Desempenho Térmico das Edificações

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ARQUITETURA E URBANISMO 
Prof. Me. PAULO DANTAS 
TEORIA E PROJETO III 
DESEMPENHO TÉRMICO DAS EDIFICAÇÕES 
ARQUITETURA E URBANISMO 
RECAPITULANDO 
Prof. Me. PAULO DANTAS 
 Conceito de conforto 
 Homeotermia 
 Metabolismo 
 Termorregulação 
 O papel da vestimenta 
 Reações ao Frio e ao Calor 
 Variáveis do Conforto Térmico 
 Índices de Conforto Térmico 
COMPORTAMENTO TÉRMICO 
DAS EDIFICAÇÕES 
TROCAS TÉRMICAS NAS EDIFICAÇÕES 
 Corpos em temperaturas diferentes (Δt) 
 Mudança de estado de agregação 
 Fluxo de calor 
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TROCAS TÉRMICAS SECAS 
CONVECÇÃO 
Convecção: troca de calor entre dois corpos, sendo um deles sólido 
e o outro um fluido (líquido ou gás). (Frota, 2003) 
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TROCAS TÉRMICAS SECAS 
edifício edifício 
CONVECÇÃO 
Para superfícies verticais, as trocas por convecção ativas pela 
ventilação serão consideradas como «convecção forçada». 
Em relação a superfícies horizontais o sentido do fluxo de calor 
representa um fator importante no processo de convecção: 
 
exterior exterior 
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TROCAS TÉRMICAS SECAS 
CONVECÇÃO 
Sup. Horizontal, 
fluxo descendente 
Sup. Vertical Sup. Horizontal, 
fluxo ascendente 
edifício 
hc=1,2(W/m²°C) hc=4,7(W/m²°C) hc=7(W/m²°C) 
edifício edifício 
Segundo Croiset (Frota, 2003) 
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TROCAS TÉRMICAS SECAS 
RADIAÇÃO 
Esse mecanismo de troca é conseqüência da natureza 
eletromagnética da energia, que, ao ser absorvida, provoca 
efeitos térmicos, o que permite sua transmissão sem 
necessidade de meio para propagação, ocorrendo mesmo no 
vácuo. (Frota, 2004) 
«Capacidade de emitir e de absorver energia térmica» 
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TROCAS TÉRMICAS SECAS 
CONDUÇÃO 
Troca de calor entre dois corpos em contato ou entre partes de 
um mesmo corpo, em diferentes temperaturas. 
 
CORPO 2 
CORPO 1 
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TROCAS TÉRMICAS SECAS 
CONDUÇÃO 
e 
λ θi θe 
int. ext. 
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TROCAS TÉRMICAS SECAS 
e 
λ θi θe 
int. ext. 
CONDUÇÃO 
Considerando que a resistencia térmica da 
parede (r) é igual a espessura (e) dividida pela 
pelo coef. de condutibilidade térmica do material 
(λ), temos: 
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TROCAS TÉRMICAS SECAS 
CONDUÇÃO 
O coef. de condutibilidade térmica do material (λ) é “o fluxo de calor 
que passa, na unidade de tempo, através da unidade de área de 
uma parede com espessura unitária e dimensões suficientemente 
grandes para que fique eliminada a influência de contorno, quando 
se estabelece, entre os parâmetros dessa parede, uma diferença 
de temperatura unitária”. (Gomes apud Frota, 2003). 
Esse coeficiente vai depender da: 
 Densidade do material da parede; 
 Natureza quimica do material; 
 Umidade do material 
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TROCAS TÉRMICAS ÚMIDAS 
EVAPORAÇÃO 
Troca térmica úmida proveniente da mudança do estado líquido para o 
estado gasoso. Para ser evaporada, passando para o estado de vapor, a 
água necessita de um certo dispêndio de energia. Para evaporar um litro de 
água são necessários cerca de 700 J. 
A velocidade de evaporação é função do estado higrométrico do ar e de 
sua velocidade. A uma determinada temperatura, o ar tem capacidade de 
conter apenas uma certa quantidade de vapor d’água, inferior ou igual a um 
máximo denominado peso do vapor saturante. Portanto, o grau 
higrométrico é a relação entre o peso de vapor d’água contido no ar, a 
uma certa temperatura, e o peso de vapor saturante do ar à mesma 
temperatura. (Frota, 2003) 
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TROCAS TÉRMICAS ÚMIDAS 
CONDENSAÇÃO 
troca térmica úmida decorrente da mudança do estado gasoso do vapor 
d’água contido no ar para o estado líquido. Quando o grau higrométrico do 
ar se eleva a 100%, a temperatura em que ele se encontra é denominada 
ponto de orvalho e, a partir daí, o excesso de vapor d’água contido no ar se 
condensa — passa para o estado líquido. 
Se o ar, saturado de vapor d’água, entra em contato com uma superfície cuja 
temperatura está abaixo da do seu ponto de orvalho, o excesso de vapor se 
condensa sobre a superfície, no caso de esta ser impermeável — 
condensação superficial —, ou pode condensar-se no interior da parede, 
caso haja porosidade. (Frota, 2003) 
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TROCAS TÉRMICAS ÚMIDAS 
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CONDENSAÇÃO Resistência térmica (R) 
Resistência térmica - capacidade de evitar as trocas térmicas: 
*Com uma R adequada pode-se evitar a condensação superficial! 
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TROCAS TÉRMICAS 
CONDUTÂNCIA TÉRMICA SUPERFICIAL (he ou hi) 
θi θe 
hi he 
int. ext. 
te ti 
Relativo as trocas que se dão na superfícies 
da parede os coeficientes de condutância 
térmica superficial engloba as trocas por 
convecção e radiação: 
 
Uma vez que se considere he e hi como 
coeficientes de condutância térmica 
superf ic ia l , a resis tências térmicas 
superficiais serão, respectivamente: 
 1 e 1 
he hi 
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TROCAS TÉRMICAS 
AR CONFINADO 
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TROCAS TÉRMICAS 
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Coeficiente Global de Transmissão Térmica (K ou U) 
 
O coeficiente Global de Transmissão Térmica engloba as trocas térmicas 
superficiais (por convecção e radiação) e as trocas térmicas através do 
material (por condução). Portanto, engloba as trocas de calor referentes a 
um determinado material segundo a espessura da lâmina, o coeficiente de 
condutibilidade térmica, a posição horizontal ou vertical da lâmina e, ainda, o 
sentido do fluxo. 
O coeficiente K quantifica a capacidade do material de ser atravessado por 
um fluxo de calor induzido por uma diferença de temperatura entre dois 
ambientes que o elemento constituído por tal material separa. (Frota, 2003) 
 
 Manual de Conforto Térmico------------------------(W/m²°C)------------------(K) 
 NBR 15220 e E. Energética na Arq.-------------(W/m²K)---------------------(U) 
 
*verificar índices em tabelas 
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TROCAS TÉRMICAS 
ARQUITETURA E URBANISMO 
*Análise desenvolvida em parceria com o Prof. Dr. Irving M. Franco 
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TROCAS TÉRMICAS 
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COMPORTAMENTO TÉRMICO 
DAS EDIFICAÇÕES ARQUITETURA E URBANISMO 
O ENVELOPE CONSTRUÍDO 
 
Segundo Lamberts (1997), o envelope construtivo que envolve o ser humano 
é o cerne das trocas de energia (luz ou calor) entre o meio exterior e interior. 
O autor ainda define que em se tratando de radiação solar é conveniente 
distinguir o envelope construtivo em opaco ou transparente de acordo com 
a sua capacidade ou incapacidade de transmitir a radiação solar para o 
interior do edifício. 
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COMPORTAMENTO TÉRMICO 
DAS EDIFICAÇÕES 
TROCAS POR OPACO 
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K — coeficiente global de 
transmissão térmica (W/m2°C); 
te — temperatura do ar externo (°C); 
α — coeficiente de absorção 
da radiação solar; 
Ig — intensidade de radiação solar 
incidente global (W/m2); 
he — coeficiente de condutância térmica 
superficial externa (W/m2°C); 
ti — temperatura do ar interno (°C). 
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COMPORTAMENTO TÉRMICO 
DAS EDIFICAÇÕESTROCAS POR OPACO 
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COMPORTAMENTO TÉRMICO 
DAS EDIFICAÇÕES 
COEFICIENTES DE ABSORÇÃO E EMISSIVIDADE 
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COMPORTAMENTO TÉRMICO 
DAS EDIFICAÇÕES 
COEFICIENTES DE ABSORÇÃO 
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COMPORTAMENTO TÉRMICO 
DAS EDIFICAÇÕES 
COEFICIENTES DE ABSORÇÃO E EMISSIVIDADE 
ARQUITETURA E URBANISMO 
*Análise desenvolvida em parceria com o Prof. Dr. Irving M. Franco 
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COMPORTAMENTO TÉRMICO 
DAS EDIFICAÇÕES 
TROCAS POR TRANSLÚCIDOS 
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K — coeficiente global de 
transmissão térmica (W/m2°C); 
te — temperatura do ar externo (°C); 
α — coeficiente de absorção 
da radiação solar; 
Ig — intensidade de radiação solar 
incidente global (W/m2); 
he — coeficiente de condutância térmica 
superficial externa (W/m2°C); 
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COMPORTAMENTO TÉRMICO 
DAS EDIFICAÇÕES 
FATOR SOLAR 
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COMPORTAMENTO TÉRMICO 
DAS EDIFICAÇÕES 
PROTEÇÃO DE PAREDES OPACAS 
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DAS EDIFICAÇÕES ARQUITETURA E URBANISMO 
PROTEÇÃO DE PAREDES OPACAS 
FACHADAS VENTILADAS 
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COMPORTAMENTO TÉRMICO 
DAS EDIFICAÇÕES ARQUITETURA E URBANISMO 
PROTEÇÃO DE PAREDES TRANSLÚCIDAS OU TRANSPARENTES 
 
PORTETOR EXTERNO PORTETOR INTERNO 
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DAS EDIFICAÇÕES ARQUITETURA E URBANISMO 
PROTEÇÃO DE PAREDES TRANSLÚCIDAS OU TRANSPARENTES 
 
PORTETOR EXTERNO PORTETOR INTERNO 
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COMPORTAMENTO TÉRMICO 
DAS EDIFICAÇÕES ARQUITETURA E URBANISMO 
INÉRCIA TÉRMICA 
 
A inércia térmica associa dois fenômenos de grande importância para o 
desempenho das edificações, o Amortecimento e o Atraso da onda de 
calor. 
A inércia térmica é determinada em função da densidade, da 
condutibilidade e da capacidade calorífica da parede. A capacidade 
calorífica da parede é expressa através do fator denominado calor 
específico, que se mede pela quantidade de calor necessária para fazer 
elevar de uma unidade de temperatura, a sua unidade de massa (J/kg°C). 
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INÉRCIA TÉRMICA 
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DAS EDIFICAÇÕES ARQUITETURA E URBANISMO 
INÉRCIA TÉRMICA 
Para a avaliação da inércia térmica da construção, recorre-se ao conceito de 
superfície equivalente pesada — que é igual à somatória das áreas das 
superfícies de cada uma das paredes interiores, inclusive piso e teto, 
multiplicadas por um coeficiente que será função do peso da parede e da 
resistência térmica de seus revestimentos — em relação à área do piso do 
local. 
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COMPORTAMENTO TÉRMICO 
DAS EDIFICAÇÕES 
INÉRCIA TÉRMICA 
1) Calcula-se o peso de cada superfície: (e/2).d (kg/m²) 
2) Calcula-se a resistência térmica do revestimento de cada superfície: e/λ (m²°C/W) 
3) Determina-se o coeficiente de cada superfície: 
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COMPORTAMENTO TÉRMICO 
DAS EDIFICAÇÕES 
INÉRCIA TÉRMICA 
4) Calcula-se a sup. equivalente pesada: (A1.Coef1)+(A2.Coef2)+...+(AN.CoefN)(m²) 
5) Calcula-se: Superfície equivalente pesada/ Área do piso 
6) Determina-se o fator de inércia (m) de acordo com a tabela: 
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int. 
ext. 
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DAS EDIFICAÇÕES ARQUITETURA E URBANISMO 
INÉRCIA TÉRMICA 
O amortecimento e o atraso serão tanto maiores quanto maior for a inércia da 
construção. Considera-se que a construção está assentada diretamente 
sobre o solo ou erguida sobre laje de grande espessura. 
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