Temperatura “Sol-Ar”
1 – A transferência de calor através de uma parede depende
do fluxo de calor de entrada pela superfície exterior.
2 - O conceito de “temperatura sol-ar” utiliza-se para
determinar o fluxo inicial de transferência de calor do “Meio
Exterior” para a parede.
3 - A “temperatura “Sol – Ar” define-se como sendo o valor
de uma temperatura “equivalente” do ar exterior a qual, na
ausência de qualquer transferência de calor por radiação,
originaria o mesmo fluxo de transferência de calor do Meio
Exterior para a face externa da parede, como resultado da
combinação real das diferenças de temperatura entre o ar
exterior e a face exterior da parede, e da transferência de
calor por radiação que realmente acontecem.
A temperatura sol-ar te é um valor, maior do que t0 ar ext., que
pode ser inserido na equação: Q’ = hso (te – tso)
(1)
onde:
Q’ = fluxo de entrada de calor, W/m²
hso = condutância superficial externa, em W/m²
tso = temperatura da superfície externa, em ºC
Q’ pode ser expresso de outra forma, não envolvendo o uso
da temperatura “sol-ar”, te:
Q’ = αI + α’Is + hso (to - tso) + R
(2), onde:
δ
α e α’ são
os coeficientes de absorção (usualmente com o
mesmo valor) para a radiação directa Iδ, e difusa Is da
superfície da parede.
R é o termo que engloba as transferências de calor por
radiação de baixa intensidade, entre a parede e as superfícies
vizinhas (relativamente complicadas),. O valor de R é difícil
de ser calculado; estatisticamente é muito pequeno podendo
ser desprezado.
As equações anteriores podem ser combinadas obtendo-se o
valor de te:
'
te = t0 +
α ⋅ Iδ + α ⋅ I s + R
hs 0
(3)
Se α’ for igual a α, e R ignorado, a expressão escreve-se sob
a forma:
te = t0 +
α (Iδ + I s )
hs 0
(4)
EXEMPLO Nº1: Calcular a temperatura sol-ar
para o seguinte conjunto de condições:
Parede vertical voltada para o sudoeste
Hora: 13 horas
I δ = I v = 343 W / m 2
I s = 118 W / m
α = α ' = 0,9
2
Radiação solar difusa
Coeficientes de absorção
hs 0 = 22,7W / m º C
2
R=0
Radiação solar directa
Condutância superficial externa
transferências de calor por radiação de baixa intensidade, entre a
parede e as superfícies vizinhas
t 0 = 32 C
º
Temperatura do ar exterior
RESOLUÇÃO DO EXEMPLO Nº 1
Usando a equação anterior:
te = t0 +
α (Iδ + I s )
hs 0
0,9(343 + 118)
415
t e = 32 +
= 32 +
= 50,3º C
22,7
22,7
I δ = I v = 343 W / m 2
I s = 118 W / m 2
α = α ' = 0,9
hs 0 = 22,7W / m 2 º C
R=0
t 0 = 32 º C
Cálculo da transferência de calor durante o período
de Verão, através de uma parede
1 - O uso de métodos analíticos para determinar a
transferência de calor através de uma parede, na presença de
um fluxo transitório de entrada de calor pela sua superfície
externa, apresenta dificuldades consideráveis.
2 - A determinação da temperatura “sol-ar” só tem
significado se a capacidade calorífica da parede for
considerada.
3 - Não são possíveis soluções exactas.
4 – A maioria dos materiais de construção tem um calor
mássico aproximadamente igual a 0,84 kJ/kg ºC dependendo
a sua capacidade calorífica grandemente da sua densidade e
espessura.
A figura, feita para
materiais de construção
com diferentes massas
volúmicas, em conjunto
com o conhecimento da
espessura da parede,
permite uma
determinação rápida do
desfasamento do
tempo, ϕ, em horas,
entre os picos de
temperatura nas faces
exterior e interior de
uma parede.
A diminuição do fluxo de
transferência de calor é
também determinada por outro
gráfico que dá o factor de
amortecimento, ƒ, em função da
espessura da parede.
Qm = AxUx(tem – tr) em que :
tem é o valor médio da
temperatura sol-ar durante o
período de 24 horas e tr é a
temperatura do ar interior do
local.
Se os efeitos da capacidade
calorífica forem ignorados, a
transmissão de calor
instantânea para o interior do
local a qualquer instante, Qθ,
será dado por:
Qθ = AxUx(te – tr)
Se os efeitos da capacidade calorífica forem considerados,
então a transferência de calor para o interior do local, num
determinado instante (θ + ϕ ), onde ϕ é o atraso, é dado por:
Q + ϕ = AxUx(tem – tr) + AxUx(tc – tem ) ƒ
Nesta equação, te é a temperatura sol-ar no instante θ, e ƒ é o
factor de amortecimento.
Esta equação mostra que Q + ϕ pode ser maior ou menor
que Qm conforme te for maior ou menor que tem.
Se a parede for muito espessa – por exemplo maior do que
600 mm – então o factor de amortecimento será muito
pequeno e o efeito do segundo termo na equação anterior é
desprezável. Neste caso a equação Qm = AxUx(tem – tr) é uma
boa aproximação. Se a parede for fina, e tiver uma
capacidade calorífica pequena, então a transferência de calor
variará consideravelmente durante as 24 horas.
A MASSA TÉRMICA TEM MAIOR DESEMPENHO QUANTO MAIOR FOR A
AMPLITUDE TÉRMICA DIÁRIA DA REGIÃO.
A DIFUSIVIDADE EXPRIME A VELOCIDADE COM QUE O CALOR SE TRANSFERE
ATRAVÉS DE UM MATERIAL (m2/s).
OS VALORES DA CAPACIDADE CALORÍFICA, E DA CONDUTIBILIDADE
TÉRMICA, TÊM QUE SER ANALISADOS, PARA SE OBTER O DESFASAMENTO
e
DESEJADO.
O DESFASAMENTO
=
f(
)
φ
φ = desfasamento
É UMA FUNÇÃO DA
T
E
M
P
E
R
A
T
U
R
A
f = factor de amortecimento
φ
Difusividade térmica = α =
λ
CV
TEMPERATURA DO AR EXTERIOR
f
EDIFÍCIO COM ENVOLVENTE LIGEIRA DO TIPO
PRÉ-FABRICADO
EDIFÍCIO COM ENVOLVENTE PESADA,
ISOLADO PELO EXTERIOR
A ONDA DE
CALOR É UMA
FUNÇÃO
HARMÓNICA DO
TEMPO
D
O
A
R
α
ESPESSURA E DA
DIFUSIVIDADE
TÉRMICA
e2
f =
Q& − (∑ τ
e2
(∑ τ
× C vol
e
× C vol
e
+ hi + he )(Tm − Ti )
+ hi + he )(T X − Tm )
EDIFÍCIO PESADO PARCIALMENTE
COBERTO COM TERRA
HORA DO DIA
Fonte: Costa Pereira
φ = desfasamento =
Fonte: ThermSim
arctan(τ × ω )
ω
MASSA TÉRMICA
CV =
RADIAÇÃO SOLAR
DIRECTA ABSORVIDA
E REFLECTIDA PELAS
PAREDES DE BETÃO
INSOLAÇÃO
NO INVERNO
C
J
= ρ × cm ( 3 )
V
m .K
KJ
Cm = 0,8 a 1,3 (
)
EXCEPÇÃO - ÁGUA = 4,2 Kg.K
CONSTANTE DE TEMPO TÉRMICA:
α=
λ
CV
AS PAREDES E
PAVIMENTO DE BETÃO
ABSORVEM A
“FRESCURA” DO AR
PROTECÇÃO
SOLAR NO
VERÃO
VENTILAÇÃO
CRUZADA
CA
CTT =
= C A × R (h)
K
C A = ρ × cm × e (
J
)
2
m .K
CAPACIDADE CALORÍFICA DIÁRIA:
CCD A = f (λ , ρ , c)
DETERMINAM A INÉRCIA
TÉRMICA DE UM EDIFÍCIO.
A CONSTANTE DE TEMPO TÉRMICA É RESPONSÁVEL PELO TERMO
TRANSIENTE
τ = CTT =
CA
= C A × R (h)
K
Simulação dinâmica da temperatura operativa no interior de um edifício
dTi Ti T∞
K
+ =
+ δ × cos[ω (t − t max )] ( )
dt τ
τ
h
Fonte: ThermSim
Solução da equação
TRANSIENTE
6
474
8
−t
Ti (t ) = ΔT × e τ +
}
T∞
ESTACIONÁR IO
T. ESTACIONÁRIA
T
E
M
P
E
R
A
T
U
R
A
6444PERIÓDICO
4744448
+ Tˆ × cos[ω (t − desf . − t máx )] (º C)
TEMPERATURA PERIÓDICA
TEMPO QUE UM EDIFÍCIO
DEMORA A AQUECER OU
A AREFECER FACE A
UMA VAGA DE CALOR
TEMPERATURA RESULTANTE
TEMPERATURA TRANSIENTE
TEMPO
1º DIA
2º DIA
3º DIA
4º DIA
5º DIA
∑C
Ai
× Ri = ∑(c × ρ ×e)i ×(R0 + R1 +...+ 0,5Ri )
EXEMPLO DE CÁLCULO DA CTT
CONSTANTE DE TEMPO TÉRMICA
PAREDE Nº 1 – ISOLAMENTO PELO
EXTERIOR
CTTA = τ = C A × R
CÁLCULO DA CONSTANTE DE TEMPO TÉRMICA DE DUAS PAREDES
FEITAS COM OS MESMOS MATERIAIS MAS COM DIFERENTES
CONFIGURAÇÕES
PAREDE Nº 1
SOL
EXTERIOR
I
S
O
L
A
M
E
N
T
O
2,5
cm
MASSA
TÉRMICA
CAi.Ri
HORAS
BETÃO
INTERIOR
10 cm
CTT
HORAS
PAREDE Nº 2
PAREDE Nº 2 – ISOLAMENTO PELO
INTERIOR
SOL
EXTERIOR
CAi.Ri
HORAS
MASSA
TÉRMICA
BETÃO
10 cm
CTT
I
S
O
L
A
M
E
N
T
O
2,5
cm
INTERIOR
HORAS
FONTE:
Valores da constante de tempo térmica, τ e do desfasamento
Φ, em função da Capacidade Calorífica e das perdas de calor.
CA
CA
arctan(τ × ω )
2π
τ=
φ=
ω=
= CA × R =
ΔT
&
ω
24
K
Q
A
Perdas térmicas/m2:
CAPACIDADE
CALORÍFICA/m2
20.0
50.0
90.0
120.0
160.0
W/m²
W/m²
W/m²
W/m²
W/m²
HORAS
20 Wh/m²K (leve)
τ Φ
20/5.3
7/4.1
4/3.1
3/2.5
2/1.8
40 Wh/m²K
40/5.6
13/4.9
8/4.3
6/3.8
4/3.1
80 Wh/m²K (médio)
80/5.8
27/5.5
16/5.1
11/4.7
9/4.5
47/5.7
28/5.5
20/5.3
16/5.1
87/5.8
52/5.7
37/5.6
140 Wh/m²K
260 Wh/m²K
(pesado)
140/5.
9
260/5.
9
29/5.5
ISOLAMENTO RESISTIVO VERSUS ISOLAMENTO CAPACITIVO
1- ISOLAMENTO TÉRMICO R : É ADEQUADO QUANDO O
SENTIDO DO FLUXO DE CALOR SE MANTÉM INVARIÁVEL DURANTE
LONGOS PERÍODOS DE TEMPO.(CLIMAS FRIOS, OU QUENTES E
HÚMIDOS)
1 1 m 2 .K
ISOLAMENTO TÉRMICO RESISTIVO
R = ∑ Ri +
hi
+
he
(
W
)
2- MASSA TÉRMICA C: É ADEQUADA QUANDO O SENTIDO DO
FLUXO DE CALOR É INVERTIDO DUAS VEZES EM CADA CICLO DE 24
HORAS, (CLIMAS QUENTES E SECOS COM GRANDE AMPLITUDE
TÉRMICA DIÁRIA).
ISOLAMENTO TÉRMICO CAPACITIVO C = C = ρ × c (
V
m
V
J
)
3
m .K
3- NESTE ÚLTIMO CASO A MASSA TÉRMICA EM CONJUNTO COM A
DIFUSIVIDADE TÉRMICA DOS MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO
“ISOLAMENTO” CAPACITIVO” PASSA A SER MAIS IMPORTANTE DO
QUE O “ISOLAMENTO RESISTIVO”, PARA SE CONSEGUIR UM MENOR
CONSUMO DE ENERGIA NOS EDIFÍCIOS.
CONCLUSÃO
O CONSUMO DE ENERGIA PARA AQUECIMENTO E
ARREFECIMENTO AMBIENTAL EM EDIFÍCIOS
BIOCLIMÁTICOS, DEPENDE SIMULTÂNEAMENTE:
1 - DA MASSA TÉRMICA (ISOLAMENTO CAPACITIVO).
2 - DA POSIÇÃO DO ISOLAMENTO TÉRMICO EM
RELAÇÃO À MASSA TÉRMICA, (ISOLAMENTO RESISTIVO).
3 – DA AMPLITUDE DOS GANHOS OU PERDAS DE CALOR
ATRAVÉS DA ENVOLVENTE.
OU SEJA, DO VALOR DA CONSTANTE DE TEMPO
TÉRMICA.
EXEMPLOS DA VARIAÇÃO DOS VALORES DA CONSTANTE DE
TEMPO TÉRMICA, (CTT) E DA CAPACIDADE CALORÍFICA DIÁRIA
(CCD), EM DIFERENTES TIPOS DE PAREDES, POR ORDEM
DECRESCENTE DO SEU COMPORTAMENTO TÉRMICO.
CA
τ = CTT =
= C A × R (h)
K
CCDA = F1 × S
Fonte: Givoni
F1 =
cosh 2 x − cos 2 x
cosh 2 x + cos 2 x
P×λ × ρ ×c
π × ρ ×c
x = V& ×
;S =
P×λ
2π
P = Período = 24horas
Fonte: Balcomb
1 – EDIFÍCIOS ISOLADOS PELO EXTERIOR, COM
MASSA TÉRMICA EXPOSTA PARA O INTERIOR:
VALORES ELEVADOS DE CTT, E DE CCD: ORIGINAM UM BOM FACTOR DE AMORTECIMENTO
(m), E UM ELEVADO DESFASAMENTO (d)
É TERMICAMENTE A MELHOR SOLUÇÃO DESDE QUE O CLIMA APRESENTE AMPLITUDE
TÉRMICA DIÁRIA SUFICIENTE, E SOBRETUDO EM CLIMAS QUENTES E SECOS.
ÁGUA
BETÃO
TIJOLO
4,2
2,1
1,4
(
KJ
)
m 3.K
ISOLAMENTO PELO EXTERIOR
INTERIOR
BETÃO
I
S
O
L
A
M
E
N
T
O
PAREDE
DE ÁGUA
SOL
EXTERIOR
BOM DESFASAMENTO E BOM AMORTECIMENTO
A ÁGUA PODE SER USADA PARA AUMENTAR A
MASSA TÉRMICA. AS PAREDES PODEM SER
FEITAS COM CONTENTORES DE ÁGUA. !!!
2 – EDIFÍCIOS COM PAREDES DUPLAS DE
ELEVADA MASSA TÉRMICA COM ISOLAMENTO NA
CAIXA DE AR - (ISOLAMENTO INTEGRAL):
A CTT É PRINCIPALMENTE FUNÇÃO DA MASSA TÉRMICA INTERIOR E DA ESPESSURA
DO ISOLAMENTO TÉRMICO.
A MASSA TÉRMICA EXTERIOR INFLUENCIA AS TRANSFERÊNCIAS DE CALOR, PARA
DENTRO OU PARA FORA DO EDIFÍCIO, DADO QUE ACTUA NO ΔT QUE SE VERIFICA
ATRAVÉS DO ISOLAMENTO.
A CCD, É APENAS FUNÇÃO DA MASSA TÉRMICA EXPOSTA PARA O INTERIOR.
SOL
ISOLAMENTO INTEGRAL
INTERIOR
B
E
T
Ã
O
I
S
O
L
A
M
E
N
T
O
B
E
T
Ã
O
EXTERIOR
É UMA BOA SOLUÇÃO SE AS
MASSAS TÉRMICAS
EXPOSTAS PARA O INTERIOR
E PARA O EXTERIOR FOREM
ELEVADAS, TAL COMO A
ESPESSURA DO ISOLAMENTO
TÉRMICO.
MENOR DESFASAMENTO QUE O ANTERIOR E AMORTECIMENTO SEMELHANTE.
3 – EDIFÍCIOS DE ELEVADA MASSA TÉRMICA
ISOLADOS PELO EXTERIOR E PELO INTERIOR:
ELEVADA CTT, E CCD DESPREZÁVEL, ATENDENDO A QUE O ISOLAMENTO INTERIOR
CORTA O CONTACTO ENTRE A MASSA TÉRMICA E O SEU AMBIENTE.
EM EDIFÍCIOS NÃO VENTILADOS, COM CARGAS TÉRMICAS SOLARES MINIMIZADAS, A
MASSA TÉRMICA CONSEGUE ALGUM AMORTECIMENTO DAS FLUTUAÇÕES DE
TEMPERATURA.
EM EDIFÍCIOS VENTILADOS, O EFEITO DA MASSA TÉRMICA TORNA-SE DESPREZÁVEL.
SE EXISTIREM CARGAS TÉRMICAS SOLARES IMPORTANTES, A TEMPERATURA INTERIOR
AUMENTA RÁPIDAMENTE, ATENDENDO A QUE O ISOLAMENTO INTERIOR IMPEDE A
ABSORÇÃO DE ENERGIA PELA MASSA TÉRMICA (O ISOLAMENTO INTERIOR RETIRA A
INÉRCIA TÉRMICA À PAREDE).
ISOLAMENTO PELAS DUAS FACES DA
PAREDE
INTERIOR
BETÃO
SOL
EXTERIOR
ISOLAMENTO
RETORNO
DE
ENERGIA
PARA O
INTERIOR
PERDA DE
ENERGIA
ISOLAMENTO
ARMAZENAMENTO DE
ENERGIA
59º
22º
4 – EDIFÍCIOS ISOLADOS PELO INTERIOR, COM
MASSA TÉRMICA EXPOSTA PARA O EXTERIOR:
VALORES DE CTT E DE CCD, PEQUENOS.
A MASSA TÉRMICA EXPOSTA PARA O EXTERIOR, ARMAZENA E LIBERTA ENERGIA
TÉRMICA PRINCIPALMENTE PARA O EXTERIOR. O ISOLAMENTO INTERIOR RETIRA A
INÉRCIA TÉRMICA À PAREDE.
ISOLAMENTO PELO INTERIOR
INTERIOR
O ISOLAMENTO
IMPEDE A
TRANSFERÊNCIA
DE CALOR
I
S
O
L
A
M
E
N
T
O
BETÃO
SOL
EXTERIOR
O COMPORTAMENTO
TÉRMICO É SEMELHANTE
AO DE UM EDIFÍCIO COM
PEQUENA MASSA
TÉRMICA.
NÃO SE CONSEGUE CRIAR DESFASAMENTO, A MENOS QUE HAJA UMA
ESPESSURA CONSIDERÁVEL DE BETÃO, CONSEGUINDO-SE APENAS UM
PEQUENO AMORTECIMENTO. NÃO É UMA BOA SOLUÇÃO PARA UM
PROJECTO BIOCLIMÁTICO.
ISOLAMENTO PELO
EXTERIOR
B
E
T
Ã
O
I
S
O
L
A
M
E
N
T
O
PODIUM
SOL
ISOLAMENTO
INTEGRAL
B
E
T
Ã
O
I
S
O
L
A
M
E
N
T
O
BB
EE
TT
ÃÃ
OO
ISOLAMENTO PELAS
DUAS FACES DA PAREDE
I
S
O
L
A
M
E
N
T
O
B
E
T
Ã
O
COMPORTAMENTO TÉRMICO
VERSUS CONFIGURAÇÃO DOS
MATERIAIS NA PAREDE
II
S
O
L
A
M
E
N
T
O
ISOLAMENTO PELO
INTERIOR
I
S
O
L
A
M
E
N
T
O
B
E
T
Ã
O
6 ELEMENTOS IMPORTANTES NUM PROJECTO BIOCLIMÁTICO
ISOLAMENTO CAPACITIVO:
MASSA TÉRMICA
VERÃO
NO INVERNO,
DURANTE A
NOITE OS VÃOS
EVIDRAÇADOS
DEVEM SER
ISOLADOS DA
RADIAÇÃO FRIA
ABSORVENTE DA
ABÓBADA
CELESTE.
INVERNO
m
2
= 10(TMAX - TMIN ) + 0,5 × a × I MAX
FONTE: GIVONI
3-DISTRIBUIÇÃO
2-CONTROLO
PARA SISTEMAS DE GANHO DIRECTO
A ÁREA DE VÃOS ENVIDRAÇADOS
ORIENTADOS A SUL DEVE ESTAR
COMPREENDIDA ENTRE 12% A 15 %.
1-ABERTURA SOLAR
A RAZÃO MASSA
TÉRMICA/ABERTURA
SOLAR, DEVE ESTAR
COMPRENDIDA ENTRE
3:1 A 9:1.
ISOLAMENTO RESISTIVO:
4-ISOLAMENTO
TÉRMICO
10 a 15 cm de
massa
térmica nas
paredes e
tecto e
pavimento
5-COEFICIENTE
DE ABSORÇÃO
6-MASSA
TÉRMICA
1: 5,5 DE PAVIMENTO AO SOL
NÃO EXCEDENDO 1,5 VEZES A
ÁREA DE VIDRO.
R = 0,05 × (TMAX - 25) + 0,002 × (a × I MAX )
FONTE: GIVONI
MASSA
TÉRMICA
NEGRA
MASSA
TÉRMICA
CLARA
SUL
EFEITO DA CÕR DO MATERIAL DE
ARMAZENAMENTO TÉRMICO, NA
TEMPERATURA DO ESPAÇO
OBJECTIVOS BASE PARA UM PROJECTO
BIOCLIMÁTICO
1-REDUÇÃO DOS CONSUMOS ENERGÉTICOS DO EDIFÍCIO FAZENDO
COM QUE ELE PRÓPRIO TENHA UMA RESPOSTA TÉRMICA.
2-PREVILIGIAR O APROVEITAMENTO DAS “ENERGIAS RENOVÁVEIS”
EM VEZ DE FAZER APENAS USO DOS COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS.
A ENERGIA DAS MARÉS
108
PILHA DE
COMBUSTÍVEL
3-PROMOVER UM AMBIENTE CONFORTÁVEL E SAUDÁVEL PARA OS
OCUPANTES DO EDIFÍCIO, SEM AGREDIR O MEIO AMBIENTE,
TRABALHANDO COM ELE EM VEZ DE O FAZER CONTRA ELE !!!
0 QUE FAZER...... O TRABALHO DE
IDENTIFICAR, COMPREENDER E SABER CONTROLAR A
INFLUÊNCIA QUE O CLIMA TEM SOBRE O EDIFÍCIO, É TALVEZ A
PARTE MAIS CRÍTICA DO PROJECTO.
LONGITUDE E LATITUDE DO LOCAL.TEMPERATURA E
HUMIDADE DO AR. PRECIPITAÇÃO E NIVEL DE
CLARIDADE DO CÉU.VENTOS DOMINANTES DURANTE
O VERÃO E O INVERNO.
N
1º-OPTIMIZAR:
A ORIENTAÇÃO.
A FORMA GEOMÉTRICA.
A DIMENSÃO DOS
ELEMENTOS EXPOSTOS
AO SOL.
PÔR DO
SOL
INVERNO
W
EM FUNÇÃO:
W
PÔR DO SOL
VERÃO
S
N
NASCER DO
SOL INVERNO
E
E
NASCER DO SOL VERÃO
DO AZIMUTE E ALTITUDE
DO SOL EM CONJUNTO
COM O AZIMUTE DAS
PAREDES E DOS VÃOS
ENVIDRAÇADOS QUE
RECEBEM O SOL.
2-UTILIZAR EM CONJUNTO
AS TABELAS DE
RADIAÇÃO SOLAR E OS
DIAGRAMAS QUE INDICAM
A TRAJECTÓRIA DO SOL.
S
POSIÇÃO DO SOL
2º - VÃOS ENVIDRAÇADOS.
VERÃO
VENTILAÇÃO NOCTURNA.
Passive solar design uses a building’s
GRAU DE MASSA
TÉRMICA DO EDIFÍCIO.
orientation,
structure
and materials
to capture the
ARREFECIMENTO
EVAPORATIVO
E RADIATIVO.
sun’s energy.
INVERNO
ROTAÇÃO DA TERRA
SUL
ÃNGULOS SOLARES E SOMBREAMENTO
SOL DE VERÃO
SOL DE INVERNO
SOL DE VERÃO
SOL DE INVERNO
ISOLAMENTO
RESISTIVO
ISOLAMENTO
CAPACITIVO
MASSA
TÉRMICA
EDIFÍCIO PRISMA - NURENBERG
LATITUDE, PAÍS
REGIÃO
CIDADE
BLOCOS URBANOS
VIZINHANÇA DO EDIFÍCIO
FACTOR DE FORMA DO EDIFÍCIO.
PROJECTO DAS FACHADAS.
CONFIGURAÇÃO DOS MATERIAIS DE
CONSTRUÇÃO.
MEIO ENVOLVENTE .
VEGETAÇÃO ENVOLVENTE.
EFEITO TÉRMICO DAS FORMAS ESPACIAIS
CLIMA LOCAL E CAPACIDADE DE
ARMAZENAMENTO TÉRMICO DOS MATERIAIS
DO MEIO ENVOLVENTE.
ESCALA DE
AVALIAÇÃO
NOVA LEGISLAÇÃO: TODOS OS EDIFÍCIOS VÃO ESTAR SUJEITOS A LIMITES MÁXIMOS DE CONSUMO
DE ENERGIA PARA AQUECIMENTO E ARREFECIMENTO AMBIENTAL E AQUECIMENTO DE ÁGUA DE
CONSUMO.
VAI SER NECESSÁRIO:
CONSTRUIR MELHOR DE UM MODO RACIONAL, COM MENOS GANHOS E PERDAS DE ENERGIA
TÉRMICA.
1m
Ar fresco
2,5 m
Janelas tipo clerestório
Protecção solar exterior
Ventilação natural
Arrefecimento da terra
1 - APROVEITAR A CAPACIDADE DE ARMAZENAMENTO TÉRMICO DOS MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO,
E A SUA CONFIGURAÇÃO, SEMPRE ASSOCIADA A UM BOM ISOLAMENTO TÉRMICO RESISTIVO,
MASSA TÉRMICA
Armaz.
Térm.
DIA DE INVERNO
NOITE DE INVERNO
2 - FAZER USO DAS ENERGIAS RENOVÁVEIS.
3 - FAZER USO DOS MATERIAIS RECICLÁVEIS!!!
Parede Trombe de água
Bermas de terra
SISTEMAS DE AQUECIMENTO SOLAR PASSIVO:
SUL
INCIDÊNCIA SOLAR
DIRECTA
INCIDÊNCIA SOLAR
INDIRECTA OU
DESFASADA
PAREDE MASSIVA
INCIDÊNCIA SOLAR
ISOLADA
SISTEMAS DE ARREFECIMENTO PASSIVO
O AR QUENTE SAI
POR ABERTURAS
SUPERIORES
VEGETAÇÃO
SOMBRA
REGISTOS
PARA
CONTROLO DO
MOVIMENTO DO
AR
O ARREFECIMENTO
EVAPORATIVO DEVE-SE À
PASSAGEM DO AR ATRVÉS DO
VASO DE ÁGUA POROSO
VENTILAÇÃO NOCTURNA
VASO DE
ÁGUA
POROSO
ARREFECIMENTO EVAPORATIVO
ABSORÇÃO
RADIATIVA
NOITE
COLECTOR
SOLAR
LEITO DE
PEDRA
GANHO ISOLADO
ARREFECIMENTO RADIATIVO
ARREFECIMENTO
CONVECTIVO PELO SOLO
UM PROJECTO BIOCLIMÁTICO FEITO EM PORTUGAL:
CENTRO DE MONITORIZAÇÃO AMBIENTAL DE ALBUFEIRA
ALGARVE
+36.40
+32.75
+32.80
CHAMINÉS DE
VENTILAÇÃO
LEITO DE
PEDRA
ARREFECIMENTO AMBIENTAL POR MEIO DE UM LEITO DE
PEDRA COMPACTADA
Projecto de Arquitectura : ARQ.ª MARI
Projecto Bioclimático: GET -
A. COSTA PEREIRA / GESTÃO DE ENERGIA TÉRMICA Lda.
CENTRO DE MONITORIZAÇÃO AMBIENTAL DE
ALBUFEIRA - ALGARVE
ARQ.ª MARI
GET -
A. COSTA PEREIRA / GESTÃO DE ENERGIA TÉRMICA Lda.
DIMENSIONAMENTO DE UM LEITO DE PEDRA PARA ARREFECIMENTO granito calor específico=900 J/Kg.K ; massa volúmica= 2130 Kg/m3
ar
calor específico=1000 J/Kg.K;massa volúmica=1,18 Kg/m3
Tempo de carga do leito - 12 horas
volume de pedra=tempo de carga (s) x caudal mássico de ar (Kg/h) x calor específico do ar (J/Kg.K) / massa volúmica
da pedra(Kg/m3) x calor específico da pedra(J/Kg.K) = q (Kw) / DT x 2,3 x nº de horas de carga
q=carga termica a vencer (KW)
Volume de pedra (m3) =q/DT x 2,3 x nº de horas =q/DT x 27,6
Fonte: Alfredo Costa Pereira
10
Caudal de ar = q / DT x 3050 m3/h
DT=amplitude térmica diária no Mês mais quente
ΔΤ
Vp(m3)
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
5,52 x q 4,6 x q 3,94 x q 3,45 x q 3,07 x q 2,76 x q 2,50 x q 2,30 x q 2,12 x q 1,97 x q 1,84 x q 1,73 x q 1,62 x q 1,53 x q
55,2
46
39,4
34,5
30,7
27,6
25
23
21,2
19,7
18,4
17,3
16,2
15,3
Var(m3/h) 610 x q 508 x q 436 x q 381 x q 339 x q 305 x q 277 x q 254 x q 235 x q 218 x q 203 x q 191 x q 179 x q 169 x q
6100
5080
4360
3810
3390
3050
2770
2540
2350
2180
2030
1910
1790
1690
Amareleja
P. Santo Flores Sagres Viana
V.Bispo P.Rocha Caramulo Setubal MontalegreCoimbra Vila Real Sesimbra Beja
Corvo
Pico
P.Delgada LComprida
P.Saúde Guarda Ota
S.Tirso Anadia M.Douro V.FormosoChaves V.Alentejo
Sines
Horta
S.Jorge
PDouradasLisboa Alcobaça P.Ferreira PSalgadasFundão Mértola Évora
Funchal S. Maria
Sintra
Faro
Bigorne Rio Maior Bragança Tancos Pegões Elvas
A do Sal Mora
Carvoeiro C. Roca
Marvão
Tavira
MonchiqueBraga
Terceira
Porto
VRS.Antº C.Branco
Viseu
Setubal Portalegre
Régua
S.Magos
Pinhão
Evora
Mirandela
Santarém
CASA ENERGETICAMENTE AUTO-SUFICIENTE EXPONOR
ARQº CANNATÁ & FERNANDES Lda
Desde 1985
GET -
GESTÃO DE ENERGIA TÉRMICA Lda
ARMAZENAMENTO DE ENERGIA TÉRMICA NA ESTRUTURA DO
EDIFÍCIO
ESTRUTIRAS DE BETÃO PARA AUMENTAR A EFICIÊNCIA ENERGÉTICA DOS EDIFÍCIOS
Q& ARM . = V × C × ΔT ( J )
ARMAZENAMENTO DE
ENERGIA TÉRMICA:
GRANDE CAPACIDADE
CALORÍFICA E PEQUENA
DIFUSIVIDADE TÉRMICA.
REDUÇÃO DA
TEMPERATURA
AMBIENTE ENTRE 3 ºC A
4 ºC.
DESFASAMENTO DO
PICO DE TEMPERATUA
EXTERIOR ENTRE 6 A 10
HORAS.
VENTILAÇÃO NOCTURNA
PARA ARREFECIMENTO
DO BETÃO, PARA INICIAR
O NOVO CICLO DO DIA
SEGUINTE.
UM BOM PROJECTO BIOCLIMÁTICO PODE REDUZIR OU
MESMO ANULAR A NECESSIDADE DE EQUIPAMENTOS DE
AVAC
PAVILHÃO IRLANDES EXPO 2000 HANNOVER
•PAREDES DE PEDRA E PAVIMENTO DE BETÃO – ARMAZENAM E DISSIPAM ENERGIA TÉRMICA.
•HALL PRINCIPAL DE EXIBIÇÕES SUSPENSO, PARA CRIAR VENTILAÇÃO NATURAL.
•ARREFECIMENTO EVAPORATIVO DO LAGO E PAREDE PINCIPAL MICRO-PERFURADA.
•PROTECÇÕES SOLARES COM REGULAÇÃO AUTOMÁTICA.
•AQUECIMENTO DA ÁGUA DE CONSUMO POR ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA.
•O EDIFÍCIO NÃO TEM QUALQUER SISTEMA MECÂNICO DE AR CONDICIONADO.
1º projecto realizado em Portugal (2007) com climatização radiante por circuitos
hidráulicos embebidos no plano neutro das lajes de betão armado antes de serem
betonadas. Projectista: GET – Engenheiros consultores Lda.