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AUT 276 – DESEMPENHO TÉRMICO, ARQUITETURA E URBANISMO

Desempenho térmico de materiais e componentes construtivos

Profa. Dra. Denise Helena Silva DuarteProf. Dr. Leonardo Marques Monteiro

Prof. Dra. Joana Carla Soares GonçalvesProfa. Dra. Ranny Loureiro Xavier Nascimento Michalsky


Modelo de cálculo de desempenho térmico da edificação

1caracterizar ambiente

2 calcular

balanço térmico

3calcular

fator de inércia

4avaliar

conforto

5verificar

ventilação∆t (var.1)

OT

m (var.2)

N’

CONFORTO

NÃO

>N

<N

fazeralterações

N, Or, A, k

2.1 ganhos [W (Ig)]2.2 perdas [W

∆t]

∆t (var.1)

m

(var.2)Tme

(var.3)E

(var.4)Renovação: N (adotar)Uso: Ocup/ lum/ EqOrientação: N, NE, E...Materiais:

A (m2)

Coeficiente: K

Ef. Chaminé:Ae/s

, H, ∆t, mEf. Ventos: Ae/s

, v, ce/sConjugado

fazeralterações

Ae/s

, H

AUT 276 - DESEMPENHO TÉRMICO, ARQUITETURA E URBANISMO

2 calcular

balanço térmico

2 calcular

balanço térmico

3calcular

fator de inércia

3calcular

fator de inércia

4avaliar

conforto

4avaliar

conforto

5verificar

ventilação

5verificar

ventilação∆t (var.1)∆t (var.1)

m (var.2)m (var.2)

N’N’

CONFORTO

NÃO

>N

<N

fazeralterações

fazeralterações

N, Or, A, kN, Or, A, k

2.1 ganhos [W (Ig)]2.2 perdas [W

∆t] 2.1 ganhos [W (Ig)]2.2 perdas [W

∆t]

∆t (var.1)m (var.2)

Tme

(var.3)E (var.4)

∆t (var.1)m (var.2)

Tme

(var.3)E (var.4)

Renovação: N (adotar)Uso: Ocup/ lum/ EqOrientação: N, NE, E...Materiais:

A (m2)

Coeficiente: K

Ef. Chaminé:Ae/s


, v, ce/s

Conjugado

Ef. Chaminé:Ae/s


, v, ce/sConjugado

fazeralterações

fazeralterações

Ae/s

, HAe/s

, H


Características Termofísicas dos Materiais


X

condutibilidade térmica =

(W/mºC)

MATERIAIS CONDUTORES X NÃO CONDUTORES

Concreto armado 1,75 Tijolo maciço prensado 0,72Aço 52 Terra úmida 0,60Alumínio 230 Poliestireno expandido 0,04Granito 3,50 Espuma de poliuretano 0,03Mármore 3,26 Concreto celular 0,05 a 0,5Telha cerâmica 0,93 Feltro 0,05Telha de f ibrocimento 0,65 a 0,95 Lã de vidro 0,03 a 0,05Vidro 0,8 Madeira 0.05 a 0,3


• Isolamento: materiais leves • Acumulação: materiais pesados e componentes espessos

ISOLAMENTO TÉRMICO X INÉRCIA TÉRMICA

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


ISOLAMENTO TÉRMICO


INÉRCIA TÉRMICA

Amortecimento térmico

Atraso térmico

COFAIGH, Eoin O. et al. The climatic dwelling.


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/m2°C)R: resistência térmica global (m2°C/W)

R = 1/K Fonte: LAMBERTS. Roberto, et al. Eficiência Energética na Arquitetura. São Paulo


Condutância térmica superficialengloba as trocas térmicas que se dão nas superfícies da envoltória

he: coeficiente de condutância térmica superficial externa (W/m2°C)hi: coeficiente de condutância térmica superficial interna (W/m2°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

RT

= RSE

+ RSI

+ RM

1/K = 1/he + 1/hi + e/λ

→ K


K para componentes homogêneos


K para componentes heterogêneos em espessura

RT

= RSE

+ RSI

+ RM1 + RM2

+ ... + RMn

1/K = 1/he + 1/hi + e1

/λ1

+ e2

/λ2

+ ... + en

/λn

→ K


1/K = 1/he + 1/hi + ealv

/λalv

+ eiso.

/λiso

+ eacab

/λacab

→ Kparede

1/K = 1/he + 1/hi + etb.conc

/λb.conc

+ eiso.

/λiso

+ ealv

/λalv

→ Kparede


K para componentes com espaço de ar confinado

Espaço de ar confinado: resistência térmica (Rar

)

RT

= RSE

+ RSI

+ RM1 + RM2 +...+ RMn

+ Rar

1/K = 1/he + 1/hi + e1

/λ1

+ e2

/λ2

+...+en

/ey

+ Rar

→ K


Fonte: Rivero, Roberto. Clima e Arquitetura.


Resistência térmica de espaço de ar confinado


K para componentes heterogêneos em superfície

Média ponderada pelas áreas:

K = ( K1

A1

+ K2

A2

+...+ Kn

An

) / (A1

+ A2

+...+ An

)

Obs: Não é

válido se os materiais tiverem valores de K com diferenças acentuadas


K para componentes heterogêneos em superfície


Fonte: ABNT. NBR 15220


Componentes Transparentes ou Translúcidos

Componentes Opacos

TRANSMISSÃO DE CALOR



COMPONENTES TRANSPARENTES OU TRANSLÚCIDOS


Vidro comumVidro laminadoVidro refletivoPolicarbonatoPelículasFibrasETFE

TRANSPARENTES OU TRANSLÚCIDOS


Membrana de ETFE–

1% do peso do vidro–

Pode ser reciclado–

Vida útil de 30 anos

Jardim do Éden, UKArq. Nicholas Grimshaw


http://www.architectureweek.com/cgi-bin/awimage?dir=2001/0620&article=design_1-1.html&image=11446_image_2.jpg

http://www.architectureweek.com/cgi-bin/awimage?dir=2001/0620&article=design_1-2.html&image=11446_image_4.jpg



FUTURE CLASSLondres, 2004Studio E


TRANSMISSÃO DE RADIAÇÃO POR ELEMENTOS TRANSPARENTES

Ultr

avio

leta

Infr

aver

mel

ho

próx

imo

Infr

aver

mel

ho

dist

ante

Mic

roon

das

Ond

as d

e TV

Ond

as F

M

Ond

as A

M

Luz visível

Inte

nsid

ade

de ra

diaç

ão

Comprimento de onda (micrometros)

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

Comprimento de onda (metros)

0,001 1 10 100



Caram, 1996



Fonte: Caram, 1996



produto espessuraradiação

solar total

transm

dir % reflet

ext % aborv

% fator

solar %

incolor4mm 82 7 11 856mm 78 7 15 8210mm 70 7 23 76

verde4mm 52 5 43 636mm 46 5 49 5910mm 38 5 57 53

bronze4mm 58 6 36 686mm 46 5 49 5910mm 29 4 67 47

cinza4mm 55 5 40 666mm 42 5 53 5610mm 25 4 71 44

Tabela dados de vidros float incolor e coloridos fabricados pela

BlindexFonte: ALUCCI, 2000. Banco de dados vidros Labaut: www.usp.br/fau/deptecnologia/docs/bancovidros/

http://www.usp.br/fau/deptecnologia/docs/bancovidros/



αK / he + Ʈ

= Str (fator solar), que se refere à

radiação solar global

Para o vidro comum:

α

= 0,07, K = 5,7 (W/m2°C)

ρ

= 0,08, 1/he = 0,05 (m2/°CW)

Ʈ

= 0,85

Str = 0,86

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