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T T É É RMICA DE EDIF RMICA DE EDIF Í Í CIOS CIOS Transmissão do calor e necessidades Transmissão do calor e necessidades energ energ é é ticas ticas António Moret Rodrigues IST

Termica

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Física das Construções IST - Termica

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  • TTRMICA DE EDIFRMICA DE EDIFCIOSCIOSTransmisso do calor e necessidades Transmisso do calor e necessidades

    energenergticasticas

    Antnio Moret Rodrigues

    IST

  • Termodinmica: calor e temperatura (2 slides)

    Transmisso do Calor: Conduo (10 slides) Conveco (5 slides) Radiao (5 slides)

    Coeficiente de transmisso Trmica (1 slide)

    Perdas trmicas globais Coef. G (3 slides)

    Potncia duma instalao (1 slide)

    Necessidades energticas de edifcios: Mtodo regulamentar: aquecimento (14 slides) Mtodo regulamentar: arrefecimento (4 slides)

    NDICE

  • TERMODINMICA: Calor e Temperatura (I)

    Lei zero: ocorre transferncia de calor entre 2 sistemas em contacto trmico se as suas temperaturas () tiverem valores diferentes.

    De contrrio, diz-se que os sistemas esto em equilbrio trmico.

    1 2

    1= 2Equilbrio Trmico

    1 2

    1 2Fluxo de calor

  • TERMODINMICA: Calor e Temperatura (II)

    2 Lei: O calor no passa espontaneamente de um corpo a menor temperatura (frio) para outro a maior temperatura (quente).

    O calor fluir do sistema mais quente para o sistema mais frio, at ser restabelecido o equilbrio trmico.

    1

    1 > 2 > 3Fluxo de calor no sentido

    2 3 1

    1 = 2 = 3Equilbrio trmico

    2 3, , ,

    , , ,

  • TRANSMISSO DO CALOR: conduo (I)

    A conduo trmica ocorre por via de vibraes ou colises entre partculas, que assim transferem energia das zonas mais quentes (maior energia) para as zonas mais frias (menor energia).

    A conduo trmica entre duas regies exige contacto fsico entre elas.

    Fluidos (lquidos e gases) Slidos (cermica) Slidos (metal)

    e-

    Colises Vibraes Colises

  • TRANSMISSO DO CALOR: conduo (II) A Lei de Fourier estabelece que o fluxo de calor entre 2

    pontos directamente proporcional ao gradiente de temperatura entre eles.

    No caso do elemento de parede x da figura:

    Condutibilidade trmica do material (W/mC)O sinal (-) deve-se ao facto de o fluxo ser positivo (sentido do eixo x) quando o gradiente negativo.

    No domnio infinitesimal (x0), a Lei de Fourier toma a forma de uma derivada. Tambm, no campo tridimensional, existem 3 componentes do fluxo. Assim, o fluxo de calor uma entidade vectorial e a Lei de Fourier toma a forma geral:

    (W/m2)x

    .q x

    =

    qx

    x

    +

    xy

    z

    321 eze

    ye

    xgradq

    rrrr

    ==

    qx qy qzHiptese de isotropiapara

  • TRANSMISSO DO CALOR: conduo (III) Princpio da conservao da energia (2D)

    m=.dx.dy - massa

    dydxx

    qq xx

    +

    cp- calor especfico

    t - tempo

    dxdyy

    qq yy

    +

    dyq x

    dxq y

    t

    em

    dx

    dy

    e=cp. - energia especfica - massa especfica

    - temperatura

    Conservao da energia em cada volume:

    Taxa de variao da energia interna dovolume de controlo

    =Balano lquidodos fluxos de calor

    Volume decontrolo

  • Equao geral da conduo (2D)

    A aplicao do princpio da conservao da energia fornece:

    Utilizando a lei de Fourier e expressando a energia interna em funo da temperatura:

    Casos particulares

    TRANSMISSO DO CALOR: conduo (IV)

    dy.dxy

    qdy.dx

    x

    q

    t

    edy.dx.

    yx

    =

    Taxa de variao da energia

    Balano lquido dos fluxos

    +

    =

    2

    2

    2

    2

    yxtou, na forma compacta, =

    2

    tcom

    pc.

    = - difusibilidade trmica

    0t

    =

    Regime estacionrio ou permanente

    0y

    =

    Conduo trmica unidimensional (1D)

    0yx 2

    2

    2

    2=

    +

    2

    2

    xt

    =

  • Distribuio da temperatura

    A adopo das duas hipteses em simultneo, implica a considerao de condies de fronteira(temperaturas nas faces dos elementos, 0 e 1) tambm uniformes e constantes no tempo.

    TRANSMISSO DO CALOR: conduo (V)

    Problema 1D ( )dx

    d

    x

    Integrando 2 vezes obtm-se:

    ( ) xe

    x 0e0

    +=

    ( ) Bx.Ax +=As constantes A e B tiram-se das condies (0)=0 e (e)=e, vindo:

    A distribuio de temperaturas linear

    Ax

    y

    z

    e

    e0

    e

  • Fluxo de calor O fluxo de calor unitrio (unidade de rea) que

    atravessa o elemento tira-se directamente da Lei de Fourier q=qx=-(/x), pois qy=qz=0.

    Sendo /x=d/dx=(1-0)/e, vem:

    O fluxo de calor que atravessa a totalidade do elemento :

    Ignorando o sinal (o sentido do fluxo conhecido):

    O inverso da condutncia (W/m2C) toma o nome de resistncia trmica: Rp=1/Kp (m2C/W).

    TRANSMISSO DO CALOR: conduo (VI)

    eq 0e

    =

    ( )0eA A AedA.qdA.qQ

    ===

    ( )0ep .A.KQ = com eKp

    = (condutncia trmica)

  • Q1

    e

    x

    0

    e

    1

    2

    3

    Elementos heterogneosTRANSMISSO DO CALOR: conduo (VII)

    A123

    01

    2

    e

    321

    e1 e2 e3x

    Q Q

    Q3

    Q2

    Camadas perpendiculares ao sentido do fluxo (srie)

    Camadas paralelas ao sentido do fluxo (paralelo)

    11p .A.KQ =

    22p .A.KQ =

    33p .A.KQ =

    )AK/(Q 1p10 =

    )AK/(Q 2p21 =

    )AK/(Q 3pe2 =

    = e0 =

    3

    1k pkK

    1

    A

    Q

    +

    = .A.KQ 11p1= .A.KQ 22p2= .A.KQ 33p3

    Kp=f (Kp1, Kp2, Kp3)

    k

    kpk e

    K

    =e

    K kpk

    =

    Q = Kp.A.(0-e)

    Problema: determinar a funo f

    ( )e011p1 .A.KQ =

    ( )e022p2 .A.KQ =

    ( )e033p3 .A.KQ =

    ==

    3

    1kkQ ( )

    =

    3

    1ke0kpk .A.K

    =k pkp K

    1

    K

    1

    =

    kk

    kkpk

    p A

    A.K

    K

  • TRANSMISSO DO CALOR: conduo (VIII)

    DISTRIBUIO NO ESPAO: Em trmica dos edifcios a hiptese de fluxo unidimensionalaplica-se em zonas correntes de construo.

    Em zonas de mudanas de geometria ou propriedades dos materiais, o fluxo de calor multidimensional, originando pontes trmicas.

    O fluxo de calor procura o trajecto mais curtoem termos de resistncia trmica. A resistnciaao longo de 4 menor que o trajecto normal parede devido maior condutncia do pilar.

    1 2 3 4

    Ponte trmica

    Temperaturasmais baixas

    Temperaturasmais altas

    Paramento interior

  • TRANSMISSO DO CALOR: conduo (IX) As pontes trmicas podem constituir um factor

    importante de reduo da qualidade trmica duma construo, no s pelo acrscimo de perdas(ganhos) de calor mas tambm porque cresce o risco de condensaes.

    Nas pontes trmicas as temperaturas so mais baixas no paramento interior e mais altas noexterior relativamente zona corrente.

  • TRANSMISSO DO CALOR: conduo (X)

    EVOLUO NO TEMPO

    PT0 0

    0

    xP0 e

    P

    tempox 0

    1

    1

    t1 t2 tn

    t1

    t2

    Regime noestacionrio

    Regime estacionrio

    A evoluo no tempo do campo de temperaturas e do fluxo de calor depende da massa volmica e do calor especfico do material.

    tn

    recta

  • TRANSMISSO DO CALOR: conveco (I)

    A conveco trmica no envolve transferncia microscpica de calor, por tomos ou molculas, como na conduo. O fluxo de calor devido a ummovimento macroscpico de matria de uma regio quente para outra fria. O movimento pode ser natural ou forado:

    CONVECO FORADA

    Movimento imposto por meiosou foras externas.

    CONVECO NATURAL

    Movimento resultantede diferenas dedensidade devidas adiferenciais trmicos.

  • TRANSMISSO DO CALOR: conveco (II)

    Em trmica dos edifcios distinguem-se duas situaes tpicas de transferncia de calor por conveco: ar-slido e ar-ar.

    Conveco ar-slido: trocas de calor entre o ambiente (interno ou externo) e as superfcies da envolvente (paredes, tectos, pavimentos).

    Conveco ar-ar: trocas de calor entre massas de ar exterior e interior, atravs das aberturas da envolvente (ventilao atravs de janelas, condutas; infiltraes atravs de frinchas, juntas).

  • Forma de expresso da conveco

    Atendendo expresso encontrada para transmisso do calor por conduo, de toda a convenincia a aplicao conveco duma expresso linear do mesmo tipo: q = c., variando c e com o tipo de conveco.

    Conveco ar-slido As trocas de calor entre a superfcie (s)

    e o ar (f) confinante so expressas pela lei de Newton do arrefecimento:

    TRANSMISSO DO CALOR: conveco (III)

    f

    s

    Q

    AQ = hc.A.(s- f)

    hc Condutncia trmica superficial por conveco (W/m2C).

    (W)

  • Conveco ar-slidoUff

    Uf

    Uf

    U(y) U(y)

    y

    y

    s f

    Regimeturbulento

    (y)-f

    Escoamento no perturbadona velocidade (U=Uf)

    Escoamento no perturbadona temperatura (=f)

    q

    Camada limite dinmica (0U

  • Conveco ar-ar

    Neste caso o ar entra no espao com a energia que transporta do exterior:

    e, do contacto com o ar interior, temperatura i, sai com a energia:

    A troca de calor resulta do balano lquido:

    TRANSMISSO DO CALOR: conveco (V)

    Qin Qout

    e

    Qin = m.cp.e

    Qout = m.cp.i

    Q =Qout Qin = m.cp.(i - e)

    Conservao da massa:min=mout= m=.V

    - caudal (m3/h)

    - volume do espao (m3)Rph - n de renovaes/hora

    )(.R.34,0Q eiph = 1,2 kg/m3 ;cp 1000 J/(kg.C)(W)

    ( )eip V.c.Q = &= .RV ph&

  • TRANSMISSO DO CALOR: radiao (I)

    A radiao trmica a radiao electromagntica emitida por um corpo causada pela temperatura a que se encontra.

    ESPECTRO ELECTROMAGNTICO

    Violeta

    Regio visvel

    RaiosGama

    RaiosX

    (m)

    UV

    Ondas radio

    1 metro

    Vermelho

    10-5 10-3 0.1 10 103 105 107

    RadiaoTrmica

    Infravermelho

    0.70.60.50.4

    Microondas

    1 mm1 nm

    1 m = 10-6 m1 nm = 10-9 m

    A emissividade mede a eficincia comque uma superfcie emite radiao trmica.

    A rea da superfcie do corpo (m2);T - Temperatura absoluta (K);

    - Constante de Stefan-Boltzmann (W/m2.K4);

    - Emissividade da superfcie (0 1).

    4TAQ =

    T

    Q

  • TRANSMISSO DO CALOR: radiao (II)

    Quando a radiao (Q) incide sobre uma superfcie em parte reflectida, transmitida e absorvida, em percentagens , e , respectivamente.

    A parcela da radiao que altera a temperatura da superfcie a radiao absorvida (Qabs=Qinc).

    A radiao incidente em 2 pode provir do sol ou de um objecto 1comum. Neste caso Qabs,2=2 Q12=2F12 1A1T4.

    F12 (Factor de forma) fraco da energia emitida pela superfcie 1 que interceptada por 2.

    Radiaotransmitida

    1

    RadiaoIncidente

    Radiaoreflectida

    Radiaoabsorvida

    Q12

    2

  • A troca de calor por radiao entre 2 superfcies ocorre mesmo que no exista um meio fsico a separ-las. um processo que ocorre no vcuo.

    semelhana da conveco e radiao, procurada uma expresso para a troca de energia radiante entre duas superfcies que seja directamente proporcional a uma diferena de temperaturas, neste caso:

    TRANSMISSO DO CALOR: radiao (III)

    hr Condutncia trmica superficial por radiao (W/m2C)

    (W)

    1 2

    ( )121)1,2(r1,2 A.hQ =

  • Condutncia trmica superficial por radiao

    A energia emitida pela superfcie Ique atinge a superfcie J :

    , com

    O clculo de FIJ um problema puramente geomtrico.

    Os factores de forma tm uma lgebra prpria obtida de diversas leis que se deduzem. Uma delas a lei da reciprocidade:

    Para as situaes correntes de trmica dos edifcios os FIJ esto tabelados:

    TRANSMISSO DO CALOR: radiao (IV)

    I

    J

    AI

    AJ

    TI

    TJ

    d

    4IIJIIJI T.A.F..Q =

    I

    JIJI Q

    QF =

    IJJJII F.AF.A =

  • A energia absorvida por J vinda de I : Pela lei de Kirchoff da radiao, ,donde:

    Igualmente se deduz:

    As trocas de calor lquidas so ou seja,

    Recorrendo lei da reciprocidade e

    efectuando a transformao: vem

    , ou seja, , com

    TRANSMISSO DO CALOR: radiao (V) JIJJI Q.Q =

    = 4IIJIIJJI T.A.F...Q =

    4JJIJJIIJ T.A.F...Q =

    JIIJI,J QQQ =

    ( )4IIJI4JJIJJII,J T.A.FT.A.F..Q =

    ( ) ( )( )( )IJIJ2I2J4I4J TTTTTTTT ++=IJJJII F.AF.A =

    ( )IJI)I,J(rI,J TTAhQ = ( )IJI)I,J(rI,J AhQ =

    ( )( )IJ2I2JJIJI)I,J(r TTTTF...h ++= A condutncia depende das temperaturas das superfcies, da sua emissividade e da forma como se inter-relacionam.

  • COEFICIENTE DE TRANSMISSO TRMICA Hipteses : - Regime permanente

    - Fluxo unidireccional

    Determinar o coeficiente U tal que Q possa ser escrito em funo de i e e:

    Pela conservao da energia donde

    isi

    see

    hsihse Kp

    Int.

    Ext.hsi - condutncia trmica superficial interior(inclui os efeitos da conveco e radiao interiores)hse - condutncia trmica superficial exterior(inclui os efeitos da conveco e radiao exteriores)

    - condutncia trmica da parede

    Q

    Q= U A (i-e)Q= hsi A (i-si)Q= Kp A (si-se)Q= hse A (se-e)se

    psi RK

    1R

    U

    1++=

    U - Coef. de transmisso trmica Rsi=1/hsi Rse=1/hse

    =

    k k

    kp

    e

    1K

  • PERDAS TRMICAS GLOBAIS - COEF. G (I)

    Hipteses:

    Perdas atravs dos elementos:

    Perdas atravs das ligaes:

    Perdas por renovao de ar:

    ( )=

    =NElem

    1keikkEE AUQ

    ( )=

    =NLig

    1keikkLL LUQ

    Regime permanente

    i > e

    A - rea (m2)L - Comprimento (m) - Volume (m3)

    e

    e

    e

    iQE

    QEQL

    QL

    Perdasem W

    ( )eiphpar ..R.c.Q =

  • PERDAS TRMICAS GLOBAIS - COEF. G (II)

    Coeficiente de Perdas Trmicas Globais (G1):

    Coeficiente G (inclui as perdas por ren. ar):

    Consumo global horrio duma instalao para manter a temperatura interior num valor constante (conforto):

    +

    =

    = =

    NElem

    1k

    NLig

    1kkkLkkE

    1

    LUAUG

    ( )ei.GQ = (W)

    (W/m3)

    (W/m3)php1 R.c.GG +=

  • PERDAS TRMICAS GLOBAIS - COEF. G (III) Consumo dirio da instalao:

    Consumo anual da instalao:

    Graus-dias de aquecimento:

    Expresso final do mtodo do coeficiente G:

    ( ) 24.GQ ei = e - Temperatura mdia diria

    ( )=

    =N

    1kei 24.GQ k N - Nmero de dias da estao de aquecimento

    ( )=

    =N

    1kebb k

    GD b - Temperatura base para a qual feito o somatrio

    bGD..G024,0Q =

    (Wh)

    (Wh)

    (C)

    (kWh) O mtodo no contempla osganhos solares

    Uma forma de contornar este problema utilizar os GD calculadospara uma temperatura base inferior temperatura de conforto (~3C)

  • POTENCIA DUMA INSTALAO Temperatura de projecto

    Potencia da instalao

    O consumo horrio da instalao

    A potncia da instalao

    i

    p

    e(i -p)

    Tempo (h)

    (C)

    (i -e)

    (p)

    uma temperaturacuja probabilidadede ser ultrapassadainferiormente pequena (ex: 5%)

    ( )ei.GQ =

    ( )pi.GP =

    i (de conforto)

    e (exterior do local)

    nica altura em que ainstalao no satisfaz as necessidades de aquecimento

  • NECESSIDADES ENERGNECESSIDADES ENERGTICAS TICAS DE EDIFDE EDIFCIOSCIOS

    METODOLGIA REGULAMENTAR

    Antnio Moret Rodrigues

  • MTODO REGULAMENTAR: aquecimento I

    O balano energtico de um espao para o caso de temperatura controlada por termostato : Energia Auxiliar =Perdas atravs da Envolvente (conduo, conveco, radiao) (Ganhos Solares + Ganhos Internos)

    Ar exterior

    Ganhossolares

    Perdas pelacobertura

    Perdas pelasparedes

    Perdas por ventilao(conveco ar-ar)

    Ar exteriorAr

    exterior Ar interior

    Ganhosinternos

    Perdas pelo solo

    Perdas porpontes trmicas

    Nic = Qt+Qv- QguQt Perdas por

    conduo atravs da envolvente

    Qv Perdas porrenovao do ar

    Qgu Ganhos de calor teis

    Nec. Brutas

    Necess. teisAquecimento

    Energia auxiliar Nic

  • PERDAS POR CONDUO PELA ENVOLVENTE

    Qt=Qext+Qlna+Qpe+Qpt

    Qext perdas de calor pelas zonas correntes das paredes, envidraados, coberturas e pavimentos em contacto com o exterior;

    Qlna perdas de calor pelas zonas correntes das paredes, envidraados e pavimentos em contacto com locais-no aquecidos;

    Qpe perdas de calor pelos pavimentos e paredes em contactocom o solo;

    Qpt perdas de calor pelas pontes trmicas existentes no edifcio.

    MTODO REGULAMENTAR: aquecimento II

  • PERDAS POR CONDUO PELA ENVOLVENTE

    MTODO REGULAMENTAR: aquecimento III

    atm

    Q=U A (i - a) (W)

    - Envolvente em contacto com o ar exterior

    - Envolvente em contacto com o ar interior

    iatm

    a = atm

    a = i

    i

    - Envolvente em contacto com local no aquecido

    a

    a = atm+ (1-)(i-atm)U Coeficiente de transmissotrmica do elemento (W/m2C)

    A rea do elemento (m2) 0

  • PERDAS PELA ENVOLVENTE EM ZONA CORRENTEELEMENTOS EM CONTACTO COM O EXTERIOR

    Em cada hora, as perdas so:

    Qext = UA(i - atm) (W)

    U coeficiente de transmisso trmica do elemento da envolvente (W/m2.C);

    A rea do elemento da envolvente medida pelo interior (m2);

    i temperatura do ar interior do edifcio (C);

    atm temperatura do ar exterior (C)

    No final da estao de aquecimento, as perdas so:

    Qext = 0,024UAGD (kWh)

    GD Graus-dia aquecimento.

    MTODO REGULAMENTAR: aquecimento IV

  • PERDAS POR PAREDES E PAVIMENTOS EM

    CONTACTO COM O SOLO

    Em cada hora e por grau centgrado, as perdas so:

    Lpe = iBj (W/C)

    i coeficiente de transmisso trmica linear (W/m.C);

    B permetro do pavimento ou o desenvolvimento da parede (m).

    No final da estao de aquecimento, as perdas so:

    Qpe = 0,024LpeGD (kWh)

    GD Graus-dia aquecimento.

    B

    pav par

    Pavimento em contacto com o solo

    Parede em contacto com o solo

    MTODO REGULAMENTAR: aquecimento V

  • PERDAS POR PONTES TRMICAS

    Em cada hora, as perdas so:

    Lpt = iBj (W/C)

    i coeficiente de transmisso trmica

    linear da ponte trmica i (W/m.C);

    Bi desenvolvimento linear da

    ponte trmica i (m).

    Durante toda a estao de aquecimento a energia necessriapara compensar as perdas lineares, para cada tipo de ponte trmicas da envolvente,

    GD Graus-dia aquecimento.Qpt = 0,024LptGD (kWh)

    MTODO REGULAMENTAR: aquecimento VI

  • PERDAS DE CALOR POR RENOVAO DO AR

    Em cada hora, as perdas so:

    Qra = 0,34RphApPd(i - atm) (W/C)

    Ap rea til de pavimento (m2);Pd p-direito (m);i temperatura do ar interior do edifcio (C);atm temperatura do ar exterior (C).

    No final da estao de aquecimento, as perdas so:

    Qv = 0,024(0,34RphApPd)GD (kWh)

    GD Graus-dia aquecimento; Rph Nmero de renovaes horrias.

    MTODO REGULAMENTAR: aquecimento VII

  • GANHOS INTERNOS (Qi)Os ganhos trmicos internos, incluem qualquer fonte de calorsituado no espao a aquecer, excluindo o sistema de aquecimento,nomeadamente:

    - ganhos de calor associados ao metabolismo dos ocupantes;

    - Calor dissipado nos equipamentos e nos dispositivos deiluminao.

    Os ganhos de calor de fontes internas durante toda a estao de aquecimento so calculados por:

    Qi = qi MAp0,720 (kWh)

    qi ganhos trmicos internos mdios por unidade de rea til de pavimento (W/m2), numa base de 24h/dia, todos os dias do ano;

    M durao mdia da estao de aquecimento em meses;

    Ap rea til de pavimento (m2).

    MTODO REGULAMENTAR: aquecimento VIII

  • GANHOS SOLARES (Qs)MTODO REGULAMENTAR: aquecimento IX

    Asomb

    Autil=Fs.Fg.Aenv

    G=Gsul.X

    g.Fw.Autil.G

    Gan

    hos

    Sola

    res

    MsO N D J F M

    - Ganhos solares teis

    - Ganhos solares brutos+

    X factor de orientao;Fs factor de obstruo;Fg fraco envidraada;Fw factor de correco das propriedades do vidro;g - factor solar (incidncia normal da radiao).

    Factor solarcorrigido

  • GANHOS SOLARES (Qs)Na estao de aquecimento, os ganhos solares so calculados por:

    Gsul energia solar mdia incidente numa superfcie vertical orientada a sul de rea unitria durante a estao de aquecimento (kWh/m2.ms);

    Xj factor de orientao, para as diferentes exposies;As rea efectiva colectora da radiao solar da superfcie n que tem a

    orientao j (m2);j ndice que corresponde a cada uma das orientaes.

    Por sua vez, tem-se que: As = A.Fs.Fg.Fw.g

    A rea total do vo envidraado (janela, incluindo vidro e caixilho);Fs factor de obstruo; Fw factor de correco das propriedades do vidro comFg fraco envidraada; com o ngulo de incidncia da radiao solar;g factor solar do envidraado, que inclui eventuais proteces solares.

    M.AXGQj n

    snjjsuls

    = (kWh)

    MTODO REGULAMENTAR: aquecimento X

  • GANHOS TRMICOS TEIS (Qgu)Na estao de aquecimento, os ganhos trmicos teis so:

    Qg =Qi+Qs Ganhos brutos;Qi Ganhos internos; Qg Ganhos solares;

    Factor de utilizao

    (kWh)Qgu = Qg

    1a

    a

    1

    1+

    =

    1a

    a

    +=

    se 1

    se =1

    1,8 edifcios com inrcia trmica fraca;2,6 edifcios com inrcia trmica mdia;4,2 edifcios com inrcia trmica forte. vt

    g

    QQ

    Q

    oaquecimentdebrutas.Nec

    brutoscostrmiGanhos

    +==a =

    MTODO REGULAMENTAR: aquecimento XI

  • Tempo

    Superfcie interior

    Superfcie exterior

    Paredepesada

    Amortecimentotrmico

    Desfasamentotemporal

    mdia

    O termo Inrcia trmica refere-se capacidade de um elemento armazenar calor e s libert-lo ao fim certo tempo.

    A Inrcia trmica pode ser usada para absorver os ganhos de calor durante o dia (reduzindo a carga de arrefecimento) e libert-los noite (reduzindo a carga de aquecimento).

    MTODO REGULAMENTAR: aquecimento XII

    INRCIA TRMICA

  • Se as amplitudes trmicas dirias forem grandes, o dimensionamentocorrecto da inrcia trmica (amortecimento e desfasamento) permite um melhor desempenho trmico das construes.

    A inrcia trmica depende da difusibilidade trmica = k/(.cp) , sendo k a condutibilidade trmica, a densidade e cp o calor especfico do material.

    qt qt+= .qtk

    cp

    - tempo de atraso

    - factor deamortecimento

    MTODO REGULAMENTAR: aquecimento XIII

    INRCIA TRMICA

  • Umas horasdepois ....

    O isolamento trmico pelo interior funciona como tampa do reservatrio de armazenamento de calor que constitui a massa da construo.

    MTODO REGULAMENTAR: aquecimento XIVINRCIA TRMICA

  • Na estao quente, o balano energtico fornece:

    As necessidades de arrefecimento so:Qg Ganhos brutos;

    Factor de utilizao (representa a fraco dos ganhos utilizveis para o conforto).

    MTODO REGULAMENTAR: arrefecimento I

    Nvc= (1-)Qg (kWh)Ar-sol

    Ganhossolares

    Ganhos pelacobertura

    Ganhos pelasparedes

    Ganhos por ventilao(conveco ar-ar)

    Ar -solAr interior

    Ganhosinternos

    Energia auxiliar Nvc

    Qg= Q1+ Q2 + Q3 + Q4

    Energia Auxiliar = Ganhos pela Envolvente (conduo, conveco, radiao) + Ganhos Solares + Ganhos Internos

    Q1- ganhos por conduoatravs da envolvente. Q2 ganhos solares atravs dosenvidraados.Q3 ganhos por renovao do ar.

    Q4 ganhos internos.

  • GANHOS POR CONDUO PELA ENVOLVENTERecorre-se ao conceito de temperatura ar-sol, que temperaturaequivalente que traduz o efeito combinado da temperatura exteriore da radiao solar:

    coeficiente de absoro da superfcie;G radiao solar instantnea.

    Ao fim de 4 meses (122 dias):

    m temperatura mdia do ar;Ir Intensidade da radiao total.

    MTODO REGULAMENTAR: arrefecimento II

    G

    ar

    he

    s

    earsolar h

    G.+=

    ( ) ( ) Ghh saressolare +=

    (W)( ) ( )

    +==

    eiarisolarelemento h

    GAUTAUTAUQ

    Temperatura ar-sol:

    ( )

    +=

    e

    rim1 h

    IAUAU928,2Q (kWh)

  • GANHOS SOLARES PELOS ENVIDRAADOSO seu clculo semelhante metodologia utilizada no Inverno:

    com As = A.Fs.Fg.Fw.g

    Ir energia solar incidente nos vos

    MTODO REGULAMENTAR: arrefecimento III

    (kWh)

    =

    j nnjsj2

    AIrQ

    Q2=Qs1+Qs2=As1Ir+As2Ir

    O factor solar do envidraado tomado com dispositivos de sombreamento mveis activados a 70% :

    As1=(0,7A)Fs.Fg.Fw.g

    As2=(0,3A)Fs.Fg.Fw.gv85,0

    g.'gg v =

    Vidro simples:

    Vidro duplo: 75,0

    g.'gg v =

    Qs1

    Qs2

    Ir

    Q2=AFs.Fg.Fw.(0,7g+0,3gv).Ir

  • GANHOS POR VENTILAONa realidade, dado que a temperatura mdia exterior durante toda a estao de arrefecimento sempre inferior temperatura interior de referncia (25C), aventilao , em mdia, uma perda, dada por:

    GANHOS INTERNOSA metodologia de clculo semelhante da estao de aquecimento, vindo:

    MTODO REGULAMENTAR: arrefecimento IV

    (kWh)

    pi4 A.q.928,2Q = (kWh)

    ( ) ( )imdpph3 .P.A.R.34,0.928,2Q =