Desempenho Térmico de edificações
Aula 9:Desempenho
térmico deparedes
ecoberturas
PROFESSOR
Roberto
Lamberts
ALEJANDRO NARANJO ECV 5161 UFSC FLORIANÓPOLIS Unidade deportiva Atanasio Girardot - Medelline
str
u
tu
ra
exemplos
isolantes
cálculos
exemplos
e testes
intro
2
in
tr
o
d
u
çã
o
+
Transferência de calor
equilibrio térmico
3
3
T1
T2
.
Condução
.
Convecção
.
Radiação
.
Condensação
Formas de transmissão de calor
in
tr
o
d
u
çã
o
– is o la n te s – cá lc u lo s – e xe m p lo s e t e st e s4
Desempenho térmico em edificações|
Roberto Lamberts Aula 9: Desempenho térmico de paredes e coberturase xe m p lo s e t e st e s
Absortividade
em ondas curtas – α : função da cor
RS absorvida/ RS incidente
Refletividade
em ondas curtas – ρ:
RS refletida/ RS incidente
Propriedades térmicas dos materiais
in
tr
o
d
u
çã
o
– is o la n te s – cá lc u lo s – e xe m p lo s e t e st e s5
Transmissividade
em ondas curtas – τ:
Rs atravessa a superfície/ RS incidente
Emissividade
– ε:
R emitida/ R emitida pelo corpo negro
(mesma temperatura)e xe m p lo s e t e st e s
Emissividade
Absortividade
Tipo de superfície
ε
Tipo de superfícieα
Propriedades térmicas dos materiais
in
tr
o
d
u
çã
o
– is o la n te s – cá lc u lo s – e xe m p lo s e t e st e s6
Desempenho térmico em edificações|
Roberto Lamberts Aula 9: Desempenho térmico de paredes e coberturasFonte: Projeto de Norma da ABNT 02:135.07-002 (1998)
e xe m p lo s e t e st e s
Condutividade
térmica – λ: fluxo de calor transferido por unidade de espessura e por
Propriedades térmicas dos materiais
in
tr
o
d
u
çã
o
– is o la n te s – cá lc u lo s – e xe m p lo s e t e st e s7
Condutividade
térmica – λ: fluxo de calor transferido por unidade de espessura e por
unidade de gradiente de temperatura (W/m.ºC)
Calor específico
– c: quantidade de calor necessária para elevar em 1 grau a
temperatura de um componente, por unidade de massa (kJ/kg.K)
e xe m p lo s e t e st e s
Termografía - Foto externa
Fachada Leste
Fachada Sul Fachada Sul Fachada Leste
in
tr
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u
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o
– is o la n te s – cá lc u lo s – e xe m p lo s e t e st e s8
Desempenho térmico em edificações|
Roberto Lamberts Aula 9: Desempenho térmico de paredes e coberturase xe m p lo s e t e st e s
Foto externa
Branco por fora Verde escuro por fora Branco por fora Verde escuro por fora
in
tr
o
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u
çã
o
– is o la n te s – cá lc u lo s – e xe m p lo s e t e st e s9
e xe m p lo s e t e st e sFoto interna
Verde escuro por fora Branco por fora Verde escuro por fora Branco por fora
in
tr
o
d
u
çã
o
– is o la n te s – cá lc u lo s – e xe m p lo s e t e st e s10
Desempenho térmico em edificações|
Roberto Lamberts Aula 9: Desempenho térmico de paredes e coberturase xe m p lo s e t e st e s
Foto externa
Telhado branco Telhado fibrocimento Telhado branco Telhado fibrocimento
in
tr
o
d
u
çã
o
– is o la n te s – cá lc u lo s – e xe m p lo s e t e st e s11
e xe m p lo s e t e st e sTemperatura x acabamento superficial da telha
in
tr
o
d
u
çã
o
– is o la n te s – cá lc u lo s – e xe m p lo s e t e st e s12
Desempenho térmico em edificações|
Roberto Lamberts Aula 9: Desempenho térmico de paredes e coberturase xe m p lo s e t e st e s
Temperatura x acabamento superficial da telha
in
tr
o
d
u
çã
o
– is o la n te s – cá lc u lo s – e xe m p lo s e t e st e s13
e xe m p lo s e t e st e sin
tr
o
d
u
çã
o
– is o la n te s – cá lc u lo s – e xe m p lo s e t e st e s14
Desempenho térmico em edificações|
Roberto Lamberts Aula 9: Desempenho térmico de paredes e coberturase xe m p lo s e t e st e s
is
o
la
n
te
s
+
Isolantes fibrosos
(λ = 0.045 W/mºC) Lã de rocha ou lã mineral Lã de vidroPoliestireno
(λ = 0.035 a 0.040 W/mºC)Concreto celular
com 400 kg/m³ (λ = 0.045 W/mºC)Agregado leve
Expandido (granulado aglutinado por fusão)
Isolantes térmicos convencionais
15
15
Poliestireno
(λ = 0.035 a 0.040 W/mºC)Expandido (granulado aglutinado por fusão) Extrudado (células fechadas)
Espuma de poliuretano
(λ = 0.030 W/mºC)
Vermiculita
Argila expandida – concreto com 500 kg/m³ (λ = 0.045 W/mºC)
Cinza sinterizada
Escória sinterizada - concreto com 1000 kg/m³ (λ = 0.35 W/mºC)
Placa de forro revestida na face aparente
Aplicações:
-Isolação térmica de forros e coberturas -Fabricação de telhas duplas isolantes -Isolamento de ruídos de impacto em pisos
-Isolação acústica de equipamentos
in tr o d u çã o –
is
o
la
n
te
s
– cá lc u lo s – e xe m p lo s e te st e sIsolantes
fibrosos (λ = 0.045 W/mºC) Lã de vidro
16
Desempenho térmico em edificações|
Roberto Lamberts Aula 9: Desempenho térmico de paredes e coberturasFeltros flexíveis e xe m p lo s e te st e s
in tr o d u çã o –
is
o
la
n
te
s
– cá lc u lo s – e xe m p lo s e te st e sIsolantes
fibrosos (λ = 0.045 W/mºC) Lã de vidro
Painéis termo-acústicos
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.
17
e xe m p lo s e te st e sFeltros flexíveis ensacados
Isolamento para sistemas de distribuição de ar
in tr o d u çã o –
is
o
la
n
te
s
– cá lc u lo s – e xe m p lo s e te st e sIsolantes
fibrosos (λ = 0.045 W/mºC) Lã de vidro
Painéis rígidos e semi-rígidos de lã
de vidro
18
Desempenho térmico em edificações|
Roberto Lamberts Aula 9: Desempenho térmico de paredes e coberturase xe m p lo s e te st e s Aplicações em paredes Isolamento termo-acústico entre pavimentos Isolamento termo-acústico Em laje de cobertura
in tr o d u çã o –
is
o
la
n
te
s
– cá lc u lo s – e xe m p lo s e te st e sIsolantes
fibrosos (λ = 0.045 W/mºC) Lã de vidro
Aplicações em coberturas
19
e xe m p lo s e te st e sin tr o d u çã o –
is
o
la
n
te
s
– cá lc u lo s – e xe m p lo s e te st e sIsolantes
fibrosos (λ = 0.045 W/mºC) Lã de vidro
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
20
Desempenho térmico em edificações|
Roberto Lamberts Aula 9: Desempenho térmico de paredes e coberturase xe m p lo s e te st e s
Isolantes
fibrosos (λ = 0.045 W/mºC) Lã de rocha ou lã mineral
in tr o d u çã o –is
o
la
n
te
s
– cá lc u lo s – e xe m p lo s e te st e sPrincipais características:
•
Incombustível
•
Resistência ao fogo
•
Segurança
•
Absorção Acústica
Painéis flexíveis, rígidos e semi-rígidos Painéis rígidos revestidos com
um filme de PVC
21
e xe m p lo s e te st e sPropriedades:
•
Boa resiliência
•
Resistência a vibrações
•
Não-higroscópico
•
Imputrescível
•
Quimicamente neutro
Mantas flexíveis Tubos de lã de rocha com altadensidade um filme de PVC
Isolantes
fibrosos (λ = 0.045 W/mºC) Lã de rocha ou lã mineral
in tr o d u çã o –is
o
la
n
te
s
– cá lc u lo s – e xe m p lo s e te st e sFlocos 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.
22
Desempenho térmico em edificações|
Roberto Lamberts Aula 9: Desempenho térmico de paredes e coberturase xe m p lo s e te st e s
•
Expandido (granulado aglutinado por fusão)
•
Extrudado (células fechadas)
in tr o d u çã o –
is
o
la
n
te
s
– cá lc u lo s – e xe m p lo s e te st e sPoliestireno
(λ = 0.035 a 0.040 W/mºC)
23
e xe m p lo s e te st e sin tr o d u çã o –
is
o
la
n
te
s
– cá lc u lo s – e xe m p lo s e te st e sEspuma de
poliuretano
(λ = 0.030 W/mºC)
24
Desempenho térmico em edificações|
Roberto Lamberts Aula 9: Desempenho térmico de paredes e coberturase xe m p lo s e te st e s
in tr o d u çã o –
is
o
la
n
te
s
– cá lc u lo s – e xe m p lo s e te st e sEspuma de
poliuretano
(λ = 0.030 W/mºC)
25
e xe m p lo s e te st e sIsolantes térmicos convencionais
in tr o d u çã o –is
o
la
n
te
s
– cá lc u lo s – e xe m p lo s e te st e sConcreto celular
com 400 kg/m³ (λ = 0.045 W/mºC)
Agregado leve
Expandido (granulado aglutinado por fusão)
26
Desempenho térmico em edificações|
Roberto Lamberts Aula 9: Desempenho térmico de paredes e coberturase xe m p lo s e te st e s
Expandido (granulado aglutinado por fusão)
•
Vermiculita
•
Argila expandida – concreto com 500 kg/m³ (λ = 0.045 W/mºC)
•
Cinza sinterizada
vermiculita
in tr o d u çã o –is
o
la
n
te
s
– cá lc u lo s – e xe m p lo s e te st e s Vermiculita em grãosUtilizada na isolação térmica e acústica de equipamentos industriais, como componente de argamassas e de concretos leves para a construção.
27
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 e xe m p lo s e te st e s
Menor peso
Não-inflamável
Isolante térmico
Isolante acústico
in tr o d u çã o –is
o
la
n
te
s
– cá lc u lo s – e xe m p lo s e te st e sconcreto celular
28
Desempenho térmico em edificações|
Roberto Lamberts Aula 9: Desempenho térmico de paredes e coberturase xe m p lo s e te st e s
leveza
resistência
inércia química
estabilidade dimensional
in tr o d u çã o –is
o
la
n
te
s
– cá lc u lo s – e xe m p lo s e te st e sargila expandida
29
estabilidade dimensional
resistência ao fogo
isolante térmico
isolante acústico
e xe m p lo s e te st e scá
lc
u
lo
s
+
Resistência
térmica :
R = e / λ (W/m².ºC)
Transmitância
térmica:
Fluxo de calor transmitido por unidade de área e por unidade
Fórmulas básicas
e
λ
30
30
Desempenho térmico em edificações|
Roberto Lamberts Aula 9: Desempenho térmico de paredes e coberturasFluxo de calor transmitido por unidade de área e por unidade de diferença de temperatura
U = 1/ R (W/m².ºC)
Capacidade
térmica:
CT = λi . Ri . Ci . ρi = ei . Ci . ρi
Resistência térmica superfície a superfície
RT = R t 1 + R t 2 + … + R t n + R ar1 + R ar2 + … R arn
Resistência térmica ambiente a ambiente
RT = R se + R t + R si
Rse + Ra +Rb + Rc + R si
Resistência térmica camadas
Fórmulas básicas
in tr o d u çã o – is o la n te s –cá
lc
u
lo
s
– e xe m p lo s e te st e s31
RT = A a + A b + … + A n
A a + A b + … + A n
R a + R b + … + R n
Rse + Ra +Rb + Rc + R si
Resistência térmica camadas
não homogêneas
e xe m p lo s e te st e sCapacidade térmica camadas não homogêneas
CT = A a + A b + … + A n
A a + A b + … + A n
C a + C b + … + C n
Atraso térmico
Fórmulas básicas
a + b + c
in tr o d u çã o – is o la n te s –cá
lc
u
lo
s
– e xe m p lo s e te st e s32
Desempenho térmico em edificações|
Roberto Lamberts Aula 9: Desempenho térmico de paredes e coberturasAtraso térmico
Elemento homogêneo
φ = 1,382 . e .
ρ . c
3,6 . λ
ou
φ = 0,7284 . RT . CT
a + b + c
e xe m p lo s e te st e sAtraso térmico - Elemento homogêneo
φ = 1,382 . R
T.
B1 + B2
B1 = 0,226 . Bo
R t
B2 = 0,205 . (λ . ρ . C) ext . R ext - R t - R ext
Fórmulas básicas
in tr o d u çã o – is o la n te s –cá
lc
u
lo
s
– e xe m p lo s e te st e s33
B0 = Ct - C text
B2 = 0 se B2 =0 < 0
Fator de Calor Solar:
FS = 100 . U . α . R se
B2 = 0,205 . (λ . ρ . C) ext . R ext - R t - R ext
R t
10
e xe m p lo s e te st e sCondições de ventilação para câmaras de ar:
Resistência térmica superficial interna e externa:
Tabelas
in tr o d u çã o – is o la n te s –cá
lc
u
lo
s
– e xe m p lo s e te st e s34
Desempenho térmico em edificações|
Roberto Lamberts Aula 9: Desempenho térmico de paredes e coberturasResistência térmica superficial interna e externa:
e xe m p lo s e te st e s
Resistência térmica
decâmaras
dear
não ventiladas,
comlargura maior
que a espessura: in tr o d u çã o – is o la n te s –cá
lc
u
lo
s
– e xe m p lo s e te st e s35
e xe m p lo s e te st e sTransferência de calor
in tr o d u çã o – is o la n te s –cá
lc
u
lo
s
– e xe m p lo s e te st e s36
Desempenho térmico em edificações|
Roberto Lamberts Aula 9: Desempenho térmico de paredes e coberturasI
absorção
reflexão
e xe m p lo s e te st e sFluxo 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)
Transferência de calor
in tr o d u çã o – is o la n te s –cá
lc
u
lo
s
– e xe m p lo s e te st e s37
Fluxo de calor que incide no ambiente:
Φ = q.A = U . ΔT . A
A = área da superfície (W/m²)T. Ext > T. Int
e xe m p lo s e te st e sFluxo de calor é função de:
•
ΔT = Text – Tint
•
Radiação Solar (RS)
Balanço térmico:
α + ρ = 1
RS
Comportamento diante da radiação solar
in tr o d u çã o – is o la n te s –
cá
lc
u
lo
s
– e xe m p lo s e te st e s38
Desempenho térmico em edificações|
Roberto Lamberts Aula 9: Desempenho térmico de paredes e coberturasTemperatura Sol - ar:
Efeito combinado
radiação
solar incidente+ intercâmbios de energia
(radiação e convecção)α . RS + ρ . RS = RS
α + ρ = 1
ε
e xe m p lo s e te st e sRS: Radiação total incidente na superfície
R se: 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 . R e - ε . ΔRL . R se
Temperatura Sol - ar:
Superfícies verticais:
Comportamento diante da radiação solar
in tr o d u çã o – is o la n te s –
cá
lc
u
lo
s
– e xe m p lo s e te st e s39
T
sol -ar
= T
ext
+ α . RS . R
se
Φ
= U . A . (T
ext
+ α . RS . R
se
– T
int
)
ΔRL = 0,
perdas compensadas pela radiação de onda longa recebida do solo e das superfícies do meioFluxo de calor em planos verticais:
Superfícies verticais:
exem p lo s e te st e sT
sol -ar
= T
ext
+ α . RS . R
se
- 4
Planos horizontais:
ε . ΔRL . R se = 4ºC
(Dados Experimentais)Comportamento diante da radiação solar
in tr o d u çã o – is o la n te s –
cá
lc
u
lo
s
– e xe m p lo s e te st e s40
Desempenho térmico em edificações|
Roberto Lamberts Aula 9: Desempenho térmico de paredes e coberturasT
= T
+ α . RS . R - 4
Φ
= U . A . (T
ext
+ α . RS . R
se
– 4 - T
int
)
Fluxo de calor em planos horizontais (coberturas):
e xe m p lo s e te st e s
