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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV TÉRMICA Diagnostico Climático

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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA

Diagnostico Climático

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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA

Dias típicos do clima de Sao Paulo: um dia chuvoso e outro ensolarado no

verão; um um dia nublado e outro ensolarado no inverno

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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA

Variáveis e trocas térmicas

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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA

Conforto Térmico

• Variáveis do clima exterior

• Variáveis envolvidas na transferência de calor

• Variáveis do conforto humano

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Variáveis do clima exterior

1. Temperatura (K, ºF, ºC, ºR)

– do ar

– superficial

2. Umidade

– relativa (%)

– absoluta (g de vapor d’água/kg de ar seco)

3. Radiação solar

– direta e difusa (W/m2)

– insolação (h)

4. Vento

– direção (graus)

– velocidade (m/s, Km/h, nós)

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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA

Variáveis do Conforto Humano

1. Metabolismo (MET)

2. Vestimenta (CLO)

3. Parâmetros que descrevem

termicamente o ambiente

– Temperatura do ar

– Temperatura radiante média

– Velocidade do ar

– Umidade do ar

Fonte: LAMBERTS. Roberto, et al. Eficiência

Energética na Arquitetura. São Paulo

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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA

DADOS CLIMÁTICOS

PROPRIEDADES DOS MATERIAIS

TROCAS TÉRMICAS

+

+

DESEMPENHO TÉRMICO DA EDIFICAÇÃO

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Mecanismos de troca de calor

• Trocas térmicas secas: envolvem diferença de temperatura

– Convecção

– Radiação

– Condução

• Trocas térmicas úmidas: envolvem mudança de estado

– Evaporação

– Condensação

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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA

• Isolamento: materiais leves • Acumulação: materiais pesados e

espessos

TROCAS SECAS: CONDUÇÃO NO EDIFÍCIO

Fonte: LAMBERTS. Roberto, et al.

Eficiência Energética na

Arquitetura. São Paulo

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ISOLAMENTO TÉRMICO

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X

condutibilidade térmica = (W/mºC)

MATERIAIS CONDUTORES X NÃO CONDUTORES

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

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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA

Espumas plásticas (células fechadas)

– Poliestireno extrudado

– Poliestireno expandido

– Outras espumas plásticas

Fibrosos

– Orgânicos

• Fibras de madeira

• Cortiça

– Inorgânicos

• Lã de vidro

• Lã de rocha

Concretos celulares

– Concreto com agregado

leve

– Concreto celular

autoclavado

Outros

– Produtos minerais à base

de vermiculita

– Argila expandida

MATERIAIS ISOLANTES TÉRMICOS

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INÉRCIA TÉRMICA

- Amortecimento

- Atraso

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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA

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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA

Condução

troca de calor entre dois corpos que se tocam, ou mesmo partes do

mesmo corpo, que estejam a temperaturas diferentes (θe ≠ θi).

Intensidade do fluxo térmico por condução:

qcd= λ/e (θe−θi) (W/m2)

qcd: intensidade do fluxo térmico por condução (W/m2);

λ: coeficiente de condutibilidade térmica do material (W/m°C);

e: espessura da parede (m);

θe: temperatura da superfície externa da envolvente (°C);

θi: temperatura da superfície interna da envolvente (°C).

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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA

Condução

coeficiente de condutibilidade térmica (λ) depende da:

– densidade do material: a matéria é sempre muito mais condutora que o ar

contido em seus poros;

– natureza química do material: os materiais cristalinos são geralmente

mais condutores que os amorfos;

– umidade do material: a água é mais condutora que o ar.

e/λ = RR = resistência térmica específica da parede (m2°C/W)

qcd=(θe−θi) / R (W/m2)

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Cool Hammock Santorini, Grecia 2004

AA E+E MSc & MArch Sustainable Environmental Design ARCHITECTURAL ASSOCIATION GRADUATE SCHOOL

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Resistência térmica total (Rt)

Coeficiente global de transferência de calor (U)

Fonte: LAMBERTS. Roberto, et al.

Eficiência Energética na Arquitetura.

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TROCAS SECAS: CONVECÇÃO NO EDIFÍCIO

Fonte: LAMBERTS. Roberto, et al. Eficiência

Energética na Arquitetura. São Paulo

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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA

AA E+E MSc & MArch Sustainable Environmental Design ARCHITECTURAL ASSOCIATION SCHOOL OF ARCHITECTURE

Chanasit Cholasuek Sustainable Low Income Community in Bangkok MArch Dissertation 2010

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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA

AA E+E MSc & MArch Sustainable Environmental Design ARCHITECTURAL ASSOCIATION SCHOOL OF ARCHITECTURE

Chanasit Cholasuek Sustainable Low Income Community in Bangkok MArch Dissertation 2010

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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA

AA E+E MSc & MArch Sustainable Environmental Design ARCHITECTURAL ASSOCIATION SCHOOL OF ARCHITECTURE

Chanasit Cholasuek Sustainable Low Income Community in Bangkok MArch Dissertation 2010

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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA

AA E+E MSc & MArch Sustainable Environmental Design ARCHITECTURAL ASSOCIATION SCHOOL OF ARCHITECTURE

Chanasit Cholasuek Sustainable Low Income Community in Bangkok MArch Dissertation 2010

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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA

AA E+E MSc & MArch Sustainable Environmental Design ARCHITECTURAL ASSOCIATION SCHOOL OF ARCHITECTURE

Anuja Pandit Transition Spaces in Housing MArch Dissertation 2010

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AA E+E MSc & MArch Sustainable Environmental Design ARCHITECTURAL ASSOCIATION SCHOOL OF ARCHITECTURE

Anuja Pandit Transition Spaces in Housing MArch Dissertation 2010

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Edifício do Núcleo de Pesquisa Multidisciplinar da UFAL,

Maceió, Alagoas

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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA

TROCAS SECAS: CONVECÇÃO NA CIDADE

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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA

Convecção

troca de calor entre dois corpos, sendo um deles sólido

e o outro um fluido (líquido ou gás).

Intensidade do fluxo térmico por convecção:

qc = hc (t −θ) (W/m2)

qc: intensidade do fluxo térmico por convecção (W/m2);

hc: coeficiente de trocas térmicas por convecção (W/m2°C);

t: temperatura do ar (°C);

θ: temperatura da superfície do sólido (parede) (°C), (t ≠ θ).

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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA

Convecçãohc - no caso de convecção natural,

segundo Croiset, são adotados:

para superfície horizontal,

fluxo descendente:

hc = 1,2 W/m2°C;

para superfície vertical:

hc = 4,7 W/m2°C;

para superfície horizontal,

fluxo ascendente:

hc = 7 W/m2°C.

Variação do hc com a velocidade

do ar (parede vertical), Croiset.

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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA

Ult

ravio

leta

Infr

ave

rme

lho

pró

xim

o

Infr

ave

rme

lho

dis

tan

te

Mic

roo

nd

as

On

da

s d

e T

V

On

da

s F

M

On

da

s A

M

Luz visível

Inte

ns

ida

de

de

ra

dia

çã

o

Comprimento de onda (micrometros)

0,4 0,7 1,0 1,5

Comprimento de onda (metros)

0,001 1 10 100

TROCAS SECAS: RADIAÇÃO

Radiação: transferência de calor sob a forma de ondas eletromagnéticas.

Ocorre por meio de movimentos oscilatórios em um meio, sem que haja

transferência de matéria.

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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA

Fonte: LAMBERTS. Roberto, et al. Eficiência

Energética na Arquitetura. São Paulo

FECHAMENTOS OPACOS E

TRANSPARENTES

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Tabela Valores de coeficientes de absorção da radiação solar (α)

Fonte: FROTA, 2002 – Manual de conforto térmico

SUPERFÍCIE ABSORÇÃO PARA RADIAÇÃO SOLAR (α)

Preto fosco 0,85 – 0,95

Tijolo ou pedra ou telha cor vermelha 0,65 – 0,80

Tijolo ou pedra cor amarela, couro 0,50 – 0,70

Tijolo ou pedra ou telha cor amarela 0,30 – 0,50

Alumínio, bronze ou ouro 0,30 – 0,50

Latão, alumínio fosco, aço galvanizado 0,40 – 0,65

Latão ou cobre polido 0,30 – 0,50

Alumínio, cromo (polidos) 0,10 – 0,40

COR (α)

Branca 0,2 – 0,3

Amarela, laranja, vermelha clara 0,3 – 0,5

Vermelha escura, verde e azul claras 0,5 – 0,7

Marrom clara, verde e azul escuras 0,7 – 0,9

Marrom escura, preta 0,9 – 1,0

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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA

produto espessura

radiação solar total

transm dir % reflet ext % aborv % fator solar %

incolor

4mm 82 7 11 85

6mm 78 7 15 82

10mm 70 7 23 76

verde

4mm 52 5 43 63

6mm 46 5 49 59

10mm 38 5 57 53

bronze

4mm 58 6 36 68

6mm 46 5 49 59

10mm 29 4 67 47

cinza

4mm 55 5 40 66

6mm 42 5 53 56

10mm 25 4 71 44

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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA

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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA

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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA

Edifício do Banco Itau / Av. Paulista

Materiais claros e proteção solar dos vidros

Edifício no centro de SP

Materiais escuros e vidros desprotegidos

TROCAS SECAS: RADIAÇÃO NO EDIFÍCIO

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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA

Sola

r dire

ta

Ond

a c

urta

Sola

r d

ifusa

Ond

a c

urta

Sola

r difu

sa

Ond

a c

urta

Radiação da terraOnda longa

Radiação da terraOnda longa

Radiação das nuvensOnda longa

RADIAÇÃO NO EDIFÍCIO E NA CIDADE

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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA

Radiação

troca de calor entre dois corpos através de sua capacidade

de emitir e absorver energia térmica (sem necessidade de

meio para propagação, ocorrendo mesmo no vácuo)

Intensidade do fluxo térmico por radiação:

qr = hr (θ−θr) (W/m2)

qr: intensidade do fluxo térmico por radiação (W/m2);

hr: coeficiente de trocas térmicas por radiação (W/m2°C);

θ: temperatura da superfície da parede considerada (°C);

θr: temperatura radiante relativa às demais superfícies (°C)

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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA

AA E+E MSc & MArch Sustainable Environmental Design 2003-04 ARCHITECTURAL ASSOCIATION GRADUATE SCHOOL

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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA

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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA

Heliotropic Bench May 2005

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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA

Heliotropic Bench May 2005

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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA

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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA

Oia, Santorini, 20 May 2005

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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA

TROCAS ÚMIDAS: EVAPORAÇÃO

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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA

Evaporaçãotroca térmica úmida proveniente

da mudança do estado líquido

para o estado gasoso

Para evaporar um litro

de água são necessários

cerca de 700 J

0

5

10

15

20

25

30

0

5

10

15

20

25

30

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

TBS[°C]

w[g

/Kg

]

Carta Psicrométrica para

a cidade de São Paulo

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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA

Condensação

troca térmica úmida decorrente da mudança do estado gasoso do

vapor d’água contido no ar para o estado líquido.

Para evitar a condensação superficial:

- eliminação do vapor d’água pela ventilação, ou

- imprimir ao elemento da construção uma resistência térmica R adequada

R = [(te − ti) / (ti − to)] ⋅ 1/hi (m2°C/W)

ti: temperatura do ar interno (°C);

te: temperatura do ar externo (°C);

to: temperatura do ponto de orvalho relativa a ti (°C);

hi: coeficiente de condutância térmica superficial interna.

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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA

INSOLAÇÃO + ILUM.ARTIFICIAL + EQUIPAMENTOS + OCUPAÇÃO = ENVOLVENTE + VENTILAÇÃO

GANHOS = PERDAS

Usuários

Sol

Ventos

Sol

Radiação solar direta

Iluminação artificial Equipamentos

(Ti) Temp. do ar int.

Temp. do ar ext.

(Te)

Sol

BALANÇO TÉRMICO

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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA

AA E+E MSc & MArch Sustainable Environmental Design ARCHITECTURAL ASSOCIATION SCHOOL OF ARCHITECTURE

Nitin Bansal Le Corbusier in the Tropics MSc Dissertation Project 2009

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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICANitin Bansal Le Corbusier in the Tropics MSc Dissertation Project 2009

AA E+E MSc & MArch Sustainable Environmental Design ARCHITECTURAL ASSOCIATION SCHOOL OF ARCHITECTURE

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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA

Sola

r dire

ta

Ond

a c

urta

Sola

r difu

sa

Onda c

urta

Ra diação da terra

Onda longa

Ra diação das nuvensOnda longa

Radia çã o da á guaOnda longa

GERAÇÃO DE CALOR URBANA

ConvecçãoTemperatura

Sola

r d

ifusa

Onda c

urta

Convecçãovento

Evap

ora

çã

o

Evap

o-

tran

spira

çã

o

TROCAS TÉRMICAS NA CIDADE

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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA

AA E+E MSc & MArch Sustainable Environmental Design ARCHITECTURAL ASSOCIATION SCHOOL OF ARCHITECTURE

Katerina Pantazi Urban Metaphors MArch Dissertation 2010

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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA

>observar

movimientosActividades / funcionesCualidades visuales

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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA

Medir

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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA

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