Desempenho térmico

Desempenho térmico
ECV – 5161: Desempenho térmico de Edificações
Engenharia Civil – Prof. Roberto Lamberts
(elaborado por Juliana Batista)
Paredes e Coberturas

Transferência de calor
T1 > T2
q
T1 T2
T1 = T2
EQUILÍBRIO TÉRMICO

Formas de transmissão de calor
T1 > T2
Condução
Convecção
Radiação
Condensação

Propriedades térmicas dos materiais
Absortividadeemondascurtas–α : função da
cor
RS absorvida/ RS incidente
Refletividadeemondascurtas–ρ:
RS refletida/ RS incidente
Transmissividade em ondas curtas – τ:
Rs atravessa a superfície/ RS incidente
Emissividade – ε:
R emitida/ R emitida pelo corpo negro
(mesma temperatura)

Propriedades térmicas dos materiais
Emissividade
Absortividade
TIPO DE SUPERFÍCIE ε TIPO DE SUPERFÍCIE α
Fonte: Projeto de Norma da ABNT 02:135.07-002 (1998)
NBR 15220-2/ABNT, 2005

Propriedades térmicas dos materiais
Condutividade térmica – λ: fluxo de calor
transferido por unidade de espessura e por
unidade de gradiente de temperatura (W/m.ºC)
Calor específico – c: quantidade de calor
necessária para elevar em 1 grau a
temperatura de um componente, por unidade
de massa (kJ/kg.K)

Isolantes térmicos convencionais
Isolantes fibrosos (λ = 0.045 W/mºC)
Lã de rocha ou lã mineral
Lã de vidro
Poliestireno (λ = 0.035 a 0.040 W/mºC)
Expandido (granulado aglutinado por fusão)
Extrudado (células fechadas)
Espuma de poliuretano (λ = 0.030 W/mºC)

Isolantes térmicos convencionais
Concreto celular com 400 kg/m³
(λ = 0.045 W/mºC)
Agregado leve
Expandido (granulado aglutinado por fusão)
Vermiculita
Argila expandida – concreto com 500 kg/m³ (λ = 0.045
W/mºC)
Cinza sinterizada
Escória sinterizada - concreto com 1000 kg/m³ (λ = 0.35
W/mºC)

Isolantes térmicos convencionais
Isolante Térmico de Poliuretano
Isolamento Térmico de lajes e
coberturas- Poliuretano.
Isolante refletivo de
polietileno aluminizado
em ambas as faces.

Fórmulas básicas
λ
e
Transmitância térmica: fluxo de calor transmitido
por unidade de área e por unidade de diferença de
temperatura
U = 1/ R (W/m².ºC)
Capacidade térmica:
Resistência térmica :
R = e/ λ (m².ºC/ W)
CT = λi . Ri . Ci . ρi = ei . Ci . ρi

Fórmulas básicas
Resistência térmica superfície a superfície
RT = R t 1 + R t 2 + … + R t n + R ar1 + R ar2 + … R arn
Resistência térmica ambiente a ambiente
RT = A a + A b + … + A n
A a + A b + … + A n
R a + R b + … + R n
RT = R se + R t + R si
Resistência térmica
camadas não homogêneas
Rse+ Ra +Rb +Rc +R si

Fórmulas básicas
Capacidade térmica camadas não homogêneas
CT = A a + A b + … + A n
A a + A b + … + A n
C a + C b + … + C n
Atraso térmico
Elemento homogêneo
φ = 1,382 . e .
ρ . c
3,6 . λ
a b c
ou φ = 0,7284 . RT . CT

Fórmulas básicas
Atraso térmico - Elemento heterogêneo
φ = 1,382 . RT B1 + B2
B1 = 0,226 . Bo
R t
B2 = 0,205 . (λ . ρ . C) ext . R ext - R t - R ext
B2 = 0 se B2 =0 < 0
B0 = Ct - Ctext
R t 10
Fator de Calor Solar: FS = 100 . U . α . R se

Tabelas
Condições de ventilação para câmaras de ar:
Resistência térmica superficial interna e externa:

Tabelas
Resistência térmica de câmaras de ar não
ventiladas, com largura maior que a espessura:

Transferência de calor
I
REFLEXÃO
ABSORÇÃO

Transferência de calor
Fluxo T1 de > calor T2 que atravessa a parede:
TEXT > TINT
q = U . (Text – Tint) = U . ΔT
U = Transmitância térmica (W/m².K)
ΔT = Text - Tint (K)
q = densidade do fluxo de calor (W/m²)
Fluxo de calor que incide no ambiente:
Φ = q.A = U . ΔT . A
A = área da superfície (W/m²)

Comportamento diante da radiação solar
Fluxo de calor é função de:
RS
ε
ΔT = Text – Tint
Radiação Solar (RS)
BALANÇO TÉRMICO
α + ρ = 1
α . RS + ρ . RS = RS
TEMPERATURA SOL-AR:
Efeito combinado radiação solar incidente + intercâmbios
de energia (radiação e convecção)

Comportamento diante da radiação solar
TEMPERATURA SOL-AR:
Tsol -ar = Text + α . RS . R se - ε . ΔRL . R se
RS: Radiação total incidente na superfície
R se: Resistência superficial externa = trocas de calor
por convecção e radiação entre a superfície e o meio
ΔRL: Diferença entre a radiação de onda longa emitida
e recebida pela superfície

Comportamento diante da radiação solar
Superfícies verticais:
ΔRL = 0, perdas compensadas pela radiação de onda
longa recebida do solo e das superfícies do meio
Tsol -ar = Text + α . RS . R se
Fluxo de calor em planos verticais:
Φ = U . A . (Text + α . RS . R se – Tint)

Comportamento diante da radiação solar
Planos horizontais:
ε . ΔRL . R se = 4ºC (Dados Experimentais)
Tsol -ar = Text + α . RS . R se - 4
Fluxo de calor em planos horizontais (coberturas):
Φ = U . A . (Text + α . RS . R se – 4 -Tint)

Exemplo numérico
rebôco
INT
tijolo maciço
12 cm
Φ = ?
EXT
cor branca
DADOS:
U = 2 W/m².K
Text = 30ºC
Tint = 25ºC
Orientação = oeste (latitude
30º sul)
A = 5 m x 3 m
Pior situação de verão:
22/12, 16h
RS = 715 W/m².K (TABELA)
Rse = 0,04 W/m².K (TABELA)

Exemplo numérico
Φ = U . A . (Text + α . RS . R se – Tint)
α = 0,3 (parede branca)
Φ = 2,00 . 5,00 . 3,00. (30 + 0,3 . 715 . 0,04 – 25)
Φ = 407,4 W fluxo de calor que penetra no
ambiente por m² de fechamento