Conforto Térmico e Carga Térmica de Climatização
Por: Isaac Oliveira • 31/5/2017 • Trabalho acadêmico • 4.738 Palavras (19 Páginas) • 574 Visualizações
Refrigeração e Ar condicionado
Conforto Térmico e Carga Térmica de Climatização
por
Christian Strobel
“Existem três frases curtas que levarão sua vida adiante: ‘Não diga que fui eu!’, ‘Oh, boa idéia chefe!’ e ‘Já estava assim quando cheguei.”
- Homer J. Simpson
INTRODUÇÃO
Nos dias atuais, a climatização de ambientes é essencial para melhorar a produtividade do ser humano nas tarefas cotidianas. O conhecimento do clima, aliado ao conhecimento dos mecanismos básicos de transferência de calor e massa, permite ao ser humano uma consciente intervenção nas edificações, seja alterando sua arquitetura, seja projetando uma nova, seja incorporando equipamentos que promovam uma melhoria na qualidade do ar interno.
Para o correto dimensionamento de sistemas de ar condicionado, faz-se importante conhecer as condições ideais de conforto humano e o cálculo preciso da carga térmica de uma edificação para determinada região, e os fatores que afetam tal carga.
A climatização de ambientes possui três principais aplicações, importantíssimas para a vida moderna:
- A satisfação do homem permitindo-lhe se sentir térmicamente confortável;
- A performance humana: as atividades intelectuais, manuais e perceptivas geralmente apresentam um melhor rendimento quando realizadas em conforto térmico;
- A conservação de energia: ao conhecer as condições e os parâmetros relativos ao conforto térmico dos ocupantes do ambiente, evitam-se desperdícios com calefação e refrigeração, muitas vezes desnecessários, sendo possível a escolha de equipamentos mais adequados e de menor consumo energético para uma determinada finalidade.
Conforto Térmico
“Conforto Térmico é o estado mental que expressa satisfação do homem com o ambiente que o circunda”. ASHRAE (American Society of Heating, Refrigeration and Air Conditioning Engineers).
O homem é um ser homeotérmico. Seu organismo é mantido a uma temperatura interna sensivelmente constante, na ordem de 37°C com limites muito estreitos, variando entre 36,1°C e 37,2°C, sendo 32°C o limite inferior e 42°C o limite superior para garantir a vida, em estado de enfermidade.
O ser humano pode ser comparado a uma máquina térmica — sua energia é conseguida através de fenômenos termoquímicos. A energia térmica produzida pelo organismo humano advém de reações químicas internas, sendo esse processo de produção de energia interna a partir de elementos combustíveis orgânicos, denominado de metabolismo.
O rendimento do organismo, como máquina térmica, possui um rendimento muito baixo, na ordem de 20%. A parcela restante, cerca de 80%, se transforma em calor, que deve ser dissipado para que o organismo seja mantido em equilíbrio.
O calor produzido e dissipado depende da atividade que o indivíduo desenvolve. Em repouso absoluto, o calor dissipado pelo corpo e cedido ao ambiente é aproximadamente 75 W.
Quando o calor produzido é maior que o calor dissipado, o corpo humano reage com mecanismos de termo regulação, ou seja, pelo suor, vasodilatação e termólise, que é a redução nos processos internos de combustão química no corpo. Quando o calor produzido é menor que o dissipado, o corpo se protege por aumentar o tremor do corpo, os pelos da pele ficam a uma altura maior (arrepio) de forma a manter uma camada de ar aquecido na superfície e ocorre a vasoconstrição, de modo a acelerar o fluxo sanguíneo.
Neste mesmo contexto, a vestimenta representa uma variável importante para o conforto térmico, pois atua como uma barreira para as trocas térmicas de convecção, radiação e condução. Em clima seco, vestimentas adequadas podem manter a umidade advinda do organismo pela transpiração. A vestimenta funciona como isolante térmico — que mantém, junto ao corpo, uma camada de ar mais aquecido, conforme seja mais ou menos isolante, conforme seu ajuste ao corpo e conforme a porção de corpo que cobre.
A vestimenta adequada será função da temperatura média ambiente, do movimento do ar, do calor produzido pelo organismo e, em alguns casos, da umidade do ar e da atividade a ser desenvolvida pelo indivíduo. A vestimenta reduz o ganho de calor relativo à radiação solar direta, as perdas em condições de baixo teor de umidade e o efeito refrigerador do suor. Reduz, ainda, a sensibilidade do corpo às variações de temperatura e de velocidade do ar. Sua resistência térmica depende do tipo de tecido, da fibra e do ajuste ao corpo, devendo ser medida através das trocas secas relativas de quem a usa. Sua unidade, “clo”, equivale a 0,155 m2Κ/W.
Então, o conforto térmico está associado a algumas variáveis, que devem ser analisadas adequadamente. Entre elas:
- Variáveis humanas:
Metabolismo (idade, sexo, raça, hábitos alimentares, atividade) e vestimenta.
- Variáveis meio ambiente:
TBS, TBU, UR, Velocidade do ar, Latitude/Longitude e Radiação solar.
- Variáveis do ambiente:
Orientação do ambiente, área e material de janelas e paredes, iluminação artificial, equipamentos, demanda de renovação de ar externo e infiltração.
Fanger, em 1972, realizou uma análise experimental com uma grande amostragem de pessoas, e equacionou o conforto térmico através de diversas variáveis. Através destas equações, outros autores, como Givoni (1992), chegaram a uma zona de conforto, delimitada por algumas regiões dentro da carta psicrométrica (Região 1 na figura 01), como pode ser visualizado na Figura 01.
[pic 1]
Figura 1: Carta bioclimática
Fonte: Givoni, 1992
Padrão normalizado de conforto
O padrão de conforto pode variar para cada tipo de atividade. De acordo com a norma NBR 16401, a tabela 01 mostra alguns dados de temperatura e umidade relativa ideais para o conforto:
Tabela 01: Condições recomendadas para o verão
Finalidade | Local | Recomendável | Máxima | ||
TBS (°C) | UR (%) | TBS (°C) | UR (%) | ||
Conforto | Residências Hotéis Escritórios Escolas | 23 a 25 | 40 a 60 | 26,5 | 65 |
Lojas de curto tempo de ocupação | Bancos Barbearias Cabelereiros Lojas Magazines Supermercados | 24 a 26 | 40 a 60 | 27,0 | 65 |
Ambientes com grandes cargas de calor latente e/ou sensível | Teatros Auditórios Templos Cinemas Bares Lanchonetes Restaurantes Bibliotecas Estúdios de TV | 24 a 26 | 40 a 65 | 27 | 65 |
Locais de reunião com movimento | Boates Salões de Baile | 24 a 26 | 40 a 65 | 27 | 65 |
Ambientes de arte (Para o ano inteiro) | Depósitos de livros, manuscritos e obras raras | 21 a 23 | 40 a 50 | - | - |
Acesso | Halls de elevadores | - | - | 28 | 70 |
Fonte: NBR 16401
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