Cálculo de Carga TérmicaProf. Dr. Marcos B. Proença

Considerações Iniciais Carga térmica é a quantidade de calor que normalmente deve ser retirada

do recinto para o conforto térmico. Pode ser expressa da seguinte forma qT = qcond + qins + qD + qP + qeq + qinf + qV Onde- qT = calor total (BTU/h ou kcal/h) qCond = calor de condução qins= calor de insolação qD = calor de dutos qP = calor de pessoas qeq = calor de equipamentos qinf = calor de infiltração qV = calor de ventilação

Carga de condução O calor de condução pode ser obtido, para mais de um componente de

parede, pela expressão:

onde: A = área da seção transversal (m2) variação da temperatura absoluta (K) somatório das resistências térmicas , onde R =

R = 1/h

qcond=A . (ΔT+Δt)

∑ R

ΔT=

∑ R= Δxk

Carga de condução Quando há fluxo de ar, pode-se calcular a quantidade de calor por

condução na interface parede/ar, onde:

h = condutância superficial (kcal/h.m2.C)

Podem ser adotados os seguintes valores para h: Ar parado – 1,46 a 1,63 BTU/h ft2 ou 7,13 a 7,96 kcal/h m2C Ar a 12 km/h – 4 BTU/h ft2 ou 19,5 kcal/h m2C Ar a 24 km/h – 6 BTU/h ft2 ou 29,3 kcal/h m2C

Carga de condução Quando há influencia da convecção no cálculo da troca térmica, torna-se

necessário usar o coeficiente global de troca térmica (U), sendo o calor calculado pela expressão:

q = U.A.

O valor de U pode ser obtido por tabelas ou por expressão analítica, pelo inverso das resistências térmicas.

ΔT

Carga de insolação A quantidade de calor por insolação se deve a somatória de três partes: Energia refletida (qR) Energia absorvida (qA) Energia que atravessa o vidro (qP) A expressão para seu cálculo fica: qins = K.A Onde K é o coeficiente de transmissão de calor solar através de vidros

(kcal/h m2) Se houver algum tipo de proteção contra a radiação nas janelas, devemos

multiplicar os resultados obtidos pelos seguintes fatores: Toldos ou persianas externos: 0,15-0,20 Persianas internas ou refletoras: 0,5 -0,66 Cortinas internas brancas: 0,25-0,61

Carga por dutos O cálculo da carga por dutos segue a expressão da troca térmica pelo

coeficiente global, ou seja: q = U.A. Onde U agora é determinado pela expressão:

ΔT

U=1

1h i+r1 . ln (r 2/r1 )k 1+r1 . ln (r3 / r2 )k 2+ . . .+r2 r1 .he

Carga dos equipamentos Podemos determinar as cargas dos equipamentos, dividindo-os em

motores, ventiladores, iluminação e outros. Para motores, a carga térmica é determinada por:

q/P = BTU/h/HP q/P = W/CV P = HP P = CV Sendo: = rendimento

qP

=( Pη−P) . 2,490

η

qP

=( Pη−P) . 733

Carga dos equipamentos Para ventiladores, a carga térmica é determinada por:

q = BTU/h/HP q = W/CV P = HP P = CV Sendo: = rendimento

q=Pη

. 2,490 q=Pη

. 733

η

Carga dos equipamentos Para a iluminação e outros equipamentos, como computadores e outros,

usar a expressão:

q =

Onde é o somatório da potencia dissipada.

Para converter em BTU/h deve-se multiplicar o resultado por 3,4 Para converter em kcal/h usar a relação: 1 kWh = 860 kcal

∑ P

∑ P

Carga devido a infiltração A carga térmica devido a infiltração é dada pela somatória da carga pelo

calor específico com a carga pelo calor latente. A expressão para determinação do calor específico é: q = Q.0,29.(Te-Ti) Onde Q é a vazão de ar em m3/h

A expressão para determinação do calor latente é: q = 583.C Onde C é a capacidade calorífica, sendo dada por: C = (UE2-UE1). . Q

Onde UE2 é a umidade específica do ar interno em kg/kg, UE1 é a umidade do ar de entrada em kg/kg, e é o peso específico do ar em kgf/m3

γ

γ

Carga térmica devida a ventilação Para a mesma utilizam-se também as

expressões de infiltração.