Transmissão térmica_Conforto térmico

8/8/2019 Transmisso trmica_Conforto trmico

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Instituto Superior de Engenharia deCoimbra

Rui Ferreira 1

Departamento de Engenharia Civil

Transmisso trmica

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Transmisso trmica

Sempre que se estabelece uma diferena de temperatura, d-se umatransferncia de energia sob a forma de calor, no sentido datemperatura mais elevada para a mais baixa

Correntemente, admitem-se trs processos distintos de transmissode calor, que podem ocorrer em simultneo


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Transmisso trmicaCondu o o calor transmite-se por contacto entre as molculas deum corpo, ou de vrios corpos contguos. No h deslocamento dematria

Convec o passagem de calor de uma zona para outra de umfludo, atravs de movimentos relativos das partculas que o formam.Quando este fludo encontra um slido h troca de calor entre o fludoe o slido

Radia o liberta o de energia calorfica sob a forma de ondaselectromagnticas, semelhantes luz. Quanto mais quente estiver umcorpo, mais energia liberta

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Transmisso trmica

Fluxo de calor, [W]

Quantidade de calor que passa atravs de uma determinadasuperfcie por unidade de tempo

Condutibilidade t rmica de um material, [W/m. C]

Fluxo de calor que percorre 1m2 de uma parede com 1m deespessura desse material, desde que a diferena detemperaturas, entre as duas faces dessa parede, seja de 1 C

Esta propriedade caracterstica de qualquer material depende dopeso especfico, da porosidade, da humidade, da temperatura,etc


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Transmisso trmicaResistncia t rmica de um elemento, R G

Para elementos compostos por uma ou mais camadas demateriais homogneos:

[m2.C/W]

e espessura do material [m]

- condutibilidade trmica [W/m. C]1/hi- resistncia trmica superficial interior [m2.C/W]1/he - resistncia trmica superficial exterior [m 2.C/W]

e

n

1i i

i

iG h

1e

h1

R

6

Transmisso trmica

Resistncia t rmica superficial, 1/h [m 2.C/W]Resistncia devida a uma fina camada de ar em repouso, juntos superfcies, em que a transmisso de calor efectuada porconveco e radiao


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Transmisso trmicaCondutncia global ou coeficiente de transmisso t rmica,UG


[W/m2.C]

RG Resistncia do elemento [m2.C/W]

GG R

1U

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Transmisso trmica

Condutncia global ou coeficiente de transmisso t rmica,UG

Para elementos ou materiais heterogneos:

[W/m2.C]

Si [m2] a rea de elemento i com condutnciaUi [W/m2.C]

n

1ii

i

n

1ii

G

S

S.UU


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Transmisso trmicaFluxo de calor e diagrama de temperaturas

[W/m2]

Sabendo que o fluxo de calor o mesmo ao longo de todas ascamadas atravessadas, ento:

[C]

eiG ttU

1i,ii1i1ii1i,i

R.ttttR

1


Condensao e permeabilidadeao vapor de gua


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Permeabilidade ao vaporO ar tem capacidade de armazenargua sob a forma de vapor

A quantidade de vapor de gua contida no ar, designa-se porhumidade absoluta do ar e exprime-se em g/ kgde ar seco

A quantidade de vapor de gua no pode exceder umdeterminado valor que se designa porponto de satura o edepende da temperatura e presso atmosfrica

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Permeabilidade ao vapor

Hmidade relativa, H.R.

[%]

mv Massa de vapor de gua contida no ar [kg/m 3]

mvs Massa de vapor de gua de satura o [kg/m 3]

100

m

m.R.H

vs

v


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Permeabilidade ao vaporDiagrama psicrom trico

Relao entre atemperatura, humidaderelativa, presso parcialde vapor e humidadeabsoluta do ar

O ar com t = 20C eH.R.= 80% tem a mesmapresso parcial de vapore hmidade absoluta,que o ar com t = 15C eH.R. = 100%

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Ponto de orvalho

Ponto a partir do qual acondensa o comea

Exemplo

Condi es ambientaist=20C e H.R.=50% =>Habsoluta=7g/kgar seco

Supondo que atemperatura desce parat=9 C => H.R. = 100% =>PONTO DESATURA O


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Permeabilidade ao vaporFluxo de vapor, V [kg/m 2.s]

Quantidade de vapor que passa atravs de uma determinadasuperfcie por unidade de tempo

Coeficiente de permeabilidade ao vapor, [kg/ m.s.Pa ]

Caracterstica do material usado e depende do peso especfico,

da porosidade, da humidade, da temperatura, etc

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Resistncia difuso do vapor


[m2.h.Pa/kg]

e Espessura do material [m]- Coeficiente de permeabilidade ao vapor [kg/ m.s.Pa ]

n

1i i

iV

eR


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Permeabilidade ao vaporPermencia


[kg/m 2.s.Pa]

RV Resistncia difuso do vapor do elemento[m2

.s.Pa/kg]

VV R

1P

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Permencia

Para elementos ou materiais heterogneos:

[kg/m 2.s.Pa]

Si [m2] a rea de elemento i com permencia Pi [kg/m 2.s.Pa]

n

1ii

i

n

1iiV

V

S

S.PP


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Permeabilidade ao vaporFluxo de vapor e diagrama de presses

[kg/m 2.s]

Sabendo que o fluxo de vapor o mesmo ao longo de todas ascamadas atravessadas, ento:

[Pa]

eiVV ppP

1i,iVVi1i1ii1i,iV

V R.ppppR1

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Exemplo

Documento doMicrosoft Word


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Conforto trmico

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Comportamento Trmico de Edifcios

Nota histrica

O Homem sempre soube tirar partido das condiesclimticas e naturais para obter melhores condies de

conforto

Mas a evoluo scio-econmica conduziu ao aparecimentode novos processos construtivos (no tradicionais)

Por outro lado, as exigncias de conforto aumentaram e spuderam ser verificadas pelo aumento do consumo deenergia convencional


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Comportamento Trmico de EdifciosNacional

O estudo e avaliao do comportamento trmico de edif cios temvindo a tomar importncia

InternacionalO estudo e avaliao do comportamento trmico de edif cios j se realizam muito tempo

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Conforto trmico em edifcios

O conforto termo higromtrico em edifcios depende defactores subjectivos, obtidos atravs de sensa es humanasque diferem de pessoa para pessoaConsidera-se que um indivduo est colocado em condiesde conforto termo higromtrico quando no experimentaqualquer desagrado ou irritao de modo a distrai-lo das suasactividades de momentoA condio bsica para que tal se verifique a de que osistema termo regulador do organismo se encontre emequil brio com o ambiente envolvente, obtendo se ento umestado de neutralidade trmica.


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Conforto trmico em edifciosParmetros condicionadores do estado de equilbrio dosistema termo regulador o organismo:

temperatura do ar;temperatura radiante mdia;velocidade do ar e humidade relativa do ar;nvel de actividade;tipo de vesturio

As condies fisiolgicas no so suficientes paracaracterizarem a sensao trmica provocada pelo ambienteso tambm importantes os factores de natureza psicolgica esociol gica, tais como: sexo, idade, estratoscio-cultural,adaptao ecolgica s regies, etc.

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Utilizando uma escala de sete termos de 3 a +3,representando o zero a neutralidade trmica ondice PMV(Predict Mean Vote) permite calcular, a partir das condiesambientais, da actividade e do tipo de vesturio, o valor mdioesperado do voto dos indivduos.

Sensa o t rmica PMVFrio -3Fresco -2Relativamente fresco -1ptimo ou neutral 0Relativamente tpido 1Tpido 2Quente 3


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Conforto trmico em edifciosCom base numa anlise estatstica dos resultados daobservao correlacionou-se o PMV com a percentagemprevis vel de pessoas insatisfeitas PPD (PredictedPercentage of Dissatisfied )

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10 10

25

78 78

5

1

10

100

-2,5 -2 -1,5 -1 -0,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5

PMV

P P D [ %

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A norma ISO 7730 recomenda para espaos onde se verifiqueocupa o humana, que o valor de PPD seja inferior a 10 %, oque equivale a admitir valores de PMV compreendidos entre0,5 e +0,5

Os valores da temperatura do ar foram fixados admitindo quea velocidade do ar baixa (


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Conforto trmico em edifciosISO 7730 - No Inverno, para actividades leves e sedentrias,considerando um vesturio correspondente a 1 Clo (vesturio usual):

A temperatura deve situar -se entre 20 e 24 C;A diferen a de temperaturas na vertical entre 1,1 e 0,1m acima dopavimento deve ser inferior a 3 C;A temperatura superficial do pavimento deve situar -se entre os 19 e os26 C, com os sistemas de aquecimento dos pavimentos dimensionadospara os 29 C;A assimetria da temperatura radiante de janelas ou de outras superf cies

verticais frias devem ser inferiores a 10 C em rela o a um plano vertical0,6m acima do pavimento;A assimetria da temperatura radiante proveniente de um tecto aquecidodeve ser inferior a 5 C, em rela o a um plano horizontal 0,6m abaixo dotecto;A humidade relativa do ar deve estar compreendida entre 30 e 70 %.

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ISO 7730 - No Vero para actividades leves e sedentrias,considerando um vesturio correspondente a 0,5Clo(vesturio usual):

A temperatura deve situar-se entre 23 e 25 C;A diferena de temperaturas na vertical entre 1,1 e 0,1m acimado pavimento deve ser inferior a 3C;A humidade relativa do ar deve estar compreendida entre 30 e70%.


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Conforto trmico em edifciosClo a unidade de resistncia trmica do vesturio,1clo=0.155m2K/W

1.5 (clo)Fato completo1.0 (clo)Inverno, interior0.7 (clo)Trabalho0.5 (clo)Leve de Vero0.3 (clo)Tropical0.1 (clo)Cales0 (clo)Nu

Resistnciatrmica

Vestu rio

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Objectivo do regulamento- INVERNO


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Objectivo do regulamento- VERO


Balano energtico


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Balanos energticos

Espa o como elemento central

Espa o delimitado por fronteira atravs do qual contacta com

o exterior

As trocas de calor e os fluxos de ar do-se atravs das

fronteiras

As fronteiras so elemento fundamental na trmica de

edifcios

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Balano energtico

Balano energtico INVERNO

Necessidades nominais de aquecimento


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Balano energtico

Balano energtico INVERNO sem gasto excessivo de

energia

Aumentando o isolamento trmico da fronteira reduz as

perdas

Dispondo envidraados estrategicamente (orientados a sul) -

aumenta os ganhos solaresControlando as trocas de ar com o exterior reduz as perdas

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Balano energtico

Balano energtico VERO

Necessidades nominais de arrefecimento


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Balano energtico

Balano energtico VERO sem gasto excessivo de

energia

Tirando partido do isolamento trmico previsto para o inverno

diminui os ganhos

Reduzindo a incidncia de radiao solar ( dispositivos de

sombreamento e cores claras) diminui os ganhosControlando as trocas de ar com o exterior diminui os ganhos

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Balano energtico

Inrcia t rmica

Propriedade do espao que torna possvel armazenar o calor,

gerindo-o em fun o da temperatura do ar


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Balano energtico

Balano energtico

INVERNO sem gasto

excessivo de energia

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Comportamento da envolvente

Envolvente

Somatrio das componentes fronteira entre o espao e o meio

ambiente que o circunda

Coberturas

Fachadas

Envidra ados

Empenas

Pavimentos

Elementos estruturais envolvidos nestes elementos


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Envolvente intervm a dois nveis:

Em termos geomtricos para o mesmo volume a forma

conduz a superfcies diferentes

Factor de forma = superf cie / volume

Em termos de transferncia de calor mais ou menos

resistente ao fluxo de calor

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Elementos opacos

Coberturas, pavimentos e os panos de fachada

Contribuem para os ganhos/perdas trmicas em fun o do seu

grau de isolamento trmico

Contribuem para a inrcia t rmica conforme a sua massa e

localizao do isolamento t rmico


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Elementos opacos

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Elementos translcidos

Envidraados

Visibilidade e contacto com o exterior

Iluminao natural

Ganhos solares

Perdas trmicas


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Elementos translcidos

A rea de envidraados deve ser definida tendo em conta:

Iluminao natural

Ganhos solares teis (Inverno) -SUL

Perdas trmicas (Inverno) NORTE

Ganhos solares nefastos (Vero) SUL


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