Desempenho Térmico de edificações Aula 9... · estrutura exemplos intro isolantes cálculos e...

Desempenho Térmico de edificações Aula 9: Desempenho térmico de paredes e coberturas

PROFESSOR

RobertoLamberts

ALEJANDRO NARANJO

ECV 5161UFSCFLORIANÓPOLISUnidade deportiva Atanasio Girardot - Medellín

estru

tura

exemplosisolantes cálculos

exemplose testesintro

2Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 9: Desempenho térmico de paredes e coberturas

intr

od

uçã

o

+

Transferência de calor

equilibrio térmico


T1 T2

. Condução . Convecção . Radiação . Condensação

Formas de transmissão de calor

intro

du

ção–

isola

nte

s –cá

lculo

s –e

xem

plo

s e te

stes


exe

mp

los e

teste

s

Absortividade em ondas curtas – α : função da cor

RS absorvida/ RS incidente

Refletividade em ondas curtas – ρ:

RS refletida/ RS incidente

Propriedades térmicas dos materiais

intro

du

ção–

isola

nte

s –cá

lculo

s –e

xem

plo

s e te

stes


Transmissividade em ondas curtas – τ:

Rs atravessa a superfície/ RS incidente

Emissividade – ε:

R emitida/ R emitida pelo corpo negro (mesma temperatura)

exe

mp

los e

teste

s

Emissividade Absortividade

Tipo de superfície ε αTipo de superfície


intro

du

ção–

isola

nte

s –cá

lculo

s –e

xem

plo

s e te

stes


Fonte: Projeto de Norma da ABNT 02:135.07-002 (1998)

exe

mp

los e

teste

s

Condutividade térmica – λ: fluxo de calor transferido por unidade de espessura e por


intro

du

ção–

isola

nte

s –cá

lculo

s –e

xem

plo

s e te

stes


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)

exe

mp

los e

teste

s

Termografía - Foto externa

Fachada LesteFachada Sul Fachada LesteFachada Sul

intro

du

ção–

isola

nte

s –cá

lculo

s –e

xem

plo

s e te

stes


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mp

los e

teste

s

Foto externa

Branco por fora Verde escuro por fora Branco por fora Verde escuro por fora

intro

du

ção–

isola

nte

s –cá

lculo

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xem

plo

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stes


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mp

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teste

s

Foto interna

Verde escuro por fora Branco por fora Verde escuro por fora Branco por fora

intro

du

ção–

isola

nte

s –cá

lculo

s –e

xem

plo

s e te

stes


exe

mp

los e

teste

s

Foto externa

Telhado branco Telhado fibrocimento Telhado branco Telhado fibrocimento

intro

du

ção–

isola

nte

s –cá

lculo

s –e

xem

plo

s e te

stes


exe

mp

los e

teste

s

Temperatura x acabamento superficial da telha

intro

du

ção–

isola

nte

s –cá

lculo

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xem

plo

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stes


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mp

los e

teste

s

intro

du

ção–

isola

nte

s –cá

lculo

s –e

xem

plo

s e te

stes


exe

mp

los e

teste

s

iso

lan

tes

+ 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)

Concreto celular com 400 kg/m³

(λ = 0.17 W/mºC)

Agregados leves

Isolantes térmicos convencionais



� Expandido (granulado aglutinado por fusão)

� Extrudado (células fechadas)

Espuma de poliuretano

(λ = 0.030 W/mºC)

Agregados leves

Expandido (granulado ou aglutinado por fusão)

� Vermiculita

� Argila expandida – concreto com 500 kg/m³

(λ = 0.20 W/mºC)

� Cinza sinterizada

� Escória sinterizada - concreto com 1000 kg/m³

(λ = 0.35 W/mºC)

Placa de forro revestida na face aparente

Aplicações:

-Isolação térmica de forros e coberturas

-Fabricação de telhas duplas isolantes

-Isolamento de ruídos de impacto

em pisos

-Isolação acústica de equipamentos

intro

du

ção

–isolan

tes –

cálcu

los –

exe

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los e

teste

s

Isolantes fibrosos (λ = 0.045 W/mºC) Lã de vidro


Feltros flexíveis

exe

mp

los e

teste

s

intro

du

ção

–isolan

tes –

cálcu

los –

exe

mp

los e

teste

s


Painéis termo-acústicos

Aplicações:

-Na construção civil: Paredes

duplas, coberturas, pisos flutuantes,

miolos de divisórias e isolação

térmica em geral.

-Na Indústria: Isolação térmica de

caldeiras, fornos, estufas, tanques

de armazenagem.


exe

mp

los e

teste

s

Feltros flexíveis

ensacados

Isolamento para sistemas

de distribuição de ar

Revest. Dutos metálicos

intro

du

ção

–isolan

tes –

cálcu

los –

exe

mp

los e

teste

s


Painéis rígidos e semi-rígidos de lã

de vidro


exe

mp

los e

teste

s

Aplicações em paredesIsolamento termo-acústico

entre pavimentos

Isolamento termo-acústico

Em laje de cobertura

intro

du

ção

–isolan

tes –

cálcu

los –

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los e

teste

s


Aplicações em coberturas


exe

mp

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teste

s

intro

du

ção

–isolan

tes –

cálcu

los –

exe

mp

los e

teste

s


Aplicação de lã de vidro em tubulações

Isolante térmico cilíndrico, bi-partido de lã de vidro

Aplicações: Tubulações que operam em baixas e altas temperaturas


exe

mp

los e

teste

s

Paredes DryWallin

trod

uçã

o–iso

lante

s –cá

lculo

s –e

xem

plo

s e te

stes


21

21Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts

exe

mp

los e

teste

s

Isolantes fibrosos (λ = 0.045 W/mºC) Lã de rocha ou lã mineral

intro

du

ção

–isolan

tes –

cálcu

los –

exe

mp

los e

teste

s

Principais características:• Incombustível

• Resistência ao fogo

• Segurança

• Absorção AcústicaPainéis flexíveis, rígidos

e semi-rígidosPainéis rígidos revestidos com

um filme de PVC


exe

mp

los e

teste

s

Propriedades:• Boa resiliência

• Resistência a vibrações

• Não-higroscópico

• Imputrescível

• Quimicamente neutroMantas flexíveisTubos de lã de rocha com alta

densidade

um filme de PVC

Isolantes fibrosos (λ = 0.045 W/mºC) Lã de rocha ou lã mineral

intro

du

ção

–isolan

tes –

cálcu

los –

exe

mp

los e

teste

s

Flocos amorfos: Aplicação em

sistemas ou equipamentos com difícil

acesso

Segmentos rígidos em lã de

rocha, suportados por um

laminado de papel kraft. Utilizado

para isolamento de superfícies

cilíndricas

Feltros leves e flexíveis: Indicado

para isolamentos termo-acústicos

em superfícies irregulares, planas ou

cilíndricas.


exe

mp

los e

teste

s

acesso cilíndricascilíndricas.

• Expandido (granulado aglutinado por fusão)

• Extrudado (células fechadas)

intro

du

ção

–isolan

tes –

cálcu

los –

exe

mp

los e

teste

s



exe

mp

los e

teste

s

Telhas e painéis isotérmicos compostos por chapas metálicas

com núcleo em espuma de poliuretano expandido

Aplicações: coberturas, paredes internas e externas,

divisórias, forrosin

trod

uçã

o–iso

lante

s –cá

lculo

s –e

xem

plo

s e te

stes

Espuma de poliuretano (λ = 0.030 W/mºC)


exe

mp

los e

teste

s

intro

du

ção

–isolan

tes –

cálcu

los –

exe

mp

los e

teste

s

Espuma de poliuretano (λ = 0.030 W/mºC)


exe

mp

los e

teste

s

Menor peso

Não-inflamável

Isolante térmico

Isolante acústico

intro

du

ção

–isolan

tes –

cálcu

los –

exe

mp

los e

teste

s

Concreto celular com 400 kg/m³ (λ = 0.045 W/mºC)


exe

mp

los e

teste

s

Agregado leve: vermiculita

intro

du

ção

–isolan

tes –

cálcu

los –

exe

mp

los e

teste

s

Vermiculita em grãos

Utilizada na isolação térmica e

acústica de equipamentos

industriais, como componente de

argamassas e de concretos leves

para a construção.


Placas isolantes extremamente

leves, prensadas, quimicamente

ligadas, à base de vermiculita

expandida. Utilizada para miolos

de portas, divisórias,

revestimento de estufas,

caldeiras, fornos, etc

Argamassa plástica com baixa

viscosidade para assentamento de

tijolos e placas termo isolantes,

constituida de vermiculita

expandida, argila refratária e

aglomerados minerais

exe

mp

los e

teste

s

leveza

resistência

inércia química

estabilidade dimensional

intro

du

ção

–isolan

tes –

cálcu

los –

exe

mp

los e

teste

s

Agregado leve: argila expandida


estabilidade dimensional

resistência ao fogo

isolante térmico

isolante acústico

exe

mp

los e

teste

s

cálc

ulo

s

+Resistência térmica :

R = e / λ (W/m².ºC)

Transmitância térmica:

Fluxo de calor transmitido por unidade de área e por unidade

Fórmulas básicas

λ


Fluxo de calor transmitido por unidade de área e por unidade

de diferença de temperatura

U = 1/ R (W/m².ºC)

Capacidade térmica:

CT = λi . Ri . Ci . ρi = ei . Ci . ρi

e

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 = R se + R t + R si

Rse + Ra +Rb + Rc + R siResistência térmica camadas

Fórmulas básicas

intro

du

ção

–iso

lan

tes

–cálculo

s–

exe

mp

los e

teste

s


RT = A a + A b + … + A n

A a + A b + … + A n

R a + R b + … + R n

Rse + Ra +Rb + Rc + R siResistência térmica camadasnão homogêneas

exe

mp

los e

teste

s

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

Fórmulas básicas

a + b + c

intro

du

ção

–iso

lan

tes

–cálculo

s–

exe

mp

los e

teste

s


Atraso térmicoElemento homogêneo

φ = 1,382 . e . ρ . c

3,6 . λou φ = 0,7284 . RT . CT

a + b + c

exe

mp

los e

teste

s

Atraso térmico - Elemento heterogêneo

φ = 1,382 . RT . B1 + B2

B1 = 0,226 . BoR t

B2 = 0,205 . (λ . ρ . C) ext . R ext - R t - R ext

Fórmulas básicas

intro

du

ção

–iso

lan

tes

–cálculo

s–

exe

mp

los e

teste

s


B0 = Ct - C text

B2 = 0 se B2 =0 < 0 (negativo)

Fator de Calor Solar: FS = 100 . U . α . R se

B2 = 0,205 . (λ . ρ . C) ext . R ext - R t - R ext

R t 10

exe

mp

los e

teste

s

Condições de ventilação para câmaras de ar:

Resistência térmica superficial interna e externa:

Tabelas

intro

du

ção

–iso

lan

tes

–cálculo

s–

exe

mp

los e

teste

s


Resistência térmica superficial interna e externa:

exe

mp

los e

teste

s

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

intro

du

ção

–iso

lan

tes

–cálculo

s–

exe

mp

los e

teste

s


exe

mp

los e

teste

s


intro

du

ção

–iso

lan

tes

–cálculo

s–

exe

mp

los e

teste

s


I

absorçãoreflexão

exe

mp

los e

teste

s

Fluxo de calor que atravessa a parede:

q = U . (Text – Tint) = U . ΔT

U = Transmitância térmica (W/m².K)

ΔT = Text - Tint (K)

q = densidade do fluxo de calor (W/m²)


intro

du

ção

–iso

lan

tes

–cálculo

s–

exe

mp

los e

teste

s


Fluxo de calor que incide no ambiente:

Φ = q.A = U . ΔT . A

A = área da superfície (W/m²)

T. Ext > T. Int

exe

mp

los e

teste

s

Fluxo de calor é função de:

• ΔT = Text – Tint

• Radiação Solar (RS)

Balanço térmico:

α + ρ = 1

RS

Comportamento diante da radiação solar

intro

du

ção

–iso

lan

tes

–cálculo

s–

exe

mp

los e

teste

s


Temperatura Sol - ar: Efeito combinado radiação solar incidente + intercâmbios de energia (radiação e convecção)

α . RS + ρ . RS = RS

α + ρ = 1

ε

exe

mp

los e

teste

s

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

Tsol -ar = Text + α . RS . R e - ε . ΔRL . R se

Temperatura Sol - ar:

Superfícies verticais:


intro

du

ção

–iso

lan

tes

–cálculo

s–

exe

mp

los e

teste

s


Tsol -ar = Text + α . RS . R se

Φ = U . A . (Text + α . RS . R se – Tint)

ΔRL = 0, perdas compensadas pela radiação de onda longa recebida do solo e das superfícies do meio

Fluxo de calor em planos verticais:

Superfícies verticais:

exe

mp

los e

teste

s

Tsol -ar = Text + α . RS . R se - 4

Planos horizontais:

ε . ΔRL . R se = 4ºC (Dados Experimentais)


intro

du

ção

–iso

lan

tes

–cálculo

s–

exe

mp

los e

teste

s


T = T + α . RS . R - 4

Φ = U . A . (Text + α . RS . R se – 4 - Tint)

Fluxo de calor em planos horizontais (coberturas):

exe

mp

los e

teste

s

exe

mp

los

e t

est

es

+

cor brancatijolo maciço

rebôcoDados:

U = 2 W/m².K

Text = 30ºC

Tint = 25ºC

Exemplo numérico


INT

EXT

Tint = 25ºC

Orientação = oeste (latitude 30º sul)

A = 5 m x 3 m

Pior situação de verão: 22/12, 16hRS = 715 W/m² (TABELA)

Rse = 0,04 W/m².K (TABELA)

α = 0,3 (parede branca)

Φ = U . A . (Text + α . RS . R se – Tint)

Exemplo numérico

intro

du

ção

–iso

lan

tes

–cá

lculo

s –exem

plo

s e te

stes


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

exem

plo

s e te

stes

1) Elemento / componente

Programa Transmitância

intro

du

ção

–iso

lan

tes

–cá

lculo

s –exem

plo

s e te

stes


Exemplo:Parede de tijolos macicos

rebocados nas 2 faces

exem

plo

s e te

stes

2) Composição/Seções


intro

du

ção

–iso

lan

tes

–cá

lculo

s –exem

plo

s e te

stes


exem

plo

s e te

stes

3) Resultados


intro

du

ção

–iso

lan

tes

–cá

lculo

s –exem

plo

s e te

stes


-capacidade térmica (Ct)

- trânsmitancia térmica (U)

- resistência térmica (R)

- fator solar (FS)

- atraso térmico (φ)

exem

plo

s e te

stes

IRC - Ottawa

intro

du

ção

–iso

lan

tes

–cá

lculo

s –exem

plo

s e te

stes


exem

plo

s e te

stes

IRC - Ottawa

intro

du

ção

–iso

lan

tes

–cá

lculo

s –exem

pin

trod

uçã

o–

isola

nte

s–

cálcu

los –exe

mp

los e

teste

s


exem

p´s e

teste

sexe

mp

los e

teste

s

IRC - Ottawa

intro

du

ção

–iso

lan

tes

–cá

lculo

s –exem

plo

s e te

stes


exem

plo

s e te

stes

Isolamento janelas

intro

du

ção

–iso

lan

tes

–cá

lculo

s –exem

pin

trod

uçã

o–

isola

nte

s–

cálcu

los –exe

mp

los e

teste

s


exem

p´s e

tests

exem

plo

s e te

stes

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