Desempenho Térmico da Edificação - fau.usp.br · DESEMPENHO TÉRMICO DA EDIFICAÇÃO. AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV ... coeficiente de condutância térmica superficial interna.

AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA

Diagnostico Climático


Dias típicos do clima de Sao Paulo: um dia chuvoso e outro ensolarado no

verão; um um dia nublado e outro ensolarado no inverno


Variáveis e trocas térmicas


Conforto Térmico

• Variáveis do clima exterior

• Variáveis envolvidas na transferência de calor

• Variáveis do conforto humano


Variáveis do clima exterior

1. Temperatura (K, ºF, ºC, ºR)

– do ar

– superficial

2. Umidade

– relativa (%)

– absoluta (g de vapor d’água/kg de ar seco)

3. Radiação solar

– direta e difusa (W/m2)

– insolação (h)

4. Vento

– direção (graus)

– velocidade (m/s, Km/h, nós)


Variáveis do Conforto Humano

1. Metabolismo (MET)

2. Vestimenta (CLO)

3. Parâmetros que descrevem

termicamente o ambiente

– Temperatura do ar

– Temperatura radiante média

– Velocidade do ar

– Umidade do ar

Fonte: LAMBERTS. Roberto, et al. Eficiência

Energética na Arquitetura. São Paulo


DADOS CLIMÁTICOS

PROPRIEDADES DOS MATERIAIS

TROCAS TÉRMICAS

+

+

DESEMPENHO TÉRMICO DA EDIFICAÇÃO


Mecanismos de troca de calor

• Trocas térmicas secas: envolvem diferença de temperatura

– Convecção

– Radiação

– Condução

• Trocas térmicas úmidas: envolvem mudança de estado

– Evaporação

– Condensação


• Isolamento: materiais leves • Acumulação: materiais pesados e

espessos

TROCAS SECAS: CONDUÇÃO NO EDIFÍCIO

Fonte: LAMBERTS. Roberto, et al.

Eficiência Energética na

Arquitetura. São Paulo


ISOLAMENTO TÉRMICO


X

condutibilidade térmica = (W/mºC)

MATERIAIS CONDUTORES X NÃO CONDUTORES

Concreto armado 1,75 Tijolo maciço prensado 0,72

Aço 52 Terra úmida 0,60

Alumínio 230 Poliestireno expandido 0,04

Granito 3,50 Espuma de poliuretano 0,03

Mármore 3,26 Concreto celular 0,05 a 0,5

Telha cerâmica 0,93 Feltro 0,05

Telha de f ibrocimento 0,65 a 0,95 Lã de vidro 0,03 a 0,05

Vidro 0,8 Madeira 0.05 a 0,3


Espumas plásticas (células fechadas)

– Poliestireno extrudado

– Poliestireno expandido

– Outras espumas plásticas

Fibrosos

– Orgânicos

• Fibras de madeira

• Cortiça

– Inorgânicos

• Lã de vidro

• Lã de rocha

Concretos celulares

– Concreto com agregado

leve

– Concreto celular

autoclavado

Outros

– Produtos minerais à base

de vermiculita

– Argila expandida

MATERIAIS ISOLANTES TÉRMICOS




INÉRCIA TÉRMICA

- Amortecimento

- Atraso



Condução

troca de calor entre dois corpos que se tocam, ou mesmo partes do

mesmo corpo, que estejam a temperaturas diferentes (θe ≠ θi).

Intensidade do fluxo térmico por condução:

qcd= λ/e (θe−θi) (W/m2)

qcd: intensidade do fluxo térmico por condução (W/m2);

λ: coeficiente de condutibilidade térmica do material (W/m°C);

e: espessura da parede (m);

θe: temperatura da superfície externa da envolvente (°C);

θi: temperatura da superfície interna da envolvente (°C).


Condução

coeficiente de condutibilidade térmica (λ) depende da:

– densidade do material: a matéria é sempre muito mais condutora que o ar

contido em seus poros;

– natureza química do material: os materiais cristalinos são geralmente

mais condutores que os amorfos;

– umidade do material: a água é mais condutora que o ar.

e/λ = RR = resistência térmica específica da parede (m2°C/W)

qcd=(θe−θi) / R (W/m2)


Cool Hammock Santorini, Grecia 2004

AA E+E MSc & MArch Sustainable Environmental Design ARCHITECTURAL ASSOCIATION GRADUATE SCHOOL


Resistência térmica total (Rt)

Coeficiente global de transferência de calor (U)

Fonte: LAMBERTS. Roberto, et al.

Eficiência Energética na Arquitetura.


TROCAS SECAS: CONVECÇÃO NO EDIFÍCIO




AA E+E MSc & MArch Sustainable Environmental Design ARCHITECTURAL ASSOCIATION SCHOOL OF ARCHITECTURE

Chanasit Cholasuek Sustainable Low Income Community in Bangkok MArch Dissertation 2010












Anuja Pandit Transition Spaces in Housing MArch Dissertation 2010



Anuja Pandit Transition Spaces in Housing MArch Dissertation 2010


Edifício do Núcleo de Pesquisa Multidisciplinar da UFAL,

Maceió, Alagoas


TROCAS SECAS: CONVECÇÃO NA CIDADE


Convecção

troca de calor entre dois corpos, sendo um deles sólido

e o outro um fluido (líquido ou gás).

Intensidade do fluxo térmico por convecção:

qc = hc (t −θ) (W/m2)

qc: intensidade do fluxo térmico por convecção (W/m2);

hc: coeficiente de trocas térmicas por convecção (W/m2°C);

t: temperatura do ar (°C);

θ: temperatura da superfície do sólido (parede) (°C), (t ≠ θ).


Convecçãohc - no caso de convecção natural,

segundo Croiset, são adotados:

para superfície horizontal,

fluxo descendente:

hc = 1,2 W/m2°C;

para superfície vertical:

hc = 4,7 W/m2°C;

para superfície horizontal,

fluxo ascendente:

hc = 7 W/m2°C.

Variação do hc com a velocidade

do ar (parede vertical), Croiset.


Ult

ravio

leta

Infr

ave

rme

lho

pró

xim

o

Infr

ave

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lho

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Mic

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M

On

da

s A

M

Luz visível

Inte

ns

ida

de

de

ra

dia

çã

o

Comprimento de onda (micrometros)

0,4 0,7 1,0 1,5

Comprimento de onda (metros)

0,001 1 10 100

TROCAS SECAS: RADIAÇÃO

Radiação: transferência de calor sob a forma de ondas eletromagnéticas.

Ocorre por meio de movimentos oscilatórios em um meio, sem que haja

transferência de matéria.




FECHAMENTOS OPACOS E

TRANSPARENTES


Tabela Valores de coeficientes de absorção da radiação solar (α)

Fonte: FROTA, 2002 – Manual de conforto térmico

SUPERFÍCIE ABSORÇÃO PARA RADIAÇÃO SOLAR (α)

Preto fosco 0,85 – 0,95

Tijolo ou pedra ou telha cor vermelha 0,65 – 0,80

Tijolo ou pedra cor amarela, couro 0,50 – 0,70

Tijolo ou pedra ou telha cor amarela 0,30 – 0,50

Alumínio, bronze ou ouro 0,30 – 0,50

Latão, alumínio fosco, aço galvanizado 0,40 – 0,65

Latão ou cobre polido 0,30 – 0,50

Alumínio, cromo (polidos) 0,10 – 0,40

COR (α)

Branca 0,2 – 0,3

Amarela, laranja, vermelha clara 0,3 – 0,5

Vermelha escura, verde e azul claras 0,5 – 0,7

Marrom clara, verde e azul escuras 0,7 – 0,9

Marrom escura, preta 0,9 – 1,0


produto espessura

radiação solar total

transm dir % reflet ext % aborv % fator solar %

incolor

4mm 82 7 11 85

6mm 78 7 15 82

10mm 70 7 23 76

verde

4mm 52 5 43 63

6mm 46 5 49 59

10mm 38 5 57 53

bronze

4mm 58 6 36 68

6mm 46 5 49 59

10mm 29 4 67 47

cinza

4mm 55 5 40 66

6mm 42 5 53 56

10mm 25 4 71 44




Edifício do Banco Itau / Av. Paulista

Materiais claros e proteção solar dos vidros

Edifício no centro de SP

Materiais escuros e vidros desprotegidos

TROCAS SECAS: RADIAÇÃO NO EDIFÍCIO


Sola

r dire

ta

Ond

a c

urta

Sola

r d

ifusa

Ond

a c

urta

Sola

r difu

sa

Ond

a c

urta

Radiação da terraOnda longa

Radiação da terraOnda longa

Radiação das nuvensOnda longa

RADIAÇÃO NO EDIFÍCIO E NA CIDADE


Radiação

troca de calor entre dois corpos através de sua capacidade

de emitir e absorver energia térmica (sem necessidade de

meio para propagação, ocorrendo mesmo no vácuo)

Intensidade do fluxo térmico por radiação:

qr = hr (θ−θr) (W/m2)

qr: intensidade do fluxo térmico por radiação (W/m2);

hr: coeficiente de trocas térmicas por radiação (W/m2°C);

θ: temperatura da superfície da parede considerada (°C);

θr: temperatura radiante relativa às demais superfícies (°C)


AA E+E MSc & MArch Sustainable Environmental Design 2003-04 ARCHITECTURAL ASSOCIATION GRADUATE SCHOOL



Heliotropic Bench May 2005


Heliotropic Bench May 2005



Oia, Santorini, 20 May 2005


TROCAS ÚMIDAS: EVAPORAÇÃO


Evaporaçãotroca térmica úmida proveniente

da mudança do estado líquido

para o estado gasoso

Para evaporar um litro

de água são necessários

cerca de 700 J

0

5

10

15

20

25

30

0

5

10

15

20

25

30

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

TBS[°C]

w[g

/Kg

]

Carta Psicrométrica para

a cidade de São Paulo


Condensação

troca térmica úmida decorrente da mudança do estado gasoso do

vapor d’água contido no ar para o estado líquido.

Para evitar a condensação superficial:

- eliminação do vapor d’água pela ventilação, ou

- imprimir ao elemento da construção uma resistência térmica R adequada

R = [(te − ti) / (ti − to)] ⋅ 1/hi (m2°C/W)

ti: temperatura do ar interno (°C);

te: temperatura do ar externo (°C);

to: temperatura do ponto de orvalho relativa a ti (°C);

hi: coeficiente de condutância térmica superficial interna.


INSOLAÇÃO + ILUM.ARTIFICIAL + EQUIPAMENTOS + OCUPAÇÃO = ENVOLVENTE + VENTILAÇÃO

GANHOS = PERDAS

Usuários

Sol

Ventos

Sol

Radiação solar direta

Iluminação artificial Equipamentos

(Ti) Temp. do ar int.

Temp. do ar ext.

(Te)

Sol

BALANÇO TÉRMICO



Nitin Bansal Le Corbusier in the Tropics MSc Dissertation Project 2009

AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICANitin Bansal Le Corbusier in the Tropics MSc Dissertation Project 2009



Sola

r dire

ta

Ond

a c

urta

Sola

r difu

sa

Onda c

urta

Ra diação da terra

Onda longa

Ra diação das nuvensOnda longa

Radia çã o da á guaOnda longa

GERAÇÃO DE CALOR URBANA

ConvecçãoTemperatura

Sola

r d

ifusa

Onda c

urta

Convecçãovento

Evap

ora

çã

o

Evap

o-

tran

spira

çã

o

TROCAS TÉRMICAS NA CIDADE



Katerina Pantazi Urban Metaphors MArch Dissertation 2010


>observar

movimientosActividades / funcionesCualidades visuales


Medir


Avaliar Medidas e Hipoteses de Desempenho Ambiental !

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