2020-2_3 1_Balanço e Desempenho Térmico

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CONFORTO AMBIENTAL TÉRMICO
Desempenho Térmico dos Espaços Internos
Balanço Térmico
CENTRO DE EDUCAÇÃO SUPERIOR DA REGIÃO SUL - CERES
DEPARTAMENTO DE ARQUITETURA E URBANISMO - DAU
Professor Ravi Motta Stoutz
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➢ Quando elaboramos um projeto, desejamos sempre que seus ambientes 
sejam confortáveis termicamente, além de outros atributos, certo?
➢ Sabemos pelo senso comum que a temperatura é um dos principais 
indicadores de conforto ou desconforto. 
➢ Vamos pensar um pouco, agora, quais outros fatores podem influenciar a 
temperatura interna de determinado ambiente.
PREÂMBULO
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PREÂMBULO
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PREÂMBULO
➢ Data: 22/6. Horário: 9h
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1) Quais salas você acredita que estarão mais quentes na situação ilustrada?
2) Por quê? Que razões te levam a essa dedução?
PREÂMBULO
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PREÂMBULO
➢ Data: 22/6. Horário: 12h
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3) E na situação anterior, quais salas você acredita que estarão mais quentes?
4) Por quê? 
PREÂMBULO
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PREÂMBULO
➢ Data: 22/6. Horário: 15h
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PREÂMBULO
5) E agora, quais são as salas mais quentes?
6) Por quê? 
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PREÂMBULO
7) Que outros fatores poderiam influenciar as respostas e que não são ilustrados nas 
imagens?
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PREÂMBULO
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PREÂMBULO
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PREÂMBULO
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TROCAS TÉRMICAS
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➢ CONVECÇÃO
Troca de calor entre dois corpos, sendo um deles 
sólido e o outro um fluido (líquido ou gás).
A intensidade do fluxo de calor varia com:
• Temperatura do ar
• Temperatura da superfície do sólido
• Velocidade do ar
• Coeficiente que varia conforme o sentido do 
fluxo de calor (ascendente, descendente ou 
vertical)
TIPOS DE TROCAS TÉRMICAS
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➢ RADIAÇÃO
Mecanismo de troca de calor entre dois corpos 
que guardam entre si uma distância qualquer. É 
consequência da natureza eletromagnética da 
energia térmica, que pode ser transmitida 
mesmo no vácuo.
A intensidade do fluxo de calor varia com:
• Temperatura da superfície da parede 
considerada.
• Temperatura radiante relativa às demais 
superfícies.
• Coeficiente que varia conforme a forma 
geométrica e características físicas, sendo a 
emissividade a principal delas.
TIPOS DE TROCAS TÉRMICAS
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➢ CONDUÇÃO
Troca de calor entre dois corpos que se tocam 
ou mesmo partes de um mesmo corpo que 
estejam a temperaturas diferentes.
No caso de uma parede a intensidade do fluxo 
varia com:
• Espessura da parede.
• Temperatura da superfície externa.
• Temperatura da superfície interna.
• Coeficiente de condutividade térmica do 
material.
TIPOS DE TROCAS TÉRMICAS
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➢ TROCAS ÚMIDAS
Decorrem da mudança de estado físico da água 
pelos mecanismos de evaporação, de líquido 
para vapor, e da condensação, de vapor para 
líquido.
EVAPORAÇÃO
São necessários cerca de 700J para evaporar 1 
litro de água. A velocidade da evaporação 
depende da umidade relativa. A uma 
determinada temperatura o ar é capaz de 
conter uma certa quantidade de vapor d’água. 
A umidade relativa é a relação entre a 
quantidade de vapor contida no ar pela 
quantidade máxima que ele pode conter a essa 
mesma temperatura.
TIPOS DE TROCAS TÉRMICAS
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➢ TROCAS ÚMIDAS
CONDENSAÇÃO
Quando a umidade relativa atinge 100%, a 
temperatura em que se encontra é 
denominada ponto de orvalho. Qualquer 
excesso de vapor d’água se condensa. 
A condensação de 1l de água dissipa cerca de 
700J.
Se o ar saturado, com 100% de umidade 
relativa, encontra uma superfície com 
temperatura mais baixa que seu ponto de 
orvalho também irá ocorrer condensação.
Para evitar condensação, a ventilação é de 
grande importância, pois dissipa o vapor d’água 
excessivo.
TIPOS DE TROCAS TÉRMICAS
BALANÇO TÉRMICO
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➢ GANHOS DE CALOR SOLAR PELOS FECHAMENTOS
BALANÇO TÉRMICO
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➢ GANHOS DE CALOR SOLAR PELOS FECHAMENTOS
BALANÇO TÉRMICO
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➢ GANHOS DE CALOR SOLAR PELOS FECHAMENTOS
BALANÇO TÉRMICO
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➢ GANHOS DE CALOR
Além dos ganhos de calor solar pelos 
fechamentos, outras fontes também conferem 
ganhos térmicos aos ambientes. 
A Carga Térmica é a quantidade total de 
energia térmica fornecida ao ambiente por 
uma determinada fonte. 
A unidade de medida adotada é o Watt (W).
W = Joule/segundo (energia/tempo)
Para prever a temperatura interna de um 
espaço afim de se verificar condições de 
conforto é preciso determinar as cargas 
térmicas de cada uma dessas fontes.
BALANÇO TÉRMICO
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BALANÇO TÉRMICO
➢ CARGAS TÉRMICAS: PESSOAS
Calor cedido ao ambiente, em Watts (W), 
segundo a atividade desenvolvida por indivíduo.
Taxa metabólica.
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BALANÇO TÉRMICO
➢ CARGAS TÉRMICAS: ILUMINAÇÃO ARTIFICIAL
Calor cedido ao ambiente, em Watts (W).
Exemplo das cargas geradas por lâmpadas 
incandescentes e fluorescentes e seus 
reatores.
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Calor cedido ao ambiente, em Watts (W).
Quando o equipamento tem função de aquecimento 
(secador de cabelos, aquecedores, etc), considera-se 
100% da potência nominal.
Para os demais equipamentos elétricos, considera-se 60% 
da potência nominal.
Potência nominal é aquela indicada nas etiquetas dos 
aparelhos e diz quanto eles consomem de energia.
BALANÇO TÉRMICO
➢ CARGAS TÉRMICAS: EQUIPAMENTOS
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➢ PERDAS DE CALOR
O ar interno é submetido aos ganhos de calor solar e de fontes internas. Se ele não se mantém em 
constante sobreaquecimento é porque, além dos ganhos, também ocorrem perdas de calor, que 
ocorrem através da envoltória do ambiente e/ou edificação.
Essas perdas pela envoltória são decorrentes da diferença de temperatura entre interior e exterior. 
Por isso, as cargas térmicas por diferença de temperatura são consideradas como perdas.
A ventilação pode representar tanto ganhos como perdas, conforme a temperatura externa seja 
maior ou menor que a interna. 
BALANÇO TÉRMICO
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➢ GANHOS E PERDAS DE CALOR PELOS FECHAMENTOS
Temos então que através dos fechamentos, sejam eles opacos ou transparentes, ocorrem trocas 
térmicas devidas à incidência de radiação solar e à diferença de temperatura (Δt)
Consideremos como ganhos as trocas devidas à radiação solar e como perdas as trocas por diferença 
de temperatura.
Essas cargas térmicas podem ser calculadas pelas equações a seguir, que serão estudadas adiante:
Q = q.A
q = U.α.Rse.Ig + U.Δt
Fluxo de calor total de um componente, em Watts (W), em função 
da densidade de fluxo de calor (W/m²) e da área do fechamento
q = (U.α.Rse + τ)Ig + U.Δt
Densidade do fluxo de calor (W/m²) em 
fechamentos opacos
Densidade do fluxo de calor (W/m²) em 
fechamentos transparentes
BALANÇO TÉRMICO
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GANHOS DE CALOR
Solar, equipamentos e pessoas
Qsol >>> Ganhos solares fechamentos
Qe >>> Pessoas
Qil >>> Iluminação artificial
Qeq >>> Equipamentos
Qtot >>> Total dos ganhos de calor
BALANÇO TÉRMICO
➢ BALANÇO TÉRMICO
PERDAS DE CALOR
Diferença de temperatura
Q’vent >>> ventilação
Q’1 >>> Fechamento 1 (parede)
Q’2 >>> Fechamento 2 (abertura)
Q’3 >>> Fechamento 3 (cobertura)
Q’n >>> Quantos fechamentos houver
Q’tot >>> Total das perdas de calor
Qtot = Q’tot . Δt
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MODELO DE CÁLCULO DE 
DESEMPENHO TÉRMICO
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MODELO DE CÁLCULO DE DESEMPENHO TÉRMICO
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Fonte: FROTA, Anéseia Barros e SCHIFFER, Sueli Ramos. Manual do Conforto Térmico
C.S.T.B: Centre Scientifique et Technique du Bâtiment (Centro Científico e Técnico de Construção)
Conceitos do modelo de Cálculo que estamos usando (C.S.T.B)
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Fonte: FROTA, Anéseia Barros e SCHIFFER, Sueli Ramos. Manual do Conforto Térmico
Conceitos do modelo de Cálculo que estamos usando (C.S.T.B)
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Fonte: FROTA, Anéseia Barros e SCHIFFER, Sueli Ramos. Manual do Conforto Térmico
Conceitos do modelo de Cálculo que estamos usando (C.S.T.B)
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Fonte: FROTA, Anéseia Barros e SCHIFFER, Sueli Ramos. Manual do Conforto Térmico
Conceitos do modelo de Cálculo que estamos usando (C.S.T.B)
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Fonte: FROTA, Anéseia Barros e SCHIFFER, Sueli Ramos. Manual do Conforto Térmico
Conceitos do modelo de Cálculo que estamos usando (C.S.T.B)
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Fonte: FROTA, Anéseia Barros e SCHIFFER, Sueli Ramos. Manual do Conforto Térmico
Conceitos do modelo de Cálculo que estamos usando (C.S.T.B)
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Fonte: FROTA, Anéseia Barros e SCHIFFER, Sueli Ramos. Manual do Conforto Térmico
Conceitos do modelo de Cálculo que estamos usando (C.S.T.B)
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MODELO DE CÁLCULO DE DESEMPENHO TÉRMICO
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MODELO DE CÁLCULO DE DESEMPENHO TÉRMICO
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MODELO DE CÁLCULO DE DESEMPENHO TÉRMICO
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MODELO DE CÁLCULO DE DESEMPENHO TÉRMICO
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MODELO DE CÁLCULO DE DESEMPENHO TÉRMICO
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MODELO DE CÁLCULO DE DESEMPENHO TÉRMICO
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