Cálculo Transmitância e Capacidade Térmica - Passo a Passo

Prévia do material em texto

Conforto Ambiental I 
- Zoneamento Bioclimático - 
Prof.ª Constance Manfredini 
● LEMBRETE: 
Desempenho Térmico 
Exercício – Passo a passo 
Conforto Ambiental I - Prof.a Constance Manfredini 
A NBR 15575 exige o cálculo da TRANSMITÂNCIA para 
PAREDES EXTERNAS e COBERTURAS. 
A NBR 15575 exige o cálculo da CAPACIDADE TÉRMICA apenas para 
PAREDES EXTERNAS. 
● EXERCÍCIO 01: 
● Verifique se o fechamento a seguir atende ou não à NBR 15575. 
● Parede de concreto maciço aparente (ρ = 2200 kg/m³; espessura = 10 cm), com revestimento 
interno de gesso acartonado (ρ= 1000 kg/m³; espessura = 12 mm) preenchido com lã de rocha (ρ= 
100 kg/m³; espessura = 5 cm). 
● Localização: Caxias do Sul/RS 
Desempenho Térmico 
Exercício – Passo a passo 
Conforto Ambiental I - Prof.a Constance Manfredini 
Exercício elaborado pela Prof. Dra. Maria Fernanda de Oliveira Nunes 
Ilustração de autoria Prof. Dra. Maria Fernanda de Oliveira Nunes 
 
RESOLUÇÃO DO EXERCÍCIO 01: 
Para saber se um fechamento atende ou não à NBR 15575, siga os seguintes passos: 
 
● Passo 01: 
Descobrir em que zona bioclimática está localizado o fechamento, consultando a lista de cidades 
dada na Parte 3 da NBR 15220, Anexo A. 
 Nesse caso, Zona Bioclimática 1 
 
● Passo 02: 
Descobrir de que tipo de fechamento se trata, parede ou cobertura. 
 Nesse caso, parede. 
Desempenho Térmico 
Exercício – Passo a passo 
Conforto Ambiental I - Prof.a Constance Manfredini 
● Passo 03: 
Na NBR 15575, verificar qual a transmitância (U) e qual a capacidade térmica (CT) que a norma exige 
para essa zona Bioclimática (arquivo LIMITES-DESEMPENHO-NBR 15575 
 Nesse caso, U < 2,5 W/m2.K e CT > 130 Kj/m2.K 
 
● Passo 04 
Calcular a U e a CT do fechamento 
 
● Passo 05 
Comparar os valores limite estabelecidos pela norma com os valores obtidos no cálculo, e determinar 
se o fechamento atende ou não à NBR 15575. 
Desempenho Térmico 
Exercício – Passo a passo 
Conforto Ambiental I - Prof.a Constance Manfredini 
● Calculando a transmitância (U) do fechamento: 
Sabe-se que : 
Desempenho Térmico 
Exercício – Passo a passo 
Conforto Ambiental I - Prof.a Constance Manfredini 
Fonte: Lamberts, R.; Dutra, L.; 
Pereira, F. O. R. , 1997. 
 
Note que a transmitância é o 
inverso da resistência térmica. 
Ou seja, quanto maior a 
resistência térmica (RT) de um 
fechamento, menor será a 
transmitância (U) 
Logo, precisamos descobrir a Resistência Térmica Total (RT) do fechamento: 
 RT = Resistência térmica total 
 Rse = Resistência superficial externa 
 Rt = Resistência térmica das camadas que compõe do 
 fechamento 
 Rsi = Resistência superficial interna 
RT = Rsi + Rt + Rse 
Sabe-se que a Rse é sempre 0,04, independente da direção do fluxo de calor: 
Fonte: Lamberts, R.; Dutra, L.; Pereira, F. O. R. , 1997. 
 
Os valores da Rse também 
estão disponíveis na tabela 
A.1, na segunda parte da 
norma NBR 15220, 
Para saber o valor de Rsi é preciso saber a direção do fluxo de calor. 
 
Se o fechamento é uma parede – a direção do fluxo de calor é horizontal 
Se o fechamento é uma cobertura – a diração do fluxo de calor é descendente 
Se o fechamento é um piso – a direção do fluxo de calor é ascendente 
 
 
Confira os valores da tabela abaixo: 
 
Desempenho Térmico 
Exercício – Passo a passo 
Conforto Ambiental I - Prof.a Constance Manfredini 
Fonte: Lamberts, R.; Dutra, L.; Pereira, F. O. R. , 1997. 
 
No caso do nosso exemplo, o fechamento é uma parede, logo fluxo de calor horizontal, ou seja Rsi = 
0,13 m2.K/W 
 
 
 
Agora é necessário calcular a resistência térmica dos diferentes materiais que 
compõem o fechamento 
 
Sabendo que a formula da resistência térmica é: 
 
 
Desempenho Térmico 
Exercício – Passo a passo 
Conforto Ambiental I - Prof.a Constance Manfredini 
R = e/ λ e = espessura 
λ = condutividade térmica 
Dessa forma, é necessário saber a espessura (e) e a condutividade térmica (λ) de 
cada material que compõe o fechamento. Assim podemos calcular a resistência 
térmica de cada camada que compõe o fechamento: 
 
 
- A espessura (e) é utilizada na fórmula 
sempre em METRO. Faça a conversão 
se for preciso. 
 
- A condutividade térmica (λ) de cada 
material está disponível na tabela B.3 , 
na segunda parte da NBR 15220. 
 
- Se existem vários valores de λ para um 
mesmo material, confira a densidade 
(ρ) do material para escolher entre as 
opções. 
 
No caso do nosso exemplo, temos: 
-- Concreto: e = 0,10m / λ = 1,75 R = 0,057 (m2.K)/W 
-- Lã de Rocha: e = 0,05m / λ = 0,045 R = 1,111 (m2.K)/W 
-- Gesso acartonado e = 0,012m / λ = 0,35 R = 0,034 (m2.K)/W 
 
 
 
 
 
Agora podemos calcular a Resistência Térmica Total (RT) do fechamento: 
 
 
 
Desempenho Térmico 
Exercício – Passo a passo 
Conforto Ambiental I - Prof.a Constance Manfredini 
Podemos então calcular a Transmitância (U) do fechamento 
 
 
 
No caso do nosso exemplo, temos: 
 Rt = Rconcreto + Rlã de rocha + Rgesso acartonado 
 Rt = 0,057 + 1,111 + 0,034 = 1,202 (m2.K)/W 
 
 Logo: 
- RT = 0,04 + 1,202 + 0,13 = 1,372 (m2.K)/W 
 
 
 
RT = Rsi + Rt + Rse 
No caso do nosso exemplo, temos: 
 
 
 
 U = 1/1,372 = 0,728 (m2.K)/W 
● Calculando a capacidade térmica (CT) do fechamento: 
 
 
 
Desempenho Térmico 
Exercício – Passo a passo 
Conforto Ambiental I - Prof.a Constance Manfredini 
 
No caso do nosso exemplo, temos (Parte 2 - Tabela B.3): 
 
- CT concreto = econcreto x cconcreto x ρconcreto = 0,10 x 1 x 2200 = 220 
- CT lã de rocha = elrocha x clrocha x ρlrocha = 0,05 x 0,75 x 100 = 3,75 
- CT gesso acartonado= egesso x cgesso x ρgesso = 0,012 x 0,84 x 1000 = 10,08 
 
 
 
CT = e. c. ρ 
onde: 
e = espessura (m) 
c = calor específico (Kj/(Kg.K)) 
ρ = densidade do material (Kg/m3) 
 
CT total = CTconcreto + CT lãrocha + CT gesso acartonado = 220 + 3,75 +10,08 = 233,83 Kj/(m2.K) 
 
U = 0,728 (m2.K)/W CT = 233,83 Kj/(m2.K) 
O PASSO 04 ESTÁ PRONTO, A TRANSMITÂNCIA E A CAPACIDADE TÉRMICA ESTÃO CALCULADOS: 
● Passo 05 
Comparar os valores limite estabelecidos pela norma com os valores obtidos no 
cálculo, e determinar se o fechamento atende ou não à NBR 15575. 
Desempenho Térmico 
Exercício – Passo a passo 
Conforto Ambiental I - Prof.a Constance Manfredini 
Valores estabelecidos pela NBR 15575 conforme a situação descrita: 
 U < 2,5 W/m2.K e CT > 130 Kj/m2.K 
 
 
Valores obtidos no cálculo do fechamento 
U = 0,728 (m2.K)/W CT = 233,83 Kj/(m2.K) 
 
 
Logo: 
 
Sim, o fechamento atende à NBR 15575 
 
 
 
SEGUINDO OS PASSOS DESCRITOS ANTERIORMENTE, 
CALCULE A TRANSMITÂNCIA DOS FECHAMENTOS A 
SEGUIR 
Desempenho Térmico 
Exercício – Passo a passo 
Conforto Ambiental I - Prof.a Constance Manfredini 
Desempenho Térmico 
Exercício 2 
Conforto Ambiental I - Prof.a Constance Manfredini 
Ilustração de autoria Prof. Dra. Maria Fernanda de Oliveira Nunes 
EXERCÍCIO 02: 
 
VERIFIQUE SE O FECHAMENTO A SEGUIR ATENDE OU NÃO À NBR 15575. 
Parede de concreto maciço aparente (ρ = 2200 kg/m³; espessura = 20 cm), com revestimento interno de madeira 
cedro (ρ = 440 kg/m³; espessura = 2,5 cm). 
Localização: Porto Alegre/RS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Exercício elaborado pela Prof. Dra. Maria Fernanda de Oliveira Nunes 
Ilustração de autoria Prof. Dra. Maria Fernanda de Oliveira Nunes 
 
Desempenho Térmico 
Exercício 2 - Solução 
Conforto Ambiental I - Prof.a Constance Manfredini 
Ilustração de autoria Prof. Dra. Maria Fernandade 
Oliveira Nunes 
Desempenho Térmico 
Exercício 3 
Conforto Ambiental I - Prof.a Constance Manfredini 
EXERCÍCIO 03: 
 
VERIFIQUE SE O FECHAMENTO A SEGUIR ATENDE AO DESEMPENHO MÍNIMO (M), INTERMEDIÁRIO (I) OU SUPERIOR 
(S) DA NBR 15575. OU AINDA SE NÃO ATENDE À NENHUM DELES. 
Laje de concreto normal (ρ = 2200 kg/m³; espessura = 15 cm) com “telhado vivo”. Considerar a terra como areia 
saturada com espessura = 30 cm, a impermeabilização com manta betuminosa (ρ = 1000 kg/m³; espessura = 1 cm) e 
a proteção mecânica da impermeabilização com argamassa comum (ρ = 1800 kg/m³; espessura = 3 cm). 
Localizção: 1) Caxias do Sul 
 2) Torres 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ilustração de autoria Prof. Dra. Maria Fernanda de Oliveira Nunes 
- Agora estamos trabalhando com uma 
cobertura, e a direção do fluxo de calor 
será diferente. 
 
- No caso de coberturas, a norma não 
exige o cálculo da capacidade térmica, 
então não é preciso calculá-la. 
Exercício elaborado pela Prof. Dra. Maria Fernanda de Oliveira Nunes 
Ilustração de autoria Prof. Dra. Maria Fernanda de Oliveira Nunes 
 
Desempenho Térmico 
Exercício 3 - Solução 
Conforto Ambiental I - Prof.a Constance Manfredini 
Ilustração de autoria Prof. Dra. 
Maria Fernanda de Oliveira Nunes 
 
RESOLVENDO O EXERCÍCIO 03: 
Passo 01: Zona Bioclimática 01 (Caxias do Sul) e Zona Bioclimática 03 (Torres) 
Passo 02: Cobertura 
Passo 03: Para ZB1 = U < 2,3 (MÍNIMO) U < 1,5 (INTERMEDIÁRIO) U < 1,0 (SUPERIOR) 
 Para ZB3 =depende da absortância (α) 
 da superfície externa da cobertura 
 A tabela B. 2, parte 2 da NBR 15220, 
 traz uma lista de α de vários materiais e 
 cores 
Passo 04: Calcular a transmitância 
 
 
 
 
 
 
 
 
mínimo 
intermediário 
superior 
 
PASSO 05: 
 
Em Caxias do Sul (ZB1) essa 
cobertura atenderá a NBR 15575 e 
será nível mínimo de desempenho. 
 
Em Torres (ZB3), se 
considerarmos a grama verde, claro, aí 
a cobertura atenderá o nível mínimo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ilustração de autoria Prof. Dra. Maria Fernanda de Oliveira Nunes 
Desempenho Térmico 
Exercício 4 
Conforto Ambiental I - Prof.a Constance Manfredini 
Exercício elaborado pela Prof. Dra. Maria Fernanda de Oliveira Nunes 
Ilustração de autoria Prof. Dra. Maria Fernanda de Oliveira Nunes 
 
EXERCÍCIO 04: 
 
VERIFIQUE SE O FECHAMENTO A SEGUIR ATENDE AO DESEMPENHO É MÍNIMO (M), INTERMEDIÁRIO (I) OU 
SUPERIOR (S) DA NBR 15575, OU AINDA SE NÃO ATENDE À NENHUM DELES. 
Laje de concreto normal (ρ = 2200 kg/m³; espessura = 15 cm) com 20 cm de brita (ρ = 1000 kg/m³) na face superior. 
Considerar a impermeabilização com membrana betuminosa (ρ = 1000 kg/m³; espessura = 1 cm) e a proteção 
mecânica da impermeabilização com argamassa comum (ρ = 1800 kg/m³; espessura = 3 cm). 
Localização: Bom Jesus/RS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Desempenho Térmico 
Exercício 4 - Solução 
Conforto Ambiental I - Prof.a Constance Manfredini 
Ilustração de autoria Prof. Dra. Maria 
Fernanda de Oliveira Nunes 
Desempenho Térmico 
Exercício 5 
Conforto Ambiental I - Prof.a Constance Manfredini 
Exercício elaborado pela Prof. Dra. Maria Fernanda de Oliveira Nunes 
Ilustração de autoria Prof. Dra. Maria Fernanda de Oliveira Nunes 
 
 
EXERCÍCIO 05: 
 
Parede de concreto maciço aparente (ρ = 2200 kg/m³; espessura = 5 cm), com câmara de ar de 15 cm e 
revestimento interno de madeira cedro (ρ = 550 kg/m³; espessura = 2,5 cm). 
Localização: Passo Fundo/RS 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ilustração Prof. Dra. Maria Fernanda de Oliveira Nunes 
Desempenho Térmico 
Exercício 5 - Solução 
Conforto Ambiental I - Prof.a Constance Manfredini 
Ilustração Prof. Dra. Maria Fernanda de 
Oliveira Nunes 
RESOLVENDO O EXERCÍCIO 05: 
 
Agora temos uma nova situação, pois esse fechamento conta com uma câmara de ar. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Passo 01: Zona Bioclimática 02 (Passo Fundo) 
Passo 02: Parede 
Passo 03: Para ZB2 U < 2,5 W/m2.K e CT > 130 Kj/m2.K 
Passo 04: Calcular a transmitância 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Na hora de calcular a resistência do fechamento, é 
preciso considerar a resistência da câmara de ar, 
que deve ser consultada na tabela B1, Parte 2, NBR 
15220. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Esse valor vai depender da espessura da câmara 
de ar, dada em cm; da direção do fluxo de ar e da 
emissividade das superfícies que formam a câmara 
de ar. 
 
 
 
 
 
 
 
 
A emissividade de diversos materiais podem ser 
consultados na tabela B.2, mas no geral 
consideramos que todos os metais têm baixa 
emissividade, e os demais, têm alta. 
 
 
 
 
 
 
 
Desempenho Térmico 
Exercício 6 
Conforto Ambiental I - Prof.a Constance Manfredini 
Exercício elaborado pela Prof. Dra. Maria Fernanda de Oliveira Nunes 
Ilustração de autoria Prof. Dra. Maria Fernanda de Oliveira Nunes 
 
EXERCÍCIO 06: 
 
Parede dupla de madeira cedro (r = 460 kg/m³; espessura = 2,5 cm) com câmara de ar de 10 cm 
Localização: Bento Gonçalves/RS 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ilustração Prof. Dra. Maria Fernanda de Oliveira Nunes 
Desempenho Térmico 
Exercício 6 - Solução 
Conforto Ambiental I - Prof.a Constance Manfredini 
Ilustração Prof. Dra. Maria Fernanda de Oliveira Nunes 
Desempenho Térmico 
Exercício 7 
Conforto Ambiental I - Prof.a Constance Manfredini 
Exercício elaborado pela Prof. Dra. Maria Fernanda de Oliveira Nunes 
Ilustração de autoria Prof. Dra. Maria Fernanda de Oliveira Nunes 
 
EXERCÍCIO 07: 
 
Fachada de vidro duplo com câmara de ar de 1,5 cm e espessura do vidro = 6 mm 
 
 
 
 
 
 
 
Desempenho Térmico 
Exercício 7 - Solução 
Conforto Ambiental I - Prof.a Constance Manfredini 
Ilustração Prof. Dra. Maria 
Fernanda de Oliveira Nunes 
Desempenho Térmico 
Exercício 8/9/10 
Conforto Ambiental I - Prof.a Constance Manfredini 
Exercício elaborado pela Prof. Dra. Maria Fernanda de Oliveira Nunes 
Ilustração de autoria Prof. Dra. Maria Fernanda de Oliveira Nunes 
 
EXERCÍCIO 08: 
 
Fachada de vidro duplo com câmara de ar de 4 cm e espessura do vidro = 6 mm. 
 
 
 
 
EXERCÍCIO 09: 
 
Fachada de vidro duplo com câmara de ar de 10 cm e espessura do vidro = 6 mm. 
 
 
 
 
EXERCÍCIO 10: 
 
Fachada de vidro reflexivo duplo com câmara de ar de 10 cm e espessura do vidro = 6 mm. 
 
 
 
 
 
 
Desempenho Térmico 
Exercício 8 - Solução 
Conforto Ambiental I - Prof.a Constance Manfredini 
Desempenho Térmico 
Exercício 9 - Solução 
Conforto Ambiental I - Prof.a Constance Manfredini 
Desempenho Térmico 
Exercício 10 - Solução 
Conforto Ambiental I - Prof.a Constance Manfredini 
 
 
LAMBERTS, Roberto; DUTRA, Luciano e PEREIRA, Fernando. Eficiência 
Energética na Arquitetura . PW Editores, São Paulo, 1997 
 
NBR 15.220 – Desempenho Térmico de Edificações 
 
Material de Aula da Professora Maria Fernanda Nunes 
 
 
 
Zoneamento Bioclimático 
Referências