Desempenho Térmico de edificações -...

Desempenho Térmico de edificações Aula 9: Desempenho térmico de paredes e coberturas

PROFESSOR

Roberto Lamberts

ALEJANDRO NARANJO

ECV 5161 UFSC FLORIANÓPOLIS Unidade deportiva Atanasio Girardot - Medellín

isolantes

estru

tura

cálculos

exemplos e testes introdução

2 Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 9: Desempenho térmico de paredes e coberturas

intr

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+

3 3 Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 9: Desempenho térmico de paredes e coberturas

Transferência de calor

equilíbrio térmico

Transmissão de Calor: ocorre quando dois corpos apresentam temperaturas diferentes

T1 T2


. Condução . Convecção . Radiação . Condensação

Formas de transmissão de calor

intro

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isolan

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cálculo

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los e te

stes


Absortância em ondas curtas – α : função da cor

RS absorvida/ RS incidente

Refletividade em ondas curtas – ρ:

RS refletida/ RS incidente

Transmissividade em ondas curtas – τ:

RS atravessa a superfície/ RS incidente

Emissividade – ε:

R emitida/ R emitida pelo corpo negro (mesma temperatura)

Propriedades térmicas dos materiais

intro

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cálculo

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Emissividade (ondas longas)

Fonte: NBR 15220 (2003)

Absortância (ondas curtas)

Tipo de superfície ε α Tipo de superfície


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Condutividade térmica – λ: fluxo de calor transferido por unidade de espessura e por

unidade de gradiente de temperatura (W/m.K)

Calor específico – c: quantidade de calor necessária para elevar em 1 grau a

temperatura de um componente, por unidade de massa (kJ/kg.K)


intro

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Termografía - Foto externa

Fachada Leste Fachada Sul Fachada Leste Fachada Sul

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Foto interna

Foto externa

Branco por fora Verde escuro por fora Branco por fora Verde escuro por fora

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Foto interna

Verde escuro por fora Branco por fora Verde escuro por fora Branco por fora

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Foto externa

Telhado branco Telhado fibrocimento Telhado branco Telhado fibrocimento

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Temperatura x acabamento superficial da telha

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Isolantes fibrosos (λ = 0.045 W/m.K)

Lã de rocha ou lã mineral

Lã de vidro

Poliestireno (λ = 0.035 a 0.040 W/m.K)

Expandido (granulado aglutinado por fusão)

Extrudado (células fechadas)

Espuma de poliuretano

(λ = 0.030 W/m.K)

Concreto celular com 400 kg/m³

(λ = 0.17 W/m.K)

Agregados leves

Expandido (granulado ou aglutinado por fusão)

Vermiculita

Argila expandida – concreto com 500 kg/m³

(λ = 0.20 W/m.K)

Cinza sinterizada

Escória sinterizada - concreto com 1000 kg/m³

(λ = 0.35 W/m.K)

Isolantes térmicos convencionais


Placa de forro revestida na face aparente

Feltros flexíveis

Aplicações:

-Isolação térmica de forros e coberturas

-Fabricação de telhas duplas isolantes

-Isolamento de ruídos de impacto

em pisos

-Isolação acústica de equipamentos

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Isolantes fibrosos (λ = 0.045 W/mK) Lã de vidro


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Isolantes fibrosos (λ = 0.045 W/mK) Lã de vidro

Painéis termo-acústicos

Feltros flexíveis ensacados

Isolamento para sistemas de distribuição de ar

Revest. Dutos metálicos

Aplicações:

-Na construção civil: Paredes duplas, coberturas, pisos flutuantes, miolos de divisórias e isolação térmica em geral.

-Na Indústria: Isolação térmica de caldeiras, fornos, estufas, tanques de armazenagem.


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Isolantes fibrosos (λ = 0.045 W/m.K) Lã de vidro

Painéis rígidos e semi-rígidos de lã de vidro

Aplicações em paredes Isolamento termo-acústico entre pavimentos

Isolamento termo-acústico Em laje de cobertura


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Aplicações em coberturas


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Aplicação de lã de vidro em tubulações

Isolante térmico cilíndrico, bi-partido de lã de vidro Aplicações: Tubulações que operam em baixas e altas temperaturas

21

Paredes DryWall

21 Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts

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Isolantes fibrosos (λ = 0.045 W/m.K) Lã de rocha ou lã mineral

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Principais características: • Incombustível • Resistência ao fogo • Segurança • Absorção Acústica

Propriedades:

• Boa resiliência • Resistência a vibrações • Não-higroscópico • Imputrescível • Quimicamente neutro

Painéis flexíveis, rígidos e semi-rígidos

Mantas flexíveis Tubos de lã de rocha com alta densidade

Painéis rígidos revestidos com um filme de PVC


Isolantes fibrosos (λ = 0.045 W/m.K) Lã de rocha ou lã mineral

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Flocos amorfos: Aplicação em sistemas ou equipamentos com difícil acesso

Segmentos rígidos em lã de rocha, suportados por um laminado de papel kraft. Utilizado para isolamento de superfícies cilíndricas

Feltros leves e flexíveis: Indicado para isolamentos termo-acústicos em superfícies irregulares, planas ou cilíndricas.


• Expandido (granulado aglutinado por fusão)

• Extrudado (células fechadas)

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Poliestireno (λ = 0.035 a 0.040 W/m.K)


Telhas e painéis isotérmicos compostos por chapas metálicas com núcleo em espuma de poliuretano expandido

Aplicações: coberturas, paredes internas e externas, divisórias, forros

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Espuma de poliuretano (λ = 0.030 W/m.K)


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Espuma de poliuretano (λ = 0.030 W/m.K)


Menor peso Não-inflamável

Isolante térmico Isolante acústico

intro

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cálculo

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stes

Concreto celular com 400 kg/m³ (λ = 0.045 W/m.K)


Agregado leve: vermiculita

Placas isolantes extremamente leves, prensadas, quimicamente ligadas, à base de vermiculita expandida. Utilizada para miolos de portas, divisórias, revestimento de estufas, caldeiras, fornos, etc

Argamassa plástica com baixa viscosidade para assentamento de tijolos e placas termo isolantes, constituida de vermiculita expandida, argila refratária e aglomerados minerais

intro

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Vermiculita em grãos

Utilizada na isolação térmica e acústica de equipamentos industriais, como componente de argamassas e de concretos leves para a construção.


leveza

resistência

inércia química

estabilidade dimensional

resistência ao fogo

isolante térmico

isolante acústico

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Agregado leve: argila expandida

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Resistência térmica:

Camadas homogêneas:

R = e / λ (W/m².K)

De superfície a superficie (Rt)

Fórmulas básicas

e

λ

Rt = Aa + Ab + … + An

Aa + Ab + … + An Ra + Rb + … + Rn

De ambiente a ambiente (RT)

RT = Rse + Rt + Rsi

Onde: e: espessura da camada λ: condutividade térmica do material da camada Aa, Ab .. An: Área de cada seção Ra, Rb .. Rn: Resistência térmica de superfície a superfície para cada seção Rse: Resistência superficial externa Rsi: Resistência superficial interna

Rse + Ra +Rb + Rc + Rsi

cálc

ulo

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+


Resistência Térmica superficial interna e externa:

cálc

ulo

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+


Condições de ventilação para as câmaras de ar:

São considerados dois tipos de ventilação para as câmaras de ar: Pouco ou Muito Ventiladas,

cálc

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Resistência térmica de câmaras de ar não ventiladas com largura muito maior que a espessura

cálc

ulo

s

+


Transmitância térmica: Fluxo de calor transmitido por unidade de área e por unidade de diferença de temperatura

U = 1/ RT (W/m².K)

Capacidade térmica:

CT = (λi . Ri) . Ci . ρi = (ei) . Ci . ρi

Capacidade térmica de um componente:

Fórmulas básicas

CT = Aa + Ab + … + An

Aa + Ab + … + An CTa + CTb + … + CTn

Onde: e: espessura da camada c: calor específico do material da camada ρ: densidade de massa aparente do material da camada Aa, Ab .. An: Área de cada seção CTa, CTb .. CTn: Capacidade térmica do compontente para cada seção


Atraso térmico elemento homogêneo

φ = 1,382 . e . ρ . c

3,6 . λ

ou

φ = 0,7284 . Rt . CT

Fórmulas básicas

intro

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ção – isolan

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los

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los e te

stes Atraso térmico elemento heterogêneo

φ = 1,382 . Rt . B1 + B2

B0 = CT - CText

Se B2 = 0 < 0 (negativo) B2 = 0

B1 = 0,226 . B0

Rt

B2 = 0,205 . (λ . ρ . C) ext . Rext - Rt - Rext

Rt 10

Fator de Calor Solar: FS = 100 . U . α . Rse


Fluxo de calor que atravessa a parede:

q = U . (Text – Tint) = U . ΔT

U = Transmitância térmica (W/m².K) ΔT = Text - Tint (K) q = densidade do fluxo de calor (W/m²)

Fluxo de calor que incide no ambiente:

Φ = q.A = U . ΔT . A

A = área da superfície (W/m²)

Transferência de calor

T. Ext > T. Int

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Fluxo de calor é função de:

• ΔT = Text – Tint • Radiação Solar (RS)

Temperatura Sol - ar: Efeito combinado radiação solar incidente + intercâmbios de energia (radiação e convecção)

Balanço térmico:

α . RS + ρ . RS = RS

α + ρ = 1

RS

ε

Comportamento diante da radiação solar

intro

du

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Tsol -ar = Text + α . RS . Rse

Φ = U . A . (Text + α . RS . Rse – Tint)

ΔRL = 0, perdas compensadas pela radiação de onda longa recebida do solo e das superfícies do meio

Fluxo de calor em planos verticais:

RS: Radiação total incidente na superfície Rse: Resistência superficial externa = trocas de calor por convecção e radiação entre a superfície e o meio ΔRL: Diferença entre a radiação de onda longa emitida e recebida pela superfície

Tsol - ar = Text + α . RS . Rse - ε . ΔRL . Rse

Radiação solar será inclusa no cálculo do fluxo de calor através de um valor de temperatura equivalente, Temperatura Sol - ar:

Superfícies verticais (paredes):


intro

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Tsol -ar = Text + α . RS . R se - 4

Φ = U . A . (Text + α . RS . R se – 4 - Tint)

Planos horizontais (coberturas):

Fluxo de calor em planos horizontais:

ε . ΔRL . R se = 4°C (Dados Experimentais)


intro

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exe

mp

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est

es

+


cor branca tijolo maciço

rebôco

INT

EXT

Dados: U = 2 W/m².K Text = 30°C Tint = 25°C Orientação = oeste (latitude 30° sul) A = 5 m x 3 m Pior situação de verão: RS ? Rse = 0,04 W/m².K (TABELA)

Exemplo numérico


α = 0,2 (parede branca)

Φ = U . A . (Text + α . RS . Rse – Tint)

Φ = 2,00 . 5,00 . 3,00. (30 + 0,2 . 715 . 0,04 – 25)

Φ = 321,6 W fluxo de calor que penetra no ambiente por m² de fechamento

Exemplo numérico

intro

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IRC – Ottawa


intro

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Caixa Quente Protegida: Execução de ensaios para medir a transmitância térmica de elementos construtivos Em escala real.


IRC - Ottawa

intro

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teste

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Placa Quente Protegida: Método de medição da condutividade e resistência térmica de materiais Parte 4 da NBR 15220 (2003)


IRC – Ottawa

intro

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IRC – Ottawa – Casas de testes

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Isolamento janelas

intro

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