Isctem

Isolamento térmico e ventilação Clima e Conforto Humano

Osvaldo Cipriano

2/28/2012

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Índice Introdução ................................................................................................................................... 3

Isolamento térmico ...................................................................................................................... 4

Funções do isolamento térmico ................................................................................................... 4

Tipos de isolamento .................................................................................................................... 4

Isolamento fibroso....................................................................................................................... 4

Isolamento celular ....................................................................................................................... 5

Isolamento granular ..................................................................................................................... 5

Isolamento reflectivo ................................................................................................................... 5

Espessura óptima do isolamento térmico ..................................................................................... 5

Propriedades dos isolamentos térmicos ........................................................................................ 5

Massa Volúmica.......................................................................................................................... 6

Temperatura de utilização ........................................................................................................... 6

Forma ......................................................................................................................................... 7

Rigidez Estrutural ....................................................................................................................... 7

Reflectividade e emissividade da superfície ................................................................................. 7

Saúde e segurança ....................................................................................................................... 7

Acústica ...................................................................................................................................... 7

Corrosão ..................................................................................................................................... 8

Higroscopicidade ........................................................................................................................ 8

Espessura óptima de isolamento .................................................................................................. 8

Lã de vidro .............................................................................................................................. 9

Espuma de poliuretano ........................................................................................................... 9

Ventilação ................................................................................................................................. 10

Função da Ventilação ................................................................................................................ 10

Influência do desenho arquitectónico ......................................................................................... 10

Fontes ....................................................................................................................................... 11

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Introdução

No presente trabalho iremos debruçar sob ponto de vista da construção o isolamento térmico e a ventilação, estes que são importantes elementos para se atingir os níveis térmicos de conforto humano aceitáveis. Em construção manter a temperatura de conforto aceitável do edifício constante constitui uma grande preocupação em arquitectura, muitas vezes resultando em soluções custosas como a ventilação artificial. O equilíbrio entre um bom isolamento térmico e uma boa ventilação é a melhor solução para a manutenção das temperaturas de conforto.

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Isolamento térmico Isolamento térmico é um material ou estrutura que possui como característica a dissipação do calor, e geralmente estes é usado em construção para separar termicamante dois meios. O fluxo de calor é característica inevitável do contacto entre dois materiais, sendo assim o isolamento térmico é usado para reduzir o nível de fluxo entre materiais. Baixos valores de condutividade térmica ou elevados valores de resistividade/resistência térmica, são características de um bom isolamento térmico.

Funções do isolamento térmico O isolamento térmico tem como principal função reduzir o fluxo de calor, servindo assim como um retardante nos processos de transmissão de calor por contacto e por convecção. O aerogel, a fibra cerâmica e a sílica de microporos são os melhores isoladores de radiação solar à temperaturas entre 200 à 2000 °c Isolantes térmicos de constituição porosa também ajudam a dissipar a propagaçào do som através das bolhas de ar existentes no seu interior. A função do isolante térmico em construção é de manter a temperatura de conforto interna constante. Não existindo isolantes térmicos perfeitos fica a cargo de factores complementares o alcance desse objectivo projectual. O isolador térmico previne também a condensação e corrosão, a propagação do fogo e o congelamento nos edifícios

Tipos de isolamento Com a evolução das tecnologias de construção e o crescimento do mercado, existem várias escolhas para o tipo de isolamento termico que queremos; Existem 4 tipos principais de isolamento granular, isolamento fibroso, isolamento celular, e reflectivo

Isolamento fibroso

É um isolante composto por fibras finas que preenchem um espaço de ar, podendo ser orgânicas ou inorgânicas. Alguns exemplos são, lã de rocha, fibra de virdro e fibra cerâmica

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Isolamento celular

É um isolante composto por uma estrutura celular feita de materiais celulares como a cortiça, vidro, esferovite, e outros polímeros

Isolamento granular

Constituído por pequenos nódulos com vazios que produzem no seu interior microcâmaras de

ar (que constitui tambem um bom isolante térmico), o silicato de cálcio, vermiculate e perlite

são os melhores isolamentos celulares conhecidos e não-combustíveis

Isolamento reflectivo

É constituído por materiais altamente reflectivos, que se apoiam na reflexão da radiação térmica para dissipar o calor

Espessura óptima do isolamento térmico Existe uma espessura óptima para evitar a transmissão de calor, característica de cada material, uma espessura maior implica na perda de

Propriedades dos isolamentos térmicos

Os isolamentos têm diferentes propriedades e limitações que devem ser jogados em

projecto de acordo com os objectivos e tipologia do mesmo, seja na aplicação industrial

ou comercial.

As propriedades mais relevantes do isolamento são: Condutividade térmica, massa volúmica, temperatura de utilização, forma, rigidez estrutural, reflectividade e emissividade da superfície, saúde e segurança acústica, corrosão, higroscopicidade

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Massa Volúmica

A condutividade diminui com a massa volúmica, atinge um mínimo e depois aumenta. O valor da massa volúmica corresponde ao valor mínimo de condutividade térmica e depende do material, temperatura, tamanho das fibras e orientação.”

Tabela da variação da

condutividade térmica de alguns

isolantes

com a massa volúmica: (de Y. A.

Çengel –Heat Transfer: A Practical

Approach, McGraw-Hill, 1998)

A variação da condutividade térmica

aparente com o diâmetro

das fibras e a densidade. (de Y. A. Çengel –

Heat Transfer: A Practical Approach,

McGraw-Hill, 1998)

Temperatura de utilização

Os isolamentos são concebidos para serem usados num certo limite minimo e máximo de temperatura

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Forma

Os isolamentos aparecem sob várias formas: estruturas rígidas pré-formadas, placas

rígidas, , mantas flexíveis, entre outros, o uso de uma superfície irregular dispensa o uso

de placa rígida

Rigidez Estrutural

A estrutura do isolamento térmico deve ser capaz de resistir sem se deformar, romper, ou perfurar as várias forças à que é submetido

Reflectividade e emissividade da superfície

Quando há uma diferença grande de temperatura entre a superfície externa do

isolamento e as superfícies vizinhas, devemos tomar em conta a transmissão de calor por

radiacção. Para este caso devemos prever uma superfície externa que possua uma alta

reflectividade e baixa emissividade.

Saúde e segurança

Os isolamentos não devem colocar em perigo a saúde e segurança das pessoas seja

durante a construção, no transporte, armazenamento e instalação: ou na utilização do

mesmo pelos utentes.

São traços importantes para saúde a toxicidade do material e a resistência ao

desenvolvimento de fungos e bactérias.

Acústica

A estrutura, massa específica, e porosidade da superfície são elementos dos quais

dependem a acústica e propagação do som na estrutura.

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Corrosão

Há que ter em conta ao conceber a estrutura do isolante a corrosividade do isolante, pois

este pode provocar a corrosão de superfícies metálicas aos quais está exposto, por isso

um bom planeamento projectual, e a escolha de um isolante apropriado de acordo com

cada necessidade torna-se vital.

Higroscopicidade

A estrutura porosa dos materiais isolantes torna-os propensos à difusão de vapor de

água ou de outros gases, causando humidade no interior da estrutura porosa do isolante, o

que diminui e muito a performance do isolante, sendo a condutividade térmica da água

(0,6 W/m.K) aproximadamente 26 vezes superior à do ar (0,023W/m.k),

Espessura óptima de isolamento

Para conceber um edifício sustentável a espessura optima de isolamento é dada pelo custo mínimo de isolamento e a perda de calor.

Cf – custo fixo (mtn/m2) Cv – custo variável (mtn/m2/m de espessura) C0 – custo de investimento (mtn) C0= Cf+ Cf CE – custo annual de consumo de energia (mtn) CE= Qan. Ce CM – custo annual de manuteção (mtn) Qan – custo anual de energia consumida (KWh/ano) Ce – perço de energia (mtn/KWh) f – crescimento anual do preço de aquecimento (%) i – desconto anual para mtn (%) N – tempo de vida

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Tabela de materiais isoladores térmicos

Material Espessura óptima (s) (m)

Densidade (Ρ) (kg/m³)

Calor Específico (cp) (kJ/kgK)

Temp. máxima (K)

Condutividade Térmica (λ) (W/m2k)

Fibra de Gesso

0,010; 0,125; 0,015 e 0,018

1150 – 1100 1,1 - 0,32

Fibra de Gesso à vapor

0,125 o 0,015

1150 – 1100

1,1

-

0,32

Lage de Betão Molhada

0,0125

1000

1,0

-

0,173

Lage de Betão seca

0,015 1000 - 0,40

Cortiça 0,061 110 – 220 - 0,039 – 0,049

Lã de Rocha 0,040 – 0,051 100 – 160 - 649 – 1037 0,030 – 0,041

Lã de vidro 0,049 65 – 160 - 343 0,065 – 0,056

Lã natural de ovelha

- - - - 0,043

Esferovite 0,044 12 – 30 - 74 0,045 - 0,034

Espuma de poliuretano

0,044

30 - 80

-

-

0,023

Um bom isolamento térmico nem sempre é suficiente para a manutenção das temperaturas de conforto em um edificio, podendo ser usado outro método como a ventilação para tal.

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Ventilação A ventilação nos edifícios é resultado da diferença de temperatura e consequentemente das pressões no interior e exterior do ediicios: a ventilação natural. Ou da ventilação forçada, criada por sistemas e elemntos mecânicos como ar condicionados e ventoinhas

Função da Ventilação A ventilação promove a renovação do ar no interior do edifício, bem como a conservação da temperatura interna do edifício, e arrefecimento estrutural

Influência do desenho arquitectónico Os ventos entre de 1.5-2m/s possuem um efeito de ventilação relativamente satisfatório no interior do edifício, velocidades maiores têm de ser dissipadas para um maior conforto, A ventilação pode ser induzida ou reduzida por meio de paredes de contraventamento, vegetação, e desenho do próprio edifício. As diferenças de pressão são criadas quando através de aberturas em lados opostos do edifícios temos uma abertura maior e outra menor - É necessário lembrar que o vento predominante no nosso país é de Este à Oeste, se quisermos capitalizar as potencialidades da ventilação local. - O ar move-se das zonas de pressão alta para as zonas de pressão baixa, desta forma o fluxo de ar no interior do edifício é resultante diferenças de pressão nos dois lados do edifício, para um efeito de sucção. As diferenças de pressão são criadas quando através de aberturas em lados opostos do edifícios temos uma abertura maior e outra menor - O ar quente move-se para cima e o ar frio para baixo, deste modo podemos fazer um jogo com as diferenças dos materiais de isolamento do edifício, para um efeito de flutuação.

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O vento pode também sofrer influência de outros edifícios e sua disposição, a colocação relativa dos edifícios.

Ventilação Forçada A ventilação forcada é muitas vezes necessária para edifícios com altas taxas de ocupação e quando exigido pelos requerimentos do projecto

Ventoinhas

Existem Ventoinhas de tecto, ventoinhas de parede, ventoinhas extractoras e ventoinhas de admissão de ar.

Ar condicionado

O ar condicionado constitui um sistema de ventilação que requer um tipo de modifição diferente das que vimos anteriormente, este é efectivo para grandes concentrações e taxas de ocupação nos edifícios. Muitas vezes o ar condicionado é usado como recurso alternativo à edifícios mal ou ineficientemente ventilados. O ar condicionado deve usado com consciência dos custos e de preferência deve ser tomado como ultimo recurso à ventilação, por ser uma modalidade de ventilação extremamente cara.

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Conclusão Ao conceber um edifício a ventilação e isolamento térmico devem ser sempre tomados em conta para execução de edifícios que ofereçam uma boa qualidade e bem estar. A saúde da prórpria estrutura pode ser melhorada se tivermos um edifício bem ventilado e isolado. Existem várias alternativas disponíveis para a utilização do isolamento e ventilação nos edifícios, mas os aspectos principais a ter em conta perante esta vasta gama de alternativas é considerar os custos, bem como a eficiência dos elementos e materiais usados.

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Fontes http://pt.wikipedia.org/wiki/Isolante_t%C3%A9rmico acedido à 26/02/12 pelas 15:34 http://www.fermacell.it/it/content/isolamento_termico_1293.php acedido à 26/02/12 pelas 14:27 http://www.dem.uminho.pt/UCs/MEC/Energia_Amb_2/ReservadoEnergia_Amb_2/Textos/IsolamentoT%C3%A9rmico.pdf “PDF” acedido à 26/02/12 pelas 17:15 FROTA, Anesia Barros; SCHIFFER, Sueli Ramos. Manual de conforto térmico:

arquitectura e urbanismo. 5º edição; São Paulo: Studio Nobel; 2001.

KOCH-NIELSEN, Holger. Projectar Activamente com a Natureza. Edição em português

traduzida por: Margarida David e Silva e José Forjaz; Agosto de 1999.

PATTON, William John. Materiais de construção para engenharia civil. Tradução da

A.O.Bassoli e M.C. Bassoli; revisão e adaptação de L.A Falcão Bauer; São Paulo: EPU: Ed.

Da Universidade de São Paulo; 1979.