MESTRADO EM ARQUITECTURA - Técnico Lisboa - Autenticação · de calor por condução através da envolvente Qv[kWh/ano] -Perdas de calor por renovação de ar (ventilação)

� Pág.1

Cristina Matos SilvaCristina Matos SilvaCristina Matos SilvaCristina Matos SilvaMaria da GlMaria da GlMaria da GlMaria da Glóóóória Gomesria Gomesria Gomesria Gomes

TTTTÉÉÉÉRMICA DE EDIFRMICA DE EDIFRMICA DE EDIFRMICA DE EDIFÍÍÍÍCIOSCIOSCIOSCIOS

MESTRADO EM ARQUITECTURAMESTRADO EM ARQUITECTURAMESTRADO EM ARQUITECTURAMESTRADO EM ARQUITECTURADISCIPLINA DEDISCIPLINA DEDISCIPLINA DEDISCIPLINA DEFFFFÍÍÍÍSICA DAS CONSTRUSICA DAS CONSTRUSICA DAS CONSTRUSICA DAS CONSTRUÇÇÇÇÕES PARA ÕES PARA ÕES PARA ÕES PARA ARQUITECTURAARQUITECTURAARQUITECTURAARQUITECTURA

� Pág.2

Processos térmicos

Parâmetros ClimáticosExteriores

•Temperatura do ar•Radiação Solar•Velocidade do vento

O conhecimento do comportamento térmico dos edifícios implica o estudo da Transmissão de calor através da envolvente(considerada como fronteira)

GanhosGanhosGanhosGanhossolaressolaressolaressolares

θθθθi = 25ºC Verãoθi = 20ºC Inverno

VentilaVentilaVentilaVentilaççççãoãoãoão

FluxoFluxoFluxoFluxo de de de de CalorCalorCalorCalordevidodevidodevidodevido a a a a ∆∆∆∆TTTT

� Pág.3

Transmissão de Calor (Lei zero): ocorre transferência de calor entre 2 sistemas em contacto térmico se as suas temperaturas (θ) tiverem valores diferentes. De contrário, diz-se que os sistemas estão em equilíbrio térmico.

Calor transmitido (2ª Lei): O calor fluirá do sistema mais quente para o sistema mais frio, até ser restabelecido o equilíbrio térmico.

θθθθ1

θθθθ1 > θθθθ2 > θθθθ3

Fluxo de calor no

sentido

θθθθ2 θθθθ3 θθθθ1

θθθθ1 = θθθθ2 = θθθθ3

Equilíbrio

térmico

θθθθ2 θθθθ3

, , ,

, , ,

Processos térmicos

� Pág.4

Os fenómenos de transmissão de calor importantes para o estudo do comportamento térmico de edifícios resultam de três processos distintos:

Na maior parte dos casos os três processos coexistem.

Processos térmicos

Fenómenos de transmissão de calor

Condução Convecção Radiação

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Na maior parte dos casos os três processos coexistem

Processos térmicos



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CONDUCONDUCONDUCONDUÇÇÇÇÃOÃOÃOÃO

• Pode ocorrer em corpos sólidos ou fluidos.

• Ocorre por via de vibrações ou colisões entre partículas, que transferem energia das zonas mais quentes (maior energia) para as zonas mais frias (menor energia).

• Exige contacto fcontacto fcontacto fcontacto fíííísicosicosicosico entre elas.

Processos térmicos

Fluidos (líquidos e

gases)Ex: cerâmica Ex: metal

Colisões Vibrações Colisões

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Processos térmicos

A transmissão de calor é regida pela Lei de Lei de Lei de Lei de FourierFourierFourierFourier :

λ [W/mºC] - parâmetro de proporcionalidade designado como condutibilidade térmica que varia consoante o tipo de material, porosidade, temperatura, humidade, etc.

CONDUCONDUCONDUCONDUÇÇÇÇÃOÃOÃOÃO

� Pág.8



Processos térmicos



� Pág.9

A Lei de Newton determina que a taxa de transferência de calor é proporcional à área e à diferença de temperatura:

Processos térmicos

hc – Condutância térmica superficial por convecção (W/m2ºC).

Qin Qout

θθθθe

Convecção ar-sólido Convecção ar-ar

Q sólido

fluído

Ts>Tf

Ts

CONVECCONVECCONVECCONVECÇÇÇÇÃOÃOÃOÃO

( ) )W(TTAhQ fsc −⋅⋅=

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Processos térmicos



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A radiação térmica é a radiação electromagnética emitida por um corpo causada pela temperatura a que se encontra:

Processos térmicosT

Q

A – área da superfície do corpo (m2);T - Temperatura absoluta (K);σ- Constante de Stefan-Boltzmann (W/m2.K4);ε- Emissividade da superfície (0≤ ε ≤ 1).

4TAQ ⋅⋅σ⋅ε=1

Radiaçãotransmitida

RadiaçãoIncidente

Radiaçãoreflectida

Radiaçãoabsorvida

Q1→→→→2

2

Não necessita de meio de transporte, dado que todos os corpos emitem e recebem radiação em função da sua temperatura absoluta.

RADIARADIARADIARADIAÇÇÇÇÃOÃOÃOÃO

4112121 TAFQ ⋅⋅σ⋅ε= →→

( ) )W(TTAhQ 21r −⋅⋅=

hr- Condutância térmica superficial por radiação (W/m2ºC).

� Pág.12

Processos térmicos

Resumindo…

Grande variabilidade dos parâmetros que influenciam ocomportamento térmico dos edifícios (Text, vw, Ir)

Realidade:

Comportamento “dinâmico”

� Pág.13

Processos térmicos

Quais os métodos de cálculo apropriados?

Por simplicidade é usual considerar que:

• a transmissão de calor se efectua em regime permanente;

• a condução térmica é unidimensional

� Pág.14

Processos térmicos

Para:• regime permanente;

• condução térmica unidimensional

A equação geral da condução conduz a:

Ax

y

z

e

θeθ0

θe<θ0

qxqx

e

θe

x

θ

θ0

3D1D

( ) xe

x 0e0 ⋅

θ−θ+θ=θ

A distribuição de

temperaturas à face

do elemento homogéneo

é linear!

∂

θ∂+

∂

θ∂α=

∂

θ∂2

2

2

2

yxt

� Pág.15

Processos térmicosPara a distribuição de temperatura obtidas e aplicando a Lei de Fourier, vem:

eK p

λ=

Resistência térmica:

Condutância térmica:

λ

e

KR

p

p ==1

[m2ºC/W].

[W/m2ºC].

� ∂θ/∂x=dθ/dx=(θe-θ0)/e

� q=qx=-λ(∂θ/∂x), pois qy=qz=0e

q 0e θ−θλ−=

( )0eA AA

edA.qdA.qQ θ−θ

λ−=== ∫ ∫ ( )e0p .A.KQ θ−θ=

O fluxo de calor que atravessa a totalidade do elemento é:

x

y

z

e

θ0

qx

ex

θ

θe

θ0

θe

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Processos térmicos

Como exemplo, podem comparar-se três materiais (uma placa de XPS, um tijolo furado, e betão armado), para uma resistência térmica de 0.6 m2 ºC/W , vendo qual a espessura necessária para atingir essa resistência.

XPS Alvenaria Betão

e=0.22 me=0.022 m e=1.20 m

� Pág.17

Q3

e

θ

x

θθθθ0

θθθθe

λλλλ1

λλλλ2

λλλλ3

A∆θ1

∆θ2

∆θ3

θθθθ0

θθθθ1θθθθ2

θθθθe

λλλλ3λλλλ2λλλλ1

e1 e2 e3x

Q Q

θ

Q1

Q2

Camadas perpendiculares ao Camadas perpendiculares ao Camadas perpendiculares ao Camadas perpendiculares ao sentido do fluxo (ssentido do fluxo (ssentido do fluxo (ssentido do fluxo (séééérie)rie)rie)rie)

Camadas paralelas ao Camadas paralelas ao Camadas paralelas ao Camadas paralelas ao sentido do fluxo (paralelo)sentido do fluxo (paralelo)sentido do fluxo (paralelo)sentido do fluxo (paralelo)

Kp=f (Kp1, Kp2, Kp3)

Q = Kp.A.(θ0-θe)

Problema: determinar a função f

∆θ

θ∆= .A.KQ 11p1

θ∆= .A.KQ 22p2

θ∆= .A.KQ 33p3

eK k

pkλ

=( )e011p1 .A.KQ θ−θ=

( )e022p2 .A.KQ θ−θ=

( )e033p3 .A.KQ θ−θ=

=∑=

3

1k

kQ ( )∑=

θ−θ3

1k

e0kpk .A.K ∑

∑=

k

k

k

kpk

pA

A.K

K

11p .A.KQ θ∆=

22p .A.KQ θ∆=

33p .A.KQ θ∆=

)AK/(Q 1p10 =θ−θ

)AK/(Q 2p21 =θ−θ

)AK/(Q 3pe2 =θ−θ

=θ−θ e0 ∑=

3

1k pkK

1

A

Q

+

k

kpk

eK

λ=

∑=k pkp K

1

K

1

Processos térmicos - Elementos heterogElementos heterogElementos heterogElementos heterogééééneosneosneosneos

� Pág.18

Processos térmicos

Na maioria dos casos, a hipótese de fluxo unidireccional não severifica, como no caso da existência de heterogeneidades, oude determinados tipos de geometria, que levam à alteração daslinhas de fluxo.

Exemplo: pilar de canto

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Processos térmicos

Na maioria dos casos, a hipótese de fluxo unidireccional não severifica, como no caso da existência de heterogeneidades, oude determinados tipos de geometria, que levam à alteração daslinhas de fluxo.

Exemplo: cobertura em terraço

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Processos térmicos

Na vizinhança das pontes térmicas o campo de temperaturas ébidimensional:

1 2 3 4

θθθθ

Ponte térmica

Temperaturasmais baixas

Temperaturasmais altas

Paramento interior

As zonas com maior densidade de linhas de fluxo de calor, associadas a maiores perdas de calor, designam-se por pontes térmicas.

As pontes térmicas podem constituir um factor importante de redução da qualidade térmica duma construção, não só pelo acréscimo de perdas (ganhos) de calor mas também porque cresce o risco de condensações.

� Pág.21

Processos térmicos

Fotografia Termografia

� Pág.22

COEFICIENTE DE TRANSMISSÃO TÉRMICA

Visto que os elementos de um edifício não podem ser vistosde forma isolada (principalmente os da envolvente), dadoexistirem trocas de calor entre os elementos e os ambientesem que se integram, é necessário definir uma característicaque tenha em conta o efeito conjugado de convecção,radiação e condução.

� Pág.23


Hipóteses : - Regime permanente

- Fluxo unidireccional

hsi - condutância térmica superficial int. (inclui efeitos convecção+radiação int.)

- condutância térmica da parede

θi

θsi

θseθe

hsihse Kp

Int.

Ext.

QQ= hsi A (θi-θsi)

Q= Kp A (θsi-θse)

Q= hse A (θse-θe)

∑=

k k

kp e

K

λ

1

Pela Conservação da energia:

hse - condutância térmica superficial ext. (inclui efeitos convecção+radiação ext.)

� Pág.24

COEFICIENTE DE TRANSMISSÃO TÉRMICAθi

θsi

θseθe

hsihse Kp

Int.

Ext.

Q

Q= U A (θi-θe)

Objectivo: Determinar o coeficiente U tal que Q possa ser escrito em função de θi e θe.

U - Coef. de transmissão térmica de um elemento construtivo [W/m2 ºC]

Rsi=1/hsi

Rse=1/hse

Manipulando as equações anteriores de fluxo, obtém-se:

Rj - resistência térmica da camada j [m2 ºC/W]

Rsi / Rse - resistências térmicas superficiais interior e exterior, respectivamente [m2 ºC/W]

� Pág.25


Valores convencionais das resistências térmicas superficiais:

Resistência térmica superficial (m2.ºC/W)

Sentido do

fluxo de calor

Exterior

-

Rse

Local não

aquecido (*)

Rse

Interior

-

Rsi

Horizontal (**) 0,04 0,13 0,13

Vertical (***):

Ascendente 0,04 0,10 0,10

Descendente 0,04 0,17 0,17

Quadro VII.1, RCCTE

(*) Os valores indicados traduzem o facto de, no caso do cálculo do coeficiente de transmissão térmica de um elemento que separa um local não-aquecido de um local aquecido, se adoptar Rse = Rsi

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RCCTE: Inverno

O país encontra-se dividido em 3 zonas climáticas de Inverno – I1, I2 e I3.

Exemplo:I3 (Bragança)I2 (Guimarães)

I1 (Albufeira)

Os requisitos mínimos de Inverno (Umáx) dependem da zona climática

θi =20 ºC

� Pág.27

RCCTE: Inverno

� Pág.28

RCCTE: INVERNO

Qt [kWh/ano] - Perdas de calor por condução através da envolvente

Qv [kWh/ano] - Perdas de calor por renovação de ar (ventilação)

Qgu [kWh/ano] - Ganhos de calor úteis (internos + solares)

[kWh/m2.ano]As necessidades anuais de aquecimento Nic:

Ap [m2] – Área útil de pavimento

Necessidades BrutasNecessidades BrutasNecessidades BrutasNecessidades Brutas

NecessNecessNecessNecess. . . . ÚÚÚÚteis de Aquecimentoteis de Aquecimentoteis de Aquecimentoteis de Aquecimento

� Pág.29

RCCTE: INVERNO






� Pág.30

RCCTE: INVERNO PERDAS POR CONDUPERDAS POR CONDUPERDAS POR CONDUPERDAS POR CONDUÇÇÇÇÃO PELA ÃO PELA ÃO PELA ÃO PELA ENVOLVENTEENVOLVENTEENVOLVENTEENVOLVENTE

Qt=Qext+Qlna+Qpe+Qpt

� Pág.31

RCCTE: INVERNO

ExteriorExteriorExteriorExterior

InteriorInteriorInteriorInterior

Local Local Local Local NãoNãoNãoNãoAquecidoAquecidoAquecidoAquecido

PERDAS POR CONDUPERDAS POR CONDUPERDAS POR CONDUPERDAS POR CONDUÇÇÇÇÃO PELA ÃO PELA ÃO PELA ÃO PELA ENVOLVENTEENVOLVENTEENVOLVENTEENVOLVENTE


Qext – perdas de calor pelas zonas correntes das paredes, pontes térmicas planas, envidraçados, coberturas e pavimentos em contacto com o exterior;

� Pág.32

RCCTE: INVERNO

Exte

rior

Exte

rior

Exte

rior

Exte

rior

Inte

rior

Inte

rior

Inte

rior

Inte

rior



Qext – perdas de calor pelas zonas correntes das paredes, pontes térmicas planas, envidraçados, coberturas e pavimentos em contacto com o exterior;

� Pág.33

RCCTE: INVERNO






Qlna – perdas de calor pelas zonas correntes das paredes, pontes térmicas planas, envidraçados e pavimentos em contacto com locais-nãoaquecidos;

� Pág.34

RCCTE: INVERNO

Exte

rior

Exte

rior

Exte

rior

Exte

rior

Inte

rior

Inte

rior

Inte

rior

Inte

rior



Qlna – perdas de calor pelas zonas correntes das paredes, pontes térmicas planas, envidraçados e pavimentos em contacto com locais-nãoaquecidos;

� Pág.35

RCCTE: INVERNO






Qpe – perdas de calor pelos pavimentos e paredes em contacto com o solo;

Qpt – perdas de calor pelas pontes térmicas linearesexistentes no edifício.

PodemPodemPodemPodem entrarentrarentrarentrar ouououou nãonãonãonãoconformeconformeconformeconforme as as as as caractercaractercaractercaracteríííísticassticassticassticas do LNAdo LNAdo LNAdo LNA

� Pág.36

RCCTE: INVERNO

Exte

rior

Exte

rior

Exte

rior

Exte

rior

Inte

rior

Inte

rior

Inte

rior

Inte

rior



Qpe – perdas de calor pelos pavimentos e paredes em contacto com o solo;

Qpt – perdas de calor pelas pontes térmicas linearesexistentes no edifício.

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θatm

Q=U ⋅A⋅ (θi - θa) (W)

- Envolvente em contacto com o ar exterior

- Envolvente em contacto com o ar interior

θiθatm

θa = θatm

θa = θi

θi

- Envolvente em contacto com local não aquecido

θa

θa = θatm+ (1-τ)(θi-θatm)U – Coeficiente de transmissãotérmica do elemento [W/m2ºC]

A – Área do elemento [m2] 0 <τ <1 (dependente do local)


� Pág.38


(1)(1)(1)(1) ELEMENTOS EM CONTACTO COM O EXTERIOR:

Em cada hora, as perdas são:

Qext = U·A·(θi - θatm) [W]

U – coeficiente de transmissão térmica do elemento da envolvente [W/m2.ºC];

A – área do elemento da envolvente medida pelo interior [m2];

θθθθiiii – temperatura do ar interior do edifício [ºC];

θθθθatmatmatmatm – temperatura do ar exterior [ºC]


� Pág.39


No final da estação de aquecimento, as perdas são:

Qext = 0,024·U·A·GD [kWh]

GD – Graus-dia aquecimento

GD = Σj (θi− θext médio diário)

GD define-se como o somatóriodas diferenças positivas registadas entre a temperatura base

(de 20ºC) e a temperatura do ar exterior ao longo da estação de aquecimento

20ºC


� Pág.40


� Pág.41



Qext = 0,024·U·A·GD (kWh)


Áreas medidas pelo interior

� Pág.42


(2)(2)(2)(2) ELEMENTOS EM CONTACTO COM LNA:


Qlna = 0,024·U·A·GD ·τ (kWh)

Exemplos: sótãos e caves não habitadas, circulações (interiores ou exteriores)comuns às fracções autónomas, varandas e marquises fechadas adjacentes aos espaços úteis, garagens, armazéns, edifícios adjacentes, etc.

τ é um parâmetro adimensional que toma valores de 0 a 1


� Pág.43


Dada a dificuldade em conhecer com precisão o valor de θa, admite-se que τ pode tomar os valores convencionais indicados na tabela IV.1 (RCCTE).

τ → estimado em função do uso de espaço e do quociente


� Pág.44


� Pág.45


(3)(3)(3)(3) perdas de calor pelos pavimentos e paredes em contacto com o solo: Qt=Qext+Qlna+Qpe+Qpt

em que:

ψψψψ- coeficiente de transmissão térmica linear do elemento [W/m ºC];

BBBB - desenvolvimento linear da parede medido pelo interior [m].BBBB

� Pág.46


(4)(4)(4)(4) perdas de calor pelas pontes térmicas lineares existentes no edifício:

O acréscimo de fluxo de calor gerado pela existência de ponte térmica é calculado com:


em que:ψ- coeficiente de transmissão térmica linear [W/m ºC];B - desenvolvimento linear da ponte térmica medido pelo interior [m].

� Pág.47


(4)(4)(4)(4) perdas de calor pelas pontes térmicas lineares existentes no edifício: Qt=Qext+Qlna+Qpe+Qpt

� Pág.48


(4)(4)(4)(4) perdas de calor pelas pontes térmicas lineares existentes no edifício: Qt=Qext+Qlna+Qpe+Qpt

� Pág.49

RCCTE: INVERNO






� Pág.50

RCCTE: INVERNO PERDAS POR VENTILAPERDAS POR VENTILAPERDAS POR VENTILAPERDAS POR VENTILAÇÇÇÇÃOÃOÃOÃO

A ventilação é o processo através do qual o “ar puro” éintroduzido no interior do edifício e o “ar viciado” é removido.

É uma necessidade, mas a diluição dos poluentes não pode ser feita à custa de consumos energéticos excessivos

� Pág.51


Exigências de Qualidade do Ar Interior (QAI)

Ventilação Natural Ventilação Mecânica

Dá-se:• por processos naturais ou passivos;• através de aberturas intencionais.

Dá-se:• por processos mecânicos ou activos.

� Pág.52


Qra = 0,34⋅Rph⋅Ap⋅Pd⋅(θi - θatm) [W/ºC]

Em cada hora, as perdas são:

em que:Ap– área útil de pavimento [m2];Pd – pé-direito [m];θθθθiiii – temperatura do ar interior do edifício [ºC];θθθθatmatmatmatm – temperatura do ar exterior [ºC].

Qv = 0,024⋅(0,34⋅Rph⋅Ap⋅Pd)⋅GD [kWh/ano]


com:GD – Graus-dia aquecimento; Rph – Nº de renovações horárias.

?

� Pág.53


P: Como calcular Rph?

R: Depende se é ventilação natural ou mecânica.No caso da ventilação natural, é necessário ter em conta :

• O clima, em particular a intensidade média do vento(zonas A e B);

• As diferenças entre edifícios situados em zonas urbanas, suburbanas e rurais (rugosidade I, II e III);

• A altura da fracção autónoma acima do solo;

•Caixas de estore, classificação da permeabilidade ao ar das caixilharias, dispositivos de admissão de ar nas fachadas, entre outros…

� Pág.54

RCCTE: INVERNO






� Pág.55

RCCTE: INVERNO GANHOS DE CALORGANHOS DE CALORGANHOS DE CALORGANHOS DE CALOR(INTERNOS + SOLARES)(INTERNOS + SOLARES)(INTERNOS + SOLARES)(INTERNOS + SOLARES)

Os ganhos térmicos úteis a considerar no cálculo das necessidades nominais de aquecimento do edifício são :

Os ganhos térmicos internos:(metabolismo ocupantes, equipamentos, …)

Os ganhos solares térmicos através dos envidraçados

Factor de utilização dos ganhos térmicos.

� Pág.56

RCCTE: INVERNO GANHOS DE CALORGANHOS DE CALORGANHOS DE CALORGANHOS DE CALOR(INTERNOS)(INTERNOS)(INTERNOS)(INTERNOS)

Os ganhos de calor de fontes internas durante toda aestação de aquecimento::::

(24 horas × 30 dias)/1000

� Pág.57

RCCTE: INVERNO GANHOS DE CALORGANHOS DE CALORGANHOS DE CALORGANHOS DE CALOR(SOLARES)(SOLARES)(SOLARES)(SOLARES)

Os ganhos solares (brutos) através dos vãosenvidraçados durante toda a estação de aquecimento::::

Asomb

Autil=Fs.Fg.Aenv

G=Gsul.X

g⊥.Fw.Autil.G

Factor solarcorrigido

• GSul: valor médio mensal da energia solar média incidente numa superfície orientada a Sul [kWh/m2.mês]

• Xj: Factor de orientação para as diferentes exposições

• As nj: área efectiva colectora da radiação solar da superfície n com orientação j [m2]

orientação envidraçado

� Pág.58


� Pág.59


• A: área total [m2]

• Fs: Factor de obstrução

• Fg: fracção envidraçada

• Fw: factor de correcção devido àvariação das propriedades do vidro com o ângulo de incidência da radiação solar

• g ⊥: factor solar

Asomb

Autil=Fs.Fg.Aenv

G=GSul.X

g⊥.Fw.Autil.G

Factor solarcorrigido

� Pág.60


Fw = 0.90 no Inverno para vidros correntessimples e duplos

� Pág.61


Factor solar do vidro Factor solar do vidro Factor solar do vidro Factor solar do vidro g⊥representa a relação entre a energia solar transmitida para o interior através do vão envidraçado em relação à radiação solar incidente na direcção normal ao envidraçado.

Na estaNa estaNa estaNa estaçççção de aquecimento:ão de aquecimento:ão de aquecimento:ão de aquecimento:

-dispositivos de protecção solar móveis (estores, portadas, cortinas, etc.) admitem-se estar totalmente abertos

-g⊥ considera vidro + cortina interior muito transparente (no caso do sector residencial)

Vidro simples incolor: g⊥ = 0.70Vidro duplo incolor: g⊥ = 0.63

Para os vidros de referência

� Pág.62


g⊥ = 0.70

g⊥ = 0.63

� Pág.63


Elementoshorizontaissobrepostos

ElementosverticaisadjacentesFactor do

horizonte.

Fs varia entre 0 e 1 e representa a redução na radiação solar incidente devida ao sombreamento permanente causado por:

• Obstruções exteriores ao edifício: outros edifícios, orografia, vegetação, ...• Obstruções devidas ao próprio edifício: outros corpos, palas, varandas, ...• Obstruções longíquas:

existentes no momento do licenciamentoprevistas nos planos de pormenor

� Pág.64


� Pág.65


� Pág.66


� Pág.67


No método simplificado usa-se 0.46

Cuidado:

Condições para aplicar o método simplificado:

� Pág.68

RCCTE: INVERNO FACTOR DE UTILIZAFACTOR DE UTILIZAFACTOR DE UTILIZAFACTOR DE UTILIZAÇÇÇÇÃO DOS ÃO DOS ÃO DOS ÃO DOS GANHOS TGANHOS TGANHOS TGANHOS TÉÉÉÉRMICOSRMICOSRMICOSRMICOS

� Pág.69

RCCTE: INVERNO FACTOR DE UTILIZAFACTOR DE UTILIZAFACTOR DE UTILIZAFACTOR DE UTILIZAÇÇÇÇÃO DOS ÃO DOS ÃO DOS ÃO DOS GANHOS TGANHOS TGANHOS TGANHOS TÉÉÉÉRMICOSRMICOSRMICOSRMICOS

Com:

� Pág.70

Tempo

θ

Superfície interior

Superfície exterior

Paredepesada

Amortecimentotérmico

Desfasamentotemporal

θmédia

O termo InInInInéééérciarciarciarcia ttttéééérmicarmicarmicarmica refere-se à capacidade de um elemento armazenar calor e só libertá-lo ao fim certo tempo.

A Inércia térmica pode ser usada para absorver os ganhos de calor durante o dia (reduzindo a carga de arrefecimento) e libertá-los à noite (reduzindo a carga de aquecimento).

RCCTE: INVERNO ININININÉÉÉÉRCIA TRCIA TRCIA TRCIA TÉÉÉÉRMICARMICARMICARMICA

� Pág.71

Se as amplitudes térmicas diárias forem grandes, o dimensionamento correcto da inércia térmica (amortecimento e desfasamento) permite um melhor desempenho térmico das construções.

∆qt ∆qt+ϕ= µ.∆qtk

ρρρρ

cp

ϕ- tempo de atraso

µ - factor deamortecimento


� Pág.72

Umas horasdepois ....

O isolamento térmico pelo

interior funciona como

tampa do reservatório de

armazenamento de calor

que constitui a massa da

construção.


� Pág.73

RCCTE: VERÃO

O país encontra-se dividido em 3 zonas climáticas de Verão:

θi =25 ºC e ϕi=50%

V1 S

V1 NV1

V2 S

V2 NV2

V3 S

V3 NV3

� Pág.74

RCCTE: VERÃO Região Sul = concelhos a Sul do Tejo + (Lisboa, Oeiras, Cascais, Amadora, Loures, Odivelas,Vila Franca de Xira, Azambuja, Cartaxo e Santarém)

� Pág.75

RCCTE: VERÃO

Os requisitos mínimos de Verão (g⊥máx) dependem da zona climática de Verão e da inércia térmica (Anexo IX do RCCTE)

� Pág.76

η - factor de utilização (representa a fracção dos ganhos utilizáveis para o conforto).

[kWh/m2.ano]As necessidades anuais de arrefecimento Nvc são:


Ganhos Brutos Ganhos Brutos Ganhos Brutos Ganhos Brutos [kWh/ano][kWh/ano][kWh/ano][kWh/ano]

Ganhos não Ganhos não Ganhos não Ganhos não úúúúteisteisteisteis(que vão provocar (que vão provocar (que vão provocar (que vão provocar sobreaquecimento)sobreaquecimento)sobreaquecimento)sobreaquecimento)

RCCTE: VERÃO

� Pág.77

Ganhos internos

RCCTE: VERÃO

Ganhos solares através dosenvidraçados

Ganhos por renovação do ar - Rph

Ganhos por conduçãoatravés da envolvente opaca.

� Pág.78

RCCTE: VERÃO


� Pág.79

Recorre-se ao conceito de temperatura temperatura temperatura temperatura arararar----solsolsolsol, que é a temperatura equivalente que traduz o efeito combinado da temperatura exterior e da radiação solar:

e

arsolarh

G.α+θ=θ −

( ) ( ) Ghh saressolare ⋅α+θ−θ=θ−θ −

Temperatura ar-sol:

RCCTE: VERÃOGANHOS POR CONDUGANHOS POR CONDUGANHOS POR CONDUGANHOS POR CONDUÇÇÇÇÃO ÃO ÃO ÃO

PELA ENVOLVENTEPELA ENVOLVENTEPELA ENVOLVENTEPELA ENVOLVENTE

G

θθθθar

he

θθθθs

α – coeficiente de absorção da superfície;G – radiação solar instantânea.

� Pág.80

e

arsolarh

G.α+θ=θ −

[W]( ) ( )

⋅α⋅+−θ⋅=−θ⋅= −

e

iarisolarelementoh

GAUTAUTAUQ



Para

vem,

Q1- são perdas por condução pela

envolvente opaca + envidra+ envidra+ envidra+ envidraççççadosadosadosados(porque θar < θi)

Q1+ são ganhos solares

pela envolvente opaca

� Pág.81

Ganhos internos

RCCTE: VERÃO




Q1- são

perdas pela env. opaca + envidraçados

Q1+ são ganhos

solares pela env. opaca

NOTANOTANOTANOTA: Perdas pelo terreno e Pontes térmicas lineares não entram em Q1

� Pág.82

[W]( ) ( )

⋅α⋅+−θ⋅=−θ⋅= −

e

iarisolarelementoh

GAUTAUTAUQ



( )

⋅α⋅+θ−θ⋅=

e

r

im1h

IAUAU928,2Q [kWh]

Ao fim da estação de arrefecimento tem-se:

Numa hora tem-se:

4 meses (122 dias)

24h x 122 dias / 1000Intensidade da radiação total (tem em conta a orientação e toda a estação de arrefecimento)

� Pág.83



( )

⋅α⋅+θ−θ⋅=

e

r

im1h

IAUAU928,2Q [kWh]


Intensidade da radiação total (tem em conta a orientação e toda a estação de arrefecimento)

temperatura média do ar

� Pág.84



( )

⋅α⋅+θ−θ⋅=

e

r

im1h

IAUAU928,2Q [kWh]


coeficiente de absorção da superfície

� Pág.85



( )

⋅α⋅+θ−θ⋅=

e

r

im1h

IAUAU928,2Q [kWh]


Q1+Q1

-

� Pág.86

RCCTE: VERÃO


� Pág.87

RCCTE: VERÃOGANHOS SOLARES ATRAVGANHOS SOLARES ATRAVGANHOS SOLARES ATRAVGANHOS SOLARES ATRAVÉÉÉÉS S S S

DOS ENVIDRADOS ENVIDRADOS ENVIDRADOS ENVIDRAÇÇÇÇADOSADOSADOSADOS

com,






� Pág.88



com,






� Pág.89



Factor solar do vidro Factor solar do vidro Factor solar do vidro Factor solar do vidro g⊥representa a relação entre a energia solar transmitida para o interior através do vão envidraçado em relação à radiação solar incidente na direcção normal ao envidraçado.

Na estaNa estaNa estaNa estaçççção de arrefecimento:ão de arrefecimento:ão de arrefecimento:ão de arrefecimento:

-dispositivos de protecção solar móveis (estores, portadas, cortinas, etc.) admitem-se estar totalmente fechados 70% do tempo.

g⊥ =g⊥100% x 0.70 + g⊥v x 0.30

� Pág.90



Para os vidros de referência:

Vidro simples incolor: g⊥ = 0.85

Vidro duplo incolor: g⊥ = 0.75

� Pág.91


DOS ENVIDRADOS ENVIDRADOS ENVIDRADOS ENVIDRAÇÇÇÇADOSADOSADOSADOSExemploExemploExemploExemplo: Qual o factor solar de Verão de um envidraçado com vidro duplo incolor para o caso de ter uma protecção interior tipo portada de madeira cor verde escuro?

Não é o vidro de referência, logo vai obrigar a correcções

� Pág.92



� Pág.93


DOS ENVIDRADOS ENVIDRADOS ENVIDRADOS ENVIDRAÇÇÇÇADOSADOSADOSADOSExemploExemploExemploExemplo: Qual o factor solar de Verão de um envidraçado com vidro duplo incolor para o caso de ter uma protecção interior tipo portada de madeira cor verde escuro?

g⊥ =0.60 x 0.70 + 0.78 x 0.30 = 0.654

� Pág.94


DOS ENVIDRADOS ENVIDRADOS ENVIDRADOS ENVIDRAÇÇÇÇADOSADOSADOSADOSExemploExemploExemploExemplo: Como verificar o requisito mínimo de Verão?

O valor a comparar com o requisito mínimo é o da protecção solar activada a 100% ou seja gggg100%100%100%100%

Não verifica!

� Pág.95

RCCTE: VERÃO


� Pág.96

Na realidade, dado que a temperatura média exterior durante toda a estação de arrefecimento é sempre inferior à temperatura interior de referência (25ºC), aaaa ventilaventilaventilaventilaçççção ão ão ão éééé, em média, uma perdauma perdauma perdauma perda, dada por:

[kWh/ano]( ) ( )imdpph3 .P.A.R.34,0.928,2Q θ−θ=

RCCTE: VERÃO GANHOS POR VENTILAGANHOS POR VENTILAGANHOS POR VENTILAGANHOS POR VENTILAÇÇÇÇÃOÃOÃOÃO

� Pág.97

Ganhos internos

RCCTE: VERÃO

� Pág.98

A metodologia de cálculo é semelhante à da estação de aquecimento, vindo:

[kWh/ano]pi4 A.q.928,2Q =

RCCTE: VERÃO GANHOS INTERNOSGANHOS INTERNOSGANHOS INTERNOSGANHOS INTERNOS

� Pág.99

η - factor de utilização calculado para:


Ganhos não úteis(que vão provocar sobreaquecimento)

RCCTE: VERÃO

Q1+ + Q2 + Q4

Q1- + Q3Q-

com:

As perdas sóentram aqui.

� Pág.100


Ganhos não úteis(que vão provocar sobreaquecimento)

RCCTE: VERÃO

Q1+ + Q2 + Q4

� Pág.101

• TermoparesTermoparesTermoparesTermopares:::: mede a temperatura;

• TermohigrTermohigrTermohigrTermohigróóóómetrosmetrosmetrosmetros:::: mede a temperatura e a humidade relativa;

• FluxFluxFluxFluxíííímetrosmetrosmetrosmetros:::: mede o fluxo de calor;

• PiranPiranPiranPiranóóóómetrosmetrosmetrosmetros:::: mede a radiação solar;

• Sistemas de aquisiSistemas de aquisiSistemas de aquisiSistemas de aquisiçççção de ão de ão de ão de dadosdadosdadosdados.

EQUIPAMENTOS

� Pág.102

• Câmara deCâmara deCâmara deCâmara de Termografia:Termografia:Termografia:Termografia:mede a radiação infravermelha (IR) emitida por um objecto.

• radiação IR é função da temperatura superficial do objecto

termograma com a distribuição das temperaturas superficiais

• permite localizar pontes térmicas, infiltrações de ar e anomalias construtivas.

EQUIPAMENTOS

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MESTRADO EM ARQUITECTURA - Técnico Lisboa - Autenticação · de calor por condução através da envolvente Qv[kWh/ano] -Perdas de calor por renovação de ar (ventilação)