h]1,083
[kcal/h]0,273
[kW]101753 7
.int,BS.ext,BSm.inf
.int,BS.ext,BSm.inf
.int,BS.ext,BSm.inf
m.inf,S
TTV
TTV
TTV
Q
&
&
&
& (71)
(((( ))))(((( ))))
(((( ))))
−−−−
−−−−
−−−−
====
[Btu/h]5912
[kcal/h]653
[kW]0,759
.int.extm.inf
.int.extm.inf
.int.extm.inf
m.inf,L
wwV
wwV
wwV
Q
&
&
&
&
4
(72)
Em que a vazão de infiltração, m.infV& [m³/h], pode ser estimada por dois critérios optativos:
entra-e-sai de pessoas, ou pelas fretas do ambiente; como sejam:
FfrestaPm.inf LNPV ff ⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅==== ou& (73)
Em (72) e (73), por abertura m: m.inf,SQ& e m.inf,LQ& , [kW], são, respectivamente, a carga de
calor sensível e a carga de calor latente do ar que infiltra; TBS,ext. e TBS,int., [C], são,
respectivamente, as temperaturas de bulbo seco do ar externo e do ar interno; wext. e
wint., [kgág./kgAS], são, respectivamente, as umidades absolutas do ar externo e do ar
1 Nestas unidades, /unid.equipam. significa a unidade de referência do equipamento, p. ex., m³/h, kW, etc.
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interno (DP); e, na vazão infiltrada, Lfresta [m] é o total de comprimento de frestas, Pf
[m³/h.pess.] é o fator de infiltração por entrada de pessoas na sala e Ff [m³/h.m] é o
fator de infiltração por frestas, (Tabela A9, Apêndice A);.
5.7. Calor Sensível e Calor Latente, do Ar de Higienização do Ambiente
É necessário renovar o ar do recinto, cujo oxigênio é consumido pelas pessoas. As
equações para estimá-las são as mesmas do ar de infiltração:
(((( ))))(((( ))))(((( ))))
−−−−
−−−−
−−−−⋅⋅⋅⋅
====
−−−−
[Btu/h]1,083
[kcal/h]0,273
[kW]101753 7
.int,BS.ext,BSm.inf
.int,BS.ext,BSm.inf
.int,BS.ext,BSm.inf
n.hig,S
TTV
TTV
TTV
Q
&
&
&
& (74)
(((( ))))(((( ))))
(((( ))))
−−−−
−−−−
−−−−
====
[Btu/h]5912
[kcal/h]653
[kW]0,759
.int.extm.inf
.int.extm.inf
.int.extm.inf
n.hig,L
wwV
wwV
wwV
Q
&
&
&
&
4
(75)
Onde a vazão introduzida para higienização, n.higV& [m³/h], pode ser estimada por:
n.hign.hig NPV ε⋅⋅⋅⋅====& (76)
Também, nestas relações: n.hig,SQ& e n.hig,LQ& , [kW], são, respectivamente, a carga de calor
sensível e latente carregados pelo ar ao recinto; na vazão introduzida, n.higε [m³/h.pess.] é
o fator de higienização, que relaciona pessoas na sala com o ar introduzido (Tabela A10,
Apêndice A); e os demais termos são como nas equações (71) e (72).
Ao calcular n.hig,SQ& e n.hig,LQ& , deve-se evitar baixos fator de calor sensível. E
convém só introduzir para higienização a diferença entre o maior e o menor dentre m.infV& e
n.higV& , para redução do tamanho da máquina.
5.8. Calor Sensível Absorvido por Dutos Não-Isolados
Em ar refrigerado centralizado, algum duto de ar pode não estar isolado. Se
esse(s) duto(s) passa(m) por uma área mais quente a montante, esta parcela é alta
(Figura 51); se os dutos são isolados é desprezada. Pode-se estimá-la por (Silva, 1968):
(((( )))) ∑∑∑∑≅≅≅≅ parc.S,n,dutoS QQ && 0,05 (77)
Onde: ∑∑∑∑ .parc,SQ& [kW] é a soma parcial das cargas sensíveis sem (((( ))))n,dutoSQ& , consideradas
no roteiro de cálculo (seção 5.9).
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Figura 51. Detalhe de duto transpondo uma área não refrigerada
5.9. Totais das Cargas Sensíveis e Latentes
Os totais das cargas sensíveis e latentes são dados pela soma das parcelas
expostas. A título de segurança, convém acrescê-las entre 5% a 10%.
CARGA SENSÍVEL TOTAL
++++++++++++++++==== ∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑ pess.S,
i
iins.sup.
j
jins.
i
icond.sup.S QQQQaQ &&&&& 1,11,05
(((( )))) ====
++++++++++++++++ ∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑ n,duto`S
n
nhig.S,
m
minf.S,
k
kequip.S, QQQQ &&&&
(((( ))))[[[[ ]]]] (((( ))))∑∑∑∑∑∑∑∑ ≅≅≅≅++++==== parc.S,n,duto`Sparc.S, QaQQa &&& 1,1551,1031,11,05 (78)
CARGA LATENTE TOTAL
++++++++++++==== ∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑
n
n.hig,L
m
m.inf,L
k
k.equip,L.pess,LL QQQQaQ &&&&& 1,11,05 (79)
TOTAL DAS CARGAS TÉRMICAS
Destes totais sensível e latente se obtém a carga total:
∑∑∑∑∑∑∑∑ ++++==== LS.TOT QQQ &&& (80)
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BIBLIOGRAFIA E REFERÊNCIAS
Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). Norma Brasileira de Instalações de Ar
Condicionado Domiciliar e Industrial NB-10. Rio de Janeiro. 1978
BARREDAS, Ángel L. Miranda. Aire Acondicionado. 5.a Ed. Ediciones Ceac. 340 p.
Barcelona, Espanha. 2004
CARRIER AIR CONDITIONING CO. Handbook of Air Conditioning System Design.
Mc Graw-Hil Ed. 789 p. New York USA. 1965
COSTA, Ênnio Cruz da. Refrigeração. Editora Edgard Blücher. 3ª Edição 322 p.
São Paulo. 1982
CREDER, Hélio. Instalações de Ar Condicionado. LTC Livros Técnicos e Científicos
Editora. 5ª. Ed. 360 p. Rio de Janeiro. 1996
RIVERO, Roberto. Acondicionamento Térmico Natural. Arquitetura e Clima. D. C. Luzzatto
Editores. 240 p. Porto Alegre. 1985
SILVA, Remi Benedito. Ar Condicionado. Editora da USP. 276 p. São Paulo. 1968
STOCKER, Wilbert F., JONES, Jerold W. Refrigeração e Ar Condicionado. Editora
McGraw-Hill. 481 p. Rio de Janeiro, RJ. 1985
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APÊNDICE A. TABELAS PARA CÁLCULOS DE CARGA TÉRMICA
Tabela A1 – Condições de verão nas cidades brasileiras da região Norte
TBS [C] Cidade Média Máxima
TBU [C]
Manaus (AM) 35 36,9 29a
Santarém (PA) 35 37,3 28,5 Macapá (AP) 34 34,7 28,5 Belém (PA) 33 34,9 27 Fonte: Extrato da NB 10/1978 (ABNT). Nota: a Este valor não condiz com as reais condições de Manaus. É recomendável adotar, como segunda variável do ar externo, φext.= 85%.
Tabela A1.1 – Condições de conforto para o verão quanto à finalidade da edificação
Recomendável Máximo admissível Finalidade Local
TBS [C] φφφφ [%] TBS [C] φφφφ [%]
Conforto
Residências Hotéis Escritórios Escolas
23 a 25 40 a 60 26,5 65
Lojas de curto tempo de ocupação
Bancos Barbearias Cabeleireiros Lojas Magazines Supermercados
24 a 26 40 a 60 27 65
Ambientes com grandes cargas de calor latente e/ou sensível
Teatros Auditórios Templos Cinemas Bares Lanchonetes Restaurantes Bibliotecas Estúdios
24 a 26 40 a 65 27 65
Locais de reuniões com movimento
Boates Salões de baile
24 a 26 40 a 65 27 65
Ambientes de arte
Depósitos de livros, manuscritos, obras raras
21 a 23a 40 a 50a
Acesso Antesalas de elevadores 28 70
Fonte: NB 10/1978 (ABNT). Nota: a Condições constantes o ano inteiro.
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Tabela A2 – Condutibilidade global (Ug) de vários tipos de fechamentos
Ug Fechamento
[kW/m².C] [kcal/h.m².C] [Btu/h.ft².F]
0,006 024 5,18 1,061 0 Janela ⋅ Vidros comuns (3 mm) ⋅ Vidros duplos (3 mm) 0,003 640 3,13 0,641 1
0,003 349 2,88 0,589 9 0,002 268 1,95 0,399 4 0,003 012 2,59 0,530 5 0,002 210 1,90 0,389 2 0,004 431 3,81 0,780 3 0,003 524 3,03 0,620 6 0,002 954 2,54 0,520 2
Parede externa1
⋅ Tijolos maciços ½ vez (15 cm) a ⋅ Tijolos maciços 1 vez (25 cm) a ⋅ Tijolos furados ½ vez (15 cm) a ⋅ Tijolos furados 1 vez (25 cm) a ⋅ Concreto ou pedras de 15 cm ⋅ Concreto ou pedras de 25 cm ⋅ Concreto ou pedras de 35 cm ⋅ Concreto ou pedras de 50 cm 0,002 326 2,00 0,409 6
0,002 663 2,29 0,469 0 0,003 117 2,68 0,548 9 0,001 931 1,66 0,340 0 0,002 954 2,54 0,520 2 0,002 442 2,10 0,430 1 0,001 872 1,61 0,329 8 0,003 687 3,17 0,649 3 0,003 291 2,83 0,579 6
Parede interna2
⋅ Tijolos maciços ½ vez (15 cm) a ⋅ Tijolos maciços ½ vez (15 cm) b ⋅ Tijolos maciços 1 vez (15 cm) a ⋅ Tijolos furados ½ vez (25 cm) a ⋅ Tijolos furados ½ vez (25 cm) b ⋅ Tijolos furados 1 vez (25 cm) a ⋅ Concreto de 10 cm ⋅ Concreto de 15 cm ⋅ Concreto de 20 cm 0,003 012 2,59 0,530 5 Fonte: Adaptado de Creder (1996). Notas: a Alta densidade (tijolo/m²). b Baixa densidade (tijolo/m²). 1 Massas específicas variando entre 1,8 ton./m³ a 2,5 ton./m³. 2 Massas específicas com até 1,8 ton./m³.
Tabela 2A.1 – Emitância de algumas superfícies Superfície Faixa de temperatura (C) E
Ladrilho vermelho áspero 21 0,930 0 Materiais refratários 600 a 1 000 0,65 a 0,85 Mármore gris polido 22 0,931 0 Laca negra sobre ferro 0,875 0 Pintura a óleo (conforme cor e n.o de demãos) 22 0,80 a 0,96 Pintura a esmalte 22 0,900 0 Água ou superfície molhada 20 0,670 0 Vidro liso 22 0,930 7 Papelão de amianto 0,950 0 Areia 22 0,750 0 Gesso com 0,5 mm de espessura 22 0,903 0 Reboco áspero de cal 10 a 88 0,910 0 Alvenaria não-rebocada 22 0,930 0 Folha de flandres brilhante 25 0,054 0 Fonte: Costa (1982).
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Tabela A2.2 – Condutância de materiais homogêneos K Material Massa específica
(kg/m³) [watt/m.C] [kcal/h.m.C] [Btu/h.ft.F] Cerâmico ⋅ Tijolo maciço seco a 1 300 0,650 0,558 90 0,375 60 ⋅ Tijolo maciço molhado 1 300 0,790 0,679 30 0,456 50 ⋅ Telha de barro 2 000 1,050 0,902 80 0,606 70 Concreto ⋅ Pedra britada 1 800 1,100 0,945 80 0,635 60 ⋅ Pedra britada 2 000 1,510 1,298 00 0,872 50 ⋅ Pedra britada molhada 2 200 1,900 1,634 00 1,098 00 ⋅ Celular 300 0,130 0,111 80 0,075 11 ⋅ Celular 500 0,200 0,172 00 0,115 60 ⋅ Celular 700 0,270 0,232 20 0,156 00 ⋅ Celular 1 000 0,400 0,343 90 0,231 10 Argamassa ⋅ De cal ou cimento 1 800 1,100 0,945 80 0,635 60 ⋅ De cal ou cimento 2 000 1,400 1,204 00 0,808 90 ⋅ Reboco de gesso 1 000 0,500 0,429 90 0,288 90 ⋅ Reboco de gesso 1 200 0,640 0,550 30 0,369 80 Isolante ⋅ Cortiça granulada 50 0,035 0,030 09 0,020 22 ⋅ Cortiça granulada 200 0,040 0,034 39 0,023 11 ⋅ Poliestireno expandido 20 0,035 0,030 09 0,020 22 ⋅ Lã de vidro 50 0,036 0,030 95 0,020 800 ⋅ Lã de vidro 200 0,044 0,037 83 0,025 42 ⋅ Vermiculita em placas 250 0,079 0,067 93 0,045 65 ⋅ Vermiculita em placas 400 0,116 0,099 74 0,067 02 ⋅ Vermiculita solta 100 0,070 0,060 19 0,040 45 Madeira ⋅ Peças serradas 400 0,100 0,085 98 0,057 78 ⋅ Peças serradas 600 0,150 0,129 00 0,086 67 ⋅ Peças serradas 800 0,190 0,163 40 0,109 80 ⋅ Laminados e aglomerados 400 0,100 0,085 98 0,057 78 ⋅ Laminados e aglomerados 600 0,140 0,120 40 0,080 89 ⋅ Laminados e aglomerados 800 0,170 0,146 20 0,098 22 ⋅ Laminados e aglomerados 1000 0,200 0,172 00 0,115 60 Revestimento de cobertura ⋅ Feltros e asfalto 1 700 0,580 0,498 70 0,335 10 ⋅ Chapas em fibrocimento 1 900 0,760 0,653 50 0,439 10 ⋅ Palha (sapé) 200 0,120 0,103 20 0,069 33 Revestimento pétreo ⋅ Arenito 2 000 0,580 0,498 70 0,335 10 ⋅ Mármore 2 600 0,760 0,653 50 0,439 10 ⋅ Granito 2 800 0,120 0,103 20 0,069 33 Metais ⋅ Alumínio 2 700 230 197,8 132,9 ⋅ Aço 7 800 47 40,41 27,16 Vários ⋅ Água 1 000 0,620 0,533 10 0,358 20 ⋅ Ar 1,2 0,024 0,020 64 0,013 87 ⋅ Vidro 2 600 1,200 1,032 00 0,693 30 Fonte: Adaptado de Rivero (1985). Nota: a Inclui a argamassa de união dos elementos.
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Tabela A2.2 – Condutibilidade térmica de materiais heterogêneos Dimensões (cm) Peça
Comp. Altura Espess. ρρρρ⋅⋅⋅⋅x c
[kg/m²] K
[watt/m².C] Tijolo furado a ⋅ Tijolo de 4 furos – em pé 25 25 8 78 6,25 ⋅ Tijolo de 10 furos – em pé 25 25 12 121 3,85 ⋅ Tijolo de 6 furos – deitado 25 12 17 181 2,94 ⋅ Tijolo de 10 furos – deitado 25 12 25 266 1,92 Bloco de concreto b ⋅ De 3 furos – em pé 20 40 10 132 6,67 ⋅ De 3 furos – em pé 20 40 12 160 6,25 ⋅ De 3 furos – em pé 20 40 15 190 5,56 ⋅ De 3 furos – em pé 20 40 20 217 4,76
Sentido do fluxo térmico
Laje com peças cerâmicas
↑↑↑↑ ↓↓↓↓ ⋅ Peça de 2 furos – deitada 25 15 220 6,25 5,56 ⋅ Peça de 2 × 2 furos – deitada 25 20 270 4,17 3,57 ⋅ Peça de 3 furos – deitada 60 12 7,14 6,67 ⋅ Peça de 3 furos – deitada 60 16 6,25 5,88 ⋅ Peça de 3 furos – deitada 60 20 5,56 5,00 ⋅ Peça de 3 furos – deitada 60 25 5,00 4,55 ⋅ Peça 2 × 3 furos – deitada 60 20 4,17 3,70 ⋅ Peça 2 × 3 furos – deitada 60 25 3,85 3,33 Fonte: Adaptado de Rivero (1985). Nota: a Inclui a argamassa de união dos elementos. b Concreto de 2 ton./m³. c Onde: ρ [kg/m³] é a massa específica do material, e x [m] é a sua espessura. Nos produtos ρ⋅x estão incluídos tabiques exteriores de 12 mm, e interiores de 10 mm.
Tabela A3 – Fator de vedação de vidraças ( Vf ) Interior com persiana
semi-aberta ou Cortina
Exterior com persiana semi-
aberta
Exterior com persiana aberta
Exterior com cortina de tela
Tipo de vidro
Sem per-sia-na Cor
clara Cor
média
Cor escu-
ra
Cor clara
Face ext.
clara e interna escura
Cor média
Cor escu-
ra
Cor clara
Cor média
ou escura
De 3 mm 1,0 0,56 0,65 0,75 0,15 0,13 0,22 0,15 0,20 0,25 De 6 mm 0,94 0,56 0,65 0,74 0,14 0,12 0,21 0,14 0,19 0,24 Absorvente ⋅ 40% a 48% 0,80 0,56 0,62 0,72 0,12 0,11 0,18 0,12 0,16 0,20 ⋅ 48% a 56% 0,73 0,53 0,59 0,62 0,11 0,10 0,16 0,11 0,15 0,18 ⋅ 56% a 70% 0,62 0,51 0,54 0,56 0,10 0,10 0,14 0,10 0,12 0,16 Duplo ⋅ de 3 mm 0,90 0,54 0,61 0,67 0,14 0,12 0,20 0,14 0,18 0,22 ⋅ de 6 mm 0,80 0,52 0,59 0,65 0,12 0,11 0,18 0,12 0,16 0,20 ⋅ ext. absorv. e int. 6 mm
0,52 0,36 0,39 0,43 0,10 0,10 0,11 0,10 0,10 0,13
Colorido ⋅ âmbar 0,70 ⋅ azul 0,60 ⋅ verde 0,46 Fonte: Rivero (1985).
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Tabela A4 – Maiores valores de insolação total ( ΙΙΙΙ& [kcal/h.m².C]) na latitude 0oS
Dia/mês Lado Insolado 6 h 7 h 8 h 9 h 10 h 11 h 12 h 13 h 14 h 15 h 16 h 17 h 18 h
S 0 129 187 212 224 230 235 230 224 212 186 129 0 SE 0 341 448 442 382 283 152 57 40 37 31 17 0 L 0 333 422 388 267 123 40 40 40 37 31 17 0
NE 0 106 120 77 42 40 40 40 40 37 31 17 0 N 0 17 31 37 40 40 40 40 40 37 31 17 0
NO 0 17 31 37 40 40 40 40 42 77 120 106 0 O 0 17 31 37 40 40 40 123 267 388 422 333 0
SO 0 17 31 37 40 57 152 283 382 442 448 341 0
22/12
Horizontal 0 80 249 419 549 623 649 623 549 422 249 80 0 S 0 100 116 165 176 179 181 179 176 165 146 100 0
SE 0 320 414 406 336 233 116 43 38 35 29 16 0 L 0 328 412 377 260 116 38 38 38 35 29 16 0
NE 0 124 141 97 48 38 38 38 38 35 29 16 0 N 0 16 29 35 38 38 38 38 38 35 29 16 0
NO 0 16 29 35 38 38 38 38 48 97 141 124 0 O 0 16 29 35 38 38 38 116 260 377 412 328 0
SO 0 16 29 35 38 43 116 233 336 406 414 320 0
21/01 e
21/11
Horizontal 0 78 246 409 528 604 631 604 528 409 246 78 0 S 0 46 75 84 89 92 92 92 89 84 75 46 0
SE 0 298 382 360 276 165 65 38 38 35 32 16 0 L 0 349 442 404 279 124 38 38 38 35 32 16 0
NE 0 181 214 176 94 40 38 38 38 35 32 16 0 N 0 16 32 35 38 38 38 38 38 35 32 16 0
NO 0 16 32 35 38 38 38 40 94 176 214 181 0 O 0 16 32 35 38 38 38 124 279 401 442 349 0
SO 0 16 32 35 38 38 65 165 276 360 382 298 0
20/02 e
23/10
Horizontal 0 84 263 406 558 634 664 635 558 406 263 84 0 S 0 16 32 35 38 38 38 38 38 35 32 16 0
SE 0 257 320 273 184 84 38 38 38 35 32 16 0 L 0 363 452 409 290 127 38 38 38 35 32 16 0
NE 0 257 320 273 184 84 38 38 38 35 32 16 0 N 0 16 32 35 38 38 38 38 38 35 32 16 0
NO 0 16 32 35 38 38 38 84 184 273 320 257 0 O 0 16 32 35 38 38 38 127 290 409 452 363 0
SO 0 16 32 35 38 38 38 84 184 273 320 257 0
22/03 e
22/09
Horizontal 0 86 271 442 569 650 678 650 569 442 271 86 0 S 0 16 32 35 38 38 38 38 38 35 32 16 0
SE 0 81 214 176 94 40 38 38 38 35 32 16 0 L 0 349 442 401 279 124 38 38 38 35 32 16 0
NE 0 298 382 360 276 165 65 38 38 35 32 16 0 N 0 46 75 81 89 92 92 92 89 84 75 46 0
NO 0 16 32 35 38 38 65 165 276 360 382 298 0 O 0 16 32 35 38 38 38 124 279 401 442 349 0
SO 0 16 32 35 38 38 38 40 94 176 214 181 0
20/04 e
24/08
Horizontal 0 84 263 406 558 634 664 634 558 406 263 84 0 S 0 16 29 35 38 38 38 38 38 35 29 16 0
SE 0 124 141 97 48 38 38 38 38 35 29 16 0 L 0 328 412 377 260 116 38 38 38 35 29 16 0
NE 0 320 414 406 336 233 116 43 38 35 29 16 0 N 0 100 146 165 176 179 181 179 176 165 146 100 0
NO 0 16 29 35 38 43 116 233 336 406 414 320 0 O 0 16 29 35 38 38 38 116 260 377 412 328 0
SO 0 16 29 35 38 38 38 38 48 97 141 124 0
21/05 e
23/07
Horizontal 0 78 246 409 528 604 631 604 528 409 246 78 0 S 0 16 29 35 38 38 38 38 38 35 29 16 0
SE 0 100 113 73 40 38 38 38 38 35 29 16 0 L 0 314 398 366 252 116 38 38 38 35 29 16 0
NE 0 322 423 417 360 257 143 54 38 35 29 16 0 N 0 122 176 200 211 217 222 217 211 200 176 122 0
NO 0 16 29 35 38 54 143 257 360 417 423 322 0 O 0 16 29 35 38 38 38 116 252 366 421 314 0
SO 0 16 29 35 38 38 38 38 40 73 113 100 0
21/06
Horizontal 0 75 235 398 518 588 612 588 518 398 235 75 0 Fonte: Adaptado de Carrier (1990). Notas: A tabela fornece os dias de maiores valores de radiação total (direta + difusa). Valores bordados nas células cinzas: máximos do ano para a direção considerada (só há um para cada orientação); Valores bordados nas células brancas: máximos do mês para a direção considerada (pode haver mais de um por orientação).
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Tabela A5 – Fator de retardo ( jr,f ) para vidros com sombreamento interno
Face da vidraça Hora N NE L SE S SO O NO Horiz.
6 0,73 0,56 0,47 0,30 0,09 0,07 0,06 0,07 0,12 7 0,66 0,76 0,72 0,57 0,16 0,11 0,09 0,11 0,27 8 0,65 0,74 0,80 0,74 0,23 0,14 0,11 0,14 0,44 9 0,73 0,58 0,76 0,81 0,38 0,16 0,13 0,17 0,59
10 0,80 0,37 0,62 0,79 0,58 0,19 0,15 0,19 0,72 11 0,86 0,29 0,41 0,68 0,75 0,22 0,16 0,20 0,81 12 0,89 0,27 0,27 0,49 0,83 0,38 0,17 0,21 0,85 13 0,89 0,26 0,24 0,33 0,80 0,59 0,31 0,22 0,85 14 0,86 0,24 0,22 0,28 0,68 0,75 0,53 0,30 0,81 15 0,82 0,22 0,20 0,25 0,50 0,83 0,72 0,52 0,71 16 0,75 0,20 0,17 0,22 0,35 0,81 0,82 0,73 0,58 17 0,78 0,16 0,14 0,18 0,27 0,69 0,81 0,82 0,42 18 0,91 0,12 0,11 0,13 0,19 0,45 0,61 0,69 0,25
Fonte: Stocker e Jones (1985).
Tabela A6.1 – Diferença de temperatura sol-ar equivalente (∆∆∆∆Teq. [C]). Telhados −−−− 0oS
Hora do Dia Tipo de telhado 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Insolado ⋅ Concreto 5 cm 3,3 16,7 26,6 32,2 27,8 17,8 7,8 3,3 1,1 ⋅ Concreto 5 cm com isolante de 2,5 a 5 cm 3,3 16,7 26,6 32,2 27,8 17,8 7,8 3,3 1,1 ⋅ Concreto 5 cm com forro 0 11,1 22,2 28,9 30,0 23,3 11,1 5,6 3,3 ⋅ Concreto 10 cm 0 11,1 21,1 27,8 28,9 22,2 12,2 6,7 3,3 ⋅ Concreto 10 cm com isolante de 5 cm 0 11,1 21,1 27,8 28,9 22,2 12,2 6,7 3,3 ⋅ Concreto 15 cm 2,2 3,3 13,3 21,1 25,6 24,4 17,8 10,0 6,7 ⋅ Concreto 15 cm com isolante de 5 cm 2,2 3,3 13,3 21,1 25,6 24,4 17,8 10,0 6,7 ⋅ Qualquer material com duas águas de 15 cm -1,1 0 0 3,3 5,6 5,6 4,4 2,2 0 Sombreado ⋅ Construção leve a média -2,2 0 3,3 6,7 7,8 6,7 4,4 1,1 0 Fonte: Silva (1968).
Tabela A6.2 – Diferença de temperatura sol-ar equivalente (∆∆∆∆Teq. [C]). Paredes −−−− 0oS
Hora do Dia 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Tipo de
parede
Di-re-ção E C E C E C E C E C E C E C E C E C SE 12,2 5,6 13,3 6,7 7,8 5,6 6,7 5,6 7,8 7,8 7,8 7,8 5,6 5,6 3,3 2,2 1,1 1,1
L 16,7 7,8 20,0 10,0 17,8 8,9 6,7 6,7 7,8 7,8 7,8 7,8 5,6 5,6 3,3 3,3 1,1 1,1
NE 7,2 3,3 14,4 8,9 15,6 10,0 13,3 8,9 8,9 7,8 7,8 7,8 5,6 5,6 3,3 2,2 1,1 1,1
N -2,2 -2,2 2,2 0,0 12,2 6,7 16,7 11,1 14,4 11,1 8,9 7,8 5,6 5,6 3,3 3,3 1,1 1,1
NO -2,2 -2,2 0,0 -1,1 3,3 2,2 14,4 12,2 22,2 15,6 23,3 15,6 13,3 11,1 3,3 2,2 1,1 1,1
O -2,2 -2,2 0,0 0,0 3,3 3,3 11,1 6,7 22,2 15,6 26,7 18,9 12,2 12,2 4,4 4,4 1,1 1,1
SO -2,2 -2,2 0,0 -1,1 3,3 2,2 6,7 5,6 13,3 11,1 22,2 14,4 18,9 13,3 3,3 2,2 1,1 1,1
Madei-ra
Sa -2,2 -2,2 -1,1 -1,1 2,2 2,2 5,6 5,6 7,8 7,8 6,7 6,7 4,4 4,4 2,2 2,2 0,0 0,0
SE -1,1 -2,2 13,3 6,7 11,1 5,6 5,6 3,3 6,7 5,6 7,8 7,8 6,7 6,7 5,6 5,6 3,3 2,2
L 1,1 0,0 16,7 7,8 17,2 9,4 7,8 7,8 6,7 6,7 7,8 7,8 6,7 6,7 5,6 4,4 3,3 3,3
NE 1,1 -1,1 11,1 5,6 15,6 8,9 14,4 8,9 10,0 7,8 7,8 7,8 6,7 6,7 5,6 4,4 3,3 3,3
N -2,2 -2,2 -1,1 -1,1 6,7 3,3 13,3 8,9 14,4 10,0 11,1 8,9 6,7 6,7 4,4 4,4 2,2 2,2
NO 0,0 -1,1 0,0 -1,1 1,1 1,1 6,7 4,4 17,8 12,2 20,0 14,4 18,9 13,3 5,6 4,4 3,3 3,3
O 0,0 -1,1 0,0 0,0 2,2 1,1 5,6 4,4 14,4 10,0 22,2 15,6 23,3 15,6 8,9 7,8 3,3 3,3
SO -2,2 -2,2 -1,1 -1,1 1,1 1,1 4,4 3,3 6,7 6,7 16,7 12,2 18,9 13,3 6,7 5,6 3,3 3,3
Alvena-ria de 15 cm
de espes-sura
Sa -2,2 -2,2 -1,1 -1,1 0,0 0,0 3,3 3,3 5,6 5,6 6,7 6,7 6,7 6,7 4,4 4,4 2,2 2,2
SE 0,0 0,0 0,0 0,0 11,1 5,6 8,9 5,6 5,6 3,3 6,7 5,6 7,8 6,7 6,7 5,6 4,4 4,4
L 2,2 1,1 6,7 2,2 13,3 6,7 14,4 7,8 11,1 6,7 6,7 5,6 7,8 6,7 7,8 5,6 5,6 4,4
NE 1,1 0,0 1,1 0,0 8,9 4,4 11,1 6,7 1,1 7,8 7,8 6,7 7,8 6,7 6,7 5,6 4,4 3,3
N 0,0 0,0 0,0 0,0 1,1 0,0 6,7 3,3 13,3 7,8 14,4 8,9 11,1 7,8 6,7 5,6 4,4 3,3
NO 1,1 0,0 1,1 0,0 1,1 0,0 3,3 2,2 6,7 5,6 14,4 10,0 16,7 11,1 14,4 10,0 4,4 3,3
O 2,2 1,1 2,2 1,1 2,2 1,1 3,3 2,2 5,6 4,4 10,0 7,8 16,7 12,2 17,8 12,2 10,0 7,8
SO 0,0 0,0 0,0 0,0 1,1 0,0 2,2 1,1 4,4 3,3 6,7 5,6 17,8 10,0 16,7 12,2 5,6 4,4
Alvena-ria de 25 cm
de espes-sura
Sa -1,1 -1,1 -1,1 -1,1 -1,1 -1,1 0,0 0,0 3,3 3,3 5,6 5,6 5,6 5,6 5,6 5,6 3,3 3,3
Fonte: Silva (1968). Nota: E – escuro; C – claro. a Está à sombra no primeiro semestre do ano.
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Tabela A7 – Taxa de calor sensível ( Sττττ ) e latente ( Lττττ ) emitidos por pessoas Temperatura de bulbo seco local (C)
28 27 26 24 21 Calor emitido [kcal/h.pessoa]
Atividade Local
S L S L S L S L S L Reposo sentado Teatro 44 44 49 39 53 35 58 30 65 23 Trabalho leve Sentado Escola 45 55 48 52 54 46 63 40 68 32
Trabalho de Escritório Escritório 45 68 50 63 54 59 61 52 71 42
Marcha lenta Loja Passeio
Sentado/de pé (al- ternância) Palestra
Banco Balcão de loja Escola
45 81 50 76 55 71 64 62 73 53
Conversa sentada Restaurante 48 91 55 84 61 78 71 68 81 58 Trabalho de oficina sentado Fábrica 48 141 55 134 62 127 74 115 92 58
Dança Salão de baile 55 159 62 152 69 145 82 132 101 113
Marcha rápida Fábrica Loja 68 154 76 176 83 169 96 156 114 134
Trabalho penoso Boliche Fábrica 113 252 117 248 122 243 132 233 152 213
Fonte: Adaptado de Carrier (1990). Nota: S – sensível; L – latente. Obs: notar que ττττS se eleva e ττττL se reduz, com a redução da temperatura de bulbo seco local.
Tabela A8 – Taxa de calor sensível ( St ) e latente ( Lt ) emitidos por equipamentos
Fonte St [kcal/h] Lt [kcal/h]
Elétricos ⋅ Forno 690/kW 170/kW ⋅ Torradeira e grelhador 770/kW 90/kW ⋅ Mesa quente 800/m² 2 170/m² ⋅ Cafeteira 40/litro 40/litro ⋅ Motor 860/kW ⋅ Outros 860/kW A gás ⋅ Bico de Bunsen a GLP − grande a 750/unid. ⋅ Bico de Bunsen a GN − grande a 1 260/unid. ⋅ Bico de Bunsen a GLP − pequeno a 450/unid. ⋅ Bico de Bunsen a GN − pequeno a 750/unid. ⋅ Forno de cozinha a GLP b 3 000/(m³/h) 1 500/(m³/h) ⋅ Forno de cozinha a GN b 6 000/(m³/h) 2 900/(m³/h) ⋅ Mesa quente 1 100/m² 2 500/m² ⋅ Cafeteira 35/litro 35/litro ⋅ Outros queimadores a GLP b 4 50/(m³/h) 450³/(m³/h) ⋅ Outros queimadores a GN b 8 000/(m³/h) 900³/(m³/h) A vapor ⋅ Tubo de superfície áspera 1 080/m² ⋅ Tubo de superfície polida 600/m² ⋅ Tubo isolado 300/m² ⋅ Superfície plana áspera 900/m² ⋅ Superfície plana polida 350/m² ⋅ Superfície plana isolada 220/m² Outro ⋅ Alimento cozido sobre prato 8/pessoa 8/pessoa Fonte: Adaptado de Creder (1996). Notas: a Pressupõe-se que funcionem no interior de capelas fechadas, com exaustão dos gases para o exterior do recinto. b Exigem conhecer o consumo de gás em [m³/h]. GLP – gás liquefeito de petróleo. GN – gás natural.
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Tabela A9 – Fator de infiltração pelo movimento de pessoas ( Pf ) e por frestas ( Ff )
Pf [m³/h.pessoa] Local Porta giratória de 1,8 m Porta vai-e-vem de 0,9 m
Bancos 11 14 Barbearias 7 9 Drogarias 10 12 Escritórios movimentados 9 9 Escritórios privados, quartos de hotel 7 Lojas 32 51 Quartos de hospital 12 14 Restaurantes 3 4 Salas de chá 7 9
Tipo de abertura Caráter Ff [m³/h.mfresta]
Janela comum de madeira Mal ajustada 3 Janela basculante Mal ajustada 3
Mal ajustada 6,5 Janela guilhotina com caixilho de madeira Bem ajustada 2 Sem vedação 4,5 Janela guilhotina com caixilho metálico Com vedação 1,8 Mal ajustada 13 Porta Bem ajustada 6,5
Fonte: Adaptado de Creder (1996).
Tabela A10 – Fator de higienização ( hig.εεεε )
hig.εεεε [ m³/h.pessoa] Ambiente
Preferível Mínima Apartamentos 35 25 Bancos 25 17 Barbearias 25 17 Bares 35 25 Cassinos 35 25 Escritórios 25 17 Estúdios 35 25 Lojas 13 8 Quartos de hospital e salas de cirurgia a 25 17 Quartos de hotel 25 17 Residências 35 25 Restaurantes 35 25 Salas de diretores 50 50 Teatros 13 10 Salas de aula 50 40 Salas de reunião 35 25 Fonte: Adaptado de Creder (1996). Nota: a Em quartos de hospital só é permitido retorno de ar se o condicionador é individual. Em salas de cirurgia não é permitida recirculação de modo algum.
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Tabela A11 – Valores recomendados de velocidade do ar para ventilação ( arV )
Preferível (m/s) Máxima (m/s)
Local Residências
Escolas, teatros
e edifícios públicos
Edifícios industriais
Residências
Escolas, teatros
e edifícios públicos
Edifícios industriais
Tomada de ar externo
3,5 4,2 5,0 4,2 4,5 6,2
Filtros 1,3 1,5 1,8 1,8 1,8 1,8 Serpentinas 2,3 2,5 3,0 2,5 3,0 3,5 Ventilador 5 a 8,3 2,5 8,3 a 12,5 2,5 10,8 14,2 Dutos principais
3,3 a 4,7 5,0 a 9,7 5,8 a 9,2 5,0 7,2 10,0
Ramais horizontais
3,0 3,0 a 4,5 4,0 a 5,0 3,5 5,0 6,2
Ramais verticiais
2,5 3,0 a 3,5 4,2 3,3 4,7 5,0
Fonte: Adaptado da NB 10/1978 (ABNT). Nota: No caso de filtros e serpentinas, estas velocidades se referem à área frontal total, e não à área livre frontal.
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APÊNDICE B −−−− FORMULÁRIO PARA COMPOSIÇÃO DA CONDUTIVIDADE TÉRMICA
GLOBAL DE FECHAMENTOS LATERAIS (PAREDES) E TETOS (UG)
O coeficiente UG é composto de três parcelas relativas à transmissão do calor:
radiação e convecção pela face externa da parede (R+CV)e, condução pelo núcleo da
parede (CD) e radiação e convecção face interna da parede (R+CV)i. Os mecanismo R e
CV são considerados fluindo em paralelo; mas a seqüência (R+CV)e + CD + (R+CV)i
funciona em série e transversalmente à parede, do ponto de vista da trajetória do fluxo de
calor (Figura 52). A expressão abaixo fornece a relação entre estas três ações.
.int
z
c c
c
.ext
ge
U
hkh
11
1
1
++++
++++
====
∑∑∑∑====
Onde: Ug, [kW/m².C], é o coeficiente de condutividade térmica global do fechamento
composto de vários materiais em camadas (Tabelas A2.2 e A2.3); .exth e .inth , [kW/m².C],
são, respectivamente, os coeficientes de película misto de convecção e radiação externo
e interno, que dependem do movimento do ar local, e cujas estimações são feitas pelas
expressões seguintes (Costa, 1982); ce , [m], é a espessura de cada uma das z camadas
de material c (1, ..., z); e ck , [kW/m.C], é a condutância dos z materiais (c = 1, ..., z).
(((( ))))
−−−−
−−−−++++−−−−====++++====
int.supint.
int.sup.int
int.sup.rad.int.conv.int.int.TT
TTσETT
440,251,77hhh
vento.ext V4,110 ++++====h
Onde: ..intconvh , [watt/m².C], é o coeficiente de convecção interna; .ext.convh , [watt/m².C], é o
coeficiente de radiação externa; Tsup. [kelvin], é a temperatura da superfície interna do
fechamento; Tint. [kelvin], é a temperatura do ar do interior do ambiente; E é a emitância da
superfície interna do fechamento (Tabela A2.1); σ = 5,7⋅10-8 watt/m².K é a constante de
Stefan-Boltzmann; e ventoV , [m/s], é a velocidade média do vento no exterior, que, em
Manaus (AM), oscila entre 0,3 m/s e 1 m/s (brisa).
Figura 52