Projeto de Climatização de uma sala

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DO RIO GRANDE DO SUL 
UNIDADE UNIVERSITÁRIA EM NOVO HAMBURGO 
CURSO SUPERIOR DE ENGENHARIA EM ENERGIA 
 
 
 
 
 
 
BRUNA BONEBERG 
 
 
 
CLIMATIZAÇÃO 
CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS 
 
 
 
 
NOVO HAMBURGO 
 2015 
SUMÁRIO 
 
1 INTRODUÇÃO ....................................................................................................................... 4 
2 CONCEITOS:.......................................................................................................................... 5 
2.1 CONFORTO TÉRMICO...................................................................................................... 5 
2.2 CARGA TÉRMICA ............................................................................................................. 6 
2.4 CONDIÇÕES DE PROJETO ............................................................................................... 8 
2.5 CARTA PSICOMETRICA .................................................................................................. 9 
3 METODOLOGIA.................................................................................................................. 10 
4 PROJETO – CARGAS TÉRMICAS DE AQUECIMENTO E REFRIGERAÇÃO ............. 10 
4.1 DADOS INICIAIS COLETADOS..................................................................................... 10 
4.1.1 CARACTERISTICA DA LOCALIZAÇÃO ................................................................... 10 
4.1.3 DIMENSIONAMENTO .................................................................................................. 11 
4.1.4 CARACTERÍSTICAS DE RECINTOS ADJACENTES: .............................................. 12 
4.1.5 COMPOSIÇÃO DA SALA E RESISTÊNCIAS ENCONTRADAS: ............................. 12 
4.1.6 ILUMINAÇÃO: .............................................................................................................. 14 
4.1.7 EQUIPAMENTOS E SUAS POTÊNCIAS: ................................................................... 14 
4.1.8 PESSOAS E PERMANÊNCIA: ...................................................................................... 14 
4.2 DEFINIÇÕES .................................................................................................................... 14 
4.2.1 TIPO DE ATIVIDADE: .................................................................................................. 14 
4.2.2 CARACTÉRISTICA PARA AMBIENTE INTERNO ................................................... 14 
4.2.3 CARACTERÍSTICAS DO AMBIENTE EXTERNO ..................................................... 15 
4.2.4 AR DE RENOVAÇÃO ................................................................................................... 15 
4.3 CÁLCULO DA CARGA TÉRMICA ................................................................................ 15 
5 ESTIMATIVAS DAS TROCAS TÉRMICAS ..................................................................... 16 
5.1 TRANSMISSÃO TÉRMICA ............................................................................................. 16 
5.2 INFILTRAÇÃO ................................................................................................................. 17 
5.2.1 CÁLCULO DA VAZÃO DO AR EXTERNO ............................................................... 17 
5.2.2 UMIDADE ABSOLUTA DO AR ................................................................................... 19 
5.2.3 CÁLCULO DE INFILTRAÇÃO .................................................................................... 19 
5.3 GERAÇÃO ......................................................................................................................... 20 
5.3.1 CALOR GERADO PELOS OCUPANTES .................................................................... 20 
5.3.2 CALOR GERADO PELOS EQUIPAMENTOS ............................................................. 20 
5.3.3 CALOR GERADO PELA ILUMINAÇÃO .................................................................... 20 
5.4 CARGAS TÉRMICAS ....................................................................................................... 21 
6 CONCLUSÃO ....................................................................................................................... 23 
REFERÊNCIAS ....................................................................................................................... 24 
ANEXO I – TABELAS NBR 6401/1980 ................................................................................ 25 
ANEXO II – TABELAS DE STOECKER E JONAS ............................................................. 31 
ANEXO III – TABELAS DE MENEZES 2010. ..................................................................... 35 
 
1 INTRODUÇÃO 
 
Atualmente, as pessoas estão cada vez mais exigentes quanto à qualidade de vida, 
buscando alternativas que proporcionem melhores condições de conforto, pois quando o 
ambiente é confortável as pessoas rendem mais e tendem a permanecer por um período 
extendido no local. Para isso, a elaboração de um sistema de climatização/refrigeração é 
essencial, pois esta área desenvolve as melhores técnicas com o fim de atender as 
necessidades dos usuários, fazendo com que o ambiente ocupado por estes esteja em 
condições favoráveis, no entanto para obter essas condições é necessário levar-se em conta 
vários parâmetros antes de adotar o sistema de refrigeração adequado ao ambiente. 
Portanto, o objetivo desse trabalho será a apresentação das etapas para a realização do 
cálculo da carga térmica da sala de aula 206 da Universidade Estadual do Rio Grande do Sul, 
unidade localizada na cidade de Novo Hamburgo – Rio Grande do Sul. Para obtermos o valor 
da carga térmica utilizaremos a norma NBR 6401, a qual considera todos os princípios da 
transferência de calor existentes no ambiente. 
 
2 CONCEITOS: 
2.1 CONFORTO TÉRMICO 
 Conforme ASHRAE, conforto térmico é o estado da mente que expressa satisfação do 
homem com o ambiente térmico que o circunda. Na Figura 1, podem ser observados os 
fatores ambientais que afetam o conforto térmico. 
 
Figura 1. Conforto Térmico. Fonte: STOECKER e JONAS (1999). 
 
 A insatisfação com o ambiente térmico pode ser causada pela sensação de 
desconforto por calor ou frio quando o balanço térmico não é estável, ou seja, quando há 
diferenças entre o calor produzido pelo corpo e o calor perdido para o ambiente. Ainda, os 
fatores pelos quais os estudos de conforto térmico são importantes: 
a. A satisfação do homem permitindo-lhe se sentir termicamente confortável 
b. A performance humana: As atividades intelectuais, manuais e perceptivas, geralmente 
apresentam um melhor rendimento quando realizadas em conforto térmico 
c. A conservação de energia: Ao conhecer as condições e os parâmetros relativos ao 
conforto térmico dos ocupantes do ambiente, evitam-se desperdícios com aquecimento 
e refrigeração, muitas vezes desnecessários. 
Segundo STOECKER e JONES (1999), no projeto de ar condiocionado, o objetivo é 
controlar os parametros ambientais. Para uma pessoa trajando roupa apropriada, os 
seguintes valores são adequados: 
Tabela 1. Parametros Ambientais 
Temperatura Operacional 
Temperatura de Orvalho 
(Umidade) 
Velocidade média do ar 
20 – 26ºC 2 a 17°C Até 25 m/s 
 
 
2.2 CARGA TÉRMICA 
 A carga térmica é a quantidade de calor que deve ser retirada ou fornecida a um local 
ou sistema, na unidade de tempo, objetivando a manutenção de determinadas condições 
térmicas. Ou seja, a carga térmica calculada é decorrente do calor transmitido pelos elementos 
contidos no ambiente ou através de fatores externos, sendo calor a energia térmica que se 
encontra em trânsitoentre dois corpos, fazendo com que a diferença de temperatura entre eles 
cheguem a se igualar. A transferência de calor dá-se de três formas: 
a. Na condução, o calor é transmitido do mais quente para o mais frio e depende de 
meios (condutor) sólidos ou líquidos para ocorrer à transferência de energia. 
b. Na convecção, o calor se propaga por meios fluidos, cujas massas apresentam 
densidades diferentes, por isso, os fluidos mais quentes sobem e os frios descem. 
c. Na radiação não é necessário que aja meios materiais para ocorrer à propagação de 
energia, pois são emitidas por ondas eletromagnéticas, isto é, além dos meios 
materiais pode ocorrer também no vácuo. 
 
 
 Na Figura 1, pode ser observado a quantidade de fatores que influenciam no cálculo 
térmico do condicionamento do ar como insolação, condução, pessoas, infiltração de ar, 
renovação de ar, iluminação, equipamentos. Enquanto para aquecimento do ar os fatores são 
infiltração de ar e condução, já que os equipamentos, iluminação e pessoas ajudam no 
aquecimento. 
 
Figura 2. Condionamento do Ar. Adaptado de STOECKER e JONAS (1999). 
 
 O modelo prosposto de cálculo desenvolvido pela ASHRAE para cargas térmicas 
baseia-se no seguintes fatores: 
a. Transmissão: transferência de calor devido à diferença de temperatura por meio do 
componente ou elemento do edifício. 
b. Solar: transferência de calor solar através de um componente do edificio que seja 
transparente, ou absorção dessa energia por um componente opaco. 
c. Infiltração: perda ou ganho de calor pela infiltração de ar externo no recinto 
condicionado. 
d. Geração interna: resultante da liberação de energia no interior do recinto (luzes, 
pessoas, equipamentos, etc.) 
2.4 CONDIÇÕES DE PROJETO 
 Segundo STOECKER e JONAS (1999), 
 As condições de projeto especificadas no cálculo de cargas térmicas de aquecimento 
são as temperaturas de bulbo seco interna e externa. Para aquecimento, uma temperatura 
interna de 20 a 22 °C é normalmente admitida, enquanto que uma temperatura variando entre 
24 e 26 °C é razoavel no caso de resfriamento. A umidade relativa é limitada a um mínimo de 
30% no inverno e um máximo de 60% no verão. Para aquecimento o critério de 97,5% para 
temperatura externa é geralmente adotado, o que equivale a considerar um valor de projeto de 
temperatura externa que é igualado ou superior a 97,5% do tempo durante os meses mais 
frios. Nessas condições o ar externo é considerado saturado. 
 As condições de projeto especificadas no cálculo de cargas térmicas de resfriamento 
exigem a definição da temperatura de bulbo seco, da umidade, e da intensidade de radiação 
solar. As condições limites de resfriamento estão relacionadas com os extremos da 
intensidade de radiação solar em vez da temperatura de bulbo seco externa. Assim, é 
necessario realizar alguns cálculos preliminares para diferentes horas do dia, ou dias do ano, 
para obter a carga térmica de resfriamento máxima. A carga térmica de resfriamento depende 
da localização geográfica e da orientação do recinto enfocado. 
Assim, por exemplo para o resfriamento, a intensidade de radiação solar máxima de 
um recinto com face para o leste pode ocorrer às 8:00 horas da mãnha, ao passo que para um 
espaço tenha face para o oeste esse máximo poderá se dar as 16:00 horas. Para recintos com 
face para o norte, a intensidade da radiação máxima ocorre durante o inverno, ao invés do 
verão. A carga térmica maxima de um sistema de refrigeração que serve uma série de recintos 
com diferentes faces poderá ocorrer em um instante diferente daquele para o qual ocorre o 
pico nos distintos espaços. 
 
2.5 CARTA PSICOMETRICA 
 Diante a psicrometria, é possível analisar a zona de conforto para o ser humano de 
acordo com a variação de temperatura de ponto de orvalho, de bulbo seco e úmido, humidade 
relativa e absoluta, entalpia e volume especifico, que são relações gráficas demonstradas na 
carta psicrométrica e que variam de acordo com o fabricante por existir vários diagramas 
psicrométricos. A psicrometria é o estudo das propriedades termodinâmicas de misturas de ar 
seco e de vapor de água e da sua utilização para analisar os processos que envolvem ar 
húmido. 
 
 
Figura 3. 
3 METODOLOGIA 
De acordo com a NBR 16401-1:2008, o dimensionamento de uma instalação de ar-
condicionado é dividido nas seguintes etapas: 
a. Concepção inicial da instalação; 
b. Definição das instalações; 
c. Identificação e solução de interface; 
d. Projeto de detalhamento; 
e. Projeto legal; 
f. Detalhamento de obra e desenhos "conforme constituído". 
No entanto, neste projeto iremos focar somente na concepção inicial da instalação e a 
definição das instalações, visto que, ambos englobam todos os cálculos necessários para de 
carga térmica. 
4 PROJETO – CARGAS TÉRMICAS DE AQUECIMENTO E REFRIGERAÇÃO 
4.1 DADOS INICIAIS COLETADOS 
4.1.1 CARACTERISTICA DA LOCALIZAÇÃO 
Iremos abordar nos cálculos dados de Porto Alegre, localicade mais proxima 
encontrada, em torno de 50 km de distância da unidade de Novo Hamburgo, encontrados na 
NBR16401-1:2008. 
Localização: NOVO HAMBURGO/RS, 
 Latitute: ---------------------------------------------------------------------------- 30 S 
 Longitude: ------------------------------------------------------------------------- 51,18 W 
 Altitude: --------------------------------------------------------------------------- 3 m 
 Pressão atmosférica: ------------------------------------------------------------ 101,29 Kpa 
4.1.2 DIMENSÕES DO RECINTO 
 Larguras: --------------------------------------------------------------------------- 5.75 m e 4.4 m 
 Comprimentos: -------------------------------------------------------------------- 7.6 m e 6.47 m 
 Altura do pé direito: -------------------------------------------------------------- 4.45 m. 
 
Figura 4. Dimensões da Sala
 
4.1.3 DIMENSIONAMENTO 
 Área das janelas (3 x 3.78m2): -------------------------------------------------- 11.34 m2 
 Área da porta: (1.2x2.17) : ------------------------------------------------------ 2.60 m2 
 Perimetro total do piso util: 
o 5.7+7.6+4.4+6.47: ------------------------------------------------------- 24.17 m 
 Área total útil da parede oeste, externa: (Aparede - Ajanelas) 
o 25.59 m2 - 11.34 m2 : ---------------------------------------------------- 14.25 m2 
 Área total do teto: ----------------------------------------------------------------- 41.85 m2 
 Área total útil da parede norte: -------------------------------------------------- 33.82 m2 
 Área total útil da parede sul: ---------------------------------------------------- 33.82 m2 
 Área total útil da parede do leste, corredor: (Aparede - Aporta) 
o 19.58 – 2.60: -------------------------------------------------------------- 16.98 m2 
 
Figura 5. Planta baixa da sala 
4.1.4 CARACTERÍSTICAS DE RECINTOS ADJACENTES: 
 Norte: sala condionada 
 Leste: corredor com corrente de ar 
 Oeste: área externa 
 Sul: sala de aula 
4.1.5 COMPOSIÇÃO DA SALA E RESISTÊNCIAS ENCONTRADAS: 
Composição das Paredes 
 
Figura 6. Parede. Fonte: MENEZES, 2010. 
Iremos assumir que a composição das paredes como: 
 R1, película de ar interno: ------------------------------------------------------ 0.029 m2.K/W 
 R2, argamassa para L=0,2 cm e K=1,15: ------------------------------------- 0.023 m2.K/W 
 R3, tijolos 6 furos para L=12,5 cm: ------------------------------------------- 2.39 m2.K/W 
 R4, argamassa para L=0,2 cm e K=1,15: ------------------------------------- 0.023 m2.K/W 
 R5, película de ar externo: ------------------------------------------------------0.029 m2.K/W 
 = R1+R2+R3+R4+R5 ------------------------------------------------- 2.494 m
2
.K/W 
Observação: Não será considerado as camadas de tinta, pois sua espessura é muito 
pequena, consequentemente, não apresentaria uma grande variação do valor da Resistência 
total encontrada. 
 
Janelas 
 Vidro simples conforme STOECKER E JONES (1999): 
U, Verão: -------------------------------------------------------------------------- 5.9 W/m
2
.K 
U, Inverno: ----------------------------------------------------------------------- 6.2 W/m
2
.K 
Porta 
 Madeira dura conforme STOECKER E JONES (1999): 
 K=6.31 e L=3.4 cm -------------------------------------------------------------- 0.214 m
2
.K/W 
Teto: 
Como a sala encontra-se no nivel superior, iremos assumir a cobertura da sala como: 
 
Figura 7. Cobertura. (MENEZES, 2010). 
 U, Cobertura: laje concreto 20 cm + fibrocimento: 
Teto da sala: --------------------------------------------------------------------- 1.99 W/m
2
.K 
Piso: 
Odotou-se o valor para este o fator 1.4 W/m.k e espessura de 18 mm para se optar 
pelo perimetro. 
4.1.6 ILUMINAÇÃO: 
Tipo: T8 fluorescente aparente, quantidade de 10 luminárias com 2 lâmpadas cada de 
32 W.. Conforme (Tabela 10 – NBR6401), a dissipação de calor será de 45 w/m2 para salas e 
escritorios A dissipação de calor total para 41.85 m
2
 seria de 1883.25 Watts 
4.1.7 EQUIPAMENTOS E SUAS POTÊNCIAS: 
Normalmente é utilizado um projetor em sala, assim como notebooks dos alunos e do 
professor. Para equipamentos que não irradie pouco o FCR (fator de carga térmica de 
refrigeração) pode ser considerado 1 
 Projetor (GSPROJETORES p/ 200-240V): 
1 unidade: ------------------------------------------------------------------------- 234 Watts 
 Notebooks, 10 unidades : ------------------------------------------------------ 550 Watts 
4.1.8 PESSOAS E PERMANÊNCIA: 
 Cálculo para até: ----------------------------------------------------------------- 30 pessoas 
 Tempo médio no local por dia ------------------------------------------------- 12 horas 
4.2 DEFINIÇÕES 
4.2.1 TIPO DE ATIVIDADE: 
O tipo de atividade será aulas e desenvolvimentos de atividades acadêmicas nas mesas 
dispostas no local. 
4.2.2 CARACTÉRISTICA PARA AMBIENTE INTERNO 
Para Resfriamento, Verão (Tabela 1 – NBR6401/1980): 
 Finalidade: ------------------------------------------------------------------------ Conforto 
 Local: ----------------------------------------------------------------------------- Universidade 
 Temperatura de Bulso Seco (TBS) recomendável: ------------------------- 23 a 25°C 
 Umidade Relativa (UR) recomendável: -------------------------------------- 40 a 60% 
 TBS recomendável máxima: --------------------------------------------------- 26.5°C 
 UR recomendável máxima: ---------------------------------------------------- 65% 
Para aquecimento, Inverno (Tabela 2 – NBR6401/1980) 
 TBS: ------------------------------------------------------------------------------- 20 - 22°C 
 UR: -------------------------------------------------------------------------------- 35 – 657 % 
4.2.3 CARACTERÍSTICAS DO AMBIENTE EXTERNO 
Para Novo Hamburgo, assumindo dados de Porto Alegre/RS. 
Para resfriamento, Verão (Tabela 6 – NBR6401/1980): 
 TBS: ------------------------------------------------------------------------------- 34ºC 
 TBU: ------------------------------------------------------------------------------ 26°C 
 Temperatura Máxima: ---------------------------------------------------------- 39°C 
Para aquecimento, Inverno (Tabela 7 – NBR6401/1980): Iremos assumir que esse valor de Te 
já considera 97.5% bulbo seco para o inverno. 
 TBS: -------------------------------------------------------------------------------- 8°C 
 Umidade relativa: --------------------------------------------------------------- 80% 
4.2.4 AR DE RENOVAÇÃO 
 De acordo com a Tabela 4, da Norma 6401/1980, para salas de aula: 
 recomendável: ------------------------------------------------------------------- 50 m3/h 
 mínimo por pessoa: ------------------------------------------------------------- 40 m3/h 
 
4.3 CÁLCULO DA CARGA TÉRMICA 
A partir da concepção inicial do projeto, podemos começar a mensurar as 
participações que cada fonte geradora de calor possui em relação a carga térmica total do 
sistema. O cálculo da carga térmica irá incluir: 
 Transmissão de calor através de vidros externos; 
 Transmissão de calor através de paredes internas, vidros internos e assoalhos; 
 Carga interna de iluminação; 
 Calor sensível liberado pelos ocupantes; 
 Calor sensível de equipamentos; 
 Calor latente interno gerado por ocupantes e outras fontes latentes; 
 Carga sensível do ar exterior suposta no recinto(infiltrações); 
 Carga térmica latente do ar exterior incidente suposta no recinto(infiltrações); 
 
5 ESTIMATIVAS DAS TROCAS TÉRMICAS 
De acordo com o modelo prosposto de cálculo desenvolvido pela ASHRAE nossos calculos 
irão abordar apenas 3 dos 4 fatores. Neste caso serão: Transmissão, Infiltração, Geração 
interna. A transferência de calor solar não será calculada, pois nenhuma das paredes da sala 
estará exposta para tal. 
5.1 TRANSMISSÃO TÉRMICA 
A transmissão térmica através da estrutura é obtida pela equação abaixo: 
 
 
 
 
 
 
 , Equação 1. 
Onde: 
UA é equialente a 
⁄ , W/K 
 é a resistência térmica total, K/W 
U é o coeficiente global de transferência de calor, W/m
2
.K 
A é a área superficial, m
2
 
 é a diferença entre as temperaturas externa e interna, K. 
 
 
Tabela 2. Valores das Taxas de Transmissão de Calor para Resfriamento 
 
 
Tabela 3. Valores das Taxas de Transmissão de Calor para Aquecimento. 
 
 
5.2 INFILTRAÇÃO 
A penetração de ar no recinto afeta tanto a temperatura do ar como sua umidade. 
 
5.2.1 CÁLCULO DA VAZÃO DO AR EXTERNO 
A vazão de ar (Q°) é de dificil determinação, variando conforme a qualidade da 
construção, com a direção e velocidade do vento, com a diferença entre as temperaturas 
interna e externa e finalmente, com a pressão interno no edificio. Um procedimento adotado 
na prática é estimar a infiltração em termos do número de renovações de ar por hora. A 
renovação de ar por hora é um vazão numericamente igual ao volume do espaço. 
 
 
Verão Inverno
U (W/m2.K) U (W/m2.K)
29.05 24.17 28 0.03 - - 1.22 
41.85 - 34 - 1.99 - 666.25 
Norte - Sala condionada Parede 33.82 - 22 2.49 - - (54.24) 
Sul Parede 33.82 - 28 2.49 - - 27.12 
Janelas 11.34 - 34 - 5.90 6.20 535.25 
Parede Oeste 14.25 - 34 2.49 - - 45.71 
Porta 2.60 - 30 0.21 - - 48.60 
Parede 16.98 - 30 2.49 - - 27.23 
1,297.14 
Leste
Oeste
Descrição
Piso
Teto
∆T = Te - Ti = TBS - TI, TI recomendavel (°C) é 26°C
Área util Perimêtro
 TBS - EXT
(°C) 
Fator para o piso utilizado R = 1.4 W.m/K*0.018 mm de espessura
Taxa (W)
Soma de Todas as Taxas (W)
 Rtotal 
(m2.K/W) 
Coeficientes
Verão Inverno
U (W/m2.K) U (W/m2.K)
29.05 24.17 10 0.03 - - (7.31) 
41.85 - 10 - 1.99 - (1,332.50)Norte - Sala condionada Parede 33.82 - 24 2.49 - - (27.12) 
Sul Parede 33.82 - 10 2.49 - - (216.97) 
Janelas 11.34 - 8 - 5.90 6.20 (1,204.31) 
Parede Oeste 14.25 - 8 2.49 - - (102.85) 
Porta 2.60 - 10 0.21 - - (194.39) 
Parede 16.98 - 10 2.49 - - (108.93) 
(3,194.38) 
Fator para o piso utilizado R = 1.4 W.m/K*0.018 mm de espessura
Leste
Soma de Todas as Taxas (W)
∆T = Te - Ti = TBS - TI, TI recomendavel (°C) é igual a 22°C
Fator para o piso utilizado R = 1.4 W.m/K*0.018 mm de espessura
∆T = Te - Ti = TBS - TI, TI recomendavel é 22ºC
Descrição
 TBS - EXT
(°C) 
Piso
Teto
Oeste
PerimêtroÁrea util
Coeficientes
Taxa (W) Rtotal 
(m2.K/W) 
Tabela 4. Constantes para equação de infiltração. 
Qualidade da Construção A b C 
Boa vedação 0,15 0,010 0,007 
Média 0,20 0,015 0,014 
Má vedação 0,25 0,020 0,022 
Nº renovações de Ar = a + b.V + c.(Te – Ti) ,Equação 2. 
Onde 
a, b, c são constantes experimentais. 
V é a velocidade do vento, m/s. 
Nº renovações de Ar = a + b.V + c.(Te – Ti) 
Condierando uma vedação média para o local. No entanto, precisamos do valor da velocidade 
do vento, utilizaremos o valor 15 km/h (4,25 m/s) conforme a norma NBR6401/1980. 
Para verão: Nº renovações de Ar = 0.20 + 0.015.(4.25 m/s) + 0.014.(34°C – 24°C) = 0.40 
Para inverno: Nº renovações de Ar = 0.20 + 0.015.(4.25 m/s) + 0.014.(8°C – 22°C) = 0.06 
 A norma da ASHRAE recomenda o seguinte critério para determinação da taxa de 
recicurlação, mas para isso primeiramente devemos calcular a taxa de recirculação de ar, que 
é obtida pela equação abaixo. 
 
 
 
 , Equação 3. 
Onde 
 é taxa de ar para uma dada aplicação, usaremos 10 L/s. 
 é taxa de ar para uma dada aplicação, usaremos 3,5 L/s. 
E é a eficiência de remoção do dispositivo de filtragem do ar, usaremos para sistemas de 
recirculação e de ar externo em edificios, E = 40%. 
A taxa de recirculação ( ) obtida foi 16.25 L/s por pessoa. 
 
 , Equação 4. 
Onde 
V° é a taxa de suprimento de ar para ventilação, L/s. 
 é a taxa de recirculação de ar, L/s. 
 é a minima taxa de ar externo para uma dada aplicação, nunca inferior a 2,5 L/s por 
pessoa. 
 A taxa de suprimento (V°) obtido pelo cálculo foi 18.25 L/s. No entanto, conforme a 
NBR 6401/1980 para uma sala de aula, após realizar a conversão seria 180 L/s 
5.2.2 UMIDADE ABSOLUTA DO AR 
 Para os dados de Porto Alegre/RS, atrasvés da carta psicometrica, os valores para 
umidade absoluta são: 
 WVerãoext para TBS (34°C) e TBU(26°C) em kg vapor / kg ar seco: ------- 0.017 
 WVerãoint para TBS (24°C) e UR(50%) em kg vapor / kg ar seco: ---------- 0.010 
 WInvernoext para TBS(8°C) e UR(80%): em kg vapor / kg ar seco: ---------- 0,003 
 WInvernoint para TBS(22°C) e UR(60%): em kg vapor / kg ar seco: --------- 0,010 
 
5.2.3 CÁLCULO DE INFILTRAÇÃO 
O efeito sobre a temperatura denomina-se calor sensível, ao passo que aquele sobre a 
umidade é denominado calor latente. A perda ou ganho por calor pode ser obtido pelas 
equações abaixo: 
 , Equação 5. 
 , Equação 6. 
Onde: 
Q° é vazão em volume de ar externo, 180 L/s para sala de aula conforme (NBR6401). 
W é a umidade absoluta, kg de vapor de água/kg. 
 é a temperatura externa, verão (34°C) e inverno (8°C). 
 é a temperatura interna recomendável, verão (24°C) e inverno (22°C). 
 As perdas de calor consideradas para o verão foram 2214W de calor sensível e 3780W 
de calor latente. Os ganhos de calor considerados para o inverno foram 3099.6W de calor 
sensivel e 3780W de calor latente. 
 
5.3 GERAÇÃO 
 As principais fontes de geração interna são luzes, ocupantes e equipamentos de 
operação interna. 
5.3.1 CALOR GERADO PELOS OCUPANTES 
 Considerando que pode ter em média 30 pessoas na sala, que conforme Tabela 4-7 
STOECKER E JONES, calor liberado proveniente da atividade em aula é de 175 W para 
professor e 100 W para quem está sentado. 
 = 175 + 30x100 ,Equação 7 
O total de calor dissipado pelo ocupantes seria de 3175 W. 
 = (0.5x175) + (0.6x30x100) ,Equação 8 
Já o calor sensivel seria de 50% para o professor e 60% para quem está sentado seria 
de 1887,5 W. 
5.3.2 CALOR GERADO PELOS EQUIPAMENTOS 
 Considerando que a dissipação de calor dos equipamentos é a soma dos valores 
registrados multiplicados pelo FRC, então o calor total gerado pelos equipamentos seria de 
784 Watts. 
5.3.3 CALOR GERADO PELA ILUMINAÇÃO 
Segundo STECKER e JONAS, 
 O calor gerado pela lâmpadas pode ser obtido pelo equação abaixo: 
 ,Equação 9. 
Onde 
Fu é o fator de utilização das lâmpadas instaladas. Assumindo Fu = 0.54 
Fr é o fator de utilização das lampadas fluorescentes. Assumindo o Fr = 1,00 
FCR é o fator de carga térmica de refrigeração, FCR = 79% para 16 horas de uso. 
Obs: São 20 lampadas consideradas modelo T8 SPP fluorescente para 10 reatores da GE 
lighting modelo T8 R6 Bivolt para 2 lampadas de 32W. A potência nominal das lâmpadas 
utilizada foi 640 Watts. 
 O valor encontrado pela equação 9 foi 273 Watts. 
 
5.4 CARGAS TÉRMICAS 
 
 A carga térmica total encontrada para resfriamento são: 
Tabela 5. Resultados Encontrados para Resfriamento. 
 
 
 
Cargas Térmicas Taxa (W)
Transmissão térmica 1,297.14 
Infiltração 5,994.00 
Calor sensível 2,214.00 
Calor latente 3,780.00 
Geração de calor 6,120.50 
Ocupantes 30 
Calor sensível 1,887.50 
Calor latente 3,175.00 
Equipamentos 785.00 
Iluminação 273.00 
Total (W) 13,411.64 
Total (BTU/h) 45,789.00 
 A carga térmica total encontrada para aquecimento são: 
Tabela 6. Resultados Encontrados para Aquecimento. 
 
 
 
Cargas Térmicas Taxa (W)
Transmissão térmica (3,194.38) 
Infiltração 6,879.60 
Calor sensível 3,099.60 
Calor latente 3,780.00 
Geração de calor 6,120.50 
Ocupantes 30.00 
Calor sensível 1,887.50 
Calor latente 3,175.00 
Equipamentos 785.00 
Iluminação 273.00 
Total (Watts) 9,805.72 
6 CONCLUSÃO 
 Para uma sala de aula 41.86m
2
, a carga térmica encontrada para resfriamento do local, 
indicou a necessidade de um equipamento de 46.000 BTU/h para a carga térmica encontrada 
de 13.4kW enquando para o aquecimento não houve a necessidade de um equipamento para a 
carga térmica encontrada de 9.8 kW. Importante considerar que para os cálculos foi 
considerado que a sala de aula estevisse com 30 alunos alem do professor. Consequente, isso 
acarretou em uma taxa alta de geração de calor, ou seja para aquecimento, ganho de calor. 
Ainda, comparando com outros cálculos disponibilizados por empresas, a indicação ficou em 
torno de 46000-50000 Btu/h. 
 A taxa encontrada apresentou uma grande variação entre o resfriamento e o 
aquecimento como esperado, devido aos ganhos e perdas de calor que devem ser considerados 
ao calcular, respectivamente,o aquecimento e o resfriamento. Porque, enquanto para o 
resfriamento há a necessidade de reduzir os efeitos de calor no sistema condicionando o 
ambiente para conforto térmico ideal, para o aquecimento qualquer dissipação de calor no 
local, na verdade, favorece reduzindo a necessidade de geração de calor pelo equipamento de 
condionamento de ar. Ainda, o valor negativo representado na Tabela 6, apresentou a 
transmissão de calor pelas paredes que deveria ser compensada para atingir o conforto 
térmico. 
 Em suma, podemos concluir que o objetivo do trabalho foi alcançado com sucesso 
sabendo que os valores estão de acordo com a média de mercado, ainda porque foi usado e 
cálculado os paramêtros apontados por STOECKER E JONES com dados encontrados na 
NBR 6401/1980, os quais baseiam-se nas normas internacionais da ASHRAE. 
REFERÊNCIAS 
ARAÚJO, E.T.P. Estudo de levantamento de carga térmica para climatização 
residencial. Instituto Federal De Educação, Ciências E Tecnologia Do Rio Grande Do Norte. 
2013. 
STOECKER, W.T., JONAS, J.W. Refrigeração e Ar condicionado. Editora McGraw-Hill. 
1999. 
MENEZES, M.P. Apostila: Refrigeração e Ar condicionado. Faculdade de Engenharia e 
Arquitetura. Universidade de Passo Fundo. 2010. 
GSPROJETORES. Catálogo de projetores. Disponível em: 
http://www.gsprojetores.com/pdf/nec-np115.pdf. Acesso em 2 dez. 2015. 
MOBILIARIO ESCOLAR. Caderno Tecnico 3. Brasilia. Fundescola. 1999. Disponivel em: < 
ftp://ftp.fnde.gov.br/web/fundescola/publicacoes_cadernos_tecnicos/ensino_fundamental_mo
biliario_escolar_nr3.pdf>. Acesso em 5 dez 2015. 
NBR6401/10980. Instalação de Centrais de ar-condicionado para conforto – parametros 
básicos de projeto. 
NBR16401:2008. Instalação de Centrais de ar-condicionado para conforto – parametros 
básicos de projeto. 
ENEBRAS. Cálculo de cargas térmicas. Disponível em 
<http://www.enebras.com.br/calculo.html>. Acesso em 06 dez 2015. 
INSUFLAR. Cálculo de cargas térmicas. Disponível em 
<http://www.insuflar.com.br/component/content/article/48.html>. Acesso em 06 dez 2015. 
ANEXO I – TABELAS NBR 6401/1980 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ANEXO II – TABELAS DE STOECKER E JONAS 
 
 
 
 
 
 
ANEXO III – TABELAS DE MENEZES 2010. 
 
 
 
ANEXO IV – CÁLCULO DE CARGA TÉRMICA