Aula+03+Carga+Térmica+de+Refrigeração+e+de+Aquecimento (1)

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Conforto Térmico e Qualidade do Ar 
 Sabemos que o corpo humano tem uma grande 
capacidade de se adaptar, podendo suportar condições térmicas 
bastante diferentes, apenas necessitando um tempo para se 
acostumar. Contudo, às vezes, a temperatura e a umidade do 
ambiente externo podem variar tanto que nem o corpo humano é 
capaz de se adaptar, sendo necessário que as condições internas 
sejam controladas para nos dar conforto e um ambiente saudável. 
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Conforto Térmico e Qualidade do Ar 
 Para mantermos a temperatura corporal, geramos calor 
por um processo metabólico, que pode ser afetado por alguns 
fatores fisiológicos, tais como saúde, idade e atividade. Esse 
calor gerado é perdido aos poucos, seja por convecção, quando a 
pessoa perde o calor gerado por meio do ar ambiente quando 
está em repouso ou exercendo um trabalho em ambiente 
condicionado, por radiação, quando as superfícies circundantes 
estão a uma temperatura menor que a temperatura corporal, ou 
devido à respiração e transpiração, tal como mostra a Figura 
1.19. 
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Conforto Térmico e Qualidade do Ar 
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Conforto Térmico e Qualidade do Ar 
 Para alcançarmos o conforto térmico, também temos que 
lembrar dos quatro fatores ambientais envolvidos na liberação do 
calor, a saber: a temperatura do ar, a temperatura superficial, a 
umidade relativa e a velocidade do ar. Tais fatores agem 
juntamente ao tipo e a quantidade de vestimenta usada pelo 
indivíduo, além de seu nível de atividade exercida. 
 São considerados valores adequados para nos fornecerem 
um conforto térmico temperatura entre 20ºC e 26 ºC, umidade 
com temperatura de orvalho de 2ºC a 17ºC e até 0,25m/s de 
velocidade do ar. 
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Conforto Térmico e Qualidade do Ar 
 Se estamos em ambientes mais quentes, o conforto 
térmico será maior se usarmos roupas leves e se houver maiores 
velocidades de ar. Já quando temos temperaturas baixas, nos 
sentimos confortáveis se estivermos usando roupas pesadas. 
Também devem ser consideradas as temperaturas das 
superfícies vizinhas, as quais também influenciam o conforto 
térmico. 
 Para que um ambiente seja confortável, também temos 
que garantir a qualidade do ar, isto é, garantir que esteja livre das 
fontes de poluição. Para isso, podemos utilizar a ventilação, a 
qual fornece ar ao ambiente, podendo ser ar externo, que dilui o 
contaminante, ar recirculado ou, ainda, uma proporção entre eles. 
Se for utilizar o ar externo, é importante que o ar seja de boa 
qualidade. 
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Conforto Térmico e Qualidade do Ar 
 As taxas de ventilação de equipamentos de aquecimento 
ou resfriamento muitas vezes não podem ser uniformes, pois 
dependem da ocupação, por exemplo, se são permitidos 
fumantes numa área ou não. Tudo isso deve ser levado em 
consideração no projeto. Também deve ser avaliada a 
possibilidade de limpar ou filtrar o ar, a fim de recirculá-lo. A 
recirculação do ar é interessante para poupar energia quando o 
ar externo está em temperaturas muito altas ou muito baixas. A 
Tabela 1.4 mostra dados recomendados para ventilação com ar. 
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Conforto Térmico e Qualidade do Ar 
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Estimativa das Cargas Térmicas e 
Condições de Projeto 
 A avaliação cuidadosa de cada um dos fatores, tais como 
os climáticos, a presença de fontes internas de calor, o tipo de 
material utilizado na construção das paredes e o tamanho, nos 
ajuda nos cálculos da transferência de calor, estimando a 
capacidade dos componentes que integram o sistema, a fim de 
manter um conforto térmico no ambiente. Para os cálculos, 
normalmente são consideradas condições ambientais próximas 
das condições extremas. 
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Estimativa das Cargas Térmicas e 
Condições de Projeto 
 Para fazermos os cálculos de cargas térmicas, existem 
vários métodos, mas todos levam em consideração os fatores 
que afetam as cargas térmicas, sendo divididos em quatro tipos, 
como mostra a Figura 1.20. 
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Estimativa das Cargas Térmicas e 
Condições de Projeto 
 a) Transmissão: quando há perda ou ganho de calor; 
ocorre pela diferença da temperatura em um elemento da 
construção, por exemplo, paredes e teto. 
 b) Solar: quando a transferência de energia solar ocorre 
através de um componente do edifício que seja transparente ou 
quando é absorvida por um componente opaco. 
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Estimativa das Cargas Térmicas e 
Condições de Projeto 
 c) Infiltração: quando há perda ou ganho de calor através 
de infiltração do ar externo no ambiente condicionado, por 
exemplo, portas. 
 d) Geração interna: resulta da liberação de energia que 
ocorre no interior do ambiente, por exemplo, lâmpadas, 
equipamentos e pessoas. 
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Estimativa das Cargas Térmicas e 
Condições de Projeto 
 É claro que esses fatores podem alterar a temperatura do 
ambiente, mas o equipamento, seja de resfriamento ou 
aquecimento, deverá operar para que a temperatura fique 
agradável. Como condições de projeto para o cálculo das cargas 
térmicas de aquecimento estão as temperaturas de bulbo seco, 
tanto interna quanto externa. Para resfriamento, admite-se uma 
temperatura interna entre 24 - 26°C, e para aquecimento, uma 
temperatura interna entre 20 - 22°C é aceitável. No inverno, a 
umidade relativa limita-se ao mínimo de 30% e, no verão, ao 
máximo de 60%. 
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Estimativa das Cargas Térmicas e 
Condições de Projeto 
 Já as condições de projeto para o cálculo das cargas 
térmicas de resfriamento envolvem, além da temperatura de 
bulbo seco, a intensidade de radiação solar e a umidade. Neste 
caso, o critério das condições limite é adotado em referência aos 
extremos de intensidade de radiação solar. Então, há a 
necessidade de se fazer diferentes cálculos para obtermos a 
carga térmica de resfriamento máxima, como para várias horas 
do dia ou vários dias do ano. Além disso, ainda devemos levar em 
consideração a orientação do ambiente e sua localização 
geográfica. 
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Estimativa das Cargas Térmicas e 
Condições de Projeto 
 A Tabela 1.5 fornece as temperaturas externas de projeto, 
usando o critério dos 97,5% para o inverno, para diferentes 
localidades. Há também o critério dos 2,5%, que admite que a 
temperatura pode ser excedida em apenas 2,5% das horas 
durante os meses de junho a setembro, além da temperatura de 
bulbo úmido correspondente no verão. 
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Estimativa das Cargas Térmicas e 
Condições de Projeto 
 Por exemplo, em Recife, a temperatura externa no inverno 
é de 21°C e, no verão, de 31°C. 
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Carga térmica de aquecimento 
 A carga térmica de aquecimento de um ambiente depende 
da carga térmica originada da transmissão térmica pelas paredes, 
janelas, teto, etc., e da carga de ventilação e de infiltração do ar 
interno do ambiente. A carga térmica, devido à transmissão de 
calor, é obtida pela seguinte equação. 
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Carga térmica de aquecimento 
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Carga térmica de aquecimento 
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Carga térmica de aquecimento 
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Carga de ventilação e de infiltração 
 A penetração de ar por infiltração do exterior para o interior 
de um recinto afeta a temperatura do ar assim como a umidade. 
O efeito sobre a temperatura é denominado calor sensível, e o 
efeito sobre a umidade, calor latente. Assim, as cargas internas, 
devido à presença de pessoas num recinto, têm componentes 
sensíveis e latentes, enquanto a transmissão de calor na 
estrutura de um recinto representa cargas sensíveis. A carga de 
ventilação e infiltração, devido à entrada de ar externo, é 
expressa pelas seguintes equações: 
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Carga de ventilação e de infiltração 
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Cargas térmicas de resfriamento 
 A carga térmica de resfriamento é a quantidade de energia 
a ser extraída de um lugar devido ao aquecimento, a fim de 
fornecer um conforto térmico. Ela resulta da contribuição da carga 
de geração interna de calor, carga térmica de insolação de 
superfícies transparentes e cargas de insolação em superfícies 
opacas. 
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Cargas térmicas de resfriamentoA carga de geração interna de calor se refere ao calor 
gerado devido ao aquecimento de lâmpadas, à presença de 
pessoas e aos equipamentos em funcionamento. O calor gerado 
pelas lâmpadas depende da potência da lâmpada. A carga 
térmica produzida por lâmpadas é dada pela seguinte equação. 
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Cargas térmicas de resfriamento 
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Cargas térmicas de resfriamento 
 Pessoas realizando uma atividade também tem um gasto 
energético. Assim, o calor liberado por uma pessoa, dependendo 
da atividade, é apresentado na Tabela 1.8. Vale ressaltar que 
esses valores são apenas uma média. 
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Cargas térmicas de resfriamento 
 A carga térmica de insolação através de superfícies 
transparentes é dada quando uma superfície transparente 
recebe calor por insolação, por exemplo, uma janela de vidro, 
cuja transferência de calor resultante depende das características 
físicas da superfície. Para uma janela de vidro transparente, a 
energia solar, devido à insolação que atravessa a superfície 
(qsg), considerando o estado estacionário, é dada pelo Fator de 
Ganho de Calor por Insolação (FGCI) (W/m2) e pelo coeficiente 
de sombreamento (CS), que permite incluir o efeito de 
sombreamento interno. Portanto, a energia solar que passa por 
uma janela é dada pela equação: 
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Cargas térmicas de resfriamento 
 A Tabela 1.9 apresenta os valores de fator de ganho de 
calor por insolação para vidro claro, para diferentes meses do 
ano, e a Tabela 1.10 apresenta valores de coeficiente de 
sombreamento para diferentes vidros, com e sem sombreamento 
interno. 
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Cargas térmicas de resfriamento 
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Cargas térmicas de resfriamento 
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Cargas térmicas de resfriamento 
 Na carga de insolação de superfícies opacas, temos 
que a energia solar dissipada em uma parede é refletida, em 
parte, na forma de convecção e radiação, e a outra parte é 
transmitida ao interior ou absorvida temporariamente. Para 
estimar a carga térmica de insolação, temos que levar em 
consideração o efeito de armazenamento térmico da estrutura. 
Para isso, é introduzido um parâmetro denominado Diferença de 
Temperatura para a Carga de Resfriamento (DTCR), que 
considera o calor recebido por insolação e a capacidade térmica 
da parede. O fluxo de calor através da parede, considerando o 
armazenamento térmico, pode ser expresso por: 
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Cargas térmicas de resfriamento 
 A Tabela 1.11 apresenta valores de DTCR de resfriamento 
em paredes, para uma parede constituída de blocos de concreto 
com 100 mm de espessura e isolamento de 25 a 50 mm ou de 
tijolo de 100 mm com isolamento. 
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