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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
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