Upload
renatomatias
View
19
Download
1
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Descrição do calculo de carga termica
Citation preview
Capitulo 5
Clculo de Carga Trmica
Prof. Joo Pimenta
Universidade de Braslia, Faculdade de TecnologiaDepartamento de Engenharia Mecnica
Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
Curso de Graduao em Engenharia Mecnica168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
Este material foi desenvolvido pelo Prof. Joo Pimenta,
para aulas na disciplina obrigatria de graduao em
engenharia mecnica Instalaes Termomecnicas I (Ar
condicionado).
Para fazer referncia a este material, por favor utilize o
seguinte :
PIMENTA, Joo. Ar Condicionado: Clculo de Carga Trmica.Julho a Dezembro de 2009. 237 slides. Notas de Aula.Apresentao MS PowerPoint.
Crticas, comentrios, sugestes, etc. para
Universidade de Braslia, Faculdade de Tecnologia
ENM - Departamento de Engenharia Mecnica
Braslia, Setembro-2009
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
1. Introduo
2. Mtodos de Clculo de Carga Trmica
3. Noes de Radiao Solar
4. Ganho de Calor por Superfcies Transparentes
Contedo
5. Ganho de Calor por Superfcies Opacas
6. Ganho de Calor Devido a Gerao Interna
7. Ganho de Calor Devido a Ventilao e Infiltrao
8. Exemplo de Clculo
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
1Introduo
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
Como dimensionar a
capacidade de refrigerao
necessria do sistema de ar
condicionado
1. Introduo
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
htt
p:/
/ww
w.m
att
ward
man.c
om
/blo
g/w
p-c
onte
nt/
uplo
ads/q
-man-t
hin
kin
g-4
1.g
if
htt
p:/
/ww
w.n
apie
r.ac.u
k/n
apie
rlife/a
ccom
modation/P
ublishin
gIm
ages/B
edro
om
%20w
ith%
20PC.jpg
htt
p:/
/im
g.a
libaba.c
om
/photo
/11779623/W
indow
_Air_Conditio
ner.
jpg
6000, 9000, 12000,....
BTU/h
???
1. Introduo
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
htt
p:/
/ww
w.m
att
ward
man.c
om
/blo
g/w
p-c
onte
nt/
uplo
ads/q
-man-t
hin
kin
g-4
1.g
if
htt
p:/
/paula
rmstr
ongdesig
ns.c
om
/photo
s/a
rchitectu
re/b
uildin
g-s
ky.h
tml
100, 250, 500, 1000, 2000, ... TR
???
htt
p:/
/ww
w.r
istf
rost.
com
/im
g/c
hille
r.jp
g
1. Introduo
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
1. Introduo
As condies climticas externas e a radiao solar se combinam para
produzir uma carga trmica de resfriamento (ou aquecimento) que
transferida atravs da envoltria/envelope da edificao.
Alm disso, cargas internas, ar de ventilao e infiltraes contribuem
para definir uma carga trmica de resfriamento.htt
p:/
/ww
w.p
ueblo
.gsa.g
ov/c
ic_te
xt/
housin
g/c
ooly
ourh
om
e/s
ola
rgain
s.g
if
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
1. Introduo
Das caractersticas de paredes, teto, infiltrao, piso,
decorao, mveis, etc.;
A grandeza dessa carga trmica depende basicamente,
Do potencial resultante da diferena entre condies
internas e externas;
O clculo de carga trmica prov a informao bsica
para a seleo de um sistema de ar condicionado e seus
componentes.
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
1. Introduo
A anlise da carga trmica quando do projeto de uma
edificao pode ser til na obteno de uma soluo
construtiva tima que minimize a carga trmica e por
conseguinte o consumo de energia.
ProjetoArquitetnico
Clculo deCarga Trmica
Anlise
Melhoramentos possveis
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
1. Introduo
Que tipos de ganhos de calor
devemos distinguir
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
1. Introduo
No projeto de uma aplicao de ar condicionado, 3 taxas distintas
de transferncia de calor inter-relacionadas esto em jogo:
Ganho (ou perda) de calor;
Carga trmica de resfriamento (ou aquecimento);
Extrao (ou adio) de calor.
Ganho de
Calor
Carga
Trmica
Extrao
de Calor
Moblia,
Estrutura,
etc.
Radiao Conveco
(com atraso)
Conveco
Swing
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
1. Introduo
Ganho de calor:
Ganho de
Calor
Carga
Trmica
Extrao
de Calor
Moblia,
Estrutura,
etc.
Radiao Conveco
(com atraso)
Conveco
Swing
Taxa instantnea segundo a qual o entra ou gerado no
espao. A entrada de calor se d a partir das superfcies
expostas ao meio externo, ocupantes, iluminao, equipamentos e
infiltrao. Esse ganho pode ser tanto sensvel quanto latente.
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
1. Introduo
Carga Trmica:
Ganho de
Calor
Carga
Trmica
Extrao
de Calor
Moblia,
Estrutura,
etc.
Radiao Conveco
(com atraso)
Conveco
Swing
Taxa segundo a qual calor deve ser removido do espao para
manter a temperatura do ar constante. A carga trmica total de
resfriamento sensvel geralmente menor que o ganho de calor
instantneo a capacidade do equipamento de AC menor que
a indicada pelo ganho de calor.
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
1. Introduo
Taxa de Extrao de Calor:
Ganho de
Calor
Carga
Trmica
Extrao
de Calor
Moblia,
Estrutura,
etc.
Radiao Conveco
(com atraso)
Conveco
Swing
Taxa segundo a qual o calor removido do espao condicionado
iguala a carga trmica apenas se a temperatura do ar
mantida constante. Em conjunto com a operao intermitente do
equipamento o sistema de controle usualmente permite uma
pequena variao cclica (ou swing) na temperatura do ar.
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
2Mtodos de Clculo de
Carga Trmica
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
2. Mtodos de Clculo de Carga Trmica
A estimativa da carga trmica para um recinto
envolve o clculo do balano de calor na conduo,
conveco e radiao superfcie-por-superfcie para
cada local bem como um balano de calor convectivo
para o ar.
Fundamentos do Balano de Calor (Heat Balance Fundamentals)
Tal procedimento por vezes denominado a soluoexata
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
2. Mtodos de Clculo de Carga Trmica
O clculo da carga trmica dessa forma laborioso
e envolve equaes de balano para o ar, paredes e
janelas vizinhas, ar de infiltrao e ventilao e
fontes de energia interna.
Fundamentos do Balano de Calor (Heat Balance Fundamentals)
Para demonstrar o principio de clculo, vamos
considerar uma sala simples com quatro paredes,
um teto, um piso, com ar de infiltrao e ventilao e
fontes internas normais.
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
A equao que governa a troca instantnea de calor
em cada face interna ,
Fundamentos do Balano de Calor (Heat Balance Fundamentals)
,,,,1
,,,,, iiii
m
ijj
ijijiacii RERLRSAttgtthq
(1)
2. Mtodos de Clculo de Carga Trmica
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
Fundamentos do Balano de Calor (Heat Balance Fundamentals)
,,,,1
,,,,, iiii
m
ijj
ijijiacii RERLRSAttgtthq
iqi superficie da face na tempono conduzidocalor de taxa,
ihci parede da interna face na convectivo ecoeficient
instante noar do interna atemperatur, at
instante no superf. da mdia atemperatur, iti
instante no interna superf. da mdia tempertura, jt j
jig ij interna superf. a e interna superf. a entre radiante transf.defator
mi 6,5,4,3,2,1
iAi superficie da rea
instante no superf. pela absorvida janelas, desolar radiao de taxa, iRS i
instante no superf. pela absorvido lampadas, de rdiao de taxa, iRLi
caso) neste (6 sala da ssuperficie de nmerom
(1)
instante no superf. pela absorv. ocupantes, e equip. de radiao de taxa, iRE i
2. Mtodos de Clculo de Carga Trmica
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
As trocas de calor no interior do recinto afetam a conduo de
calor atravs de suas paredes.
Fundamentos do Balano de Calor (Heat Balance Fundamentals)
M
m
minm
M
m
minmk
M
m
momkin qFtZtYq1
,
1
1,,
1
1,,, (2)
Assim, as seis equaes formadas a partir da Eq. (1) tem de ser
resolvidas simultaneamente com a equao governante da
conduo nas 6 paredes.
Tipicamente tais equaes so formuladas em termos de funes
de transferncia da conduo (conduction transfer functions) na
forma:
2. Mtodos de Clculo de Carga Trmica
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
Fundamentos do Balano de Calor (Heat Balance Fundamentals)
M
m
minm
M
m
minmk
M
m
momkin qFtZtYq1
,
1
1,,
1
1,,, (2)
instante num superficie uma araconduzidopcalor de taxaq
interna superficiein
function) transfer (cooling CTF da ordemk
temporal varivelda ndicem
CTF da nulos no valoresde nmeroMexterno ladoo
tempo
CTF de exteriores valoresxCTF de ais transversvaloresY
calor) de fluxo de (taxa fluxo de histricos escoeficientmF
CTF de interiores valoresZ
2. Mtodos de Clculo de Carga Trmica
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
As temperatura internas na Eq. (1) e na Eq. (2) requerem
uma soluo simultnea.
Fundamentos do Balano de Calor (Heat Balance Fundamentals)
,,,
,,,,,,
1
,,,,
aaa
aVVaoLi
m
i
aiicL
RERLRS
ttCVttCVAtthQ
(3)
,it ,int
Alm disso, necessrio representar um balano de energia para
o ar no recinto, resolvendo simultaneamente a seguinte equao
2. Mtodos de Clculo de Carga Trmica
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
Fundamentos do Balano de Calor (Heat Balance Fundamentals)
ar do densidade
ar do especficocalor C
instante no sala na infiltradoar de ca volumtrivzo, LV
instante no o ventiladear do atemperatur, Vt
instante noar do externa atemperatur, ot
instante no o ventiladear de ca volumtrivazo, VV
instante noar ao convectada janelas, desolar radiao de taxa, iRS
instante noar ao convectada lampadas, de radiao de taxa, iRL
instante noar ao convectada ocupantes, e equip. de radiao de taxa, iRE
,,,
,,,,,,
1
,,,,
aaa
aVVaoLi
m
i
aiicL
RERLRS
ttCVttCVAtthQ
(3)
2. Mtodos de Clculo de Carga Trmica
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
Metodologias de Clculo
As seguintes metodologias de clculo podem ser usadas no
clculo da carga trmica:
Mtodo da TFM (da funo de transferncia)TFM Transfer Function Method, TFM
Mtodo TETD/TATETD Total Equivalent Temperature DifferenceTA Time Averaging
Mtodo CLTD/SCL/CLFCLTD Cooling Load Temperature DifferenceSCL Solar Cooling LoadCLF Cooling Load Factor
2. Mtodos de Clculo de Carga Trmica
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
Metodologias de Clculo:
Mtodo da Funo de Transferncia
o procedimento de clculo que mais se aproxima do
conceito do balano de calor.
Requer uma aplicao computacional em dois passos:
1) estabelecer o ganho de calor de todas as fontes, e
2) determinar a converso desse ganho de calor em
carga trmica.
Desenvolve-se num clculo hora-a-hora par simular o
uso anual de energia.
2. Mtodos de Clculo de Carga Trmica
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
Metodologias de Clculo:
TETD/TAAlternativa mais simples ao balano de calor, usando valores totais
equivalentes diferenciais de temperatura e uma mdia temporal
para calcular cargas trmicas.
Requer uma soluo computacional em dois passos: 1) definio
do ganho de calor e, 2) carga trmica.
2. Mtodos de Clculo de Carga Trmica
A falta de validao cientfica do processo de mdia temporal
nesse mtodo levou a suspenso de um maior desenvolvimento.
A necessidade de alternativa mais simples que o balano de calor,
conduziu ao estudo de coeficientes de sries radiantes temporais
(Radiant Time Series, RTS) para converter o ganho de calor por
radiao em carga trmica de resfriamento (ASHRAE, 1997)
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
Metodologias de Clculo:
CLTD/SCL/CLF
Trata-se de uma verso simplificada do TFM,
aplicvel a certos tipos de edifcios.
Faz uso dos seguintes fatores: CLTD (cooling load
temperature differences), SCL (solar cooling load) e
CLF (cooling load factor) para calcular cargas de
resfriamento aproximadas ao TFM.
2. Mtodos de Clculo de Carga Trmica
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
Metodologias de Clculo:
CLTD/SCL/CLF
Os valores de CLTD, SCL e CLF incluem o efeito da (1)
defasagem temporal no ganho condutivo atravs de
paredes e (2) defasagem temporal devido a
acumulao trmica na converso do ganho radiante
para a carga trmica.
Tal simplificao permite o clculo manual da carga
trmica com resultados consistentes com o TFM,
tornando este mtodo popular.
2. Mtodos de Clculo de Carga Trmica
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
A abordagem dos mtodos descritos pode agora ser apreciada em
relao aos distintos ganhos de calor conforme a figura abaixo.
Ganho de
Calor
Carga
Trmica
Extrao
de Calor
Moblia,
Estrutura,
etc.
Radiao Conveco
(com atraso)
Conveco
Swing
CLTD/SCL/CLF
TETD TA
TFM(Funo detransf. porconduo)
Funo detransf. do
espao de ar
2. Mtodos de Clculo de Carga Trmica
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
2. Mtodos de Clculo de Carga Trmica
ABNT/CB-55 Projeto 55.002.03-001/1 (Fev 2008)
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
Qual a informao bsica
requerida para iniciar um
clculo de carga trmica
2. Mtodos de Clculo de Carga Trmica
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
Informao necessria para o clculo de carga trmica
Para uma estimativa adequada de carga trmica antes
necessrio reunir uma srie de informaes sobre o edifcio. A
adequao de tal estimativa ser to melhor quanto mais
completas e precisas forem as informaes obtidas.
Caractersticas do edifcio
Localizao, orientao, ventos predominantes, sombreamento
de elementos adjacentes, materiais, dimenses, cores e formas
de superfcies externas, construo de paredes, brises,
cortinas, tipos de vidros, vedaes ( afeta infiltrao) etc.
Condies externas de projeto
Temperaturas, umidade, velocidade e direo dos ventos, etc.
2. Mtodos de Clculo de Carga Trmica
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
Informao necessria para o clculo de carga trmica
Condies internas de projeto
Variveis de conforto a manter nos ambientes. Taxas de
ventilao. Variaes permissveis e limites.
Agendamento
Programao de uso da iluminao, ocupantes, equipamentos
internos, etc., contribuindo para a carga interna. Perodos de
funcionamento.
Data e Hora
Selecionar a hora, dia e mes do ano para o clculo de carga
trmica. Com frequencia, diferentes dias e horas devem ser
considerados para determinar a carga trmica de pico.
2. Mtodos de Clculo de Carga Trmica
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
Que resultados so obtidos do
clculo de carga trmica
2. Mtodos de Clculo de Carga Trmica
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
Resultados do clculo de carga trmica
O resultado do clculo de carga trmica baseado nos dados de
entrada descritos a carga trmica total (resfriamento ou
aquecimento) para um recinto, zona ou grupo de zonas.
Tal resultado deve ser preciso o suficiente para permitir uma
seleo adequada do equipamento de ar condicionado.
As cargas trmicas calculadas devem ser separadas em seus
componentes sensvel e latente para cada sala ou espao de tal
forma que espaos com resultados similares sejam agrupados
numa mesma zona.
2. Mtodos de Clculo de Carga Trmica
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
2. Mtodos de Clculo de Carga Trmica
ABNT/CB-55 Projeto 55.002.03-001/1 (Fev 2008)
Prximoslide
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
2. Mtodos de Clculo de Carga Trmica
ABNT/CB-55 Projeto 55.002.03-001/1 (Fev 2008)
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
Resultados do clculo de carga trmica
Exemplo de Resultado
2. Mtodos de Clculo de Carga Trmica
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
3Noes sobre o Clculo da Radiao Solar Incidente
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
3. Noes de Radiao Solar
Noes sobre o clculo da radiao solar.
Entre os ganhos de calor externos a radiao solar tem influencia
significativa para a carga trmica, segundo dois componentes:
Radiao solar sobre superfcies transparentes
Radiao solar sobre superfcies opacas
A irradiao solar (It, ) que incide sobre uma superfcie na Terra,segundo um ngulo , pode ser calculada por,
rdDNt IIII cos, (4)
direto componenteDNI
difuso componenteDNI
curtas ondas de refletido componenterI
W/m2
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
Noes sobre o clculo da radiao solar.
IDN
I1200 W/m2
Id+Ir
Terra
3. Noes de Radiao Solar
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
Noes sobre o clculo da radiao solar.
Constante solar:
Valor de referncia = 1367 W/m2 (1224 kcal/hm2)
rdDNt IIII cos,
Na superfcie da Terra It, raramente excede 950 W/m2.
Como vemos, para calcular o fluxo de calor total incidindo sobre
uma superfcie na Terra necessrio obter os componentes IDN, ,
Id e Ir.
3. Noes de Radiao Solar
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
Noes sobre o clculo da radiao solar: ngulo de incidncia.
O conhecimento preciso de depende basicamente de:
Posio aparente do sol no cu;
Orientao da superfcie.
A posio aparente do Sol no cu, definida em termos do ngulo
de altitude solar () e do ngulo de azimute solar ().
3. Noes de Radiao Solar
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
Noes sobre o clculo da radiao solar: ngulo de incidncia.
Hora do dia;
Latitude (localizao geogrfica), e;
Os valores de e por sua vez variam de acordo com:
Dia do ano.
que, juntamente com a orientao da superfcie, devem ser
computadas para finalmente obter o ngulo de incidncia.
3. Noes de Radiao Solar
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
Noes sobre o clculo da radiao solar: ngulo de incidncia.
A influncia do dia do ano deve-se ao movimento de translao da
Terra em torno do Sol que causa a variao do ngulo de
declinao diariamente.
Solstcio de Vero
= 23,47
Solstcio de Inverno
= -23,47
Equincio de Primavera
= 0
Equincio deOutono
= 0
3. Noes de Radiao Solar
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
Noes sobre o clculo da radiao solar: ngulo de incidncia.
A variao diria do ngulo de declinao pode ser obtida de,
25,365284360sin45,23 n (5)
onde n o dia do ano (1/Jan n=1; 31/Dez n=365)
3. Noes de Radiao Solar
25.365
2842sin
18045.23
n
(5b)Em radianos
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
Noes sobre o clculo da radiao solar: ngulo de incidncia.
3. Noes de Radiao Solar
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
Noes sobre o clculo da radiao solar: ngulo de incidncia.
A influncia da hora do dia expressa em termos do ngulo
horrio (H) definido como,
(6)H =
Diferena de horas entre o meio dia solar
Diferena de minutos entre o meio dia solar
( ) X 15 /4( )
1 rotao da Terra 24 horas 360 360 / 24 horas 15 /hora
1 rotao da Terra 24 x 60 minutos 360 360 / 24x60 1 / 4 min
No clculo do ngulo horrio (H) deve-se empregar o temo solar
aparente (AST, apparent solar time) dado por,
localMeridiano LongLSTEoTLSTAST min4 (7)
3. Noes de Radiao Solar
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
Noes sobre o clculo da radiao solar: ngulo de incidncia.
onde,
localMeridiano LongLSTEoTLSTAST min4 (7)
local padro tempoLST
time)of(equation tempode EquaoEoT
local horrio fuso de zona a afeta que meridiano do longitudeMeridianoLST
observao de local do precisa longitudelocalLong
Valor em minutos que representa o montante segundo o qual o tempo solar (relgio de sol) transcorre mais rpido ou mais devagar que o LST (tabelas 1 e 2)
3. Noes de Radiao Solar
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
Noes sobre o clculo da radiao solar: ngulo de incidncia.
3. Noes de Radiao Solar
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
Noes sobre o clculo da radiao solar: ngulo de incidncia.
A Equao de Tempo (EoT, Equation of time) tem em conta que a
velocidade orbital da Terra varia ao longo do ano, fazendo com
que o tempo solar aparente (tal como seria indicado num relgio
solar) varie ligeiramente com respeito ao tempo mdio obtido de
um relgio funcionando numa taxa constante.
Essa variao pode ser calculada de acordo com Carruthers,
t.t.t.t.t.
t.t.-.Eot
3cos25182cos502412
cos8474304sin47123sin68583
2sin275595sin97610003235
(8)
* DiaAno. .t 9856470134279 onde,
3. Noes de Radiao Solar
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
Noes sobre o clculo da radiao solar: ngulo de incidncia.
EoT
3. Noes de Radiao Solar
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
Zonas de Tempo Padro(Fusos Horarios)
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
Exemplo:
Determine AST e H em Braslia as 10:00 LST do dia 12/Abril.
3. Noes de Radiao Solar
localMeridiano LongLSTEoTLSTAST min4Da equao (7), temos,
Dia 12/Abril o dia N=102. Ento, da equao (7), temos,
min3,1EoT
O valor de LSTMeridino para Braslia, da carta de fusos horrios :0
, 45BSBMeridianoLST
A longitude de Braslia fornece,00 48'5547 localLong
Ento...
h 22,103,13:10min3,1300:10
min12min3,100:104845min4min3,100:10
AST
Finalmente, o valor de H ser,
lesteH 00 7,261522,100,12
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
Noes sobre o clculo da radiao solar: ngulo de incidncia.
Os ngulos que definem a posio aparente do sol no cu podem
ento ser calculados por,
sin.sincos.cos.cossin LATHLat (9)e,
cossin.cossin H (10)
3. Noes de Radiao Solar
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
3. Noes de Radiao Solar
Exemplo:
Determine a posio aparente do Sol no cu de Braslia s 10:00
LST do dia 12/Abril.
Devemos calcular os ngulos e segundo as Eqs (9) e (10). Para talprecisamos definir Lat, e H (do exemplo anterior H=26,70 Leste)
Dia 12/Abril o dia N=111 ento, da Eq (5) a declinao vale,
00000 3,8sin.16sin7,26cos.3,8cos.16cossin
cossin.cossin H
A latitude de Braslia 15052.
03,8365111284360sin45,23
Assim,
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
Noes sobre o clculo da radiao solar: ngulo de incidncia.
Uma vez conhecida a posio relativa do Sol no cu, a
determinao do ngulo de incidncia da radiao solar ()
depende apenas do posicionamento da superfcie.
o90 (11)
Para uma superfcie horizontal, temos simplesmente,
3. Noes de Radiao Solar
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
Noes sobre o clculo da radiao solar: ngulo de incidncia.
Para uma superfcie vertical porm, necessrio conhecer a
orientao da mesma de acordo com os seguintes ngulos:
(12)
Azimute de superfcie,
Azimute superfcie-sol,
W
S
N
E
cos.cosV
3. Noes de Radiao Solar
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
Deve-se notar que:
Noes sobre o clculo da radiao solar: ngulo de incidncia.
Se a superfcie est voltada para o sul, =0 e =
Se a superfcie est voltada para SE, pela manh =-
Se a superfcie est voltada para SE, a tarde =+
Se a superfcie est voltada para SO, pela manh =+
Se a superfcie est voltada para SO, a tarde =-
3. Noes de Radiao Solar
varia com
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
Oeste
Sul
Norte
Leste
3. Noes de Radiao Solar
Superfcie vertical
voltada para SE, a tarde
=+
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
Para uma superfcie inclinada de um ngulo temos,
Noes sobre o clculo da radiao solar: ngulo de incidncia.
(12) cos.sinsincos.coscos
3. Noes de Radiao Solar
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
Conhecido o ngulo de incidncia resta determinar os valores da
intensidade da radiao direta (IDN), difusa (Id) e refletida (Ir).
Noes sobre o clculo da radiao solar: Radiao direta (IDN)
A seguir apresentado um grfico da variao de IDN e Id em
funo da poca do ano (hemisfrio norte) e da altitude solar.
Para cu limpo, a irradiao solar direta (IDN), sobre a superfcie da
Terra dada por (Stephenson, 1967)
(12)
sinexp.
BAIDN
A e B constantes da tabela 1 (variao sazonal da distancia
Terra-Sol e o vapor dgua na atmosfera, ao nvel do mar.
3. Noes de Radiao Solar
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
Irra
dia
o [
W/m
2]
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
A radiao difusa (Id) por sua vez, pode ser calculada atravs de,
Noes sobre o clculo da radiao solar: Radiao difusa (Id)
(13)SSDNd FICI ..
onde C representa um ndice de limpidez do cu (clearness
number Tabela 1) dado pela razo entre a radiao difusa e aradiao normal direta sobre uma superfcie horizontal e radiao,
(14)SSDNd FICI ..
e FSS um fator angular entre a superfcie e o cu
(15) 2cos1 SSF
3. Noes de Radiao Solar
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
A irradiao refletida (Ir) por fim, pode ser calculada pela seguinte
equao,
Noes sobre o clculo da radiao solar: Radiao refletida (Ir)
(16)sggTHr FII .
onde,
totalhorizontal irradiaoTHI
solo do aderefletividg
2cos1 solo o e superfcie a entreangular fator sgF
Neve fresca =0,87Concreto =0,21 ~ 0,33
funo de
3. Noes de Radiao Solar
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
4Ganho de Calor por
Superfcies Transparentes
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
Como calcular o ganho de
calor atravs de superfcies
transparentes
4. Ganhos de Calor por Superfcies Transparentes
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
4. Ganhos de Calor por Superfcies Transparentes
to ti
Que fatores afetam
o ganho de calor
para o ambiente,
atravs de uma
janela
qvidro = ?
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
4. Ganhos de Calor por Superfcies Transparentes
to
ti
qS
qRqT
qRCo qRCi
to
ti
Et
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
4. Ganhos de Calor por Superfcies Transparentes
qRCo qRCi to
ti qS
qR qT
Et
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
A radiao solar incidente sobre uma superfcie transparente
parcialmente transmitida (), absorvida () e refletida ().
sendo os valores de , e dependentes do comprimento de
onda e direo da radiao incidente.
(17)1
Radiao direta, difusa e totalpara atmosfera padro commassa de ar = 1,5
4. Ganhos de Calor por Superfcies Transparentes
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
4. Ganhos de Calor por Superfcies Transparentes
http://www.diydoubleglaze.com.au/theory.shtml
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
4. Ganhos de Calor por Superfcies Transparentes
Variao de , e com o ngulo de incidncia (direo)
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
4. Ganhos de Calor por Superfcies Transparentes
Variao de com o comprimento de onda.
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
4. Ganhos de Calor por Superfcies Transparentes
Variao de com o comprimento de onda.
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
Num dado instante, um balano de energia por unidade de rea
fornece,
(18) RCiRCoTSRit qqqqqttUE 0
4. Ganhos de Calor por Superfcies Transparentes
qS
qRqT
qRCo qRCi
to
ti
Et
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
Num dado instante, um balano de energia por unidade de rea
fornece,
(18) RCiRCoTSRit qqqqqttUE 0onde,
incidentesolar irradiaotE
interior eexterior ar entrecalor de transf.de global ecoeficientU
respect. interno, e externoar do astemperatur,0 itt
respect. do, transmitie arazenado refletido,calor ,, TSR qqq
respect. conveco, e radiao a devido interno e externocalor de fluxos, RCiRCo qq
Observa-se em geral que qS relativamente reduzido e pode ser
desprezado.
4. Ganhos de Calor por Superfcies Transparentes
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
Por outro lado, a taxa total instantnea de ganho de calor atravs
do vidro pode tambm ser expressa como,
(18)RCiddDDA qEEq
onde,
direta radiaoD
da transmitiporo
difusa radiaod
Calor total admitido atravs do vidro
Radiao transmitida atravs do vidro
Calor transmitido por conveco e radiao
entre a face interna e o ar interior
4. Ganhos de Calor por Superfcies Transparentes
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
Para uma janela de vitragem simples (1 placa de vidro) temos,
(19) ititA ttUENEq 0
onde Ni a frao da radiao absorvida, transferida ao ambiente.
4. Ganhos de Calor por Superfcies Transparentes
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
Para uma vitragem dupla, uma transmissividade mdia definida
por,
(20) 320 1. i
4. Ganhos de Calor por Superfcies Transparentes
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
Combinando as Eqs. (19) e (20) temos,
(21) iiijtA ttUENENEq 000
que reescrita na forma,
(22) itA ttUESHGCq 0.
Taxa instantnea de calor admitido [W/m2]
Solar Heat Gain CoefficientRazo entre ganhos solares e radiao incidente
4. Ganhos de Calor por Superfcies Transparentes
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
O coeficiente de ganho solar SHGC caracterstico de cada tipo
de sistema e varia com o ngulo de incidncia pois e
dependem de .
Para uma vitragem simples,
(23)0hUSHGC
Para uma vitragem dupla,
itA ttUESHGCq 0.
(24) ishUhUhUSHGC 0000
4. Ganhos de Calor por Superfcies Transparentes
(22)
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
4. Ganhos de Calor por Superfcies Transparentes
http://buildingindustry.org/web/solar-heat-gain-coefficient
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
4. Ganhos de Calor por Superfcies Transparentes
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
Alm disso, definimos ainda um coeficiente de sombreamento
(Shading Coefficient, SC) definido como,
O ganho de referencia diz respeito a uma placa de vidro com
=0,86 =0,06 e =0,08 com =0, em condies bem definidas.
(23) ref
test
SHGC
SHGCSC
referncia desolar calor de ganho
sistema dosolar calor de ganho
O ganho do sistema medido nas mesmas condies.
Os valores de SC devem ainda considerar a influencia de
dispositivos de sombreamento internos como persianas, cortinas,
etc.
A tabela a seguir fornece valores tpicos para SC.
4. Ganhos de Calor por Superfcies Transparentes
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
4. Ganhos de Calor por Superfcies Transparentes
Valores tpicos para SC (Stoecker e Jones, 198...).
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
4. Ganhos de Calor por Superfcies Transparentes
Finalmente, um fator de ganho solar direto-difuso combinado
SHGC obtido, calculando-se o ganho instantneo atravs do
vidro por,
iA ttUSHGCSCq 0. (24)
A tabela a seguir apresenta valores mximos de SHGF para vidro
ao sol (Stoecker e Jones, 198...).
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
Valores mximos de SHGF para vidro ao sol (Stoecker e Jones,
198...).
4. Ganhos de Calor por Superfcies Transparentes
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
5Ganho de Calor por Superfcies Opacas
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
Como calcular o ganho
de calor atravs de uma
parede
4. Ganhos de Calor por Superfcies Transparentes
http://gmethod.blogspot.com/2007_01_01_archive.html
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
5. Ganhos de Calor por Superfcies Opacas
Neste caso, a transmissividade nula (=0) assim, temos,
(25)1
(26) iwtw
w ttUEh
Uq 0
0
Desprezando ento a parcela refletida, com base na Eq.(20),
temos,
ParcelaAbsorvida
ParcelaTransmitida
que pode ser re-escrita como,
(26)
i
tww t
h
EtAUq
0
0
Temperatura ar-sol, Te
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
5. Ganhos de Calor por Superfcies Opacas
(26)
i
tww t
h
EtAUq
0
0
Temperatura ar-sol, Te
(27) ieww ttAUq
Temperatura ar-sol: Definio
Temperatura do ar exterior que, na ausncia de qualquer cargaradiante, fornece a mesma taxa de transferncia de calor para oambiente que seria resultante da combinao da radiao solarincidente, trocas radiantes com cu/superfcies e trocas convectivas.
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
5. Ganhos de Calor por Superfcies Opacas
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
5. Ganhos de Calor por Superfcies Opacas
O efeito do armazenamento trmico em uma parede pode ser
significativo, resultando numa estimativa exagerada da carga
trmica se considerarmos simplesmente a diferena de
temperatura (te-ti)
0 244 8 12 16 20
Flu
xo
de
Calo
r W
/m2
Te
mp
era
tura
oC
Temperatura Externa
Parede Estrutural
(Massa Menor)
Parede de Tijolo
(Massa Maior)
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
5. Ganhos de Calor por Superfcies Opacas
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
5. Ganhos de Calor por Superfcies Opacas
Para ter em conta a inrcia trmica da parede, faz-se uso de uma
diferena de temperatura de carga trmica, CLTD.
(28)CLTDAUq ww ..
Com isso, a Eq. (27) re-escrita como,
Os valores de CLTD so obtidos de tabelas como as mostradas a
seguir, que so vlidas nas seguintes condies gerais:
CtCtCtCt odiaoo
o
o
o
o
i 12 , 29 , 35 , 25 ,max,
Se ti e to diferem desses valores, a CLTD deve ser corrigida
fazendo,
(28b) 2925 oicorr ttCLTDCLTD
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
5. Ganhos de Calor por Superfcies Opacas
CLTD para telhados planos com e sem forro.
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
5. Ganhos de Calor por Superfcies Opacas
CLTD para paredes.
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
5. Ganhos de Calor por Superfcies Opacas
CLTD para paredes.
Algumas anlises
desses valores ...
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
5. Ganhos de Calor por Superfcies Opacas
CLTD para paredes.
Conforme a massa da parede aumenta CLTD diminui e ocorre mais tarde.
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
5. Ganhos de Calor por Superfcies Opacas
CLTD para paredes.
Orientao da parede: Parede Oeste tem valores maiores de CLTD que ocorrem mais tarde, que parede Leste.
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
5. Ganhos de Calor por Superfcies Opacas
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 5 10 15 20 25Hora solar
CL
TD
N
NE
L
SE
S
SO
O
NO
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 5 10 15 20 25Hora solar
CL
TD
N
NE
L
SE
S
SO
O
NO
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 5 10 15 20 25Hora solar
CL
TD
N
NE
L
SE
S
SO
O
NO
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 5 10 15 20 25Hora solar
CL
TD
N
NE
L
SE
S
SO
O
NO
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
5. Ganhos de Calor por Superfcies Opacas
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
Hora solar
CL
TD
Parede G, 15kJ/m2.K
Parede F, 130kJ/m2.K
Parede E, 230kJ/m2.K
Parede D, 350kJ/m2.K
CLTD para paredes orientadas para Oeste.
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
5. Ganhos de Calor por Superfcies Opacas
http://www.itw.uni-stuttgart.de/ITWHomepage/Literatur/Passys3.jpg
http://www.gem.es/MATERIALES/DOCUMENT/DOCUMEN/G05/d05211/imagenes/psa_fig8.JPG
O Projeto Europeu PASSYS
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
5. Ganhos de Calor por Superfcies Opacas
Nas equaes anteriores, necessrio conhecer o coeficiente global de
transferncia de calor para a parede Uw.
A transferncia de calor atravs de uma parede envolve parcelas
condutivas, radiantes e convectivas (figura).
qCONV,O
to
ti
qRAD,O
qCONV,O
qRAD,O
qCOND
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
5. Ganhos de Calor por Superfcies Opacas
qCONV,O
to
ti
qRAD,O
qCONV,O
qRAD,O
to ti
T=to-ti
ti,wto,w
Ro,R
Ro,c
Ri,R
Ri,c
Lei de Ohm
R
Vi
termicaR
Tq
'
RTOTAL
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
5. Ganhos de Calor por Superfcies Opacas
O valor do coeficiente global Uw ento dado por,
(28)
iTotal
wRR
U
11
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
5. Ganhos de Calor por Superfcies Opacas
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
5. Ganhos de Calor por Superfcies Opacas
http://www.plymouthfoam.com/building_products/duraspec/multi_purpose_insulation.shtml
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
5. Ganhos de Calor por Superfcies Opacas
http://manual.knaufdrywall.co.uk/themanual/home.html
Divisrias tipo DryWall
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
6Sombreamento
Externo
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
5. Ganhos de Calor por Superfcies Opacas
Sombreamento Externo
http://wiki.naturalfrequency.com/files/wiki/ChurchHouseSunPath.png
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
5. Ganhos de Calor por Superfcies Opacas
Sombreamento Externo
Um objeto posicionado entre os raios solares e uma superfcie coletora
projetar uma sombra sobre esta ltima.
O sombreamento causa reduo da carga trmica sendo essencial
considerar seu efeito.
http://www.fsec.ucf.edu/en/consumer/buildings/homes/windows/images/ShadeOptions.gif
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
5. Ganhos de Calor por Superfcies Opacas
Sombreamento Externo
http://drama16.info/wordpress/wp-content/uploads/2011/03/instanttiger.jpg
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
5. Ganhos de Calor por Superfcies Opacas
Sombreamento Externo
http://bitsandpieces.us/wp-content/uploads/2009/10/imagesshadow_small.jpg
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
5. Ganhos de Calor por Superfcies Opacas
Sombreamento Externo
http://www.jokeslab.com/mag/local/cache-vignettes/L520xH377/shadows-001-c61b4.jpg
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
5. Ganhos de Calor por Superfcies Opacas
Sombreamento Externo
http://www.gangiteach.com/practice%20tests/celestial01a.jpg
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
5. Ganhos de Calor por Superfcies Opacas
Sombreamento ExternoEdifico DNIT, Brasilia/DF
http://www.arcoweb.com.br/especiais/fotos/42/sede-dner-1974.jpg
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
5. Ganhos de Calor por Superfcies Opacas
http://cacom.blogspot.com/2007/05/explorando-bce.html
Sombreamento ExternoBiblioteca Central UnB, Brasilia/DF
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
5. Ganhos de Calor por Superfcies Opacas
Se o objeto for completamente opaco, nenhuma radiao direta ser
recebida pela superfcie apenas a radiao difusa ou celeste.
Se o objeto for parcialmente opaco (plstico translcido, etc.) uma
parcela da radiao direta incidir sobre a superfcie.
http://www.louvresandsolarshading.co.uk/portfolio/sunbreakers/vertical.jpg
http://www.levolux.com/L_Images/case_studies/bexley1.jpg
http://www.damasiotoldosepaineis.com.br/?link=produtos&cd_produto=1
Sombreamento Externo
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
5. Ganhos de Calor por Superfcies Opacas
Sul
x
d
h
y
w http:/
/ww
w.a
rtseditor.
com
/htm
l/fe
atu
res/0
804_carp
ente
r.shtm
l
Sombreamento Externo
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
5. Ganhos de Calor por Superfcies Opacas
Sul
x
d
h
y
w tan tan dxx
d
d
d
x
Sombreamento Externo
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
5. Ganhos de Calor por Superfcies Opacas
Sul
x
d
h
y
w tany tan d
d
y
y
d
Sombreamento Externo
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
5. Ganhos de Calor por Superfcies Opacas
A fachada abaixo mostrada em corte est voltada para o Sul nalatitude 40 N. Se desejarmos que a janela fique completamente asombra ao meio-dia de 21/Abril e completamente ao sol em 21/Dez,qual deve ser o valor das cotas x e y ?
1,20
y = ?
x = ?
Sombreamento Externo - EXEMPLO
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
5. Ganhos de Calor por Superfcies Opacas
O ngulo de altitude solar ,
sin.40sin0cos.cos.40cossin
Dezembro2145,23
Abril2190,110
0
Dezembro215,26
Abril215,610
0
Para 21/Dez, temos:
499,0tan x
y
x
y
Para 21/Abril, temos:
84,12,12,1
tan
x
y
x
y
21/Dez
21/Abr
Resolvendo simultaneamente, vem,
m 447,0 e m 895,0 yx
Sombreamento Externo
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
6Ganho de Calor devido a
Gerao Interna
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
Em relao a gerao interna de calor as seguintes 3 parcelas devem
ser consideradas:
Iluminao;
Equipamentos, e;
6. Ganhos de Calor Devido a Gerao Interna
Ocupao.
Informaes necessrias par o clculo podem ser obtidas da Norma
ABNT NBR 6401(1980)*, dos Handbooks ASHRAE ou de outra fonte
credvel de reputao reconhecida.
Os conceitos relativos a quantificao desses elementos de carga
trmica so apresentados a seguir.
* Revisada e substituda pelo Projeto 55.002.03-001/1 (Fev 2008) ABNT/CB-55.
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
(29)CRRL FFFPq ...
6. Ganhos de Calor Devido a Gerao Interna
A carga trmica devido a iluminao, pode ser calculada pela seguinte
equao:
lmpada da nominal potnciaP
usada que existentes lampadas das frao i.e., ,utilizao defator F
tesfluorescen lmpadas para 1,2 reator dofator RF
(tabela) trmicacarga defator CRF
Para equipamentos, a Eq. (29) pode ser usada com FCR=1
Iluminao e Equipamentos
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
6. Ganhos de Calor Devido a Gerao Interna
Iluminao e Equipamentos
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
6. Ganhos de Calor Devido a Gerao Interna
Iluminao e Equipamentos
O fator FCR na Eq.(29) leva em conta efeito transiente da radiao
emitida pela iluminao que armazenada na estrutura. A figura abaixo
ilustra tal efeito.
A tabela a seguir apresenta valores para FCR.
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
6. Ganhos de Calor Devido a Gerao Interna
Iluminao e Equipamentos
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
6. Ganhos de Calor Devido a Gerao Interna
* Em fase final de reviso, devendo ser substituda pelo Projeto 55.002.03-001/1 (Fev 2008)ABNT/CB-55.
Iluminao e Equipamentos: NBR 6401 (1980)*
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
6. Ganhos de Calor Devido a Gerao Interna
* Em fase final de reviso, devendo ser substituda pelo Projeto 55.002.03-001/1 (Fev 2008)ABNT/CB-55.
Iluminao e Equipamentos: NBR 6401 (1980)*
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
6. Ganhos de Calor Devido a Gerao Interna
*ABNT/CB-55 Projeto 55.002.03-001/1 (Fev 2008)
Iluminao e Equipamentos: ABNT/CB-55*
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
6. Ganhos de Calor Devido a Gerao Interna
*ABNT/CB-55 Projeto 55.002.03-001/1 (Fev 2008)
Iluminao e Equipamentos: ABNT/CB-55*
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
6. Ganhos de Calor Devido a Gerao Interna
*ABNT/CB-55 Projeto 55.002.03-001/1 (Fev2008)
Iluminao e Equipamentos: ABNT/CB-55*
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
6. Ganhos de Calor Devido a Gerao Interna
*ABNT/CB-55 Projeto 55.002.03-001/1 (Fev 2008)
Iluminao e Equipamentos: ABNT/CB-55*
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
6. Ganhos de Calor Devido a Gerao Interna
*ABNT/CB-55 Projeto 55.002.03-001/1 (Fev 2008)
Iluminao e Equipamentos: ABNT/CB-55*
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
6. Ganhos de Calor Devido a Gerao Interna
*ABNT/CB-55 Projeto 55.002.03-001/1 (Fev2008)
Iluminao e Equipamentos: ABNT/CB-55*
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
6. Ganhos de Calor Devido a Gerao Interna
*ABNT/CB-55 Projeto 55.002.03-001/1 (Fev 2008)
Iluminao e Equipamentos: ABNT/CB-55*
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
6. Ganhos de Calor Devido a Gerao Interna
*ABNT/CB-55 Projeto 55.002.03-001/1 (Fev 2008)
Iluminao e Equipamentos: ABNT/CB-55*
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
6. Ganhos de Calor Devido a Gerao Interna
*ABNT/CB-55 Projeto 55.002.03-001/1 (Fev 2008)
Iluminao e Equipamentos: ABNT/CB-55*
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
6. Ganhos de Calor Devido a Gerao Interna
Iluminao e Equipamentos: ASHRAE Handbook
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
6. Ganhos de Calor Devido a Gerao Interna
Iluminao e Equipamentos: ASHRAE Handbook
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
Iluminao e Equipamentos: ASHRAE Handbook
6. Ganhos de Calor Devido a Gerao Interna
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
Iluminao e Equipamentos: ASHRAE Handbook
6. Ganhos de Calor Devido a Gerao Interna
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
Iluminao e Equipamentos: ASHRAE Handbook
6. Ganhos de Calor Devido a Gerao Interna
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
6. Ganhos de Calor Devido a Gerao Interna
Ocupantes
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
6. Ganhos de Calor Devido a Gerao Interna
Na estimativa da carga trmica devido a ocupantes, as
informaes do captulo sobre conforto trmico, ou a tabelasimplificada abaixo (ASHRAE), podem ser usadas.
Ocupantes
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
6. Ganhos de Calor Devido a Gerao Interna
Ocupantes: NBR 6401 (1980)*
* Em fase final de reviso, devendo ser substituda pelo Projeto 55.002.03-001/1 (Fev 2008)ABNT/CB-55.
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
6. Ganhos de Calor Devido a Gerao Interna
?
*ABNT/CB-55 Projeto 55.002.03-001/1 (Fev 2008)
Iluminao e Equipamentos: ABNT/CB-55*
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
6. Ganhos de Calor Devido a Gerao Interna
*ABNT/CB-55 Projeto 55.002.03-001/1 (Fev 2008)
Iluminao e Equipamentos: ABNT/CB-55*
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
6. Ganhos de Calor Devido a Gerao Interna
Se o nmero de ocupantes no conhecido, pode-se usar a
tabela abaixo, da NBR6401 que apresenta taxas de ocupao
usuais.
Ocupantes
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
6. Ganhos de Calor Devido a Gerao Interna
Uma parcela do componente sensvel da carga trmica
transmitido por radiao, o que requer a aplicao de um fator de
correo FCR,ocup (similar ao FCR para iluminao).
Ocupantes
(30)ocupCRocupocupss FNqq ,, ..
A estimativa simplificada das cargas sensvel (qs) e latente (ql)
devidas a ocupao ento dada por,
(31)ocupocupll Nqq .,
A tabela a seguir apresenta fatores de correo FCR,ocup.
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
6. Ganhos de Calor Devido a Gerao Interna
Ocupantes
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
7Ganho de Calor devido a Ventilao e Infiltrao
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
7. Ganhos de Calor de Ventilao e Infiltrao
A penetrao de ar externo no ambiente climatizado representa
uma carga trmica adicional a ser removida.
Tal componente de ar externo pode ser intencional (ventilao de
renovao) ou involuntria (infiltraes).
(32)TcmTcVq ppS .....
Em qualquer caso, as cargas latente e sensvel devido ao ar
externo podem ser obtidas por,
wVwVqL ..3010..2500.20,1 (33)
Carga Sensvel
Carga Latente
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
7. Ganhos de Calor de Ventilao e Infiltrao
(32)TcmTcVq ppS .....
externoar ao devido sensvel cargaSq
]sm[ externoar de ca volumtrivazo 3V
]mkg[ externoar do densidade 3
]kg.KkJ[ externoar do especficocalor pc
[K] internoar -externoar ra temperatude diferenaT
]skg[ externoar de mssica vazom
Em geral, para condies tpicas assume-se =1,2 kg/m3 e
cp=1,006+1,84.w, com w=0,01 kg/kg. Ento .cp1,23 e a Eq.(32)
re-escrita como,
(34)TVqS ..23,1
Calor Sensvel do Ar Externo
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
7. Ganhos de Calor de Ventilao e Infiltrao
interno-externoar do absoluta umidade de variaow
Na Eq. (33) o valor 2500 representa o calor latente padro do
vapor dgua a =50% e TBS=24 C, menos o calor latente da guaa 10 C.
Calor Latente do Ar Externo
wVwVqL ..3010..2500.20,1 (33)
Universidade de Braslia, Departmento de Engenharia MecnicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigerao
168050 - Instalaes Termomecnicas II (Ar Condicionado)
Capitulo 5. Clculo de Carga TrmicaProf. Joo Pimenta
www.laar.unb.br
7. Ganhos de Calor de Ventilao e Infiltrao
Vazo de Renovao e Infiltrao
As Eqs. (32) e (33) no distinguem no valor de as parcelas
devido ao ar externo de renovao (ventilao) e devido ao ar
infiltrado. Devemos ento considerar,
V
oinfiltrarenovao VVV (35)
A vazo de ar de renovao mais facilmente determinada a partir
de exigncias relativas a diluio de poluentes para manuteno
da qualidade do ar.
A vazo de ar infiltrado por outro lado est sujeita a uma certa
incerteza e requer uma abordagem diferenciada.
A necessidade de ar de renovao ser estudada no prximo
captulo.
Universidade de Braslia, Departmento de