O Desempenho Térmico

Desempenho Térmico

[pic 1]Transmissão de Calor

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Introdução

O conforto térmico em ambientes construídos dependerá, em grande parte, do desempenho térmico dos fechamentos (paredes, coberturas e pisos).

Esse desempenho diz respeito à capacidade do fechamento de trocar calor com o meio externo.

A transmissão de calor pode ocorrer espontaneamente em um sentido apenas: de uma fonte mais quente para uma mais fria (segunda lei da termodinâmica).

Exemplo

Em um dia frio, em que a temperatura externa está 1°C e a interna, em um ambiente aquecido, está a 22°C. Se desligarmos o aquecimento (calefação, aquecedores, ar-condicionado, etc.), como será a transmissão de calor?

 

...ou o contrário, em um dia quente, quando a temperatura externa estiver 28°C e a temperatura interna do ambiente estiver 22°C. Considere que o resfriamento foi desligado e imagine como será a transmissão de calor. [pic 2]

O fluxo de calor de uma zona de alta temperatura para uma zona de baixa temperatura pode ser feito de três formas:

         

O fluxo de calor de uma zona de alta temperatura para uma zona de baixa temperatura pode ser feito de três formas:

Radiação

A radiação solar é um dos fatores que mais interfere na troca de calor do meio externo e do interno.

 

A radiação solar é a principal fonte de ganhos térmicos em ambientes fechados de forma passiva (sem o uso de equipamentos).

 

Os fechamentos podem ser opacos (paredes em alvenarias, telhados com laje impermeabilizada, telhados, etc.), ou transparentes (janelas e portas de vidro, policarbonato, etc.).

 

Radiação

A transmissão de calor por radiação térmica diz respeito à parte infravermelha do espectro.

Convecção

A convecção, de forma simplificada, pode ser considerada a forma de transmissão de calor da superfície de um sólido para um fluído (líquido ou gás).

 

A magnitude depende de três fatores:

• a área de contato entre a superfície e o fluído (m²)
• a diferença de temperatura entre o fluído e a superfície, medida em Kelvin (K)
• o coeficiente de troca por convecção, o qual depende da viscosidade e velocidade, assim como o tipo de deslocamento do fluido. Unidade w/m²k

Condução

A transmissão de calor por condução trata-se do calor propagado dentro de um corpo, através da difusão de movimento molecular de um objeto ou de objetos em contato.

 

A magnitude depende dos seguintes fatores:

• a área transversal através da qual o calor flui, medida perpendicularmente à direção do fluxo de calor. É dada em m².
• a espessura do material que o fluxo de calor atravessará, dado em m².
• a diferença de temperatura entre os 2 pontos considerados.
• a propriedade do material conhecida como condutividade (λ). 

Em um fechamento opaco a transmissão ocorre quando há diferença de temperatura entre a superfície exterior e a interior.

 

O sentido do fluxo de calor será sempre do meio mais quente para o mais frio.

 

Desta forma, fechamentos opacos eficientes serão aqueles que buscarem diminuir trocas de calor indesejadas.

Para entender melhor como funcionam essas trocas de calor, observemos a figura abaixo:

FASE 1 – troca de calor com o exterior

• A superfície exterior receberá calor por radiação e convecção.
• A temperatura dessa superfície aumentará em função da sua resistência superficial externa (Rse), sendo essa função da velocidade do vento, e de forma simplificada será adotado o valor de 0,04m²k/W.  

 

A radiação que incide sobre ess superfície terá uma parte refletida e outra absorvida.

A ABSORTIVIDADE (α) + a REFLETIVIDADE (ρ) terão que somar 1.

[pic 3]

Por exemplo:

• Se a absortividade de um material for de 0,80, isso quer dizer que ele absorve 80% da energia incidente sobre ele e que reflete os outros 20%. [pic 4]

FASE 2 – condução através do fechamento

• Com a elevação da temperatura da superfície externa do fechamento haverá uma diferença de temperatura entre essa superfície e a superfície interna; com isso haverá a troca de calor entre as duas superfícies. [pic 5]
• Nessa fase a troca de calor será por condução e a intensidade do fluxo de calor dependerá da

CONDUTIVIDADE TÉRMICA do material (λ).

 

 

FASE 3 – troca de calor com                  o interior

• Tal como na fase 1, as trocas de calor entre a superfície interior e o meio interno voltam a ser por radiação e convecção.
• Como o calor, a temperatura dessa superfície interna aumentará e as perdas de calor por convecção dependerão da resistência superficial interna (Rsi) do fechamento, dada na tabela ao lado. [pic 6]
• Já as perdas por radiação dependerão da EMISSIVIDADE SUPERFICIAL do material (ε).

 

 

A CONDUTIVIDADE TÉRMICA do material (λ) depende de sua densidade, e representa a capacidade de conduzir maior ou menor quantidade de calor por unidade de tempo (W/mK). [pic 7]

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