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Conforto Ambiental
UNIDADE II - Conforto Térmico
2.1. Geometria de Insolação
2.2. Normas técnicas;
2.3. Projeto de edifício sustentável;
2.4. Imagens de projetos;
2.5. Acompanhamento do processo de estudo e elaboração de soluções de
projeto.
CONFORTO TÉRMICO
Normas técnicas
 ABNT NBR 6488, Componentes de construção – Determinação da condutância e da transmitância
térmica - Método da caixa quente protegida
 ABNT NBR15220-2, Desempenho térmico de edificações – Parte 2: Métodos de cálculo da
transmitância térmica, da capacidade térmica, do atraso térmico e do fator solar de elementos e
componentes de edificações
 ABNT NBR 15220-3, Desempenho térmico de edificações – Parte 3: Zoneamento bioclimático
brasileiro e diretrizes construtivas para habitações unifamiliares de interesse social
 ABNT NBR 15220-4, Desempenho térmico de edificações – Parte 4: Medição da resistência
térmica e da condutividade térmica pelo princípio da placa quente protegida
 ABNT NBR 15575-1_2013 Edificações Habitacionais — Desempenho Parte 1: Requisitos gerais
CONFORTO TÉRMICO
Geometria de Insolação
 https://www.sunearthtools.com/dp/tools/pos_sun.php#top
CONFORTO TÉRMICO
Geometria de Insolação
 Latitude: 28º 15' 46" S
 Longitude: 52º 24' 24" W
 Linhas Verticais = HORAS
 Horizontais = DIAS
21 Jan - Nov
21 Dez – solstício
21 Jun – solstício
21 Fev - Out
21 Mar - Set
21 Abr - Ago
21 Mai - Jul
CONFORTO TÉRMICO
Acesso ao sol
CONFORTO TÉRMICO
Acesso ao sol
Aula 04 conforto termico
Aula 04 conforto termico
Aula 04 conforto termico
Carro estacionado a sobra:
27ºC
Temperatura
30ºC
Carro de cor clara estacionado ao sol:
48ºC
Carro de cor escura estacionado ao sol:
56ºC
CONFORTO TÉRMICO
Estudo de Projeto
CONFORTO TÉRMICO
Estudo de Projeto
CONFORTO TÉRMICO
Estudo de Projeto
CONFORTO TÉRMICO
Estudo de Projeto
CONFORTO TÉRMICO
Estudo de Projeto
Aula 04 conforto termico
CONFORTO TÉRMICO
Estudo de Projeto
CONFORTO TÉRMICO
Planta Baixa
Corte
Fachada
Planta Baixa
Corte
Fachada
Planta Baixa
Corte
Fachada
CONFORTO TÉRMICO
Considerando a posição solar do dormitório de vocês, responda:
1. A janela esta posicionada a que direção? (norte, sul, sudeste, leste, nordeste)
2. Qual as dimensões do ambiente?
3. Qual o tamanho da abertura?
4. Que tipo de esquadria? Qual a abertura que proporciona a passagem solar?
5. Determine o azimute e ângulo do sol em relação ao horizonte as 14h do dia 21/03.
1. Az= ______ º Inclinação= ______º
6. Faça um desenho esquemático da incidência de sol, desconsiderando as construções do
entorno, para as 14h dia 21/03.
7. Faça um desenho esquemático da incidência de sol, considerando as construções do entorno,
para as 14h dia 21/03.
8. Gere um croqui do ambiente, informando a espessura das paredes, cobertura, materiais e cores.
CONFORTO TERMICO
Trocas de calor
 Trocas Secas
 São trocas de calor que envolve variação de temperatura.
 Diferente de trocas Úmidas – tem agua no meio.
 Tem 3 mecanismos:
 Convecção
 Radiação
 Condução.
CONFORTO TERMICO
Trocas de calor – trocas secas
 Convecção
 𝑞 𝑐 - Intensidade de fluxo térmico por convecção (W/m²)
 ℎ 𝑐 - coeficiente de trocas térmicas por convecção (W/m² ºC)
 Superfície horizontal (fluxo descendente) = 1,2
 Superfície horizontal (fluxo ascendente) = 7
 Superfície vertical
 t – temperatura do ar (ºC)
 𝜃 - temperatura da superfície do solido (parede) (ºC)
 t> 𝜃 ou 𝜃>t
𝑞 𝑐 = ℎ 𝑐 𝑡 − 𝜃 (W/m²)
CONFORTO TERMICO
Trocas de calor – trocas secas
 Radiação
 𝑞 𝑟 - Intensidade de fluxo térmico por radiação (W/m²)
 ℎ 𝑟 - coeficiente de trocas térmicas por radiação (W/m² ºC)
 Para materiais de construção correntes, sem brilho metálico, pode-se adotar 5 W/m²ºC
 𝜃 - temperatura da superfície da parede considerada (ºC)
 𝜃𝑟 - temperatura radiante relativa as demais superfícies (ºC)
𝑞 𝑟 = ℎ 𝑟 𝜃 − 𝜃𝑟 (W/m²)
CONFORTO TERMICO
Trocas de calor – trocas secas
 Condução
 λ - Coeficiente e condutibilidade térmica do material (W/m ºC)
 e - espessura da parede (m)
 𝜃𝑒 - temperatura da superfície externa (ºC)
 𝜃𝑖 - temperatura da superfície interna (ºC)
 r = resistência térmica especifica da parede (m² ºC/W)
𝑞 𝑐𝑑 =
λ
𝑒
𝜃𝑒 − 𝜃𝑖 (W/m²)
𝑒
λ
= 𝑟
𝑞 𝑐𝑑 =
𝜃 𝑒 − 𝜃 𝑖
𝑟
(W/m²)
e
𝜃𝑒
𝜃𝑖
λ
CONFORTO TERMICO
Trocas de calor – trocas secas
 Condução
 λ - Coeficiente e condutibilidade térmica do material
(W/m ºC)
 densidade do material — a matéria é sempre muito
mais condutora que o ar contido em seus poros;
 natureza química do material — os materiais
amorfos são geralmente menos condutores que os
cristalinos;
 a umidade do material — a água é mais condutora
que o ar
CONFORTO TERMICO
Trocas de calor – trocas úmidas
 Evaporação
 Mudança de liquido para vapor.
 Condensação
 Mudança de vapor em liquido.
 A condensação em cozinhas e banheiros, nos horários de uso, é normal.
 Problemática quando se dá em paredes e coberturas de baixa
resistência térmica.
 Elimina-se este problema com ventilação ou melhora-se a
resistência.
CONFORTO TERMICO
Trocas de calor – trocas úmidas
 Condutância térmica superficial
 A condutância térmica superficial engloba as trocas térmicas que se dão à superfície da
parede.
𝜃𝑖𝜃𝑒
ℎ𝑖ℎ 𝑒
𝑡𝑖
𝑡 𝑒
CONFORTO TERMICO
Trocas de calor – trocas úmidas
 Ponto de orvalho
 A umidade relativa varia com a temperatura do ar, diminuindo
com o aumento desta.
 Quando o ar contendo uma certa quantidade de água é
esfriado, sua capacidade de reter água é reduzida,
aumentando a umidade relativa até se tornar saturado — com
umidade 100%. A temperatura na qual esse ar se satura é
denominada temperatura do ponto de orvalho.
Pontodeorvalho
Temperatura Interna
CONFORTO TERMICO
Trocas de calor – trocas úmidas
 R – Resistencia térmica
 𝑡𝑖 — temperatura do ar interno (°C);
 𝑡 𝑒 — temperatura do ar externo (°C);
 𝑡 𝑜 — temperatura do ponto de orvalho relativa a ti (°C);
 hi — coeficiente de condutância térmica superficial interna (W/m2°C).
𝑅 =
𝑡 𝑒−𝑡𝑖
𝑡 𝑖 − 𝑡0
.
1
ℎ 𝑖
(m² ºC/W)
CONFORTO TERMICO
Trocas de calor – trocas úmidas
 Coeficiente Global de Transmissão Térmica ( K )
 K incorpora trocas térmicas superficiais, tanto por convecção, radiação e condução (através
do material).
 Paredes Homogêneas
𝑞 = ℎ𝑖 𝑡𝑖 − 𝜃𝑖
trocas térmicas
𝑞 = ℎ 𝑒 𝜃𝑒 − 𝑡 𝑒
trocas térmicas
𝑞 =
𝜆 𝜃𝑖 − 𝜃𝑒
𝑒
dentro do material
1
𝐾
=
1
ℎ𝑖
+
1
ℎ 𝑒
+
𝑒
𝜆
𝑞 =
𝜃𝑒 − 𝑡 𝑒
1
ℎ 𝑒
𝑞 =
𝑡𝑖 − 𝜃𝑖
1
ℎ𝑖
𝑞 =
𝜃𝑖 − 𝜃𝑒
𝑒
𝜆
𝑞 = 𝐾 Δ𝑡
𝑅 =
1
𝐾
CONFORTO TERMICO
Trocas de calor
 Paredes heterogêneas
1
𝐾
=
1
ℎ 𝑒
+
1
ℎ 𝑒
+
𝑒1
𝜆1
+
𝑒3
𝜆3
+
𝑒2
𝜆2
CONFORTO TERMICO
Trocas de calor
 Paredes heterogêneas com uma camada de ar
CONFORTO TERMICO
Trocas de calor – Exercícios
 Calcule o coeficiente global de transmissão térmica “K” dos seguintes fechamentos:
a. Painel de concreto armado com 8cm de espessura.
b. Parede de alvenaria com 11cm de espessura.
c. Parede de bloco de concreto, 8 furos, com espessura de 19cm.
d. Laje de concreto com 12 cm de espessura.
e. Telha de barro (horizontal) com espessura de 15cm.
f. Classifique, em ordem do melhor para o pior desempenho térmico.
CONFORTO TERMICO
Trocas de calor – Exercício
 Compare o desempenho térmico dos fechamentos dados a seguir.
a. 𝜆 𝑎𝑟 = 0,27 𝑤/𝑚. º𝐶
b. 𝜆 𝑚𝑎𝑑𝑒𝑖𝑟𝑎 = 0,12 𝑤/𝑚. º𝐶
c. 𝜆 𝑡𝑖𝑗𝑜𝑙𝑜 = 0,72 𝑤/𝑚. º𝐶
d. 𝜆 𝑟𝑒𝑏𝑜𝑐𝑜 = 0,65 𝑤/𝑚. º𝐶
e. ℎ𝑖, ℎ 𝑒 = 𝑣𝑒𝑟 𝑡𝑎𝑏𝑒𝑙𝑎𝑠
 Calcule os Ks e comente os resultados
Cedro – 1cm
Tijolo maciço– 11cm
Reboco – 1,5cm
A
B
Reb – 1,5cm
Tijolo maciço– 11cm
AR– 1,5cm
Reboco – 1,5cm
Tijolo maciço– 11cm
CONFORTO TERMICO
Trocas de calor – Exercício
 Qual a resistência térmica de uma parede de alvenaria constituída de:
 0,5 cm reboco
 2,0 cm emboço
 0,5 cm chapisco
 15,0 cm tijolo
 0,5 cm chapisco
 2,0 cm emboço
 0,5 cm reboco
CONFORTO TERMICO
Trocas de calor
 Paredes heterogêneas verticais
𝐾 =
𝐾1 𝐴1 + 𝐾2 𝐴2 + 𝐾 𝑛 𝐴 𝑛
𝐴1 + 𝐴2 + 𝐴 𝑛
CONFORTO TERMICO
Trocas de calor – Exercício
 Calcule o coeficiente global de transmissão térmica do fechamento heterogêneo em superfícies
dado a seguir (os dois tipos de paredes estão especificados com suas respectivas áreas):
 Área 1:
 15 m²
 1,5 cm reboco
 20cm tijolo maciço
 1,5cm reboco
 1,5 cm cedro
 Área 2
 40 m²
 1,5 cm reboco
 20cm tijolo maciço
 1,5cm reboco
CONFORTO TERMICO
Trocas de calor
 Paredes opacas
 q – intensidade de fluxo térmico
 𝐾 — coeficiente global de transmissão térmica (W/m² °C);
 𝑡 𝑒 — temperatura do ar externo (°C);
 α — coeficiente de absorção da radiação solar.
 𝐼𝑔 — intensidade da radiação solar incidente global (W/m²);
 ℎ 𝑒 — coeficiente de condutância térmica superficial externa (W/m² °C);
 𝑡𝑖 — temperatura do ar interno (°C);
𝑞 = 𝐾 𝑡 𝑒 +
𝛼 𝐼 𝑔
ℎ 𝑒
− 𝑡𝑖 (W/m²)
CONFORTO TERMICO
Trocas de calor
 Paredes translucidas
 q – intensidade de fluxo térmico
 α — coeficiente de absorção da radiação solar.
 𝐾 — coeficiente global de transmissão térmica (W/m² °C);
 ℎ 𝑒 — coeficiente de condutância térmica superficial externa (W/m² °C);
 𝜏 – parcela que penetra por transparência
 𝐼𝑔 — intensidade da radiação solar incidente global (W/m²);
 𝑡 𝑒 — temperatura do ar externo (°C);
 𝑡𝑖 — temperatura do ar interno (°C);
𝑞 =
𝛼𝐾
ℎ 𝑒
+ 𝜏 𝐼𝑔 + 𝐾(Δ𝑡) (W/m²)
𝛼𝐾
ℎ 𝑒
+ 𝜏 = 𝑆𝑡𝑟
CONFORTO TERMICO
Trocas de calor – Exercício
 Determine o “q” da parede e da esquadria
 Pé direito = 3 m
𝑞 = 𝑆𝑡𝑟. 𝐼𝑔 + 𝐾(Δ𝑡) (W/m²)
𝑞 = 𝐾 𝑡 𝑒 +
𝛼 𝐼 𝑔
ℎ 𝑒
− 𝑡𝑖 (W/m²)
𝑡𝑖 = 23ºC
𝑡 𝑒 = 35ºC
CONFORTO TERMICO
Trocas de calor
 Brises
 0,20 a 0,25 - quebra-sol contínuo, vertical, diante de parede
vertical, a 30 cm, sem características especiais do material e
acabamentos;
 0,15 a 0,10 - quebra-sol contínuo, vertical, diante de parede
vertical, a 30 cm, com R ≅ 0,6 m2°C/W, face externa branca e
face interna pouco emissiva;
 0,15 a 0,20 - cobertura com sombreamento de um quebra-sol
contínuo, a 30 cm;
 0,05 - cobertura com sombreamento de quebra-sol contínuo, a
30 cm, face externa clara, face interna pouco emissiva, material
isolante;
 0,20 e 0,50 - beirais e quebra-sol de lâminas horizontais.
𝑞 = 𝐾 𝑡 𝑒 +
𝛼 𝐼 𝑔
ℎ 𝑒
− 𝑡𝑖 (W/m²)
α
CONFORTO TERMICO
Trocas de calor
CONFORTO TERMICO
Trocas de calor
𝑞 = 𝑆𝑡𝑟. 𝐼𝑔 + 𝐾(Δ𝑡) (W/m²)
CONFORTO TERMICO
Trocas de calor
PÉSSIMO
ISOLANTE
CONDUTIVIDADE TÉRMICA =
ÓTIMO
ISOLANTE
CONDUTIVIDADE TÉRMICA =
CONFORTO TERMICO
 OK... Porem o que representa o “W”?
 Vamos rever o “SISTEMAS DE UNIDADES”
 Kcal é a energia requerida na forma de calor para elevar a temperatura de 1kg de água de 14,5
ºF a 15,5 ºF
 Btu é a energia requerida na forma de calor para elevar a temperatura de 1lb de água de 67,5
ºF a 68,5 ºF
 1W = 3.412141633 BTU/hr
SISTEMA TEMPO, t COMPRIMENTO,L MASSA ,m TEMPERATURA FORÇA,F ENEGIA,E POTÊNCIA,P
S.I. segundo,
S
metro,
M
quilograma,
kg
Kelvin,
K
Newton,
N
Joule,
J
Watt,
W
INGLÊS segundo,
S
pé,
Ft
libra-
massa,lb
Farenheit,
ºF
libra-força,
Lbf
lbf-ft (Btu) Btu/h
MÉTRICO segundo,
s
metro,
m
quilograma,4
kg
celsius,
ºC
kilograma-
força,kgf
Kg.m (kcal) kcal/h
Calculo
Ganhando calor
 Dormitório de vocês
 Dimensões
 Cor da pintura externa
 α = ???
 Materiais do involucro
 Material cobertura
 Determinação do “k”
1
𝐾
=
1
ℎ 𝑒
+
1
ℎ𝑖
+
𝑒
𝜆
= 𝑅
Calculo
Ganhando calor
 Determinação dos “Q”
 Determinação do ganho devido a ocupação
𝑄 𝑜𝑝 = 𝐴 𝑜𝑝 𝑥
𝛼. 𝐾
ℎ 𝑒
𝑥𝐼𝑔
𝑄𝑡𝑟 = 𝐴 𝑡𝑟 𝑥 𝑆𝑡𝑟 𝑥 𝐼𝑔
𝑄 𝑒 = 𝑛 . 𝑐 𝑠
𝑄𝑐𝑜𝑏 = 𝐴 𝑐𝑜𝑏 𝑥
𝛼. 𝐾
ℎ 𝑒
𝑥𝐼𝑔
CONFORTO TERMICO
Ganho total de calor
 EQUIPAMENTOS: adota-se 60% da potência cedido ao
ambiente, caso não seja a função do aparelho.
𝑄 𝑒𝑞 = 60% . 𝑃
CONFORTO TERMICO
Ganho total de calor
 ILUMINAÇÃO:
 INCANDESCENTES: 10% luz, 90% calor.
 FLUORESCENTES: 25% luz + 25% calor
radiante + 50% convecção e condução.
 O reator: 25% da potência nominal da
lâmpada sob forma de calor.
 LED: 90% luz e 10% calor
𝑄𝑖 = 𝐹 . 𝑃
Calculo
Perdendo calor
 Perda pela parede/cobertura
 Perda pela ventilação
 N = numero de trocas de ar (adotamos) 5 a 7
 V = volume do ambiente
 Ganhos - Perdas
𝑄′ 𝑜𝑝 = 𝐴 𝑜𝑝. 𝐾. ∆𝑡 𝑄′ 𝑡𝑟 = 𝐴 𝑡𝑟. 𝐾. ∆𝑡
𝑄′ 𝑣𝑒𝑛𝑡 = 0,35. 𝑁. 𝑉. ∆𝑡
𝑬𝑸𝑼𝑰𝑷𝑨𝑴𝑬𝑵𝑻𝑶 + 𝑷𝑬𝑺𝑺𝑶𝑨 + 𝑰𝑳𝑼𝑴𝑰𝑵𝑨ÇÃ𝑶 + 𝑺𝑶𝑳𝑨𝑹 = 𝑷𝑨𝑹𝑬𝑫𝑬 𝑶𝑷𝑨𝑪𝑨 + 𝑷𝑨𝑹𝑬𝑫𝑬 𝑻𝑹𝑨𝑵𝑺𝑳𝑼𝑪𝑰𝑫𝑨 + 𝑽𝑬𝑵𝑻𝑰𝑳𝑨ÇÃ𝑶
𝑄′ 𝑐𝑜𝑏 = 𝐴 𝑐𝑜𝑏. 𝐾. ∆𝑡
INÉRCIA TÉRMICA
 Objetivo: cálculo do fator de inércia "m"
 Considerar:
 Superfícies equivalentes pesadas
 Revestimentos
 Cálculo do fator de inércia
 Variável 2: "m”
𝑡𝑖 𝑚𝑎𝑥
= 𝑡 𝑒 + 1 − 𝑚 𝐸 + 1 − 𝑚 ∆𝑡
Elongação
𝐸 =
𝐴
2
Amplitude
𝐴 =
𝑇𝑒 𝑚𝑎𝑥 − 𝑇𝑒 𝑚𝑖𝑛
2
𝑇𝑒 𝑚𝑎𝑥 =
𝑇𝑑 + 𝑇𝑠
2
𝑇𝑒 𝑚𝑖𝑛 =
𝑡 𝑑 + 𝑡 𝑠
2
Ts — média das máximas anuais do mês mais quente — coluna 4;
Td — média das máximas diárias do mês mais quente — coluna 2;
ts — média das mínimas anuais do mês mais quente — coluna 5;
td — média das mínimas diárias do mês mais quente — coluna 3.
TsTd tstd UR
(1) — Média aritmética mensal da
temperatura em °C
(7) — Total mensal da chuva caída (precipitação)
em mm.
INÉRCIA TÉRMICA
Croiset
𝑒
2
𝑥 𝑑
1
𝐾
=
𝑒
λ
m = 0,4
m = 0,6
m = 0,8
m = 1,0
Superfícies equivalentes pesadas =
𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑥 𝑐𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒
𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑜 𝑝𝑖𝑠𝑜
𝑡𝑖 𝑚𝑎𝑥
= 𝑡 𝑒 + 1 − 𝑚 𝐸 + 1 − 𝑚 ∆𝑡
Temperatura Efetiva
 𝑡𝑖 𝑚𝑎𝑥
► Temperatura de bulbo seco — T.B.S.
 Umidade Relativa do Ar — U.R.
 Passo Fundo – entre 75 % e 85 %
 Temperatura de bulbo úmido — T.B.U. — pode ser calculada através da Carta Psicrométrica:
𝑡𝑖 𝑚𝑎𝑥
= 𝑡 𝑒 + 1 − 𝑚 𝐸 + 1 − 𝑚 ∆𝑡
𝑡𝑒 =
𝑇𝑒 𝑚𝑎𝑥 + 𝑇𝑒 𝑚𝑖𝑛
2
∆𝑡 = 𝑡𝑖 − 𝑡 𝑒
Aula 04 conforto termico
Aula 04 conforto termico
Resumo das características climáticas do
estado
As principais características climáticas do estado do Rio Grande do Sul podem ser sintetizadas conforme segue:
 Estações do ano: bem caracterizadas, com verão quente, inverno frio e outono mais frio do que a primavera.
 Temperatura média: em nível anual, varia de 14,0 ºC a 20,0 ºC, com o mês mais quente (janeiro) entre 18,0 ºC e 26,5
ºC e o mês mais frio (julho) entre 9,5 ºC a 15,8 ºC.
 Temperaturas extremas: máximas absolutas superiores a 33,0 ºC e inferiores a 43,0 ºC; as mínimas absolutas já
atingiram 8,5 ºC abaixo de zero.
 Chuva anual: totais anuais médios superiores a 1.100 mm e inferiores a 2.500 mm, com variação entre 79 e 140 dias
com chuva. Chove mais na metade norte do estado, em relação à parte sul.
 Umidade relativa do ar: entre 75 % e 85 %.
 Ventos predominantes: sudeste (SE), como primeira direção, e nordeste (NE), como segunda direção.
 Regiões mais quentes: Baixo Vale do Uruguai, Depressão Central e Missões.
 Regiões mais frias: Serra do Nordeste, Planalto e Serra do Sudeste.
Fonte: http://www.cnpt.embrapa.br/pesquisa/agromet/pdf/Clima_de_Passo_Fundo.pdf
CONFORTO TERMICO
Inercia térmica
 Os que apresentam alta resistência são
chamados de materiais isolantes, tais quais:
 poliestireno extrudado
 poliestireno expandido
 Rockwool – lã mineral
 Lã de vidro
 Poliuretano - espuma
 Painéis Sanduíche
 Outros produtos
 Eco soluções
CONFORTO TERMICO
Inercia térmica
 A inércia térmica está relacionado ao processo de transferência de calor
entre os ambientes externos e internos através de elementos sólidos.
 É a capacidade que os elementos estruturais (paredes, portas, janelas...)
de armazenar calor.
 Vantagens:
 A inércia térmica ajuda no atraso e diminuição dos picos de calor.
Inercia Alta
Inercia Baixa Temperatura Externa Interna
Temperatura Externa Interna≠
≈
CONFORTO TERMICO
Inercia térmica
 Há quem afirme que a “Inércia térmica” é a peça principal
do conforto.
 O que é Inércia térmica?
 Todos os materiais resistem a passagem de calor
através deles.
 Alguns tem muita baixa resistência, como os metais,
 Outro tem força média, tais como materiais de
construção (gesso, argamassa, tijolos, ...).

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  • 1. Conforto Ambiental UNIDADE II - Conforto Térmico 2.1. Geometria de Insolação 2.2. Normas técnicas; 2.3. Projeto de edifício sustentável; 2.4. Imagens de projetos; 2.5. Acompanhamento do processo de estudo e elaboração de soluções de projeto.
  • 2. CONFORTO TÉRMICO Normas técnicas  ABNT NBR 6488, Componentes de construção – Determinação da condutância e da transmitância térmica - Método da caixa quente protegida  ABNT NBR15220-2, Desempenho térmico de edificações – Parte 2: Métodos de cálculo da transmitância térmica, da capacidade térmica, do atraso térmico e do fator solar de elementos e componentes de edificações  ABNT NBR 15220-3, Desempenho térmico de edificações – Parte 3: Zoneamento bioclimático brasileiro e diretrizes construtivas para habitações unifamiliares de interesse social  ABNT NBR 15220-4, Desempenho térmico de edificações – Parte 4: Medição da resistência térmica e da condutividade térmica pelo princípio da placa quente protegida  ABNT NBR 15575-1_2013 Edificações Habitacionais — Desempenho Parte 1: Requisitos gerais
  • 3. CONFORTO TÉRMICO Geometria de Insolação  https://www.sunearthtools.com/dp/tools/pos_sun.php#top
  • 4. CONFORTO TÉRMICO Geometria de Insolação  Latitude: 28º 15' 46" S  Longitude: 52º 24' 24" W  Linhas Verticais = HORAS  Horizontais = DIAS 21 Jan - Nov 21 Dez – solstício 21 Jun – solstício 21 Fev - Out 21 Mar - Set 21 Abr - Ago 21 Mai - Jul
  • 10. Carro estacionado a sobra: 27ºC Temperatura 30ºC Carro de cor clara estacionado ao sol: 48ºC Carro de cor escura estacionado ao sol: 56ºC
  • 18. CONFORTO TÉRMICO Planta Baixa Corte Fachada Planta Baixa Corte Fachada Planta Baixa Corte Fachada
  • 19. CONFORTO TÉRMICO Considerando a posição solar do dormitório de vocês, responda: 1. A janela esta posicionada a que direção? (norte, sul, sudeste, leste, nordeste) 2. Qual as dimensões do ambiente? 3. Qual o tamanho da abertura? 4. Que tipo de esquadria? Qual a abertura que proporciona a passagem solar? 5. Determine o azimute e ângulo do sol em relação ao horizonte as 14h do dia 21/03. 1. Az= ______ º Inclinação= ______º 6. Faça um desenho esquemático da incidência de sol, desconsiderando as construções do entorno, para as 14h dia 21/03. 7. Faça um desenho esquemático da incidência de sol, considerando as construções do entorno, para as 14h dia 21/03. 8. Gere um croqui do ambiente, informando a espessura das paredes, cobertura, materiais e cores.
  • 20. CONFORTO TERMICO Trocas de calor  Trocas Secas  São trocas de calor que envolve variação de temperatura.  Diferente de trocas Úmidas – tem agua no meio.  Tem 3 mecanismos:  Convecção  Radiação  Condução.
  • 21. CONFORTO TERMICO Trocas de calor – trocas secas  Convecção  𝑞 𝑐 - Intensidade de fluxo térmico por convecção (W/m²)  ℎ 𝑐 - coeficiente de trocas térmicas por convecção (W/m² ºC)  Superfície horizontal (fluxo descendente) = 1,2  Superfície horizontal (fluxo ascendente) = 7  Superfície vertical  t – temperatura do ar (ºC)  𝜃 - temperatura da superfície do solido (parede) (ºC)  t> 𝜃 ou 𝜃>t 𝑞 𝑐 = ℎ 𝑐 𝑡 − 𝜃 (W/m²)
  • 22. CONFORTO TERMICO Trocas de calor – trocas secas  Radiação  𝑞 𝑟 - Intensidade de fluxo térmico por radiação (W/m²)  ℎ 𝑟 - coeficiente de trocas térmicas por radiação (W/m² ºC)  Para materiais de construção correntes, sem brilho metálico, pode-se adotar 5 W/m²ºC  𝜃 - temperatura da superfície da parede considerada (ºC)  𝜃𝑟 - temperatura radiante relativa as demais superfícies (ºC) 𝑞 𝑟 = ℎ 𝑟 𝜃 − 𝜃𝑟 (W/m²)
  • 23. CONFORTO TERMICO Trocas de calor – trocas secas  Condução  λ - Coeficiente e condutibilidade térmica do material (W/m ºC)  e - espessura da parede (m)  𝜃𝑒 - temperatura da superfície externa (ºC)  𝜃𝑖 - temperatura da superfície interna (ºC)  r = resistência térmica especifica da parede (m² ºC/W) 𝑞 𝑐𝑑 = λ 𝑒 𝜃𝑒 − 𝜃𝑖 (W/m²) 𝑒 λ = 𝑟 𝑞 𝑐𝑑 = 𝜃 𝑒 − 𝜃 𝑖 𝑟 (W/m²) e 𝜃𝑒 𝜃𝑖 λ
  • 24. CONFORTO TERMICO Trocas de calor – trocas secas  Condução  λ - Coeficiente e condutibilidade térmica do material (W/m ºC)  densidade do material — a matéria é sempre muito mais condutora que o ar contido em seus poros;  natureza química do material — os materiais amorfos são geralmente menos condutores que os cristalinos;  a umidade do material — a água é mais condutora que o ar
  • 25. CONFORTO TERMICO Trocas de calor – trocas úmidas  Evaporação  Mudança de liquido para vapor.  Condensação  Mudança de vapor em liquido.  A condensação em cozinhas e banheiros, nos horários de uso, é normal.  Problemática quando se dá em paredes e coberturas de baixa resistência térmica.  Elimina-se este problema com ventilação ou melhora-se a resistência.
  • 26. CONFORTO TERMICO Trocas de calor – trocas úmidas  Condutância térmica superficial  A condutância térmica superficial engloba as trocas térmicas que se dão à superfície da parede. 𝜃𝑖𝜃𝑒 ℎ𝑖ℎ 𝑒 𝑡𝑖 𝑡 𝑒
  • 27. CONFORTO TERMICO Trocas de calor – trocas úmidas  Ponto de orvalho  A umidade relativa varia com a temperatura do ar, diminuindo com o aumento desta.  Quando o ar contendo uma certa quantidade de água é esfriado, sua capacidade de reter água é reduzida, aumentando a umidade relativa até se tornar saturado — com umidade 100%. A temperatura na qual esse ar se satura é denominada temperatura do ponto de orvalho. Pontodeorvalho Temperatura Interna
  • 28. CONFORTO TERMICO Trocas de calor – trocas úmidas  R – Resistencia térmica  𝑡𝑖 — temperatura do ar interno (°C);  𝑡 𝑒 — temperatura do ar externo (°C);  𝑡 𝑜 — temperatura do ponto de orvalho relativa a ti (°C);  hi — coeficiente de condutância térmica superficial interna (W/m2°C). 𝑅 = 𝑡 𝑒−𝑡𝑖 𝑡 𝑖 − 𝑡0 . 1 ℎ 𝑖 (m² ºC/W)
  • 29. CONFORTO TERMICO Trocas de calor – trocas úmidas  Coeficiente Global de Transmissão Térmica ( K )  K incorpora trocas térmicas superficiais, tanto por convecção, radiação e condução (através do material).  Paredes Homogêneas 𝑞 = ℎ𝑖 𝑡𝑖 − 𝜃𝑖 trocas térmicas 𝑞 = ℎ 𝑒 𝜃𝑒 − 𝑡 𝑒 trocas térmicas 𝑞 = 𝜆 𝜃𝑖 − 𝜃𝑒 𝑒 dentro do material 1 𝐾 = 1 ℎ𝑖 + 1 ℎ 𝑒 + 𝑒 𝜆 𝑞 = 𝜃𝑒 − 𝑡 𝑒 1 ℎ 𝑒 𝑞 = 𝑡𝑖 − 𝜃𝑖 1 ℎ𝑖 𝑞 = 𝜃𝑖 − 𝜃𝑒 𝑒 𝜆 𝑞 = 𝐾 Δ𝑡 𝑅 = 1 𝐾
  • 30. CONFORTO TERMICO Trocas de calor  Paredes heterogêneas 1 𝐾 = 1 ℎ 𝑒 + 1 ℎ 𝑒 + 𝑒1 𝜆1 + 𝑒3 𝜆3 + 𝑒2 𝜆2
  • 31. CONFORTO TERMICO Trocas de calor  Paredes heterogêneas com uma camada de ar
  • 32. CONFORTO TERMICO Trocas de calor – Exercícios  Calcule o coeficiente global de transmissão térmica “K” dos seguintes fechamentos: a. Painel de concreto armado com 8cm de espessura. b. Parede de alvenaria com 11cm de espessura. c. Parede de bloco de concreto, 8 furos, com espessura de 19cm. d. Laje de concreto com 12 cm de espessura. e. Telha de barro (horizontal) com espessura de 15cm. f. Classifique, em ordem do melhor para o pior desempenho térmico.
  • 33. CONFORTO TERMICO Trocas de calor – Exercício  Compare o desempenho térmico dos fechamentos dados a seguir. a. 𝜆 𝑎𝑟 = 0,27 𝑤/𝑚. º𝐶 b. 𝜆 𝑚𝑎𝑑𝑒𝑖𝑟𝑎 = 0,12 𝑤/𝑚. º𝐶 c. 𝜆 𝑡𝑖𝑗𝑜𝑙𝑜 = 0,72 𝑤/𝑚. º𝐶 d. 𝜆 𝑟𝑒𝑏𝑜𝑐𝑜 = 0,65 𝑤/𝑚. º𝐶 e. ℎ𝑖, ℎ 𝑒 = 𝑣𝑒𝑟 𝑡𝑎𝑏𝑒𝑙𝑎𝑠  Calcule os Ks e comente os resultados Cedro – 1cm Tijolo maciço– 11cm Reboco – 1,5cm A B Reb – 1,5cm Tijolo maciço– 11cm AR– 1,5cm Reboco – 1,5cm Tijolo maciço– 11cm
  • 34. CONFORTO TERMICO Trocas de calor – Exercício  Qual a resistência térmica de uma parede de alvenaria constituída de:  0,5 cm reboco  2,0 cm emboço  0,5 cm chapisco  15,0 cm tijolo  0,5 cm chapisco  2,0 cm emboço  0,5 cm reboco
  • 35. CONFORTO TERMICO Trocas de calor  Paredes heterogêneas verticais 𝐾 = 𝐾1 𝐴1 + 𝐾2 𝐴2 + 𝐾 𝑛 𝐴 𝑛 𝐴1 + 𝐴2 + 𝐴 𝑛
  • 36. CONFORTO TERMICO Trocas de calor – Exercício  Calcule o coeficiente global de transmissão térmica do fechamento heterogêneo em superfícies dado a seguir (os dois tipos de paredes estão especificados com suas respectivas áreas):  Área 1:  15 m²  1,5 cm reboco  20cm tijolo maciço  1,5cm reboco  1,5 cm cedro  Área 2  40 m²  1,5 cm reboco  20cm tijolo maciço  1,5cm reboco
  • 37. CONFORTO TERMICO Trocas de calor  Paredes opacas  q – intensidade de fluxo térmico  𝐾 — coeficiente global de transmissão térmica (W/m² °C);  𝑡 𝑒 — temperatura do ar externo (°C);  α — coeficiente de absorção da radiação solar.  𝐼𝑔 — intensidade da radiação solar incidente global (W/m²);  ℎ 𝑒 — coeficiente de condutância térmica superficial externa (W/m² °C);  𝑡𝑖 — temperatura do ar interno (°C); 𝑞 = 𝐾 𝑡 𝑒 + 𝛼 𝐼 𝑔 ℎ 𝑒 − 𝑡𝑖 (W/m²)
  • 38. CONFORTO TERMICO Trocas de calor  Paredes translucidas  q – intensidade de fluxo térmico  α — coeficiente de absorção da radiação solar.  𝐾 — coeficiente global de transmissão térmica (W/m² °C);  ℎ 𝑒 — coeficiente de condutância térmica superficial externa (W/m² °C);  𝜏 – parcela que penetra por transparência  𝐼𝑔 — intensidade da radiação solar incidente global (W/m²);  𝑡 𝑒 — temperatura do ar externo (°C);  𝑡𝑖 — temperatura do ar interno (°C); 𝑞 = 𝛼𝐾 ℎ 𝑒 + 𝜏 𝐼𝑔 + 𝐾(Δ𝑡) (W/m²) 𝛼𝐾 ℎ 𝑒 + 𝜏 = 𝑆𝑡𝑟
  • 39. CONFORTO TERMICO Trocas de calor – Exercício  Determine o “q” da parede e da esquadria  Pé direito = 3 m 𝑞 = 𝑆𝑡𝑟. 𝐼𝑔 + 𝐾(Δ𝑡) (W/m²) 𝑞 = 𝐾 𝑡 𝑒 + 𝛼 𝐼 𝑔 ℎ 𝑒 − 𝑡𝑖 (W/m²) 𝑡𝑖 = 23ºC 𝑡 𝑒 = 35ºC
  • 40. CONFORTO TERMICO Trocas de calor  Brises  0,20 a 0,25 - quebra-sol contínuo, vertical, diante de parede vertical, a 30 cm, sem características especiais do material e acabamentos;  0,15 a 0,10 - quebra-sol contínuo, vertical, diante de parede vertical, a 30 cm, com R ≅ 0,6 m2°C/W, face externa branca e face interna pouco emissiva;  0,15 a 0,20 - cobertura com sombreamento de um quebra-sol contínuo, a 30 cm;  0,05 - cobertura com sombreamento de quebra-sol contínuo, a 30 cm, face externa clara, face interna pouco emissiva, material isolante;  0,20 e 0,50 - beirais e quebra-sol de lâminas horizontais. 𝑞 = 𝐾 𝑡 𝑒 + 𝛼 𝐼 𝑔 ℎ 𝑒 − 𝑡𝑖 (W/m²) α
  • 42. CONFORTO TERMICO Trocas de calor 𝑞 = 𝑆𝑡𝑟. 𝐼𝑔 + 𝐾(Δ𝑡) (W/m²)
  • 43. CONFORTO TERMICO Trocas de calor PÉSSIMO ISOLANTE CONDUTIVIDADE TÉRMICA = ÓTIMO ISOLANTE CONDUTIVIDADE TÉRMICA =
  • 44. CONFORTO TERMICO  OK... Porem o que representa o “W”?  Vamos rever o “SISTEMAS DE UNIDADES”  Kcal é a energia requerida na forma de calor para elevar a temperatura de 1kg de água de 14,5 ºF a 15,5 ºF  Btu é a energia requerida na forma de calor para elevar a temperatura de 1lb de água de 67,5 ºF a 68,5 ºF  1W = 3.412141633 BTU/hr SISTEMA TEMPO, t COMPRIMENTO,L MASSA ,m TEMPERATURA FORÇA,F ENEGIA,E POTÊNCIA,P S.I. segundo, S metro, M quilograma, kg Kelvin, K Newton, N Joule, J Watt, W INGLÊS segundo, S pé, Ft libra- massa,lb Farenheit, ºF libra-força, Lbf lbf-ft (Btu) Btu/h MÉTRICO segundo, s metro, m quilograma,4 kg celsius, ºC kilograma- força,kgf Kg.m (kcal) kcal/h
  • 45. Calculo Ganhando calor  Dormitório de vocês  Dimensões  Cor da pintura externa  α = ???  Materiais do involucro  Material cobertura  Determinação do “k” 1 𝐾 = 1 ℎ 𝑒 + 1 ℎ𝑖 + 𝑒 𝜆 = 𝑅
  • 46. Calculo Ganhando calor  Determinação dos “Q”  Determinação do ganho devido a ocupação 𝑄 𝑜𝑝 = 𝐴 𝑜𝑝 𝑥 𝛼. 𝐾 ℎ 𝑒 𝑥𝐼𝑔 𝑄𝑡𝑟 = 𝐴 𝑡𝑟 𝑥 𝑆𝑡𝑟 𝑥 𝐼𝑔 𝑄 𝑒 = 𝑛 . 𝑐 𝑠 𝑄𝑐𝑜𝑏 = 𝐴 𝑐𝑜𝑏 𝑥 𝛼. 𝐾 ℎ 𝑒 𝑥𝐼𝑔
  • 47. CONFORTO TERMICO Ganho total de calor  EQUIPAMENTOS: adota-se 60% da potência cedido ao ambiente, caso não seja a função do aparelho. 𝑄 𝑒𝑞 = 60% . 𝑃
  • 48. CONFORTO TERMICO Ganho total de calor  ILUMINAÇÃO:  INCANDESCENTES: 10% luz, 90% calor.  FLUORESCENTES: 25% luz + 25% calor radiante + 50% convecção e condução.  O reator: 25% da potência nominal da lâmpada sob forma de calor.  LED: 90% luz e 10% calor 𝑄𝑖 = 𝐹 . 𝑃
  • 49. Calculo Perdendo calor  Perda pela parede/cobertura  Perda pela ventilação  N = numero de trocas de ar (adotamos) 5 a 7  V = volume do ambiente  Ganhos - Perdas 𝑄′ 𝑜𝑝 = 𝐴 𝑜𝑝. 𝐾. ∆𝑡 𝑄′ 𝑡𝑟 = 𝐴 𝑡𝑟. 𝐾. ∆𝑡 𝑄′ 𝑣𝑒𝑛𝑡 = 0,35. 𝑁. 𝑉. ∆𝑡 𝑬𝑸𝑼𝑰𝑷𝑨𝑴𝑬𝑵𝑻𝑶 + 𝑷𝑬𝑺𝑺𝑶𝑨 + 𝑰𝑳𝑼𝑴𝑰𝑵𝑨ÇÃ𝑶 + 𝑺𝑶𝑳𝑨𝑹 = 𝑷𝑨𝑹𝑬𝑫𝑬 𝑶𝑷𝑨𝑪𝑨 + 𝑷𝑨𝑹𝑬𝑫𝑬 𝑻𝑹𝑨𝑵𝑺𝑳𝑼𝑪𝑰𝑫𝑨 + 𝑽𝑬𝑵𝑻𝑰𝑳𝑨ÇÃ𝑶 𝑄′ 𝑐𝑜𝑏 = 𝐴 𝑐𝑜𝑏. 𝐾. ∆𝑡
  • 50. INÉRCIA TÉRMICA  Objetivo: cálculo do fator de inércia "m"  Considerar:  Superfícies equivalentes pesadas  Revestimentos  Cálculo do fator de inércia  Variável 2: "m” 𝑡𝑖 𝑚𝑎𝑥 = 𝑡 𝑒 + 1 − 𝑚 𝐸 + 1 − 𝑚 ∆𝑡 Elongação 𝐸 = 𝐴 2 Amplitude 𝐴 = 𝑇𝑒 𝑚𝑎𝑥 − 𝑇𝑒 𝑚𝑖𝑛 2 𝑇𝑒 𝑚𝑎𝑥 = 𝑇𝑑 + 𝑇𝑠 2 𝑇𝑒 𝑚𝑖𝑛 = 𝑡 𝑑 + 𝑡 𝑠 2 Ts — média das máximas anuais do mês mais quente — coluna 4; Td — média das máximas diárias do mês mais quente — coluna 2; ts — média das mínimas anuais do mês mais quente — coluna 5; td — média das mínimas diárias do mês mais quente — coluna 3. TsTd tstd UR (1) — Média aritmética mensal da temperatura em °C (7) — Total mensal da chuva caída (precipitação) em mm.
  • 51. INÉRCIA TÉRMICA Croiset 𝑒 2 𝑥 𝑑 1 𝐾 = 𝑒 λ m = 0,4 m = 0,6 m = 0,8 m = 1,0 Superfícies equivalentes pesadas = 𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑥 𝑐𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑜 𝑝𝑖𝑠𝑜 𝑡𝑖 𝑚𝑎𝑥 = 𝑡 𝑒 + 1 − 𝑚 𝐸 + 1 − 𝑚 ∆𝑡
  • 52. Temperatura Efetiva  𝑡𝑖 𝑚𝑎𝑥 ► Temperatura de bulbo seco — T.B.S.  Umidade Relativa do Ar — U.R.  Passo Fundo – entre 75 % e 85 %  Temperatura de bulbo úmido — T.B.U. — pode ser calculada através da Carta Psicrométrica: 𝑡𝑖 𝑚𝑎𝑥 = 𝑡 𝑒 + 1 − 𝑚 𝐸 + 1 − 𝑚 ∆𝑡 𝑡𝑒 = 𝑇𝑒 𝑚𝑎𝑥 + 𝑇𝑒 𝑚𝑖𝑛 2 ∆𝑡 = 𝑡𝑖 − 𝑡 𝑒
  • 55. Resumo das características climáticas do estado As principais características climáticas do estado do Rio Grande do Sul podem ser sintetizadas conforme segue:  Estações do ano: bem caracterizadas, com verão quente, inverno frio e outono mais frio do que a primavera.  Temperatura média: em nível anual, varia de 14,0 ºC a 20,0 ºC, com o mês mais quente (janeiro) entre 18,0 ºC e 26,5 ºC e o mês mais frio (julho) entre 9,5 ºC a 15,8 ºC.  Temperaturas extremas: máximas absolutas superiores a 33,0 ºC e inferiores a 43,0 ºC; as mínimas absolutas já atingiram 8,5 ºC abaixo de zero.  Chuva anual: totais anuais médios superiores a 1.100 mm e inferiores a 2.500 mm, com variação entre 79 e 140 dias com chuva. Chove mais na metade norte do estado, em relação à parte sul.  Umidade relativa do ar: entre 75 % e 85 %.  Ventos predominantes: sudeste (SE), como primeira direção, e nordeste (NE), como segunda direção.  Regiões mais quentes: Baixo Vale do Uruguai, Depressão Central e Missões.  Regiões mais frias: Serra do Nordeste, Planalto e Serra do Sudeste. Fonte: http://www.cnpt.embrapa.br/pesquisa/agromet/pdf/Clima_de_Passo_Fundo.pdf
  • 56. CONFORTO TERMICO Inercia térmica  Os que apresentam alta resistência são chamados de materiais isolantes, tais quais:  poliestireno extrudado  poliestireno expandido  Rockwool – lã mineral  Lã de vidro  Poliuretano - espuma  Painéis Sanduíche  Outros produtos  Eco soluções
  • 57. CONFORTO TERMICO Inercia térmica  A inércia térmica está relacionado ao processo de transferência de calor entre os ambientes externos e internos através de elementos sólidos.  É a capacidade que os elementos estruturais (paredes, portas, janelas...) de armazenar calor.  Vantagens:  A inércia térmica ajuda no atraso e diminuição dos picos de calor. Inercia Alta Inercia Baixa Temperatura Externa Interna Temperatura Externa Interna≠ ≈
  • 58. CONFORTO TERMICO Inercia térmica  Há quem afirme que a “Inércia térmica” é a peça principal do conforto.  O que é Inércia térmica?  Todos os materiais resistem a passagem de calor através deles.  Alguns tem muita baixa resistência, como os metais,  Outro tem força média, tais como materiais de construção (gesso, argamassa, tijolos, ...).

Notas do Editor

  1. Trocas entre sólidos e fluidos
  2. Ocorre no vácuo.
  3. Ocorre no vácuo.
  4. Ocorre no vácuo.
  5. Ocorre no vácuo.
  6. Assim, considerando-se a figura 3, onde se toma uma lâmina que separa dois ambientes, um externo e outro interno, havendo diferenças de temperatura, as trocas térmicas superficiais poderão ser expressas através dos coeficientes de condutância térmica superficiais:
  7. Ocorre no vácuo.
  8. Ocorre no vácuo.
  9. Ocorre no vácuo.
  10. Ocorre no vácuo.
  11. Ocorre no vácuo.
  12. Ocorre no vácuo.
  13. Ocorre no vácuo.
  14. α* denominado fator fictício de absorção da radiação solar d
  15. Ocorre no vácuo.
  16. Ocorre no vácuo.
  17. Ocorre no vácuo.