Universidade Estadual de Londrina
Centro de Tecnologia e Urbanismo
Departamento de Construção Civil
Mestrado em Engenharia de Edificações e Saneamento
THALITA GORBAN FERREIRA GIGLIO
AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO TÉRMICO
DE PAINÉIS DE VEDAÇÃO EM MADEIRA
PARA O CLIMA DE LONDRINA - PR
Londrina
Agosto de 2005
THALITA GORBAN FERREIRA GIGLIO
AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO TÉRMICO DE
PAINÉIS DE VEDAÇÃO EM MADEIRA PARA O
CLIMA DE LONDRINA - PR
Dissertação apresentada ao Curso de PósGraduação em Engenharia de Edificações e
Saneamento, da Universidade Estadual de
Londrina, como requisito parcial à obtenção do
título de Mestre.
Orientadora: Profª. Drª. Miriam Jerônimo Barbosa.
Londrina
Agosto de 2005
Catalogação na publicação elaborada pela Divisão de Processos Técnicos da Biblioteca
Central da Universidade Estadual de Londrina.
Dados Internacionais de Catalogação-na-Publicação (CIP)
G459a Giglio, Thalita Gorban Ferreira.
Avaliação do desempenho térmico de painéis de vedação em madeira
para o clima de Londrina - PR / Thalita Gorban Ferreira Giglio. –
Londrina, 2005.
135f. : il. + anexos no final da obra.
Orientador: Miriam Jerônimo Barbosa.
Dissertação (Mestrado em Engenharia de Edificações e Saneamento) –
Universidade Estadual de Londrina, 2005.
Bibliografia: f.128-134.
1.Madeira – Vedação – Teses. 2.Madeira – Propriedades térmicas –
Teses. 3.Vedação (Tecnologia) – Teses. 4.Materiais isolantes – Teses.
5.Edificaçoes – Teses. 6.Conforto térmico – Teses. I.Barbosa, Miriam
Jerônimo. II.Universidade Estadual de Londrina. III.Título.
CDU 674.21(816.22)
694.6(816.22)
THALITA GORBAN FERREIRA GIGLIO
AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO TÉRMICO DE PAINÉIS DE
VEDAÇÃO EM MADEIRA PARA O CLIMA DE LONDRINA - PR
Dissertação apresentada ao Curso de PósGraduação em Engenharia de Edificações e
Saneamento, da Universidade Estadual de
Londrina, como requisito parcial à obtenção do
título de Mestre.
Orientadora: Profª. Drª. Miriam Jerônimo Barbosa.
COMISSÃO EXAMINADORA
Profª. Drª. Miriam Jerônimo Barbosa - Orientadora
Universidade Estadual de Londrina
Prof. Dr. Jorge Daniel de Mello Moura
Universidade Estadual de Londrina
Prof. Dr. Roberto Lamberts
Universidade Federal de Santa Catarina
Londrina,
de
de 2005.
A Deus, aos meus pais Aldenir e Geni e
ao meu marido Luiz Afonso.
AGRADECIMENTOS
À minha orientadora, Profª.Drª. Miriam Jerônimo Barbosa, pelo conhecimento e tranqüilidade
transmitidos ao longo das etapas desta pesquisa.
Aos professores do mestrado, pelo aprendizado adquirido no curso.
À Profª. Ercília e Profª. Sandra, pelo apoio e contribuições feitas a esta pesquisa.
Aos amigos Eduardo e Jucelia, meus grandes companheiros de curso.
À minha família, pela compreensão e ajuda nos momentos mais difíceis.
E ao CNPq, pelo apoio financeiro concedido durante o mestrado.
GIGLIO, Thalita Gorban Ferreira. Avaliação do Desempenho Térmico de Painéis de
Vedação em Madeira para o Clima de Londrina, PR. 2005. Dissertação de Mestrado
(mestrado em engenharia de edificações e saneamento). Universidade Estadual de Londrina,
Londrina.
RESUMO
Esta pesquisa consiste numa avaliação do desempenho térmico de painéis de
vedação em madeira inseridos em protótipo habitacional de interesse social. Tem-se como
objetivo, a avaliação térmica de painéis em madeira segundo aplicação de diferentes métodos,
buscando identificar desta forma, qual painel é o mais adequado à região de Londrina, PR.
Sabe-se que o problema do desconforto térmico das habitações em madeira está ligado à baixa
inércia térmica do sistema construtivo. Assim, procura-se avaliar composições de painéis com
o incremento da resistência térmica, que minimizem esta deficiência. O método adotado
baseia-se em simulações realizadas na ferramenta COMFIE (PEUPORTIER e
SOMMEREUX, 1991), a qual gera dados anuais de temperatura no interior do protótipo e
permite obter uma resposta térmica global de uma edificação, com exposição dinâmica a um
clima específico. Os dados foram analisados a partir da aplicação do método do projeto de
norma brasileira de desempenho de edificações de até cinco pavimentos (ABNT, 2002), e a
partir de um método regional proposto por Barbosa (1999). Além desta análise, fez-se uma
avaliação segundo parâmetros definidos por métodos simplificados, como o da atual norma
brasileira de desempenho térmico (NBR 15220, 2005), e também do projeto de norma
brasileira de desempenho de edificações de até cinco pavimentos (ABNT, 2002). Ao final,
fez-se uma análise acerca do desempenho térmico dos painéis e também acerca da
compatibilidade dos resultados oriundos da aplicação dos diferentes métodos. Deste estudo
comprovou-se o bom desempenho dos painéis de vedação que apresentam elementos de alta
resistência térmica em suas composições. Divergências foram constatadas entre resultados
obtidos da aplicação da atual norma de desempenho térmico e do projeto de norma de
edificações de até cinco pavimentos. Esta divergência favorece a discussão de alguns
parâmetros definidos nos métodos que podem ser revistos para uma melhor avaliação de
sistemas construtivos alternativos.
Palavras-chave: Painéis de vedação em madeira, desempenho térmico, simulação, métodos de
avaliação.
GIGLIO, Thalita Gorban Ferreira. Thermal Performance Evaluation of Wood-Based
Walls to Londrina’s Climate, PR. 2005. Dissertação de Mestrado (mestrado em engenharia
de edificações e saneamento). Universidade Estadual de Londrina, Londrina.
ABSTRACT
This research presents a thermal performance evaluation of wood-based walls,
when applied in low-income housing prototype. The objective is to improve the thermal
evaluation of wood-based walls through application of different methods, in order to identify
which is the most adequate to Londrina’s climate. It has been proved that the thermal
discomfort of timber house is associated to the low thermal inertia of the construction system.
For this reason, it was evaluated wood-based walls compositions with increase of thermal
resistance, which could minimize the lacking of the system. The research method consists of
thermal simulations with software COMFIE (PEUPORTIER e SOMMEREUX, 1991), which
provide prototype’s indoor temperature, and allows reach a global thermal answer of a
construction when exposed on a specific climate. Indoor temperatures were analyzed through
application of Brazilian’s design standard method for performance building (ABNT, 2002),
and also through application of regional method according to Barbosa (1999). In addition to
this analysis, it was applied simplified methods like Brazilian’s thermal performance standard
(NBR 15220, 2005), and Brazilian’s design standard method for performance building
(ABNT, 2002). Finally, through the results, it was evaluated the thermal performance of the
panels, and the compatibility of the methods applied. The study reveals satisfactory thermal
performance of wood-based walls with the increase of thermal resistance. Moreover, some
divergences were confirmed between results of Brazilian’s standard method and Brazilian’s
design standard method. Those divergences favor the discussion of some parameters that
could be reviled to better evaluation of alternatives systems constructive.
Key-words: Wood-Based Walls, Thermal Performance, Simulation, Evaluation methods.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Modelo de painel de vedação empregado em países de clima frio, em planta
baixa..................................................................................................................... 22
Figura 2 - Planta baixa e imagem de uma parede formada por tábuas de 2,2 cm e mata-junta . 24
Figura 3 - Painel de vedação com câmara de ar ...................................................................... 25
Figura 4 - Modelo do painel desenvolvido pela UFSC com câmara de ar. .............................. 25
Figura 5 - Modelo de painel com duas câmaras de ar.............................................................. 26
Figura 6 - Carta Bioclimática de Londrina.............................................................................. 32
Figura 7 - Limites de aceitabilidade para temperatura de ambientes internos não
condicionados....................................................................................................... 51
Figura 8 - Gráfico comparativo COMFIE X ESP ................................................................... 56
Figura 9 – Gráfico do fluxo térmico nos painéis de fachada norte........................................... 62
Figura 10 – Etapas da pesquisa............................................................................................... 66
Figura 11 – Composições dos painéis e parede avaliados ....................................................... 67
Figura 12 – Procedimentos de avaliação do desempenho térmico dos painéis......................... 69
Figura 13 – Módulos definidos para cálculos das propriedades térmicas................................. 72
Figura 14 – Planta baixa e corte do protótipo adotado para simulação .................................... 75
Figura 15 – Imagem do protótipo experimental ...................................................................... 76
Figura 16 – Esquema da estrutura dos painéis P1, P2 e P3...................................................... 80
Figura 17 – Esquema dos painéis equivalentes P1 e P2 para entrada de dados no COMFIE.... 81
Figura 18 – Esquema do painel equivalente P3 para entrada de dados no COMFIE ................ 81
Figura 19 – Esquema da parede equivalente PRA para entrada de dados no COMFIE ............ 82
Figura 20 – Esquema da parede equivalente PRB para entrada de dados no COMFIE ............ 83
Figura 21 - Composição do piso em madeira.......................................................................... 84
Figura 22 – Camadas do piso de concreto para entrada de dados no COMFIE........................ 84
Figura 23 – Camadas da cobertura para entrada de dados no COMFIE................................... 85
Figura 24 – Planta baixa: Indicação das paredes externas, capacitivas e janelas. ..................... 87
Figura 25 – Procedimentos para aplicação dos métodos por desempenho ............................... 90
Figura 26 – Gráfico comparativo das curvas de temperatura interna obtidas por
monitoramento e por simulação.. .......................................................................... 93
Figura 27 – Gráfico comparativo da propriedade de atraso térmico dos painéis e paredes....... 95
Figura 28 – Gráfico comparativo das propriedades de capacidade térmica e resistência
térmica dos painéis e paredes referenciais ............................................................. 96
Figura 29 – Gráfico do fluxo de calor dos painéis e paredes avaliados - Orientação oeste....... 98
Figura 30 – Comparação dos resultados de temperatura obtidos por simulação, para o dia
de solstício de verão, 22 de dezembro, com o protótipo configurado com 37
ren/h e com fontes internas de calor. ................................................................... 102
Figura 31 - Comparação dos resultados de temperatura obtidos por simulação, para o dia de
solstício de verão, 22 de dezembro, com o protótipo configurado com 1 ren/h e
sem fontes internas de calor. ............................................................................... 103
Figura 32 - Comparação dos resultados de temperatura obtidos por simulação, para o dia de
solstício de inverno, 22 de junho, com o protótipo configurado com 1 ren/h e
sem fontes internas de calor. ............................................................................... 105
Figura 33 – Amplitudes térmicas no dia de solstício de verão e de solstício de inverno. ....... 106
Figura 34 – Gráfico comparativo da porcentagem de horas de temperatura dentro do
intervalo de 18°C a 29°C, obtidos por simulação com protótipo configurado
com 1 ren/h e sem fontes internas de calor, para o ano inteiro. ............................ 107
Figura 35 – Gráfico comparativo das horas de desconforto obtidas por simulação, com o
protótipo configurado com fontes internas de calor, 37 ren/h no verão e 1 ren/h
no inverno. ......................................................................................................... 112
Figura 36 – Gráfico comparativo das horas de desconforto obtidas por simulação, com
protótipo configurado com dispositivo de sombreamento nas aberturas, 10 ren/h
no verão e 1 ren/h no inverno.............................................................................. 114
Figura 37 - Gráfico com os resultados de temperatura simulados para o dia típico de verão
(19/12/96) de Londrina, com protótipo configurado sem fontes internas de calor
e com 37 ren/h. ................................................................................................... 115
Figura 38 - Gráfico com os resultados de temperatura simulados para o dia típico de verão
(19/12/96) de Londrina, com protótipo configurado sem fontes internas de calor
e com 1 ren/h. ..................................................................................................... 117
Figura 39 - Gráfico com os resultados de temperatura simulados para o dia típico de
inverno (12/07/96) de Londrina, com protótipo configurado sem fontes internas
de calor e com 1 ren/h......................................................................................... 118
Figura 40 - Gráfico com os resultados de temperatura simulados para o dia típico de
inverno (12/07/96) de Londrina, com protótipo configurado com fontes internas
de calor e com 1 ren/h......................................................................................... 119
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Propriedades Térmicas do Pinus (ssp) ................................................................... 20
Tabela 2 – Propriedades Térmicas de Madeiras e Derivados................................................... 21
Tabela 3 – Resistência térmica de câmaras de ar não ventiladas ............................................. 28
Tabela 4 – Estratégias bioclimáticas para Londrina - PR ........................................................ 32
Tabela 5 – Propriedades térmicas para zona bioclimática 3 .................................................... 38
Tabela 6 - Nível de desempenho de paredes externas quanto à transmitância térmica ............. 40
Tabela 7 - Nível de desempenho de paredes externas quanto à capacidade térmica................. 40
Tabela 8 - Critério de Avaliação de Desempenho Térmico para Condições de Verão ............. 42
Tabela 9 - Critério de Avaliação de Desempenho Térmico para Condições de Inverno........... 42
Tabela 10 – Resultados parciais da avaliação do desempenho térmico de tipologias de
painéis em madeira de Santa Catarina ................................................................... 60
Tabela 11 – Dados de radiação solar incidente – Latitude 23°30’Sul – 22/12 ......................... 70
Tabela 12 – Propriedades dos materiais adotados para simulação ........................................... 78
Tabela 13 – Propriedades Térmicas dos Painéis e Paredes Referenciais.................................. 94
Tabela 14 – Resultado da avaliação dos painéis e paredes de acordo com o projeto de
norma de desempenho térmico (ABNT, 1998). ..................................................... 99
Tabela 15 - Resultado da avaliação dos painéis e paredes de acordo com o projeto de norma
de desempenho (ABNT, 2002)............................................................................ 100
Tabela 16 – Resultado de horas de conforto dentro dos intervalos de temperatura de 18°C e
29°C para protótipo configurado com fontes internas de calor, 37 ren/h para o
período de verão e 1 ren/h para o período de inverno. ......................................... 111
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO............................................................................................................... 13
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ....................................................................................... 19
2.1 Propriedades Térmicas da Madeira................................................................................... 19
2.2 Painel de Vedação ............................................................................................................ 21
2.2.1 Conceitos de Composição de Painel em Madeira ........................................................... 22
2.2.2 Painel de Vedação em Madeira x Propriedades Térmicas .............................................. 26
2.3 Recomendações Construtivas para a Cidade de Londrina ................................................. 29
2.3.1 Caracterização Climática ............................................................................................... 29
2.3.2 Clima de Londrina x Recomendações Bioclimáticas...................................................... 31
2.4 Procedimentos de Avaliação Térmica............................................................................... 34
2.4.1 Métodos Brasileiros....................................................................................................... 36
2.4.1.1 Norma de Desempenho Térmico de Edificações ......................................................... 36
2.4.1.2 Projeto de Norma de Desempenho de Edificações ...................................................... 38
2.4.1.3 Método do Instituto de Pesquisa Tecnológica de São Paulo (IPT)............................... 43
2.4.1.4 Método das Horas de Desconforto .............................................................................. 45
2.4.1.5 Método de Cálculo do Fluxo de Calor ........................................................................ 47
2.4.2 Zona de Conforto Térmico ............................................................................................ 49
2.4.2.1 Escalas de conforto de Fanger .................................................................................... 50
2.4.2.2 Zona de conforto de Givoni ........................................................................................ 52
2.4.3 Ferramentas de Simulação............................................................................................. 53
2.4.3.1 Ferramenta COMFIE e sua Validação ........................................................................ 55
2.4 Experiências na Avaliação do Desempenho Térmico de Painel de Vedação em Madeira .. 57
3 MÉTODO DE PESQUISA .............................................................................................. 66
3.1 Definição dos Painéis de Vedação .................................................................................... 67
3.2 Procedimentos de Avaliação do Desempenho Térmico..................................................... 69
3.2.1 Definição dos Métodos Simplificados ........................................................................... 70
3.2.2 Definição dos Métodos por Desempenho....................................................................... 71
3.3 Cálculo das Propriedades Térmicas dos Painéis................................................................ 72
3.4 Simulações Térmicas........................................................................................................ 73
3.4.1 Determinação dos dados climáticos externos ................................................................. 74
3.4.2 Escolha do protótipo...................................................................................................... 74
3.4.3 Dados de entrada........................................................................................................... 77
3.4.3.1 Dados iniciais ............................................................................................................. 77
3.4.3.2 Propriedades térmicas................................................................................................. 78
3.4.3.3 Configurações das composições de fechamento.......................................................... 79
3.4.3.4 Zonas e Esquemas de Ocupação ................................................................................. 85
3.4.4 Procedimentos para aplicação dos métodos por desempenho e análises comparativas .... 89
3.5 Verificação dos dados do Protótipo Monitorado x Simulado............................................. 92
4 APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS ................................................. 94
4.1 Caracterização das Propriedades Térmicas dos Painéis ..................................................... 94
4.2 Aplicação de Métodos Simplificados................................................................................ 97
4.2.1 Método do Fluxo de Calor............................................................................................. 97
4.2.2 Método da norma de desempenho térmico ..................................................................... 99
4.2.3 Método do Projeto de Norma de Desempenho............................................................. 100
4.3 Resultados das Simulações e Análise Comparativa......................................................... 101
4.4 Aplicação dos Métodos por Desempenho ....................................................................... 110
4.4.1 Método das Horas de Desconforto............................................................................... 110
4.4.2 Método do projeto de norma de desempenho............................................................... 115
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS ......................................................................................... 121
5.1 Considerações sobre métodos e procedimentos de simulação para avaliação de
fechamentos verticais: .......................................................................................................... 125
5.2 Considerações sobre o desempenho térmico dos painéis de vedação em madeira
inseridos no clima de Londrina: ........................................................................................... 126
5.3 Sugestões para Trabalhos Futuros................................................................................... 127
6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .......................................................................... 129
ANEXOS..................................................................................................................................136
INTRODUÇÃO
13
1 INTRODUÇÃO
Ao longo dos anos, o desempenho térmico das habitações em madeira tem sido
muito criticado e visto como inadequado ao clima tropical brasileiro. Vinculou-se o conceito
de que as habitações apresentam baixo desempenho térmico, tanto no período de verão como
no de inverno. Consequentemente, a rejeição à introdução da tecnologia em madeira nas
habitações de interesse social tornou-se forte. Bittencourt (1995) explica que essas rejeições
existem, principalmente devido ao mau emprego da técnica em habitações pioneiras ou de
baixa qualidade construtiva, onde os requisitos para que a edificação tenha desempenho
térmico, não eram praticados pelos construtores.
Pesquisas como as de Atem (2002) e Silva (2001) confirmam o baixo
desempenho térmico, não somente de habitações pioneiras, mas também daquelas construídas
por empresas de pré-fabricados. Vê-se portanto, que não houve uma evolução da tecnologia
em madeira de modo que se pudesse resolver o problema do desconforto térmico.
Neste contexto se inserem os painéis de vedação, os quais atuam como
importante campo de estudos das habitações em madeira, e necessitam de aprimoramento e
adequação climática para garantir desempenho térmico eficaz perante todo o conjunto da
edificação.
Um dos fatores que pode contribuir para o baixo desempenho térmico das
habitações em madeira é o emprego de fechamentos verticais com apenas 2,2 cm de
espessura, sendo este o sistema de parede em madeira mais empregado na região Sul do país.
A pesquisa de Bogo (2003) avaliou painéis de pouca espessura e os identificou como
inadequados à maioria das regiões brasileiras.
INTRODUÇÃO
14
Atualmente, o sistema construtivo em madeira mais citado pela literatura
estrangeira é o Wood-Frame Construction, um sistema formado por peças pregadas e de
secção padronizada (CANADIAN WOOD COUNCIL, 1997). Deste sistema derivam os
painéis de vedação com pelo menos uma câmara de ar e fechamentos, exterior e interior,
conhecidos como painéis duplos. As variações a partir desta composição são inúmeras e
somente conhecendo suas características térmicas, é possível adequá-las ao clima de uma
região.
Os painéis de vedação em madeira, de modo geral, caracterizam-se por
sistemas leves, de pouca massa, o que, segundo Rivero (1986), faz com que transmitam mais
rapidamente as variações térmicas do clima externo. Sendo assim, faz-se necessário investigar
as características térmicas dos painéis para que apresentem desempenho térmico satisfatório.
Nas recomendações da norma brasileira de desempenho térmico (NBR 15220 – 3 de 04/2005)
para a região bioclimática 3, na qual se insere a cidade em estudo, especifica-se que as
paredes externas devem ser leves, de menor massa. Já no projeto de norma de desempenho de
edificações de até cinco pavimentos (ABNT, 2002) especificam-se valores de capacidade
térmica que atendem apenas às paredes de maior massa. Sendo assim, expõe-se a dúvida se os
painéis de vedação em madeira são adequados ou não à região bioclimática 3.
JUSTIFICATIVA
Várias são as razões para aperfeiçoar o desempenho térmico de painéis de
vedação em madeira. O fato de ser um material de baixo impacto ambiental, de
disponibilidade regional, e por apresentar baixa condutividade térmica, são algumas
qualidades que envolvem o uso da madeira em painéis.
Segundo Barbosa e Ino (2001) em pesquisa desenvolvida através do método
“LCA” (Life Cycle Analysis), concluiu-se que a madeira apresenta um potencial favorável ao
INTRODUÇÃO
15
meio ambiente para utilização como material de construção. Ela representa um recurso
renovável, de baixa demanda energética em seu processo de produção e com grandes
possibilidades de aproveitamento do poder calorífico dos resíduos produzidos, além de ter um
importante papel como medida estratégica na redução da concentração de CO2 na atmosfera.
Segundo pesquisas de Navarro e Ino (1998), em relação à cadeia produtiva na
fabricação de painéis de vedação, confirma-se que a aplicação de sistemas de vedação que
utilizam madeira de reflorestamento como componentes básicos mostra-se bastante
promissor, tendo em vista o baixo consumo de energia na sua produção, e também por se
tratar de um recurso renovável, garantindo sua sustentabilidade.
Outro fator que contribui para o emprego da madeira é a sua grande
disponibilidade na região em estudo. O Paraná é um grande produtor da madeira de
reflorestamento, com destaque para o pinus (ssp), e conta com uma área de aproximadamente
260.000 hectares. (MOURA e BARNABÉ, 2003). Atualmente, devido à grande demanda por
derivados da madeira, algumas florestas econômicas do Paraná estão direcionadas para a
fabricação das chapas. As chapas de derivados já apresentam emprego consolidado, em
painéis de vedação, pelos paises desenvolvidos, e viabilizam rapidez de execução e economia
de mão de obra especializada.
Em relação às propriedades térmicas, a madeira apresenta baixo valor de
condutividade térmica, o que favorece maior resistência à passagem de energia térmica. A
madeira de pinus (ssp), por ser porosa, de baixa densidade térmica, apresenta condutividade
térmica da ordem de 0,15 W/(m.K), (UCHOA, 1989) (NBR 15220 –2 de 04/2005), enquanto
que a cerâmica apresenta valor de 0,90 W/(m.K).
INTRODUÇÃO
16
Aperfeiçoar os painéis de vedação em madeira, sob o aspecto de desempenho
térmico, pode contribuir para uma melhor aceitação da tecnologia pela população, e sobretudo
eliminar o paradigma de que as habitações em madeira são desconfortáveis termicamente.
OBJETIVO GERAL
Tem-se como objetivo geral desta pesquisa, avaliar se os painéis de vedação
em madeira, que derivam do sistema Wood-Frame Construction, compostos por câmara de ar
e por outros elementos construtivos, atendem ou não aos requisitos de desempenho térmico
quando aplicados em habitações de interesse social e ao clima da cidade de Londrina, Paraná.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
! Levantar e aplicar métodos de avaliação do desempenho térmico em
painéis de vedação em madeira;
! Avaliar a compatibilidade entre os resultados dos métodos simplificados,
os quais consideram o comportamento térmico dos painéis de vedação
isoladamente, e dos métodos por desempenho, os quais consideram a
resposta térmica global de uma edificação.
MÉTODO DE PESQUISA
O método de pesquisa adotado foi conduzido por uma análise do
comportamento térmico dos painéis de vedação isoladamente e também, considerando a
resposta térmica global de uma edificação, com exposição dinâmica ao clima de Londrina.
Neste caso, adotou-se o procedimento de simulação térmica através da ferramenta COMFIE
(PEUPORTIER e SOMMEREUX, 1991).
Primeiramente foi realizada uma revisão bibliográfica acerca de composições
de painéis de vedação atualmente empregados em países desenvolvidos e experimentados em
protótipos habitacionais. Algumas recomendações bioclimáticas para fechamentos verticais
INTRODUÇÃO
17
foram levantadas para a região de estudo, além da caracterização das propriedades térmicas da
madeira e dos painéis. Com esta etapa da revisão, foram definidas as composições de painéis
a serem avaliadas termicamente.
A segunda etapa da revisão envolve métodos e procedimentos de avaliação do
desempenho térmico de fechamentos verticais, com enfoque para os atuais sistemas
normativos, além daqueles de caráter regional. Aspectos referentes à ferramenta de simulação
COMFIE, e de zonas de conforto foram abordados. Através desta etapa, definiram-se os
métodos e procedimentos a serem aplicados para avaliação térmica dos painéis.
A última parte da revisão foi concentrada nas pesquisas já realizadas acerca do
desempenho térmico de habitações e painéis em madeira. Nesta etapa, ampliou-se a visão de
pesquisa a respeito da problemática que envolve o desempenho térmico de painéis de vedação
em madeira e a carência de pesquisas nesta área. Esta etapa ajudou também na definição das
composições a serem avaliadas, além de alguns aspectos relacionados com os procedimentos
de avaliação.
As simulações térmicas foram realizadas com base em um protótipo
habitacional experimental de interesse social. Adotou-se, para as simulações, o arquivo
climático de referência de Londrina. Com os resultados, fez-se uma análise comparativa e
aplicaram-se os requisitos de desempenho térmico através de métodos de avaliação.
Ao final, fez-se uma análise dos resultados provenientes dos métodos de
avaliação, tanto os simplificados (através de cálculos), como por desempenho (através das
simulações). Perspectivas de continuidade desta pesquisa foram citadas.
DELIMITAÇÕES DA PESQUISA
•
As simulações foram realizadas com base em um projeto de um protótipo
experimental de interesse social, de pequenas dimensões;
INTRODUÇÃO
•
18
Utilizou-se das propriedades térmicas da madeira de pinus (ssp), adotada
devido à sua disponibilidade regional;
•
Empregou-se o arquivo climático de referência da cidade de Londrina, para
avaliar o desempenho dos painéis frente à condição específica de clima de uma
região;
•
A pesquisa foi conduzida apenas a partir de simulações térmicas, sem o
emprego de medições no protótipo, pois acredita-se que os resultados
reproduzem bem o seu desempenho perante o clima em estudo.
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
19
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Este capítulo está subdividido em cinco partes. Na primeira e segunda parte,
são definidas as propriedades térmicas da madeira, sua aplicação em painéis de vedação, e
aspectos relativos às propriedades térmicas de sistemas de vedação em madeira. A terceira
parte está fundamentada nas recomendações de sistemas construtivos adequados ao clima da
região em estudo. Na quarta parte, com enfoque para métodos de avaliação térmica, busca-se
expor os procedimentos atuais para qualificar sistemas construtivos sob a ótica do
desempenho térmico. Aspectos relativos às zonas de conforto bem como às ferramentas de
simulação são abordados. Por fim, a quinta parte envolve pesquisas de avaliação térmica em
painéis de madeira numa referência à necessidade de estudos nesta área.
2.1 Propriedades Térmicas da Madeira
A análise do desempenho térmico de sistemas construtivos está vinculada ao
conhecimento das propriedades térmicas de seus elementos, os quais podem ser definidos pela
condutividade térmica, densidade de massa aparente e pelo calor específico.
Segundo Kollmann e Cotê (1968), por ser um material poroso e pobre em
elétrons livres (responsáveis pela rápida transmissão de energia), a madeira apresenta a
propriedade de ser má condutora de calor. Desta forma, a madeira e seus derivados (chapas de
OSB – oriented strand board, aglomerado, MDF – medium density fiberboard) possuem baixa
condutividade térmica, podendo atuar como isolantes térmicos.
De acordo com Uchôa (1989), as madeiras menos densas, mais porosas,
apresentam coeficientes de condutividade térmica baixos, aumentando conforme a densidade.
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
20
Em relação à madeira de pinus (ssp), gênero adotado para os experimentos da
presente pesquisa, as literaturas estrangeiras estabelecem diferentes valores para suas
propriedades de densidade e condutividade térmica. Na tabela a seguir, relatam-se alguns
valores referenciais.
Tabela 1 – Propriedades Térmicas do Pinus (ssp)
Madeira
Pinus sp
Densidade Condutividade Térmica Umidade
3
(kg/m )
550
550
600
550
600
500-600
513
377
496
496
500-600
550
550
(W/m.K)
0,163
0,145
0,151
0,151
0,163
0,209
0,116
0,106
0,128
0,151
0,15
0,139
0,174
%
*
0
0
**
**
**
**
*
0
12
**
0
12
Referências
Bibliográficas
Costa (1974)
Cadiergues (1959)
Torreira (1980)
Kreith (1977)
Schneider &
Engelhardt (1977)
CSTB (1977)
CSTC (1973)
* sem especificar a umidade
** valores para projeto (umidade de equilíbrio)
Fonte: CSTB – Centre Scientifique et Technique du Batiment apud Uchôa (1989)
Através da tabela 1, identificam-se para a madeira de pinus (ssp), densidades
que variam de 377 a 600 kg/m3 e condutividade térmica da ordem de 0,106 a 0,174 W/(m.K).
Através da tabela, nota-se que mesmo úmida a madeira ainda pode ser considerada má
condutora de calor.
A norma de desempenho térmico (NBR 15220 – 2 de 04/2005) também
estabelece valores referenciais para propriedades térmicas de algumas espécies de madeira e
derivados. A comparação do pinus (ssp) com madeiras mais densas permite compreender suas
vantagens térmicas. Pela tabela 2, definindo a densidade da madeira de pinus (ssp) entre 450 e
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
21
600 kg/m3, obtem-se valor médio de condutividade térmica de 0,15 W/(m.K), enquanto que
para madeiras de alta densidade este valor chega a 0,29 W/(m.K).
Tabela 2 – Propriedades Térmicas de Madeiras e Derivados
Material
Madeiras com densidade de
massa aparente elevada
Madeira de carvalho, freijó,
pinho, cedro, pinus
Aglomerado de partículas de
madeira
Densidade
3
(kg/m )
Condutividade
Térmica
(W/(m.K))
Calor
Específico
(kJ/(kg.K))
800-1000
0,29
1,34
600-750
0,23
450-600
0,15
300-450
0,12
650-750
0,17
550-650
0,14
1,34
2,30
Fonte: NBR 15220 – 2 de 04/2005
Denomina-se calor específico de um corpo, a quantidade de calor necessário
para elevar a temperatura de uma unidade de massa, em 1°C. (RIVERO, 1986); (NBR 15220
– 2 de 04/2005).
Segundo Uchôa (1989), a madeira apresenta calor específico relativamente
alto, o que em média chega a 1,34 kJ/(kg.K) (NBR 15220 – 2 de 04/2005), sendo necessária
uma grande quantidade de calor para elevar sua temperatura.
2.2 Painel de Vedação
Segundo Hoor (1985), construção com painéis significa construir com o auxílio
de painéis portantes ou não portantes, com a função de separar e delimitar espaços. Segundo o
mesmo autor, o uso de painéis teve origem com a intenção de se otimizar a pré-fabricação,
dentro de um novo conceito de não somente os elementos modulares serem rapidamente
disponíveis, mas também no sentido de antecipar determinada etapa construtiva que
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
22
anteriormente poderia apenas ser realizada “in loco”. Dentro desse conceito, não somente os
componentes dos painéis poderiam ser pré-fabricados e sim, todo conjunto por ele formado.
2.2.1 Conceitos de Composição de Painel em Madeira
Após evolução tecnológica crescente, o sistema construtivo de painéis em
madeira mais divulgado na literatura norte-americana e canadense consiste numa trama
formada por peças serradas de seção padronizada e unidas por pregos, chamada de WoodFrame Construction. Segundo Canadian Wood Council (1997), esse sistema faz uso de peças
de pequenas dimensões espaçadas igualmente e próximas umas as outras. Os montantes dos
painéis geralmente apresentam dimensões de 38 x 89 mm (2”x 4” nominal), 38 x 140 mm
(2”x 6” nominal) ou 38 x 184 mm (2”x 8” nominal), espaçados aproximadamente a cada 40,
50 ou 60 cm de distância.
17,95
TÁBUA DE MADEIRA 19 MM
OPÇÃO P/ PVC PERFILADO DE
VINIL OU ALUMÍNIO COM
REVEST. EM ARGAMASSA
RIPA 22 X 30 mm
COLCHÃO DE AR
VENTILADO - 22 mm
BARREIRA DE VAPOR
40
CHAPA DE AGLOMERADO
13 MM DE ESP.
OPÇÃO P/ OSB E COMPENSADO
BARREIRA DE ÁGUA
PERMEÁVEL AO VAPOR
COLCHÃO DE AR
Ñ VENTILADO - 30 mm
LÃ DE VIDRO 70 mm
DENSIDADE DE 50 (KG/M3)
MONTANTE EM MADEIRA
MACIÇA - 50 X 100 mm
R = 2,20 m2 . K / W
U = 0,42 W/ m2 . K
INT.
EXT.
PLACA DE GESSO
ACARTONADO 12,5 mm
Figura 1 – Modelo de painel de vedação empregado em países de clima frio, em planta baixa.
Fonte: Reconstituído de Hoor (1985 p.274)
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
23
O fechamento externo do painel é feito através de chapa de derivado da
madeira, barreira de água e ar permeável ao vapor e, por último, revestimento em madeira
maciça, PVC ou perfilado de vinil ou alumínio revestido com argamassa. Entre o
revestimento externo e barreira de água e ar, forma-se outra câmara de ar. Para o fechamento
interno do painel, usa-se aplicar uma barreira de vapor, fixando-a na superfície de uma chapa
de derivado de madeira. Por último, é fixada a placa de gesso acartonado.
Este sistema incorporou as principais mudanças na variação de composição dos
painéis. Ele possibilitou uma melhor resposta em relação ao desempenho térmico devido à
introdução de isolantes ou mesmo à existência de câmaras de ar não ventiladas entre
montantes.
Nas composições dos painéis de vedação que atendem ao clima frio, os valores
de resistência térmica tendem a ser elevados devido ao seu preenchimento com isolante
térmico. Quanto mais isolante e protegido for o painel de vedação em madeira, menor será a
perda de calor e consequentemente, menor será o consumo de energia para aquecimento de
edificações. A atenção é dada para as possíveis perdas de calor pelos elementos do sistema
como os montantes e sarrafos, chamados de pontes térmicas. Neste sentido, os valores de
resistência térmica dos painéis passam a assumir de 2,50 (m2.K)/W a 5 (m2.K)/W, em média.
(CANADIAN WOOD COUNCIL, 1997).
Já no sul do Brasil, algumas das primeiras composições de parede formadas
através do uso da madeira em habitações, apresentavam-se ou por tábua fina de madeira de
2,2 cm ou por madeira roliça, mais grossa, sendo esta última mais comum em regiões de
clima frio como Curitiba, Paraná.
A partir de Zani (1997), sabe-se que as vedações verticais mais empregadas na
região norte do Paraná eram formadas por tábuas de peroba rosa de 22 x 2,2 cm de espessura,
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
24
pregadas perpendicularmente em um quadro inferior e superior, com juntas entre elas de 1
cm, e réguas de 6 x 1,2 cm tipo mata-junta, colocadas nos lados externo e interno. Elas eram
pintadas, quase sempre, por tintas látex ou a óleo, em tons fortes como azul, amarelo ou cinza.
MATA-JUNTA 1,2 X 6 CM
PEROBA ROSA
TÁBUA 2,2 X 22 CM
PEROBA ROSA
Figura 2 - Planta baixa e imagem de uma parede formada por tábuas de 2,2 cm e mata-junta
Fonte: Reconstituído de Zani (1997) – imagem: arquivo do autor (2003)
Seus valores de resistência térmica variam, em média, de 0,25 (m2.K)/W a 0,35
(m2.K)/W, dependendo da madeira empregada.
Atualmente no Brasil, composições de painéis baseadas no sistema WoodFrame Construction foram introduzidas em protótipos experimentais, conduzidos por
pesquisadores da área. Exemplos do emprego desse sistema se encontram nas pesquisas de
Della Noce (1996), Navarro (1999), Moura e Barnabé (2003), entre outros.
Os painéis mais simples apresentam câmara de ar entre montantes, e
fechamentos internos e externos em tábua de madeira ou derivado. Cita-se como exemplo do
emprego desta composição o protótipo inserido no assentamento João Turquino, na cidade de
Londrina. (MOURA e BARNABÉ, 2003).
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
25
9.4
MONTANTE EM MADEIRA
DE PINUS 5 X 5 CM
CÂMARA DE AR
50
Ñ VENTILADA - 5 CM
TÁBUA - MADEIRA DE
PINUS - 12 X 2,2 CM
EXT.
INT.
Figura 3 – Painel de vedação com câmara de ar
Fonte: Reconstituído de Moura e Barnabé (2003)
Seguindo o mesmo princípio, outras variações de painéis foram implantadas
em protótipos experimentais, com incremento da resistência térmica. Cita-se a tipologia de
painel implantada no campus da UFSC, com câmara de ar, fechamento externo com madeira
de pinus (ssp) de 2 cm e manta de polietileno aluminizada de 4 mm, e fechamento interno de
compensado de 10 mm e gesso acartonado. (BARTH et al, 2003). A manta aluminizada reduz
a emissão de calor, aumentando a resistência da câmara de ar.
11.85
MONTANTE 56 X 70 mm
PINUS
CÂMARA DE AR
Ñ VENTILADA - 70 mm
40.7
MANTA DE POLIETILENO
ALUMINIZADA - 4 mm
GESSO CARTÃO
12,5 mm
CHAPA DE
SARRAFEADO 12 mm
INT.
EXT.
SIDING 145 x 20 mm
PINUS
Figura 4 - Modelo do painel desenvolvido na UFSC, com câmara de ar.
Fonte: Reconstituído de Barth et al (2003)
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
26
Ainda em termos de variações de painéis, tem-se a tipologia implantada na
Unidade Experimental 002, inserida no campus da EESC/USP. (NAVARRO, 1999). A
inovação consiste no acréscimo de uma segunda câmara de ar seguindo os princípios
desenvolvidos na América do Norte. Tal acréscimo incrementa a resistência térmica do
conjunto.
MONTANTE DE PINUS
7 X 2,4 CM
TÁBUA DE PINUS
HORIZONTAL- 22 X 2,2 CM
MATA JUNTA 1,6 X 5 CM
PINUS
99.8
CÂMARA DE AR
Ñ VENTILADA - 7 CM
RIPA DE PINUS
HORIZONTAL - 5 X 2,4 CM
COM CÂMARA DE AR
NÃO VENTILADA
CHAPA DE AGLOMERADO
8 mm
TÁBUA DE PINUS
VERTICAL - 22 X 2,2 CM
INT.
EXT.
Figura 5 – Modelo de painel com duas câmaras de ar
Fonte: Navarro, 1999.
2.2.2 Painel de Vedação em Madeira x Propriedades Térmicas
As quatro propriedades térmicas de Transmitância Térmica, Resistência
Térmica, Atraso Térmico e Fator de Calor Solar, definidas pela norma brasileira de
desempenho térmico (NBR 15220 – 1 de 04/2005), são aqui relacionadas com os painéis de
vedação em madeira.
Os painéis em madeira são classificados como sistemas leves, apresentando
baixa capacidade térmica, isto é, baixa capacidade da de armazenar e liberar calor. O seu uso
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
27
contribui para o atraso e a diminuição dos picos do calor externo. A sua carência faz com que
a temperatura interna acompanhe a variação da temperatura externa. (PAPST, 1999)
A capacidade térmica é o produto da densidade pela espessura e pelo calor
específico dos seus componentes, por unidade de medida. A ausência de componentes de
elevada massa térmica combinada com seções de pouca espessura pressupõe baixa capacidade
térmica do sistema. Assim se definem os sistemas de painéis em madeira.
Segundo a norma de desempenho térmico (NBR 15220 – 1 de 04/2005), a
capacidade térmica de câmaras de ar pode ser desprezada já que o ar apresenta uma densidade
muito baixa (ρ = 1,2 kg/m3). Assim, apenas os elementos de fechamento interno e externo
bem como a estrutura do painel, são considerados para cálculo.
Quanto à propriedade de resistência térmica, propriedade do material de resistir
à passagem de calor, os painéis apresentam, de modo geral, valor elevado. A norma (NBR
15220 – 1 de 04/2005) define como sendo o quociente da diferença de temperatura verificada
entre as superfícies de um componente construtivo pela densidade do fluxo de calor, em
regime estacionário.
Alvarez e Vittorino (1993), em pesquisa realizada por monitoramento em
módulos de madeira implantados na Antártica, constataram que a temperatura do ar interior
eleva-se rapidamente ao iniciar-se a ação de fontes internas de calor e reduz-se da mesma
forma quando desativadas. A este fato atribuiu-se a característica de baixa inércia térmica dos
fechamentos. Os autores citam que tal característica é determinada pela presença de
componentes de alta resistência térmica e inexistência de elementos que apresentam elevada
capacidade térmica.
Um dos fatores que contribui para a alta resistência térmica dos painéis é a
propriedade da madeira de ser má condutora de calor. Materiais de baixa condutividade
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
28
térmica apresentam alta resistência térmica. Complementa-se ainda que a possibilidade de
preenchimento do painel por isolante térmico como a lã de vidro, favorece ainda mais o
aumento da resistência térmica.
Outro fator que contribui para a alta resistência térmica de painéis em madeira
é a presença de ar confinado, o qual tem a função de ser mau condutor de calor. A norma
(NBR 15220 – 2 de 04/2005) considera incremento mínimo de 0,14 (m2.K)/W na resistência
térmica de paredes com câmara de ar, e máximo de 0,37 (m2.K)/W quando esta apresenta
superfície de baixa emissividade. Os valores variam conforme a espessura da câmara de ar.
(ver tabela 3).
Tabela 3 – Resistência térmica de câmaras de ar não ventiladas
Resistência térmica Rar
2
Natureza da
Espessura “e” da
Superfície da
Câmara de Ar
Câmara de Ar
Superfície de
alta
emissividade
E > 0,8
Superfície de
baixa
emissividade
E< 0,2
m .K/W
Direção do fluxo de calor
Horizontal
Ascendente
Descendente
#
$
%
1,0 ≤ e ≤ 2,0
0,14
0,13
0,15
2,0 < e ≤ 5,0
0,16
0,14
0,18
e > 5,0
0,17
0,14
0,21
1,0 ≤ e ≤ 2,0
0,29
0,23
0,29
2,0 < e ≤ 5,0
0,37
0,25
0,43
e > 5,0
0,34
0,27
0,61
1) E é a emissividade hemisférica total.
2) Os valores para câmaras de ar com uma superfície refletora só podem ser usados se a emissividade da superfície
for controlada e prevê-se que a superfície continue limpa, sem pó, gordura ou água de condensação.
3) Para coberturas, recomenda-se a colocação da superfície refletora paralelamente ao plano das telhas (exemplo
C.6 do anexo C); desta forma, garante-se que pelo menos uma das superfícies - a inferior - continuará limpa, sem
poeira.
4) Caso, no processo de cálculo, existam câmaras de ar com espessura inferior a 1,0 cm, pode-se utilizar o valor
mínimo fornecido por esta tabela.
Fonte: NBR 15220 – 2 de 04/2005.
Givoni (1976) define, para regiões quentes e úmidas, que a capacidade térmica
em edificações deve ser baixa para prevenir a acumulação do calor durante o dia, o que
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
29
poderia elevar a temperatura interna no período da noite com a liberação do calor
armazenado.
Ainda segundo o mesmo autor, nestas regiões, a resistência térmica de paredes
externas é vantajosa dentro de certos limites que compreende minimizar o fluxo de calor
exterior. Com a ajuda de materiais isolantes, é possível manter a temperatura da superfície
interna das paredes externas, muito próxima da temperatura interna.
A propriedade de atraso térmico está relacionada com a capacidade térmica dos
componentes e com a ordem de suas camadas. A norma de desempenho térmico (NBR 15220
– 1 de 04/2005) define como sendo o “tempo transcorrido entre uma variação térmica em um
meio e sua manifestação na superfície oposta de um componente construtivo submetido a um
regime periódico de transmissão de calor”.
De modo geral, o painel de vedação em madeira apresenta baixo valor de
atraso térmico devido à sua reduzida capacidade térmica.
2.3 Recomendações Construtivas para a Cidade de Londrina
Dos estudos de Givoni (1976) sabe-se que os diferentes sistemas construtivos
de edificações devem ser aplicados de acordo com as características climáticas de cada região.
Nestas condições, analisar o clima da cidade de Londrina é fundamental para o emprego de
sistemas de fechamentos adequados.
2.3.1 Caracterização Climática
A cidade de Londrina está situada no norte do Paraná, entre os paralelos
23°08’47” e 23°55’46” de Latitude Sul e entre os meridianos de 50°52’23” e 51°19’11” a
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
30
Oeste de Greenwich. Apresenta verões quentes e invernos amenos, com índices de umidade
relativa do ar em torno de 73% no verão e 67% no inverno, e com a umidade relativa média
de ano situada em 68%. O vento dominante na cidade vem da orientação Leste. (LONDRINA,
2001).
A Secretaria de Planejamento (LONDRINA, 2001) classifica o clima de
Londrina com sendo do tipo Cfa. De acordo com a classificação de Koppen apud Instituto
Agronômico do Paraná – IAPAR (1994), o clima é definido como subtropical úmido, com
média do mês mais frio inferior a 18°C e do mês mais quente superior a 22°C, com verões
quentes, geadas pouco freqüentes e tendência de concentração das chuvas nos meses de verão.
Segundo levantamento pela Secretaria de Planejamento (2001) a temperatura média do mês
mais quente em Londrina, é superior a 24°C e a do mês mais frio, inferior a 14,1°C. Segundo
o mesmo órgão municipal, através de levantamento realizado pelo Instituto Agronômico do
Paraná – IAPAR em 2000 foi constatado que a temperatura média anual foi de 21,1°C, com
média máxima de 27,5°C e a média mínima de 15,9°C.
A insolação máxima, em qualquer ponto do Paraná, é de aproximadamente
4.400 horas por ano. Entretanto o valor é dificilmente atingido devido à presença de nuvens e
barreiras de relevo. (IAPAR, 1994).
O TRY (test reference year), ou arquivo climático de referência, retrata o ano
que melhor caracteriza o clima de uma cidade. É de suma importância seu conhecimento, pois
permite avaliar, de forma mais precisa, a adequação térmica de sistemas construtivos ao clima
específico de uma determinada região.
Na pesquisa desenvolvida por Barbosa et al (1999), chegou-se ao ano climático
de referência de Londrina, elaborado conforme método da ASHRAE e a partir de dados
fornecidos principalmente pelo Instituo Agronômico do Paraná (IAPAR). O ano de 1996,
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
31
dentro do período de 1986 a 1996, foi definido como o ano climático de referência para
Londrina, e apresentou temperatura horária anual mais freqüente de 22° C. O ano apresentou
média máxima de 27,4° C e a média mínima de 16,2° C, sendo valores próximos do ano de
2000 já citados.
2.3.2 Clima de Londrina x Recomendações Bioclimáticas
A aplicação dos dados do ano climático de referência à ferramenta ANALYSIS
BIO (www.labeee.ufsc.br), gera a porcentagem de horas do ano em que se tem conforto
térmico (dentro dos intervalos de temperatura de 18°C e 29°C) e a porcentagem que não se
tem conforto. Os dados são plotados em uma carta psicrométrica delimitada por zonas de
conforto, adaptadas a partir de Givoni (1992). Para as horas de temperatura fora da zona, são
definidas estratégias bioclimáticas para resolver o problema do desconforto térmico.
A introdução do arquivo climático de Londrina com dados horários anuais de
temperatura de bulbo seco e umidade relativa à ferramenta ANALYSIS BIO, permite saber
que 49,2% das temperaturas do clima externo situam-se dentro da zona de conforto. O
restante, 50,8%, está situado fora da zona, sendo 26,1% do desconforto pelo frio, e 24,7% do
desconforto pelo calor. Deste modo, a ferramenta expõe estratégias bioclimáticas, as quais
utilizam recursos do clima, para solucionar o problema.
Através da tabela 4, tem-se o relatório com os resultados finais da porcentagem
de horas de desconforto por estratégia bioclimática. Para o problema do desconforto pelo
calor, a principal estratégia recomendada para Londrina é a ventilação natural. Já para o frio,
sugere-se a adoção de massa térmica para aquecimento e aquecimento solar passivo, ou seja,
sistemas construtivos de paredes e coberturas mais pesados, de maior inércia, além da
incidência solar nos fechamentos.
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
32
30
ZONAS:
30
1. Conforto
2. Ventilacao
3. Resfriamento Evaporativo
4. Massa Térmica p/ Resfr.
5. Ar Condicionado
6. Umidificação
7. Massa Térmica/ Aquecimento Solar
8. Aquecimento Solar Passivo
9. Aquecimento Artificial
15
10.Ventilação/ Massa
11.Vent./ Massa/ Resf. Evap. 1 0
12.Massa/ Resf. Evap. 5
25
25
10
9
1
4
15
10
11
12
8
5
7
3
6
0
5
10
20
W[g/kg]
[°
C
]
U
20
T
B
0
5
2
15
20
25
30
35
TBS[°C]
0
40
45
50
U F SC - E CV - L abE E E - NP C
Figura 6 – Carta Bioclimática de Londrina
Fonte: Ferramenta ANALYSIS BIO
Tabela 4 – Estratégias bioclimáticas para Londrina - PR
Porcentagem de horas de desconforto por estratégia bioclimática
Calor
Frio
Ventilação: 22.2%
Massa Termica/Aquecimento Solar: 18.8%
Massa p/ Resfr.: 6.99%
Aquecimento Solar Passivo: 5.23%
Resfr. Evap.: 8.11%
Aquecimento Artificial: 2.04%
Ar Condicionado: 0.0571%
Umidificação: 0.548%
Fonte: Ferramenta ANALYSIS BIO
Assim, as recomendações de projeto para Londrina definidas através da
ferramenta ANALYSIS BIO, sugerem predominantemente, aberturas para ventilação natural
no verão e fechamentos com massa térmica elevada no inverno. Destaca-se que é necessário
estabelecer um equilíbrio entre as estratégias recomendadas para Londrina já que a massa
térmica elevada pode tornar desconfortável o ambiente interno no período noturno do verão,
através da liberação do calor acumulado ao longo do dia.
A norma de desempenho térmico (NBR 15220 – 3 de 04/2005) também
apresenta recomendações construtivas de acordo com a região em estudo. Segundo a norma,
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
33
Londrina se insere na zona bioclimática 3. As recomendações referentes aos fechamentos de
edificações para esta zona são:
Vedações externas
Parede: Leve refletora
Cobertura: Leve isolada
Quadro 1 - Tipos de vedações externas para Zona Bioclimática 3
Fonte: NBR 15220 – 3 de 04/2005
Estação
Verão
Inverno
Estratégias de condicionamento térmico passivo
J) Ventilação cruzada
B) Aquecimento solar da edificação
C) Vedações internas pesadas (inércia térmica)
Quadro 2 - Estratégias de condicionamento térmico passivo para a Zona Bioclimática 3
Fonte: NBR 15220 – 3 de 04/2005
Os códigos J, B e C são os mesmos adotados no método utilizado para definir o
Zoneamento Bioclimático do Brasil (anexo B da NBR 15220 – 3 de 04/2005).
A norma recomenda para Londrina, que as paredes externas sejam leves e
refletoras (quadro 1), isto é, de baixa capacidade térmica e acabamentos que apresentem baixo
coeficiente de absortância à radiação solar. Composições de elevada capacidade térmica deve
ser adotadas apenas em paredes internas (quadro 2).
Da aplicação do arquivo climático de Londrina à carta bioclimática da
ferramenta ANALYSIS BIO tem-se que as paredes e coberturas devem ser pesadas, com
maior capacidade térmica. Entretanto, as recomendações sugeridas pela norma brasileira
(NBR 15220 – 3 de 04/2005) para a zona bioclimática 3, são que as paredes externas devem
ser leves e refletoras. Tal divergência leva a necessidade de realizar avaliações térmicas de
sistemas construtivos de paredes. Os painéis em madeira, de modo geral, apresentam alta
resistência térmica e baixa capacidade de armazenar calor. Entretanto, com a introdução de
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
34
isolante térmico, eleva-se a resistência térmica do painel, o que acaba compensando sua
carência de capacidade térmica. Assim, leva-se ao questionamento de como deveria ser a
composição de painel de vedação em madeira adequada à cidade de Londrina, para
desempenhar, satisfatoriamente, seu papel de fechamento vertical.
Para o melhor entendimento do desempenho térmico de painéis de vedação
quando aplicados à região de interesse, deve-se avaliá-los a partir de métodos ou
procedimentos existentes.
2.4 Procedimentos de Avaliação Térmica
O processo de avaliação do desempenho térmico teve sua origem em países de
clima frio, devido à necessidade de controle do consumo energético proveniente do
aquecimento dos ambientes. Após o primeiro choque do petróleo, na década de 70, a Europa
passou a dar ênfase à economia de energia através de exigências maiores em relação ao
isolamento térmico dos fechamentos das edificações. Akutsu e Vittorino (1999) citam como
exemplo da preocupação de economia de energia, a regulamentação francesa que em 1974
visava reduzir em 25% o consumo de derivados do petróleo utilizados no aquecimento dos
edifícios. Em 1982, buscou-se uma redução adicional de 25%, e em 1989, foram estabelecidos
limites de consumo de combustíveis visando outra redução do consumo energético de 25%
em relação à de 1982.
As normas ASHRAE, dos Estados Unidos, também devem ser citadas como
exemplo de regulamentação que busca maior eficiência energética nas edificações. A série
ANSI/ASHRAE/IESNA 90.1 – Energy Standard for Buildings Except Low-Rise Residencial
Buildings, para edifícios exceto residências unifamiliares ou edifícios baixos de até três
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
35
pavimentos, vem estabelecendo exigências quanto ao consumo de energia desde 1975, com a
última atualização da norma em 1999.
Atualmente, como forma de complementação da norma ASHRAE 90.1 – 1999,
segundo Colliver e Jarnagin (2005), foi desenvolvido um guia para eficiência energética de
projetos para pequenos edifícios de escritórios (de até 1860 m2) o qual visa uma redução do
consumo energético de 30% em relação ao proposto pela norma vigente.
O guia estabelece um conjunto de diretrizes ou recomendações de eficiência
energética para facilitar o desenvolvimento de pequenos projetos e auxiliar projetistas. As
recomendações variam de acordo com oito regiões climáticas do país, definidas pelo
Departamento de Energia dos Estados Unidos. Ressalta-se que o documento não substitui a
norma vigente, apenas auxilia nos projetos de pequenos edifícios a consumirem menos
energia.
Akutsu e Vittorino (1997) complementam que o que diferencia as normas
ASHRAE das normas européias é o incentivo para análise do consumo energético a partir de
ferramentas de simulação detalhada, em bases horárias, para anos típicos de referência, os
quais determinam o consumo em separado de eletricidade, carvão, gás natural, entre outros.
Assim, os métodos visam basicamente, reduzir o consumo de energia e focam,
principalmente, na limitação das perdas de calor nos ambientes, tanto por condução de calor
através das vedações como pela infiltração de ar nos ambientes, fixando valores limites para
resistências térmicas do fechamento e para a estanqueidade ao ar de caixilhos. (AKUTSU e
VITTORINO, 1997).
Já em países de clima quente, variáveis como a ventilação e a radiação solar
influenciam diretamente o desempenho térmico das edificações, principalmente quando estas
são desprovidas de sistemas de ar-condicionado. Segundo Akutsu e Vittorino (1997), nestas
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
36
edificações, o parâmetro de avaliação deixa de ser o consumo de energia e passa a ser o
conforto térmico dos ocupantes, tendo como variáveis de análise a temperatura, umidade,
velocidade do ar e a temperatura radiante média do ambiente.
Dentro do âmbito da habitação de interesse social, a qual se caracteriza por ser
desprovida de sistemas de ar-condicionado, avaliar o desempenho térmico de uma edificação
significa verificar se as condições climáticas internas dos ambientes atendem ou não às
exigências humanas mínimas de conforto térmico.
Esta etapa da pesquisa apresenta alguns métodos de avaliação do desempenho
térmico de edificações desprovidas de ar condicionado, dando enfoque para os métodos
brasileiros e seu atual sistema normativo
2.4.1 Métodos Brasileiros
2.4.1.1 Norma de Desempenho Térmico de Edificações
A atual norma de desempenho térmico de edificações, em vigor desde 30 de
maio de 2005, deriva do Projeto de Norma da ABNT (1998), ligado à comissão de estudos
(CE-02:135.07) do Comitê Brasileiro de Construção Civil (CB-02) da Associação Brasileira
de Normas Técnicas (ABNT), e faz parte do processo de Normalização em Conforto
Ambiental. O projeto de norma de desempenho térmico foi subdividido em cinco partes,
sendo elas:
•
Projeto 02:135.07-001:1998 - Parte 1: Definições, símbolos e unidades;
•
Projeto 02:135.07-002:1998 – Parte 2: Métodos de cálculo das propriedades
térmicas de elementos e componentes de edificações;
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
•
37
Projeto 02:135.07-003:1998 – Parte 3: Zoneamento bioclimático brasileiro e
diretrizes construtivas para habitações unifamiliares de interesse social;
•
Projeto 02:135.07-004:1998 – Parte 4: Medição da resistência térmica e da
condutividade térmica pelo princípio da placa quente protegida;
•
Projeto 02:135.07-005:1998 – Parte 5: Medição da resistência térmica e da
condutividade térmica em regime estacionário pelo método fluximétrico.
Todas as cinco partes do projeto de norma passaram a vigorar como normas da
ABNT, preenchendo uma importante lacuna antes existente na normalização aplicável à
produção habitacional.
A parte 2 da atual norma (NBR 15220 – 2 de 04/2005) estabelece um método
de cálculo para obtenção das propriedades térmicas de elementos e componentes de
edificações, sendo elas a resistência térmica, transmitância térmica, capacidade térmica, atraso
térmico e o fator de calor solar. A norma compõe tabelas de auxílio, com valores para
câmaras de ar não ventiladas, resistências térmicas superficiais internas e externas,
absortância à radiação solar e emissividade para radiações a temperaturas comuns, além das
propriedades térmicas de materiais, fornecendo a densidade de massa aparente, a
condutibilidade térmica e o calor específico.
A parte 3 apresenta um Zoneamento Bioclimático Brasileiro, o qual divide o
território em 8 partes relativamente homogêneas em relação ao clima, nomeadas zonas
bioclimáticas. O método adotado para a definição das 8 zonas bioclimáticas brasileiras
apresenta-se detalhadamente na norma de desempenho térmico.
Ainda na parte 3 da norma, especifica-se um conjunto de diretrizes construtivas
para habitações unifamiliares de interesse social. Definem-se recomendações para ventilação
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
38
interna dos ambientes, sombreamento, e para paredes e coberturas, as quais variam em função
da zona bioclimática onde está localizada cada cidade brasileira.
A norma estabelece valores limites para as propriedades de transmitância
térmica, atraso térmico e fator de calor solar, além de taxas de abertura para ventilação.
A seguir, têm-se os valores limites propostos para adequação de paredes e
coberturas à zona bioclimática 3, a qual está inserida a cidade de Londrina, PR, local do
presente estudo.
Tabela 5 – Propriedades térmicas para zona bioclimática 3
Vedações Externas
Transmitância Térmica
U
W/(m2K)
Atraso Térmico
φ Horas
Fator de Calor Solar
FCS %
Parede: Leve e Refletora
U ≤ 3,60
φ ≤ 4,3
FCS ≤ 4,0
Cobertura: Leve e Isolada
U ≤ 2,00
Fonte: (NBR 15220).
φ ≤ 3,3
FCS ≤ 6,5
2.4.1.2 Projeto de Norma de Desempenho de Edificações
O projeto de norma de desempenho de edifícios habitacionais de até cinco
pavimentos, em desenvolvimento desde 2002, está em fase final de elaboração e representa
um grande passo para avaliação normativa de novos sistemas construtivos. Está sendo
elaborada por uma comissão de estudos (CE-02:136.01) ligada ao Comitê Brasileiro de
Construção Civil (CB-02) da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). A norma
compõe um conjunto normativo de seis partes, sendo elas:
•
Parte 1: Requisitos Gerais
•
Parte 2: Estrutura
•
Parte 3: Pisos Internos
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
•
Parte 4: Fachadas e Paredes Internas
•
Parte 5: Coberturas
•
Parte 6: Sistemas Hidrossanitários
39
A parte 1 apresenta as exigências comuns aos diferentes elementos da
construção. Critérios particulares são tratados em cada parte específica.
A norma expõe três métodos alternativos de avaliação do desempenho térmico
aplicáveis à análise de painéis de vedação.
a) Método 1
É um método simplificado que consiste na verificação do atendimento aos
requisitos e critérios estabelecidos para fachadas e paredes internas. Descritos na parte 4 do
projeto de norma, os requisitos referem-se às propriedades térmicas de transmitância térmica e
capacidade térmica, áreas para aberturas de ventilação e sombreamento de aberturas.
Entretanto, aborda-se aqui, aspectos relativos às propriedades térmicas de fachadas.
A transmitância térmica e a capacidade térmica devem apresentar valores
adequados que proporcionem um desempenho térmico mínimo (M) para cada uma das 8
zonas bioclimáticas. As zonas são correspondentes àquelas definidas pela norma de
desempenho térmico (NBR 15220 – 3 de 04/2005).
Os valores máximos e/ou mínimos admissíveis para as duas propriedades
citadas são:
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
40
Tabela 6 - Nível de desempenho de paredes externas quanto à transmitância térmica
(1)
Nível de
Desempenho
Transmitância Térmica
Zonas 3, 4, 5, 6, 7, e 8
Zonas 1 e 2
M
(1)
2
(U, em W/(m .K))
U ≤ 2,5
α
(2)
< 0,6
U ≤ 3,7
α
(2)
≥ 0,6
U ≤ 2,5
Valores de transmitância térmica (U) considerando-se a resistência superficial interna com
2
2
valor de 0,13 (m .K)/W e a resistência térmica superficial externa com valor de 0,04 (m .K)/W;
(2)
α é absortância à radiação solar da superfície externa da parede.
Fonte: ABNT (2002).
Os valores de transmitância térmica variam, não somente de acordo com a zona
bioclimática, mas também, de acordo com a absortância à radiação solar. Para pinturas das
paredes com cores médias onde a absortância não ultrapassa 0,6, a norma permite que a
transmitância térmica chegue a 3,70 W/(m2.K). Já para paredes com cores mais escuras,
admite-se valor máximo de 2,50 W/(m2.K).
Tabela 7 - Nível de desempenho de paredes externas quanto à capacidade térmica
Nível de
Desempenho
M
Capacidade Térmica (CT, em KJ/(m2.K))
Zona 8
CT ≥ 45
Zonas 1, 2, 3, 4, 5, 6 e 7
CT ≥ 130
Fonte: ABNT (2002).
Analisando os valores limites especificados pela norma para a propriedade de
capacidade térmica, para todas as zonas exceto a 8, já se pressupõe que as paredes externas
devam ser pesadas, ou seja, com elevada capacidade térmica, devido ao seu alto valor. No
entanto, o painel de vedação em madeira não apresenta esta propriedade.
No caso das paredes apresentarem em sua composição materiais isolantes
térmicos, com valores de condutividade térmica menores ou iguais a 0,065 W/(m.K) e
resistência térmica maior do que 0,5 (m2.K)/W, ou espaços de ar com resistência térmica
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
41
maior do que 0,5 (m2.K)/W, o cálculo da capacidade térmica deve ser realizado desprezandose todos os materiais voltados para o ambiente externo, posicionados a partir do isolante ou
espaço de ar. (ABNT, 2002). Com este procedimento, diminui-se ainda mais a capacidade
térmica dos painéis, quando dentro das características especificadas acima.
b) Método 2
É um método realizado por meio de simulação computacional do desempenho
térmico do edifício, e consta da verificação do atendimento aos requisitos e critérios
estabelecidos a partir da análise dos dias típicos de verão e de inverno. Devem-se utilizar os
dados climáticos da cidade onde a edificação está inserida, ou, na ausência desses dados, da
cidade mais próxima.
O método estabelece alguns procedimentos para o processo de simulação. A
seguir, têm-se alguns deles:
•
Deve-se desconsiderar a presença de fontes internas de calor como pessoas,
lâmpadas e equipamentos (exceto para as zonas bioclimáticas 1 e 2);
•
Para habitações ainda em fase de projeto, recomenda-se a configuração de 1
renovação de volume de ar por hora (1 ren/h), para as simulações do dia típico
de verão e inverno;
•
Deve-se configurar as aberturas para ventilação sem dispositivos de
sombreamento;
•
Deve-se adotar 5 ren/h e janelas com dispositivos de sombreamento para o
caso do edifício não atender aos critérios definidos para verão, com 1 ren/h e
sem dispositivos.
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
42
Acredita-se que o procedimento de não considerar fontes de calor para o
processo de simulação faz com que o resultado não fique próximo da realidade. Somente a
presença de pessoas no interior de ambientes já promove ganhos de calor, o que tende a elevar
a temperatura do ar interno.
O método apresenta os critérios estabelecidos a seguir:
Tabela 8 - Critério de Avaliação de Desempenho Térmico para Condições de Verão
Nível de
Desempenho
Limites de temperatura do ar no verão
M
- Valor máximo diário da temperatura do ar interior ≤ valor máximo diário
da temperatura do ar exterior (zonas 1 a 8)
I
- Valor máximo diário da temperatura do ar interior ≤ 29ºC (zonas 1 a 7)
- Valor máximo diário da temperatura do ar interior ≤ 28ºC (zona 8)
S
- Valor máximo diário da temperatura do ar interior ≤ 27ºC (zonas 1 a 7)
- Valor máximo diário da temperatura do ar interior ≤ 26ºC (zona 8)
Zonas Bioclimáticas de acordo com o projeto de norma 02:135.07-003:1998 - Parte 3
Fonte: ABNT (2002).
Tabela 9 - Critério de Avaliação de Desempenho Térmico para Condições de Inverno
Nível de
Desempenho
M
I
S
Limites de temperatura do ar no inverno
- Valor máximo diário da temperatura do ar interior ≥ 12ºC (zonas 1 a 5)
- Valor máximo diário da temperatura do ar interior ≥ 15ºC (zonas 1 a 5)
- Valor máximo diário da temperatura do ar interior ≥ 17ºC (zonas 1 a 5)
Nas zonas 1 e 2 o critério deve ser verificado considerando-se fonte interna de calor de 1000W
Para as zonas 6, 7 e 8 os limites de temperatura do ar no inverno não precisam ser verificados
Zonas Bioclimáticas de acordo com o projeto de norma 02:135.07-003:1998 - Parte 3
Fonte: ABNT (2002).
As nomenclaturas M, I e S referem-se, respectivamente aos níveis de
desempenho mínimo, intermediário e superior.
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
43
c) Método 3
É um método realizado por meio de medições em edificações ou protótipos
construídos, e também consta da verificação do atendimento aos mesmos requisitos e critérios
estabelecidos no método 2. O procedimento para realizar as medições está descrito no Anexo
B da parte 1 da norma.
2.4.1.3 Método do Instituto de Pesquisa Tecnológica de São Paulo (IPT)
A divisão de Edificações do Instituto de Pesquisa Tecnológica de São Paulo
vem desenvolvendo, desde 1981, um método para avaliar o desempenho térmico de
edificações, sendo a pesquisa de 1995 a mais recente publicada pelo IPT.
O método pode ser efetuado sob três formas:
a) Através de cálculos, utilizando softwares de simulação do comportamento
térmico da edificação;
b) Através de medições “in loco”;
c) Através de consultas por tabelas (esta opção é apresentada para alguns tipos
específicos de sistemas construtivos).
No processo de simulação, caracterizam-se as exigências humanas de acordo
com a norma ISO 7730 (1984), adotando os seguintes valores como parâmetro de conforto:
•
Taxa de metabolismo dos ocupantes: 47 W/m2 e 70 W/m2, que corresponde
respectivamente, às atividades de dormir e à execução de serviços leves;
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
•
44
Índices de resistência térmica total das roupas: 0,35 Clo (unidade de resistência
térmica da roupa onde 1 clo = 0,155 m2 °C/W) para roupas leves; 0,80 Clo para
roupas de inverno e 2,00 Clo para roupas pesadas ou cobertores;
•
Umidade relativa do ar: 40% a 60%;
•
Temperatura radiante média do ambiente: igual à temperatura do ar.
Assim, fixando essas variáveis, que satisfazem mais de 80% dos ocupantes de
um recinto, a temperatura do ar produzirá condições de conforto, em intervalos entre 12°C e
29°C.
As condições de exposição da edificação ao clima são caracterizadas nos dias
típicos de projeto, para verão e inverno. Para a caracterização das condições climáticas foi
proposto um zoneamento climático de referência, estabelecido a partir das médias mensais das
temperaturas máximas e mínimas diárias, da amplitude térmica anual média e da umidade
relativa média anual.
Sob estas condições de conforto foram definidos três níveis de desempenho
térmico da habitação (nível A, B,C).
Para o dia típico de verão:
•
Nível A: Ambiente cujas temperaturas do ar interior for menor ou igual a 29°C
durante todo o dia.
•
Nível B: Ambiente cujas temperaturas máximas diárias do ar interior não
ultrapassam o valor máximo diário da temperatura exterior.
•
Nível C: Ambiente cujas temperaturas máximas diárias do ar interior é superior
ao valor máximo da temperatura exterior.
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
45
Para o dia típico de inverno:
•
Nível A: Ambiente cujas temperaturas do ar interior for maior ou igual a 17°C
durante todo o dia.
•
Nível B: Ambiente cujas temperaturas mínimas diárias do ar interior não
ultrapassar o valor mínimo diário da temperatura exterior de 12°C.
•
Nível C: Ambiente cujas temperaturas mínimas diárias do ar interior é inferior
ao valor mínimo da temperatura exterior de 12°C.
Não são adequadas as edificações classificadas como nível C, seja para
condições de verão ou inverno. O nível A corresponde ao maior conceito de desempenho
térmico.
Percebe-se grande similaridade entre o método do projeto de norma de
desempenho (ABNT, 2002) (métodos 2 e 3) e o método do IPT (1995), com intervalos de
temperatura de conforto térmico entre 12°C e 29°C.
2.4.1.4 Método das Horas de Desconforto
Desenvolvido como tese de doutorado de Barbosa (1997), o método visa
avaliar o desempenho térmico de edificações residenciais unifamiliares, segundo pesquisas
em habitações de interesse social realizada na cidade de Londrina-PR.
O método pode ser realizado por prescrição (a partir de valores de referência
para algumas propriedades térmicas) ou por desempenho (a partir de simulações ou medições
“in loco”) e para ambos, foi adotada a zona de conforto de Givoni (1992) para países em
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
46
desenvolvimento e de clima quente, com temperaturas de conforto que variam de 18°C a
29°C.
Em Londrina, uma pesquisa de campo foi realizada com cinco sistemas
construtivos diferentes. Em cada uma das 4 (quatro) habitações com sistema construtivo
diferenciado foram registradas as sensações térmicas dos usuários e as temperaturas internas
no verão e no inverno para o ano de 1994. Os registros das sensações térmicas dos usuários
confirmaram a validade dos limites de temperaturas da zona de conforto térmico adotada,
onde 90% das respostas de conforto no levantamento de Londrina ficaram posicionados, na
carta psicrométrica, dentro ou acima da zona de conforto de Givoni.
A avaliação por desempenho do presente método consiste em verificar, por
simulação, as horas de desconforto anuais da edificação, isto é, as horas cujas temperaturas
internas estejam fora da zona de conforto definida por Givoni (1992). Para o caso específico
da região de Londrina, foram adotados os seguintes critérios:
a) Quantidade de horas anuais fora da zona de conforto inferior a 1000 horas:
edificação considerada dentro do limite aceitável de desempenho térmico;
b) Quantidade de horas anuais fora da zona de conforto superior a 1000 horas:
edificação considerada fora do limite aceitável de desempenho térmico.
A quantidade de 1000 horas de desconforto foi obtida a partir de simulação
anual com base na casa padrão da COHAB, determinada, pela pesquisadora, como o sistema
construtivo de habitação popular mais construído em todo o Brasil. Esta habitação apresenta
parede de tijolos cerâmicos, rebocada em ambos os lados e com cobertura de duas águas de
cimento-amianto e laje mista de 10 cm. A simulação realizada com base nas características
dessa tipologia quantificou em 1500 horas anuais de desconforto. Com a pintura da telha na
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
47
cor branca as horas de desconforto caíram para 1000. Este limite foi adotado como referencial
na metodologia e corresponde a 11,42% das horas de desconforto no ano.
Para a prática do método são necessários:
•
Temperaturas de conforto entre 18°C a 29°C;
•
Arquivo climático do Ano Climático de Referência da região de estudo (TRY);
•
Ferramenta para simulação de desempenho de edificações com base horária,
COMFIE, ESP ou outros ajustada às tipologias mais usadas;
•
Montagem do esquema de utilização básico por estação climática, para os
usuários de habitação popular na região.
2.4.1.5 Método de Cálculo do Fluxo de Calor
Segundo Mendes e Barth (1999), um bom indicativo utilizado para a
comparação de sistemas de vedação quanto ao desempenho térmico é o fluxo de calor,
podendo ser avaliado de maneira simples, para a condição de verão, através da temperatura
sol-ar, ou temperatura equivalente.
O conceito da temperatura sol-ar é definido como sendo a temperatura de um
meio isotérmico, o qual origina um processo de transmissão de calor na superfície do
fechamento semelhante às condições reais, avaliando os intercâmbios de calor por convecção
com o ar e por radiação com todos os corpos que a envolvem, incluindo o Sol e o céu.
(RIVERO, 1986). A seguir, tem-se a equação 1, para determinação da temperatura sol-ar
segundo Rivero (1986) e Lamberts, Ghisi e Papst (2000).
Tsol ar = Text + α . RS . Rse – ε . ∆RL . Rse
(1)
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
48
Text – Temperatura externa / α – absortância à radiação solar/ RS – Radiação
total incidente na superfície / Rse – Resistência superficial externa / ε – coeficiente de
emissividade da superfície / ∆RL – é a diferença entre a radiação de onda longa emitida e
recebida pela superfície.
O termo ε . ∆RL . Rse , segundo dados experimentais, é igual a 4°C para planos
horizontais (cobertura) e 0°C para planos verticais em qualquer hora do dia. Rivero (1986)
explica que camadas altas da atmosfera têm sempre baixa temperatura o que faz com que o
plano horizontal perca energia por radiação. Já nos planos verticais, essa perda fica
compensada pela radiação de onda longa recebida do solo e das outras superfícies do meio.
Assim, a equação da temperatura sol-ar para planos verticais pode ser reescrita da seguinte
forma:
Tsol ar = Text + α . RS . Rse
(2)
O cálculo do fluxo de calor que atravessa uma superfície vertical depende dos
seus valores de transmitância térmica (U - W/m2.K), área (A - m2), da temperatura sol-ar e da
temperatura do ambiente interno. Assim, a equação do fluxo de calor (q - W/m2) é definida
como:
q = U. A (Text + α . RS . Rse - Tint )
(3)
Na pesquisa de Mendes e Barth (1999), realizada em fachadas ventiladas e,
utilizando o método de cálculo de fluxo de calor, constatou-se que as propriedades de
transmitância e atraso térmico não podem isoladamente caracterizar o comportamento térmico
de vedações. Dados como radiação solar a que a fachada estará exposta além da propriedade
de absorção à radiação solar, podem melhorar a caracterização do desempenho térmico e
orientar na escolha do sistema de vedação.
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
49
Em relação aos métodos citados, nota-se que as normas norte-americanas
apresentam-se, atualmente, em constante desenvolvimento na busca pelo menor consumo de
energia e maior conforto térmico dos usuários. Em relação aos métodos brasileiros, as
pesquisas realizadas através do IPT (1995) contribuíram para a formação dos critérios do
projeto de norma de desempenho de edificações (ABNT, 2002), em fase final de
normalização. Destaca-se a grande similaridade entre os métodos. Já o projeto de norma de
desempenho térmico (ABNT, 1998) propiciou a criação da atual norma de desempenho
térmico de edificações (NBR 15220 de 04/2005). Atesta-se assim, um período de grande
importância para a área de desempenho térmico no Brasil.
2.4.2 Zona de Conforto Térmico
A aplicação de método de avaliação do desempenho térmico pressupõe a
escolha de intervalos de temperaturas, onde provavelmente, a maioria das pessoas terá
sensação de conforto térmico. Entretanto, a definição dessa zona é muito delicada já que a
sensação de conforto térmico dos seres humanos é subjetiva e depende de sua aclimatação a
partir de um clima específico.
Givoni (1992) define a zona de conforto como sendo os intervalos das
condições climáticas dentro dos quais a maioria das pessoas pode não vir a sentir desconforto
térmico, tanto pelo calor como pelo frio.
Segundo Olesen e Brager (2004), conforto térmico é essencialmente uma
resposta subjetiva ou um estado de espírito, onde uma pessoa expressa satisfação com o
ambiente térmico. Embora exista a influência de fatores culturais ou instintivos, a sensação de
conforto é principalmente resultante das trocas de calor do ocupante com o meio. Isso ocorre
sob a influência de quatro parâmetros ambientais, sendo eles a temperatura do ar, temperatura
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
50
radiante, umidade e velocidade do ar, e dois parâmetros pessoais, a vestimenta e o
metabolismo.
A seguir, relatam-se as zonas de conforto adotadas pelas normas internacionais
e nacionais, para expressão do conforto térmico.
2.4.2.1 Escalas de conforto de Fanger
As normas da ISO, através da ISO-7730 (1984), adotaram a pesquisa de
Fanger, o qual desenvolveu experimentos com pessoas dinamarquesas e norte-americanas, e
relacionou com o Voto Médio Estimado (PMV) e com o conceito da Porcentagem de Pessoas
Insatisfeitas (PPD) para avaliação térmica de um ambiente. A partir de sua pesquisa, as
normas da ISO-7730 (1984) passaram a recomendar, para o conforto dos espaços, que o PPD
deveria ser menor do que 10%, correspondendo a uma faixa de variação de PMV de - 0,5 a +
0,5. (BARBOSA, 1997).
Fanger também teve seu trabalho incorporado à carta de conforto de ASHRAE
(Sociedade Americana de Aquecimento, Refrigeração e Engenharia de Ar Condicionado). A
norma ASHRAE-55, desenvolvida nos Estados Unidos, está em constante desenvolvimento
desde 1981, com sua última atualização em 2004, e lida exclusivamente com o conforto
térmico de ambientes internos. Com a última atualização, a norma incorporou métodos de
cálculos baseados no voto médio predito e porcentagem de pessoas insatisfeitas (PMV e
PPD). A norma ASHRAE-55, assim como a ISO 7730, também considera aceitável um
ambiente com pelo menos 80% dos ocupantes satisfeitos. (OLESEN e BRAGER, 2004).
A atualização da norma ASHRAE 55 de 2004 possibilitou também a
introdução de um método para avaliar o conforto térmico em edificações naturalmente
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
51
condicionadas. Neste sentido, as condições térmicas são controladas pelos ocupantes através
das aberturas ou fechamentos das janelas.
A condição de aceitabilidade dos ambientes internos varia em função das
temperaturas exteriores e está baseada em um modelo de conforto térmico desenvolvido
através de um projeto de pesquisa com apoio da ASHRAE. O modelo deriva de um banco de
20.000 dados de medições realizadas em edifícios de escritórios localizados em quatro
diferentes continentes. Segundo Olesen e Brager (2004), a pesquisa demonstrou que quando
os ocupantes têm o controle para abertura e fechamento das janelas e estão acostumados às
naturais oscilações do clima exterior, a noção subjetiva do conforto e as temperaturas
preferíveis resultam da sua disponibilidade de controle na edificação, diferente das
experiências térmicas já realizadas, onde a condição ambiental está definida.
Figura 7 – Limites de aceitabilidade para temperatura de ambientes internos não condicionados
Fonte: Olesen e Brager (2004)
A partir da temperatura média mensal exterior, são encontradas as temperaturas
de ambientes internos. (ver figura 7). Os limites de aceitabilidade variam de 80% e 90% do
total de ocupantes. Por exemplo, estabelecendo uma temperatura média mensal exterior de
25°C, para que o ambiente interno controlável seja aceito por 80% dos ocupantes, a
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
52
temperatura interna deve ser de 22°C. Para aceitabilidade de 90% dos ocupantes a norma
sugere elevar para 23°C, a temperatura de ambientes internos controláveis.
Segundo a norma norte-americana, para a pesquisa, os ocupantes apresentavam
taxa metabólica (taxa de produção de energia no corpo) de 58,15 a 75,6 W/m2. Valores limites
de umidade e velocidade do ar não foram especificados.
Segundo ANSI/ASHRAE-55 (1992), as temperaturas limites da zona de
conforto são:
a) Para o verão - de 23ºC à 26ºC, nas seguintes condições: vestimenta igual a
0,5 Clo, metabolismo menor ou igual a 1,2 Met (unidade de medida de taxa
metabólica), velocidade do ar menor ou igual a 0,15 m/s;
b) Para o inverno – de 20ºC a 23,5ºC, nas seguintes condições: vestimenta
igual a 0,9 Clo, metabolismo menor ou igual a 1,2 Met e velocidade do ar
menor ou igual a 0,15 m/s.
Segundo Olesen e Brager (2004), as futuras revisões da norma ASHRAE-55
terão como um dos objetivos estudar o aumento da porcentagem de pessoas satisfeitas (para
mais de 80%), a partir da interferência pessoal de cada ocupante no ambiente térmico, para
controle da ventilação, radiação e temperatura. Para isso, serão necessárias pesquisas sobre as
diferentes formas de ocupação e controle da edificação, além de fatores locais.
2.4.2.2 Zona de conforto de Givoni
Givoni (1992) estabeleceu limites de temperatura para uma zona de conforto, a
partir da subdivisão em países desenvolvidos e em desenvolvimento. Baseado em cálculos, a
variação de temperaturas de conforto sugerida por Givoni para pessoas que habitam países
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
53
desenvolvidos é de 18ºC a 25ºC para inverno e de 20ºC a 27ºC para verão, com conteúdo de
vapor máximo de 4 g/kg. Já para países em desenvolvimento e de clima quente, o pesquisador
sugere elevar 2ºC a temperatura máxima e 2 g/kg o valor do conteúdo de vapor.
Assim, a zona de conforto de Givoni (1992), para países em desenvolvimento e
de clima quente, considera aceitáveis as temperaturas internas no intervalo de 18°C a 29°C.
Considerando as estratégias de ventilação natural no projeto, pode-se chegar à delimitação de
temperaturas aceitáveis para o interior de 32°C, com ventilação de 2 m/s. Em relação à
umidade, os limites são de 4 g/kg a 17 g/kg e 80% de umidade relativa.
A norma brasileira de desempenho térmico (NBR 15220 – 3 de 04/2005) adota
a zona de conforto de Givoni para países em desenvolvimento e de clima quente, para propor
diretrizes construtivas que otimizam o desempenho térmico de habitações de interesse social.
A partir da alteração da carta bioclimática de Givoni (1992), a qual propõe estratégias
passivas para o desempenho de edificações, foi feita a classificação do clima brasileiro em 8
diferentes zonas bioclimáticas.
Atualmente, a classificação do território brasileiros em 8 zonas bioclimáticas, a
partir dos estudos de Givoni (1992) é utilizada como base do projeto de norma de
desempenho de edificações de até cinco pavimentos (ABNT, 2002) para avaliação do
desempenho térmico.
2.4.3 Ferramentas de Simulação
A obtenção de dados climáticos internos de edificações para avaliação do
desempenho térmico está vinculada basicamente, ou ao processo de medição “in loco”,
quando da existência da edificação e disponibilidade de equipamentos, ou ao processo de
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
54
simulação, conduzido por uma ferramenta computacional. Este último recurso apresenta
algumas vantagens para o processo de avaliação, dentre elas:
•
Maior rapidez para obtenção dos dados climáticos, podendo ser gerados para
um período anual inteiro dentro de curto intervalo de tempo;
•
Possibilidade de avaliação térmica de um mesmo objeto de estudo ao clima de
diferentes cidades;
•
Flexibilidade ao projetista para empregar diferentes sistemas construtivos
numa única edificação, avaliando o desempenho de cada um deles;
•
Capacidade de antever o desempenho térmico de edificações ainda em fase de
projeto.
Segundo Santos, Mendes e Parise (2004), como conseqüência da crise do
petróleo, na década de 70, foram desenvolvidas várias ferramentas computacionais tal como o
BLAST, DOE-1, NBSLD, TRNSYS e ESP-r para simular o comportamento termoenergético
de edificações. Mais recentemente, foram desenvolvidas interfaces gráficas como as das
ferramentas PowerDomus, VisualDoe e PowerDOE, que facilitam a disseminação da cultura
de simulação de eficiência energética em edificações.
Atualmente, o uso do processo de simulação para predizer o desempenho vem
sendo quase que indispensável durante o projeto e manutenção de edifícios e seus sistemas.
As técnicas e aplicações das simulações de desempenho de edifícios apresentam-se sob
constante mudança, sendo possível simular processos físicos num maior nível de detalhes e de
escalas de tempo, que até pouco tempo atrás, não era conseguido. (HENSEN, LAMBERTS e
NEGRÃO, 2002).
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
55
2.4.3.1 Ferramenta COMFIE e sua Validação
O COMFIE (Calcul d`Ouvrages Multizones Fixé à une Interface Expert –
Cálculo de Multizonas, Fixadas a uma Interface Inteligente) é uma ferramenta de simulação
para avaliação térmica de projetos de edificações, desenvolvida por Peuportier e Sommereux
(1991) na Escola de Minas de Paris. Segundo os autores, seu módulo de cálculo baseia-se na
análise modal, uma técnica de modelo reduzido, inicialmente desenvolvida pela engenharia
mecânica para o estudo de transferência de calor, a qual permite realizar uma simulação num
curto intervalo de tempo.
Uma das principais características da ferramenta é sua capacidade de simular
vários ambientes ao mesmo tempo, segunda sua análise multizona (cada zona representa um
ambiente térmico homogêneo), com número máximo de 6 zonas.
Outra característica é a possibilidade da utilização de um arquivo climático de
dados horários de um ano inteiro através do TRY (teste reference year), composto por 52
semanas típicas. Pode-se optar também, pela utilização do arquivo climático do tipo SRY
(short reference year) o qual é reduzido à 8 semanas típicas, sendo duas por estação. Os dados
climáticos necessários para a composição do arquivo base para o COMFIE são: temperatura
de bulbo seco, radiação global, radiação difusa do céu, radiação indireta, duração de brilho
solar, umidade relativa, velocidade do vento, além do mês, dia e hora.
Sua estrutura de dados orientada ao projeto permite a montagem do edifício a
partir da representação de seus componentes desde o mais simples (os materiais compostos),
até os mais complexos (as paredes e zonas).
No seu módulo de cálculo pode-se optar pela simulação da carga de
aquecimento para o período de aquecimento do ano de referência, ou pela simulação do
conforto térmico no verão.
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
56
Os resultados expõem para cada zona, as temperaturas mínima, máxima e
média, com carga de resfriamento ou aquecimento. Apresenta também, o consumo anual de
energia além de uma estimativa de custos para alguns tipos de energia.
No processo de elaboração e validação da ferramenta de simulação COMFIE,
os primeiros resultados gerados foram comparados com os obtidos pela ferramenta ESP. Esta
ferramenta, desenvolvida na Escócia, gera simulação térmica detalhada do ambiente e foi
utilizada como parâmetro para o processo de validação. As primeiras respostas, após vários
estudos, geraram os seguintes resultados, segundo Peuportier e Sommereux (1991):
Histograma COMFIE X ESP
300
horas
240
180
120
60
0
19
20
COMFIE
21
ESP
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
temperatura (°C)
Figura 8 - Gráfico comparativo COMFIE X ESP
Fonte: Reconstituído de Peuportier e Sommereux (1991)
Os resultados demonstraram grande proximidade dos valores de temperatura
gerada pelas duas ferramentas de simulação, através do histograma de temperatura. Com isso,
confirmou-se o bom desempenho da ferramenta COMFIE.
Outras validações foram realizadas na Universidade de Stuttgart e pela
Politécnica Central de Londres, sendo esta, através das ferramentas de simulação SERI-RES e
APACHE, através do pesquisador John Littler. (PEUPORTIER e SOMMEREUX, 1991).
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
57
Atualmente a ferramenta tem sido empregada para simulações do
comportamento térmico de edificações, no auxílio de diversas pesquisas. Mostra-se de fácil
domínio e compreensão, além de ser acessível. Dentre os pesquisadores que utilizam ou
utilizaram recentemente a ferramenta COMFIE, cita-se alguns deles e suas respectivas
pesquisas.
Kruger e Givoni (2004) utilizaram a ferramenta COMFIE para simular o
desempenho térmico de habitações de interesse social inseridas na cidade de Curitiba, Paraná.
Os valores de temperatura gerados pela ferramenta foram utilizados como referência para
comparação com os resultados obtidos da aplicação das equações preditivas, elaboradas por
Givoni. As equações são utilizadas para predizer as temperaturas internas de moradias através
apenas de dados diários de temperatura externa do ambiente.
Para a pesquisa citada, o objetivo era validar a aplicação das equações
preditivas desenvolvidas por Givoni, na cidade de Curitiba, através da comparação com os
dados gerados pelo COMFIE, o que demonstra confiabilidade pela ferramenta de simulação.
Na pesquisa de Barbosa (1997) para determinação de método de avaliação do
desempenho térmico, também foi empregada a ferramenta COMFIE, versão 2.0. Através dela,
pode-se determinar a quantidade de horas de temperatura interna, situadas fora dos intervalos
de 18°C e 29°C, em diferentes sistemas construtivos usualmente empregados em habitações
de interesse social na cidade de Londrina.
2.4 Experiências na Avaliação do Desempenho Térmico de Painel de Vedação em
Madeira
Segundo Silva (2000) existe uma grande dificuldade em relatar experiências
realizadas no Brasil com a madeira, devido à reduzida bibliografia sobre o assunto. A maioria
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
58
das pesquisas é encontrada principalmente, “em regiões com grandes reservas florestais ou
ligadas às tradições construtivas de uma determinada população de imigrantes, além de
experiências de unidades ou conjuntos populacionais propostos por centros de pesquisas
vinculados ao tema”. O autor cita, entre os centros de pesquisa, o Instituto de Pesquisas
Tecnológicas do Estado de São Paulo – IPT, a Fundação de Tecnologia do Estado do Acre –
FUNTAC e o Laboratório de Madeiras e de Estruturas de Madeira da EESC/USP, os quais
têm desenvolvido novos sistemas construtivos a partir das diferentes características sócioeconômicas das regiões do país.
Sob aspecto do desempenho térmico, as habitações em madeira têm sido, ao
longo dos anos, muito criticada. Numa avaliação subjetiva sabe-se que elas são conhecidas
como quentes no verão e frias no inverno. Tal contexto é reforçado quando se avalia, através
de métodos de desempenho térmico, alguns exemplares da década de 30, 40 e 50, ou mesmo
os implantados recentemente por empresas de casas pré-fabricadas.
Na pesquisa de Silva e Basso (2001), foi comprovado o baixo desempenho
térmico de cinco diferentes habitações em madeira implantadas nas cidades de Curitiba e
Londrina, Paraná. Quatro habitações pré-fabricadas em madeira, inseridas em Curitiba,
juntamente com a “Casa do Pioneiro” (sistema tradicional) inserida em Londrina, foram
avaliadas por meio da ferramenta de simulação Arquitrop versão 3.0. Na pesquisa, o foco foi
o desempenho térmico de todo conjunto formado pela habitação em madeira, e a verificação
do atendimento aos critérios estabelecidos pela norma de desempenho térmico (NBR 15220 –
3 de 04/2005) e pelo método de horas de desconforto de Barbosa (1997).
Com a análise realizada por meio de simulação para condições de verão e
inverno, constatou-se que, sob aspecto do desempenho térmico, todos os sistemas construtivos
apresentaram resultado ruim. Segundo Silva e Basso (2003), “o padrão de qualidade das casas
em madeira produzidas no Paraná encontra-se abaixo do mínimo necessário para uma
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
59
habitação destinada à família de baixa renda”. Constatou-se a inadequação dos sistemas
construtivos ao clima da região, com horas de desconforto na maior parte do dia, tanto no
período de verão como de inverno.
Com a presente pesquisa direcionada para os painéis de vedação, sabe-se que
as paredes dos cinco protótipos avaliados eram formadas por apenas tábuas de madeira com
cerca de 2,2 cm de espessura, fato que pode contribuir para o baixo desempenho térmico do
conjunto.
Bogo (2003), em sua pesquisa realizada com painéis de vedação em madeira,
comprovou o baixo desempenho térmico de paredes simples de madeira formada por apenas
tábua de pouca espessura. A pesquisa dirigia-se à análise do desempenho térmico de
fechamentos verticais em habitações pré-fabricadas em madeira e comercializadas na região
de Florianópolis, SC, e em habitações pioneiras da região do Planalto Norte, Meio-Oeste e
Oeste de Santa Catarina.
Com a aplicação do método simplificado da norma de desempenho térmico
(NBR 15220 – 3 de 04/2005), foram avaliados painéis em madeira com câmara de ar entre os
fechamentos externo e interno (casas pré-fabricadas) e outras compostas por apenas tábuas
simples (casas pioneiras) de espécies de madeira de alta densidade como angelim pedra, ipê,
cedro, jatobá, ou baixa densidade como o pinus. Os resultados demonstraram que das vinte e
quatro composições de painéis de paredes avaliadas, metade não atendeu à norma para as
zonas bioclimáticas 1, 2, 3 e 5.
Percebe-se, pela tabela 10, que o terceiro painel, caracterizado por parede dupla
com câmara de ar de 7 cm preenchida por isopor com 4 cm, apresenta valor de atraso térmico
superior aos dos outros painéis. Isso ocorre devido à sua alta resistência térmica da
composição influenciada pelo isolante térmico.
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
60
Tabela 10 – Resultados parciais da avaliação do desempenho térmico de tipologias de painéis em
madeira de Santa Catarina
Caracterização
Construtiva
Espécie de
Madeira
Parede dupla c/ tábua
externa, câmara de ar Angelim Pedra
c/ montante 10 cm e
forração
Parede simples
Parede dupla c/ tábua
externa, câmara de ar
c/ isopor 4 cm,
montane 7 cm e
forração
Parede simples
Parede simples
Parede simples
Parede dupla com
tábua externa, câmara
de ar 4,5 cm e
forração
Fator de Adequação
Espessura Transmitância Capacidade Atraso
Calor
às zonas
Parede
Térmica
Térmica Térmico
Solar* bioclimáticas
(cm)
W/(m2.K)
KJ/(m2.K)
h
%
1 2 3 5
13,2
2,22
34
1,7
2,6
Idem acima
4
3,24
42
1,7
3,8
Grápia
12
0,6
55
3,8
0,7
Idem acima
3
3,65
32
1,3
4,3
Maçaranduba,
jatobá, guajará,
ipê, jaraúna,
sapucaia
2,5
3,9
26
1,1
4,6
Pinus
2,5
2,97
15
1,1
3,5
Pinus
8
1,77
21
1,7
2,1
A
A A A
I
I
A
I
A A A
I I I
I
A
I I I
A A A
A
A A A
A A
* Valor de absortância à radiação solar = 0,3, representativa de paredes externas na cor clara.
Fonte: Bogo (2003)
As nomenclaturas A e I definem a adequação ou inadequação das propriedades
térmicas aos limites estabelecidos pela norma (NBR 15220 – 3 de 04/2005) para 4 das 8 zonas
bioclimáticas brasileiras.
Segundo Bogo (2003), a madeira pode constituir-se como um adequado
material para o desempenho térmico em paredes, dependendo da espécie empregada, da sua
espessura e bem como da composição construtiva. O autor complementa que as paredes em
madeira com bom desempenho térmico são duplas (tábua externa + espaçamento livre e/ou
isolamento térmico + forração interna), ou paredes simples em madeira de lei com espessura
mínima de 4 cm ou ainda paredes simples em madeira mole (pinus (ssp)) com espessura
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
61
mínima de 2,5 cm. Esta última apresentou valor de transmitância térmica próxima do mínimo
estabelecido pela norma (NBR 15220 – 3 de 04/2005), o que necessita de maiores cuidados
para seu emprego.
Alves e Ino (2001), considerando os benefícios térmicos dos painéis duplos em
madeira, conforme constatado nas pesquisas de Bogo (2003), avaliaram o desempenho
térmico de dois protótipos semelhantes, inseridos no campus da EESC-USP de São Carlos,
SP, e construídos com mesmas dimensões (2,40 m x 2,80 m), orientação solar e cobertura. As
variações ocorreram apenas nos fechamentos verticais. Um deles apresentava painel com
câmara de ar de 5 cm formada entre os montantes e fechamento interno e externo em chapa de
compensado de 1 cm de espessura. O outro protótipo recebeu fechamento em alvenaria de
tijolos cerâmicos, sistema tradicionalmente empregado em todo o país.
Através do processo de monitoramento, obteve-se a comparação do
desempenho térmico dos protótipos de madeira e de alvenaria. Segundo Alves e Ino (2001),
de modo geral o protótipo em madeira apresentou maior desconforto térmico no período
diurno, devido sua facilidade em ganhar calor. Entretanto, devido a sua baixa inércia térmica e
a facilidade também em perder calor, este sistema ofereceu melhores condições térmicas no
período noturno do que o protótipo em alvenaria. Foi constatado também, menores amplitudes
térmicas diárias para o protótipo com fechamento em alvenaria de tijolos cerâmicos quando
comparado com o protótipo com vedação em madeira.
Ainda segundo os autores, o painel duplo em madeira teve, posteriormente, sua
câmara de ar preenchida por isopor, adotado para compensar sua baixa inércia térmica.
Entretanto, a deficiência da cobertura do protótipo monitorado (formada por telha de
fibrocimento), devido à presença de frestas que permitiam a entrada de ar, além da ausência
de ventilação no protótipo, influenciaram os resultados finais. O protótipo apresentava-se
ainda mais quente no verão devido ao ganho de calor pela cobertura e dificuldade na sua
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
62
liberação pelo painel isolante, e no inverno, seus benefícios exerciam menor influência do que
o ar frio que entrava pelas frestas da cobertura.
Na pesquisa de Atem (2002), pôde-se avaliar melhor os benefícios dos
isolantes térmicos inseridos em painéis. Através de monitoramento, constatou-se grande
quantidade de horas de desconforto em uma habitação inserida em Curitiba, Paraná, cujo
fechamento vertical era composto por tábua em madeira de grápia de 3,5 cm de espessura. Por
meio de simulação, procedeu-se à pesquisa através da ferramenta Arquitrop, onde foram
inseridos materiais isolantes à vedação existente, com o objetivo de compensar a baixa inércia
térmica do sistema. Sete variações de composição foram simuladas.
Real
Painel 01
Painel 02
Painel 03
Painel 04
Painel 05
Painel 06
Painel 07
Painéis Simulados
Somente grápia (3,5 cm)
Grápia (3,5 cm) + Cortiça (2 cm) + Compensado (1 cm)
Grápia (3,5 cm) + Poliestireno expandido (2 cm) + Compensado (1 cm)
Grápia (3,5 cm) + Ar (4 cm) + Compensado (1 cm)
Grápia (3,5 cm) + Ar (4 cm) + Pinus (1,2 cm)
Grápia (3,5 cm) + Ar (4 cm) + Pinus (2,2 cm)
Grápia (3,5 cm) + Isopor (2 cm) + Ar (4 cm) + Compensado (1 cm)
Grápia (3,5 cm) + Lã de vidro (4 cm) + Pinus (1,2 cm)
Quadro 3 – Composições de vedações simuladas
Fonte: Atem (2002)
Figura 9 – Gráfico do fluxo térmico nos painéis de fachada norte
Fonte: Atem (2002)
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
63
O painel 07, de maior resistência térmica, dificultou os ganhos e perdas de
calor à edificação, apresentando bom desempenho térmico. Depois dele destacam-se,
respectivamente, em ordem decrescente de desempenho térmico, os painéis 06, 02, 01, 05 e
03.
Em Atem (2002) destaca-se a importância em se estudar a vedação em
madeira, com intuito de aumentar sua resistência para compensar sua baixa capacidade de
armazenar calor, e promover assim melhor desempenho às habitações em madeira.
As pesquisas aqui abordadas confirmaram o baixo desempenho térmico das
habitações e de composições de painéis em madeira para a maioria das regiões brasileiras. De
modo geral, os painéis simples, de pouca espessura, não contribuem para o bom desempenho
térmico das habitações. Os painéis duplos mostram-se boas soluções de vedações. Seu
incremento com isolante térmico pode ser uma solução apta a compensar o problema da
inércia térmica em painéis em madeira. Porém, seu benefício só pode ser observado com uma
cobertura bem protegida, fato destacado na pesquisa de Alves e Ino (2001).
Relata-se que pesquisas internacionais ligadas ao desempenho de painéis de
vedação em madeira direcionam seus estudos para o problema da condensação que ocorre
devido à grande diferença de temperatura existente entre o ar interior e exterior de uma
edificação em países de clima frio. Assim, as pesquisas abordam o problema da umidade
apontando a inserção de barreiras de ar e vapor nas composições de painéis como medida
estratégica para o seu melhor desempenho. Além do problema da condensação, o enfoque de
pesquisas internacionais se direciona também para o incremento da resistência térmica com a
finalidade em diminuir o consumo de energia para o sistema de aquecimento artificial. O
incremento da resistência minimiza a perda de calor do interior dos ambientes, o que reflete
diretamente no consumo energético. Estes estudos podem ser encontrados em Canadian Wood
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
64
Council (1997), Junta del Acuerdo de Cartagena (1984), Canadian Home Builders
Association – CHBA (2001) e Zarr, Burch and Fanney (1995), entre outros.
No Brasil, para a viabilidade de painéis de vedação em madeira em habitações
de interesse social, o incremento da resistência nas composições deve ser o mínimo necessário
para garantir conforto tanto no verão como no inverno, partindo do pressuposto de que as
habitações são desprovidas de sistemas artificiais de resfriamento e aquecimento. Entretanto,
não se sabe, como deve ser a composição mínima que garanta tais condições. Assim, a
importância desta pesquisa está na análise do desempenho térmico de composições de painéis
que possam ser empregados na habitação social, de forma a garantir condições mínimas de
conforto. Já foi comprovada a ineficiência de paredes simples, de pouca espessura, em várias
regiões do Brasil, mas não se sabe ao certo qual a mínima composição de painel apropriada ao
clima de uma região, de forma a compensar a baixa capacidade térmica do sistema.
Nesta pesquisa, avalia-se o desempenho térmico de painéis a partir da condição
específica do clima de Londrina utilizando-se de métodos brasileiros. A partir da revisão
bibliográfica constatou-se que tanto o método do IPT (1995), como o método de horas de
desconforto de Barbosa (1997) e o do projeto de norma de desempenho (ABNT, 2002),
permitem uma análise segundo a resposta térmica global da edificação e não somente dos seus
elementos de vedação, o que torna uma avaliação mais completa. O método de Barbosa
(1997) possibilita avaliação para um ano inteiro. Já os métodos da ABNT (2002) e do IPT
(1995) determinam uma avaliação através dos dias típicos de verão e inverno. Os critérios de
análise desses dois últimos métodos são muito similares, pois consideram os mesmos
intervalos de temperatura (entre 12ºC e 29ºC), baseados na norma ISO 7730, fundamentada
nos experimentos de Fanger com pessoas adaptadas ao clima frio. Por outro lado, o método de
Barbosa (1997) baseia-se nas pesquisas de Givoni (1992) realizadas com pessoas adaptadas
ao clima quente. Devido à similaridade entre o método do IPT (1995) e o projeto de norma de
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
65
desempenho (ABNT, 2002), adota-se para o presente trabalho, este último, juntamente com o
método de horas de desconforto (BARBOSA, 1997) para avaliação dos painéis em madeira.
Os métodos simplificados da norma de desempenho térmico (NBR 15220 – 3
de 04/2005) e do projeto de norma de desempenho (ABNT, 2002) prescrevem valores limites
para algumas propriedades térmicas. Nota-se, desde já, uma contradição entre eles, já que
aquele, para zona bioclimática 3, sugere paredes externas leves e refletoras, e este, com limite
de capacidade térmica mínima de 130 kJ/(m2.K), sugere paredes externas pesadas. Ambos
serão aplicados para análise térmica dos painéis de vedação.
O método de cálculo do fluxo de calor pode auxiliar, através de análise
comparativa, na escolha de fechamentos verticais ou horizontais que mais possam minimizar
os ganhos de calor no verão e promover assim, melhor desempenho à edificação.
MÉTODO DE PESQUISA
66
3 MÉTODO DE PESQUISA
Através da fundamentação teórica, foram verificadas poucas pesquisas
relacionadas com a avaliação do desempenho térmico de painéis em madeira que apresentem
maior resistência térmica, e cujas composições provêm do sistema Wood-Frame Construction,
atualmente empregado por países desenvolvidos. Desta forma, optou-se pela avaliação do
desempenho térmico de três composições de painéis que seguem estes princípios, inseridos
em protótipo habitacional, e submetidos ao clima da cidade de Londrina. Para isso, o método
de pesquisa foi conduzido por simulações, a partir de uma ferramenta de simulação térmica. A
estratégia de pesquisa foi avaliar a resposta térmica global de um protótipo em função apenas
da variação dos painéis. A pesquisa foi orientada através dos procedimentos a seguir:
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
↓
↓
DEFINIÇÃO DOS
PAINÉIS DE VEDAÇÃO
E PROTÓTIPO
HABITACIONAL
DEFINIÇÃO DOS
MÉTODOS DE
AVALIAÇÃO E
PROCEDIMENTOS DE
SIMULAÇÃO
↓
CÁLCULO DAS
PROPRIEDADES
TÉRMICAS
↓
SIMULAÇÕES
↓
APLICAÇÃO DE
MÉTODOS DE
AVALIAÇÃO
↓
ANÁLISE DOS
RESULTADOS
Figura 10 – Etapas da pesquisa
MÉTODO DE PESQUISA
67
3.1 Definição dos Painéis de Vedação
A revisão acerca do sistema construtivo em madeira atualmente empregado em
habitações por países desenvolvidos, além dos experimentados em protótipos por
pesquisadores da área, forneceu embasamento para escolha de três composições de painéis
para avaliação térmica, quando exposto ao clima de Londrina. Preocupou-se com a definição
de painéis que provém de sistema construtivo atual, acompanhando as evoluções da
tecnologia em madeira. Definidos como painéis P1, P2 e P3, todos apresentam câmara de ar
entre os fechamentos, com algumas variações devido à introdução de outros elementos.
O painel P1 possui composição mais simples, com poucos elementos
construtivos. Já os painéis P2 e P3 apresentam elementos de maior resistência térmica,
dificultando assim, a passagem de calor.
PRA
EXT.
P1
P2
EXT.
INT.
EXT.
2.2
PRB
EXT.
INT.
EXT.
INT.
9.4
P3
9.4
INT.
INT.
13
Figura 11 – Composições dos painéis e parede avaliados
14
MÉTODO DE PESQUISA
68
Para melhor interpretação dos resultados, os painéis foram comparados com
duas paredes referenciais, a PRA (parede referencial A) e a PRB (parede referencial B). A
PRA representa uma parede de baixo desempenho térmico, formada apenas por tábuas de
madeira de pinus (ssp) de 2,2 cm de espessura, fato comprovado por pesquisas relatadas na
revisão bibliográfica. A PRB representa uma parede de bom desempenho térmico, formada
por tijolos cerâmicos e reboco, através de sistema construtivo já consolidado no país e na
região em estudo. A medida de 2,2 cm para tábuas de pinus (ssp) adotada nesta pesquisa
corresponde à espessura de madeira usualmente comercializada para estes fins na região do
Estado do Paraná. A seguir, tem-se a descrição de cada composição de parede avaliada.
•
P1 – Painel formado por tábua de pinus de 2,2 cm (exterior) + câmara de ar
não ventilada de 5 cm + tábua de pinus de 2,2 cm (interior);
•
P2 – Painel formado por tábua de pinus de 2,2 cm (exterior) + lã de vidro 5 cm
+ tábua de pinus de 2,2 cm (interior);
•
P3 - Painel formado por tábua de pinus de 2,2 cm (exterior) + câmara de ar não
ventilada de 2,4 cm e sarrafos de 2,4 x 5 cm + chapa de OSB de 1,2 cm
(Oriented Strand Board – Chapa de partículas de madeira orientada) + câmara
de ar não ventilada 5 cm + tábua de pinus de 2,2 cm (interior);
•
PRA – Parede referencial A, de baixo desempenho térmico – Tábua de pinus
de 2,2 cm de espessura e 22 cm de largura, com mata-junta de madeira de
pinus de 1,2 cm de espessura e 6 cm de largura;
•
PRB – Parede referencial B, de bom desempenho térmico – Alvenaria de
tijolos cerâmicos de seis furos, de 9 cm, rebocados dos dois lados.
MÉTODO DE PESQUISA
69
3.2 Procedimentos de Avaliação do Desempenho Térmico
Para o procedimento de avaliação do desempenho térmico dos painéis de
vedação, foram aplicados os seguintes métodos:
•
Métodos simplificados: Consideram o comportamento térmico dos painéis de
vedação isoladamente e, consiste na verificação do atendimento aos parâmetros
definidos pela norma brasileira de desempenho térmico (NBR 15220 – 3 de
04/2005) e pelo projeto de norma de desempenho de edificações de até cinco
pavimentos (ABNT, 2002);
•
Métodos por desempenho: Consideram o comportamento térmico global de
uma edificação e, consiste na verificação do atendimento aos parâmetros
definidos pelo projeto de norma de desempenho de edificações de até cinco
pavimentos (ABNT, 2002) e pelo método regional de Barbosa (1997).
O fato de ter sido adotado mais de um método nesta pesquisa, contribuiu para
obtenção de melhores resultados, além de permitir a verificação da compatibilidade entre eles.
Assim, o procedimento da avaliação subdividiu-se em 2 etapas:
1ª Etapa
Cálculo das
Propriedades Térmicas
dos Painéis
→
Avaliação a partir de Métodos
Simplificados
→
Análise dos
Resultados
2ª Etapa
Simulações Térmicas
do Comportamento
Térmico de um
Protótipo
→
Avaliação a partir de Métodos
por Desempenho
→
Figura 12 – Procedimentos de avaliação do desempenho térmico dos painéis
MÉTODO DE PESQUISA
70
3.2.1 Definição dos Métodos Simplificados
Dos métodos simplificados descritos na revisão bibliográfica, aplicam-se os
propostos pelo projeto de norma brasileira de desempenho térmico (NBR 15220 – 3 de
04/2005), e pelo projeto de norma brasileira de desempenho de edificações de até cinco
pavimentos (ABNT, 2002). A adoção dos dois métodos permitiu avaliar suas aplicabilidades
em painéis de vedação em madeira, bem como realizar uma análise comparativa de seus
resultados.
O método de cálculo de fluxo de calor também foi aplicado, podendo ser
interpretado através de análise comparativa entre os painéis e paredes referenciais. Para o
cálculo dos fluxos foi necessário obter os dados de radiação solar incidente sobre planos
verticais, para a cidade de Londrina.
Segundo Frota e Schiffer (2001), os dados de radiação solar incidente sobre
planos verticais e horizontais para a latitude de 23°30’Sul, no dia de solstício de verão (22 de
dezembro) são:
Tabela 11 – Dados de radiação solar incidente (W/ m2) – Latitude 23°30’Sul – 22/12
Orientação
S
SE
E
NE
N
NW
W
SW
H
6h
114
255
276
121
20
20
20
20
81
7h
208
560
608
323
40
40
40
40
317
8h
195
615
704
410
50
50
50
50
575
9h 10h 11h 12h 13h 14h
151 106
74
63
74 106
549 410 244
63
68
63
659 511 311
63
68
63
417 349 235
65
68
63
58
63
68
66
68
63
58
63
68
65 235 349
58
63
68
63 311 511
58
63
68
63 244 410
811 990 1108 1138 1108 990
15h
151
58
58
58
58
417
659
549
811
16h 17h 18h
195 208 114
50
40
20
50
40
20
50
40
20
50
40
20
410 323 121
704 608 276
615 560 255
575 317
81
Fonte: Frota e Schiffer (2001)
A letra H da tabela 11 representa o plano horizontal e as demais letras
representam as orientações para os planos verticais. Para a avaliação, adotaram-se os dados
MÉTODO DE PESQUISA
71
correspondentes à orientação Oeste (W), representando a condição de exposição à maior
quantidade de radiação solar incidente dentre os planos verticais.
No cálculo do fluxo de calor, todos os fechamentos foram avaliados com
absortância de 0,3, correspondente à pintura cor clara. Foi introduzido também um painel
nomeado como P1 natural. Este painel apresenta cor natural da madeira de pinus (ssp), sendo
adotado valor médio de absortância correspondente à 0,5, o que equivale a uma cor média.
A introdução do painel P1 natural, com absortância superior às demais, permite
avaliar a influência da cor em fechamentos verticais. Destaca-se que muitas habitações em
madeira são mantidas com sua cor natural.
3.2.2 Definição dos Métodos por Desempenho
Os métodos por desempenho foram adotados para interpretação dos dados de
temperatura interna obtidos por simulação. Dentre os métodos citados na revisão, adotaram-se
o proposto pelo projeto de norma de desempenho (ABNT, 2002) além do método de horas de
desconforto de Barbosa (1997), os quais apresentam parâmetros de conforto térmico
diferenciados.
Para o método do projeto de norma de desempenho (ABNT, 2002), de todos os
dados horários anuais de temperatura interna gerados pela simulação, apenas os dias típicos
de verão e de inverno da cidade de Londrina foram avaliados. Já para o método de horas de
desconforto, avaliaram-se os 8736 dados de temperatura gerados pela ferramenta de
simulação, ou seja, os dados simulados de hora em hora para cada dia de um ano inteiro.
MÉTODO DE PESQUISA
72
3.3 Cálculo das Propriedades Térmicas dos Painéis
As propriedades térmicas das três variações de painéis, bem como das paredes
referenciais, foram calculadas segundo procedimentos da norma brasileira de desempenho
térmico (NBR 15220 – 2 de 04/2005). A determinação das propriedades foi necessária para
aplicação dos métodos simplificados.
Para o procedimento de cálculo, preocupou-se com a presença de montantes e
travessas existentes na estrutura dos painéis de vedação, e sua influência no desempenho
térmico do conjunto. Assim, foi considerado um módulo de 60 cm de largura x 60 cm de
altura (correspondente ao espaçamento entre montantes e travessas, em média), composto por
um montante de 5 cm x 5 cm x 60 cm e uma travessa de 5 cm x 5 cm x 55 cm, para cada uma
das três variações de painéis.
60
cm
Seção B
22
Montante
MÓDULO BASE - P1, P2 E P3
cm
Seção A
Seção B
Travessa
22 cm
60 cm
Seção A
Seção A
Seção B
Mata-junta
MÓDULO BASE - PRA
Seção C
ELEMENTO ISOLADO - PRB
Figura 13 – Módulos definidos para cálculos das propriedades térmicas
Quanto à parede referencial A – PRA, foi considerada a presença de matajuntas, tanto na face externa como na interna da parede. Sua modulação de 22 cm segue ao
espaçamento padrão das habitações pioneiras. Para a parede referencial B – PRB, os cálculos
MÉTODO DE PESQUISA
73
foram definidos em relação a um módulo padrão composto por um tijolo de seis furos, reboco
externo e interno e argamassa de assentamento na face superior e lateral.
Em relação às propriedades térmicas da madeira de pinus (ssp), adotaram-se os
valores de 0,15 W/(m.K) de condutividade térmica (CSTB apud UCHÔA, 1989); (NBR
15220 – 2 de 04/2005), com densidade correspondente a 500 kg/m3. O calor específico,
adotado segundo a norma brasileira (NBR 15220 – 2 de 04/2005), foi de 1,34 kJ /kg.K.
O incremento com lã de vidro em P2 (podendo ser substituída por outro
isolante térmico) foi realizado com as propriedades térmicas definidas pela norma brasileira
(NBR 15220 – 2 de 04/2005), com condutividade térmica de 0,045 W/(m.K), densidade de
100 kg/m3, e calor específico de 0,70 kJ /kg.K. Para o derivado de madeira OSB (oriented
strand board) inserido no painel P3, definiu-se, segundo a norma, condutividade térmica de
0,14 W/(m.K), densidade de 650 kg/m3 e calor específico de 230 kJ /kg.K, a partir de sua
classificação com aglomerado de partículas de madeira. A densidade de 650 kg/m3 também
corresponde ao valor especificado por fabricantes da chapa.
3.4 Simulações Térmicas
As simulações térmicas consideram a resposta térmica global de uma
edificação, sob a influência da cobertura, ventilação, ocupação e clima, e não somente o
comportamento térmico dos elementos de vedação isoladamente. O processo de simulação foi
conduzido pela ferramenta COMFIE (PEUPORTIER e SOMMEREUX, 1991), considerando
as condições dinâmicas de exposição ao clima de Londrina. A partir das simulações, avaliouse para um ano inteiro, o desempenho térmico de um protótipo, com a variação apenas dos
painéis e de parede, fazendo uma análise comparativa dos resultados e aplicando os critérios
de avaliação dos métodos por desempenho.
MÉTODO DE PESQUISA
74
A escolha pelo processo de simulação se deu devido à praticidade para
avaliação de várias composições de parede, o que, por monitoramento, seria necessária a
construção de um protótipo para cada variação, além de maior disponibilidade de tempo e de
recursos.
Optou-se pelo uso da ferramenta COMFIE devido à sua capacidade de simular
anualmente os valores horários da temperatura do ar interior. A acessibilidade à ferramenta
bem como a proximidade com pesquisadores que detêm o seu domínio, também motivaram a
escolha.
3.4.1 Determinação dos dados climáticos externos
Para o uso da ferramenta de simulação COMFIE, (PEUPORTIER e
SOMMEREUX, 1991) necessita-se que o arquivo do ano climático de referência (TRY) seja
montado dentro de um formato específico. Barbosa et al (1999) configuraram o arquivo do
ano climático de Londrina, de 1996, no formato COMFIE. Os dados que compõem o arquivo
são: temperatura de bulbo seco, radiação solar global, direta e difusa, horas de brilho solar,
umidade relativa do ar, velocidade dos ventos e mês, dia e hora em que tais fatores climáticos
ocorreram. Totalizam-se 8736 horas para cada variável envolvida.
3.4.2 Escolha do protótipo
O primeiro passo para o desenvolvimento das simulações foi a escolha do
protótipo utilizado como base para as variações dos painéis de vedação. Adotou-se o protótipo
de habitação social experimental, existente no campus da Universidade Estadual de Londrina,
construído através do programa HABITARE (BARBOSA et al, 2000). As razões para escolha
do protótipo foram:
MÉTODO DE PESQUISA
•
75
Facilidade na obtenção de dados relacionados com o seu dimensionamento,
composições de cobertura e de piso, aberturas para ventilação;
•
Possibilidade de monitoramento de dados climáticos internos para comparação
com os resultados obtidos através do processo de simulação;
•
Eficiência do sistema de ventilação e iluminação natural devido ao bom
dimensionamento e composição das aberturas;
•
Simplicidade formal.
J1
J1
DORMITORIO
8.78 m2
DORMITORIO
8.78 m2
P1
J2
P1
HALL
2.62 m2
P2
I.S.
1.35 m2
J3
COBERTURA CERAMICA
i = 35%
J1
P2
BANHO
1.13 m2
SALA ESTAR
11.76 m2
J4
J3
P1
P2
P2
P1
J1
COZINHA
5.80 m2
P1
J1
PLANTA BAIXA - PROTÓTIPO
CORTE
Figura 14 – Planta baixa e corte do protótipo adotado para simulação
O protótipo experimental possui área interna de 42,9 m2 e volume interno de
109,69 m3. Apresenta-se com paredes formadas por blocos cerâmicos estruturais aparentes,
com modulação do componente principal de 29 x 14 x 6,5 cm de altura. A cobertura possui
MÉTODO DE PESQUISA
76
laje mista, câmara de ar com estrutura em madeira, e telhas cerâmicas romanas, de cor natural.
O piso de 5 cm de espessura é de concreto magro com capeamento de argamassa,
permanecendo a cor natural do cimento. As principais aberturas para ventilação (J1) são
compostas por duas folhas de abrir de vidro simples transparente e duas folhas de abrir de
madeira tipo veneziana. As janelas basculantes encontram-se apenas no banheiro e cozinha.
Figura 15 – Imagem do protótipo experimental
Na etapa de montagem do projeto no COMFIE, algumas configurações foram
modificadas na composição da cobertura. Isso porque a associação dos painéis em madeira à
sua tecnologia para habitações exige o emprego de componentes construtivos leves e secos.
Assim, a laje mista original do protótipo foi substituída por forro de madeira nas simulações,
MÉTODO DE PESQUISA
77
pois este apresenta menor massa térmica além de compatibilidade de soluções e adequação à
realidade.
Tendo em vista que na pesquisa de Alves e Ino (2001) não foi possível atingir
todos os objetivos em relação à pesquisa com painéis devido à ineficiência da cobertura do
protótipo, buscou-se adotar uma composição bem isolada e protegida para as simulações.
Entretanto, com a substituição da laje mista por forro de madeira, a cobertura do protótipo
acabou ficando mais suscetível ao ganho de calor no verão. Assim, optou-se por adicionar
uma manta de alumínio nas simulações, com função de reduzir a emissão de calor, além de
configurar a telha na cor branca, o que reduz o coeficiente de absortância à radiação solar.
As demais configurações realizadas na ferramenta COMFIE apresentam-se a
seguir.
3.4.3 Dados de entrada
Os dados de entrada referem-se a todas as informações necessárias para alimentar a
ferramenta COMFIE de modo que a interpretação das características do protótipo e dos
painéis analisados sejam as mais reais possíveis.
3.4.3.1 Dados iniciais
Os dados iniciais solicitados pela ferramenta, dizem respeito à localização
geográfica e à temperatura média do solo do local em estudo.
Define-se o posicionamento médio para Londrina com: latitude de 23,4°S
(dado de entrada = - 23,4), longitude de 51,2°L (dado de entrada = 51,2) e altitude de 560 m.
MÉTODO DE PESQUISA
78
Em relação à temperatura média do solo, adotou-se o valor definido através das
pesquisas de Godoy apud Barbosa (1997), correspondente a 20° C para a região de Londrina.
3.4.3.2 Propriedades térmicas
A ferramenta COMFIE não possibilita a entrada de dados de resistência
térmica ou capacidade térmica dos painéis. A interpretação do fechamento é dada através de
elemento por elemento o qual ele é composto, a partir da definição das suas propriedades
térmicas e espessuras perpendiculares ao fluxo de calor. Assim, montou-se uma tabela com
todos os valores adotados por elemento construtivo, os quais estão de acordo com a norma
brasileira de desempenho térmico (NBR 15220 – 2 de 04/2005). Apenas para a propriedade de
calor específico foi necessária a conversão de kJ/(kg.K) do sistema internacional, para
Wh/(kg.K), unidade de cálculo do COMFIE.
Tabela 12 – Propriedades dos materiais adotados para simulação
Local
Densidade
(Kg/m3)
Condutividade
Térmica
(W/(m.K))
Calor Específico
(KJ/(Kg.K))
SI
Calor Específico
(Wh/(Kg.K))
COMFIE
PRB e piso
1800
1,15
1
0,28
Câmara de ar
P1, P2, P3 e
cobertura
1
*
1,24
0,34
Cerâmica
PRB e telha
cobertura
1600
0,9
0,92
0,26
Concreto
piso
2200
1,75
1
0,28
Lã de Vidro
P2
100
0,045
0,7
0,19
cobertura
2700
230
0,88
0,24
P3
650
0,14
2,3
0,64
PRA, P1, P2,
P3 e forro da
cobertura
500
0,15
1,34
0,37
janelas
2700
1,1
0,84
0,23
Material
Argamassa
Manta de alumínio
OSB (oriented
strand board)
Pinus
Vidro 3 mm
* variável com espessura e emissividade
MÉTODO DE PESQUISA
79
Em relação ao acabamento dos fechamentos do protótipo, foram determinados
os seguintes valores para as propriedades de absortância (α) para radiação solar e
emissividade (ε) para radiações a temperaturas comuns:
•
Painéis e paredes: exterior: α = 0,30 e ε = 0,90 / interior: α = 0,30 e ε = 0,90
•
Painel 1 natural: exterior: α = 0,50 e ε = 0,90 / interior: α = 0,50 e ε = 0,90
•
Cobertura: exterior: α = 0,30 e ε = 0,90 / interior: α = 0,30 e ε = 0,90
•
Piso: exterior: α = 0,40 e ε = 0,90 / interior: α = 0,40 e ε = 0,90
A absortância de 0,3 representa a pintura branca (cor clara), 0,40 a pintura
cinza e cor de terra, e 0,5 a cor natural da madeira de pinus (ssp) (cor média).
3.4.3.3 Configurações das composições de fechamento
Para a configuração das composições de todos os fechamentos, solicita-se a
espessura de cada elemento com suas respectivas propriedades térmicas. A ordem de entrada
dos elementos ocorre do exterior para o interior, perpendicular ao fluxo do calor. A
ferramenta interpreta cada elemento como uma camada homogênea. Assim, nesta etapa, foi
necessário adequar as composições de fechamento compostas por camadas heterogêneas. Os
painéis de vedação, por exemplo, apresentam montantes de 5 x 5 cm em madeira e câmara de
ar numa única camada, assim como os tijolos cerâmicos, com camada composta por cerâmica
e câmara de ar.
Para a interpretação de camadas homogêneas, adotou-se o critério de
compensação de massa, utilizado nos experimentos de Barbosa (1997) e recomendado pelo
manual do COMFIE (PEUPORTIER e SOMMEREUX, 1991), com o objetivo de tornar a
composição equivalente em resistência térmica.
MÉTODO DE PESQUISA
•
80
Painéis de vedação P1, P2 e P3:
Primeiramente foram considerados todos os elementos que compõem a
estrutura de um painel típico em madeira, como montantes, travessas e guias superiores e
inferiores. As áreas desses componentes foram distribuídas para a superfície das tábuas de
madeira exterior e interior, adotando um acréscimo na sua espessura.
Adotou-se um módulo de 60 cm de largura, composto por um montante, duas
travessas e duas guias, superior e inferior, conforme é demonstrado no esquema a seguir.
Montante 5 x 5 x 250 cm
Guia superior
5 x 5 x 60 cm
Travessa
5 x 5 x 55 cm
Travessa
5 x 5 x 55 cm
Guia inferior
5 x 5 x 60 cm
MÓDULO P1, P2 E P3
VISTA PAINEL MODELO
Figura 16 – Esquema da estrutura dos painéis P1, P2 e P3.
As áreas dos componentes da estrutura dos painéis distribuídas ao longo do
módulo definiram um acréscimo de 0,8 cm na espessura em camada de madeira. Metade do
valor, 0,4 cm, foi adicionado à camada de madeira exterior e a outra metade à camada
interior. Ambas assumiram assim, espessura de 2,6 cm, restando uma camada de ar de 4,2 cm
no centro.
MÉTODO DE PESQUISA
P1 original
81
P1 equivalente
60
Câmara de ar
Rar = 0,16 (m2.K)/W
Camada de madeira
Montante
EXT.
2.2
EXT.
INT.
5
2.2
2.6
INT.
4.2
2.6
Figura 17 – Esquema dos painéis equivalentes P1 e P2 para entrada de dados no COMFIE
Para P2, assume-se o mesmo painel equivalente de P1, diferenciando-se apenas
pelo seu preenchimento por lã de vidro.
O painel P3, além da estrutura padrão, apresenta sarrafos de madeira devido ao
acréscimo da segunda câmara de ar. Assim, além da adição de 0,4 cm para cada lado do
painel, determinou-se outro acréscimo de 0,2 cm para cada lado, referente à compensação da
área dos dois sarrafos.
P3 original
P3 equivalente
OSB
Câmara de ar
Rar = 0,16 (m2.K)/W
OSB
60
Sarrafo
5
EXT.
Camada de madeira
2.2
INT.
2.4 5
1.2
2.2
EXT.
2.4
INT.
2 4.2
1.2 0.6
2.6
Figura 18 – Esquema do painel equivalente P3 para entrada de dados no COMFIE
MÉTODO DE PESQUISA
82
A equivalência em resistência térmica correspondente para P3 foi dada por seis
camadas homogêneas, sendo uma camada de madeira com 2,4 cm (0,2 do acréscimo dos
sarrafos), uma camada de ar de 2 cm, uma camada de OSB de 1,2 cm, uma camada de
madeira de 0,6 cm (0,2 do acréscimo dos sarrafos e 0,4 do acréscimo do montante, travessas e
guias), e por último, uma camada de madeira de 2,6 cm (0,4 do acréscimo do montante,
travessas e guias).
•
Paredes PRA e PRB:
Na PRA, a área da mata-junta, presente no sistema, foi transformada em
espessura equivalente, gerando uma única camada de madeira com 2,8 cm de espessura.
PRA original
EXT.
EXT.
INT.
6
Mata-junta
INT.
Camada de madeira
22
Tábua
PRA equivalente
1.2
1.2
2.8
2.2
Figura 19 – Esquema da parede equivalente PRA para entrada de dados no COMFIE
Da mesma forma procedeu-se com PRB formada por tijolo cerâmico de 6
furos, de dimensões de 9 x 19 x 14 cm (alt.), reboco de 2,5 cm dos dois lados e argamassa de
assentamento na face superior e uma das laterais. Para equivalência, formaram-se sete
camadas homogêneas sendo elas: duas camadas de reboco + argamassa de assentamento com
3,2 cm, três camadas de tijolo cerâmico com 1,96 cm, e duas camadas de ar com 2,7 cm.
MÉTODO DE PESQUISA
PRB original
83
PRB equivalente
Camada de tijolo
cerâmico
Camada de ar
Rar = 0,16 (m2.K)/W
Camada de reboco +
2.5
14
2.5
3.2
2.7
2.7
1.96
3.2
1.96
1.96
Figura 20 – Esquema da parede equivalente PRB para entrada de dados no COMFIE
Salienta-se que a adoção de espessuras equivalentes é um procedimento
recomendado pelo manual do COMFIE. Entretanto, podem ocorrer algumas distorções nos
resultados finais já que as espessuras originais são alteradas. Algumas ferramentas de
simulação atualmente difundidas podem eliminar estas distorções, tal como o Energy Plus.
•
Cobertura e Piso:
Em relação ao piso, fazendo uma associação com a tecnologia da madeira,
recomenda-se que a edificação esteja elevada 50 cm do solo, apoiada em bases de concreto
com estrutura protegida contra umidade. A seqüência de composição deste tipo de piso no
COMFIE seria: uma camada de terra, câmara de ar não ventilada, plataforma do piso e
assoalho de 2,2 cm. Já o piso original do protótipo é composto por terra, concreto e
argamassa. Entretanto, ao comparar as resistências térmicas de superfície a superfície dos dois
tipos de composição, obtêm-se valores de 0,1131 (m2.K)/W para o piso em madeira e de
0,1149 (m2.K)/W para o piso em concreto.
MÉTODO DE PESQUISA
INT.
84
10
ASSOALHO EM TÁBUA
DE 2,2 CM DE ESP.
EXT.
VIGA DE MADEIRA DE
PINUS - 5 X 10 CM
50
40
CÂMARA DE AR
TERRA
Figura 21 - Composição do piso em madeira
1
5
4
ARGAMASSA 1 CM
CONCRETO 4 CM
Fonte: Reconstituído de Moura e Barnabé (2003)
TERRA
Figura 22 – Camadas do piso de concreto para entrada de dados no COMFIE
Fonte: Reconstituído de Barbosa et al (2000)
Sabe-se que, na habitação em madeira, o espaço livre a 50 cm do solo
normalmente é ventilado. Porém, o COMFIE interpreta como uma câmara de ar não
ventilada, o que descaracteriza o comportamento térmico do sistema. Assim, devido a não
interpretação da ferramenta acerca da composição do piso tradicionalmente adotada nas
habitações em madeira e, sabendo que as resistências térmicas dos dois pisos analisados estão
muito próximas, adotou-se a composição do piso original em concreto. Como futuras
MÉTODO DE PESQUISA
85
contribuições, o efeito do piso elevado de madeira pode ser avaliado por meio de
monitoramento de um protótipo, podendo garantir assim, resultados reais.
Para a cobertura, adotou-se câmara de ar com altura equivalente de 45 cm,
correspondente a metade da altura do forro até a cumeeira. A composição da cobertura foi
definida através das camadas homogêneas a seguir.
A manta de alumínio foi adotada para reduzir a emissão de calor, favorecendo
o aumento da resistência da câmara de ar, principalmente para fluxo de calor descendente.
TELHA CERÂMICA 1 cm
CÂMARA DE AR 3 cm
CÂMARA DE AR
Rar = 0,61 (m2.K)/W para verão
Rar = 0,27 (m2.K)/W para inverno
45
MANTA DE ALUMÍNIO
FORRO DE MADEIRA 1 CM
Figura 23 – Camadas da cobertura para entrada de dados no COMFIE
3.4.3.4 Zonas e Esquemas de Ocupação
A ferramenta COMFIE permite a definição de várias zonas para avaliação
térmica de ambientes independentes, dentro de um mesmo projeto. Como o protótipo adotado
apresenta dimensões reduzidas e poucos cômodos, este foi considerado como uma única zona
para o processo de simulações. A zona apresenta quatro paredes externas além dos
fechamentos da cobertura e piso. As paredes internas foram consideradas como paredes
capacitivas, interpretadas pela ferramenta, através de suas áreas e composições. As paredes
internas apresentam as mesmas composições das paredes externas simuladas.
MÉTODO DE PESQUISA
86
Na etapa de definição da zona, deve-se introduzir o valor correspondente ao
número máximo de renovações do ar que ocorrem, por hora, no interior do protótipo. Através
do procedimento de cálculo definido por Lamberts, Ghisi e Papts (2000) para cálculo do
número de renovações de ar, e através da previsão do fluxo de entrada e saída do ar pelas
aberturas do protótipo definido por Barbosa et al (2000), chegou-se ao valor máximo de 37
renovações de ar por hora. (ver cálculo em anexo A). Este valor foi introduzido na ferramenta
para o processo de simulação.
Na etapa de entrada dos dados referentes ao esquema de ocupação, a
ferramenta permite que se defina um modelo de ocupação baseado no número de pessoas
existentes por hora do dia, controle da porcentagem do número de renovação do ar por hora
do dia e, geração de fontes internas de calor por horas do dia.
Em relação às fontes internas de calor, foram adotados dois procedimentos. O
primeiro segue a recomendação do projeto de norma brasileira de desempenho (ABNT, 2002)
para aplicação do seu método por desempenho. A norma especifica que para a aplicação do
método, deve-se desconsiderar a presença de fontes internas de calor (ocupantes, lâmpadas e
outros equipamentos em geral), tanto para avaliar as condições de conforto no verão como
também no inverno, na zona bioclimática 3. Assim, uma etapa de simulações foi realizada
desconsiderando a presença de fontes internas de calor.
O segundo procedimento de simulação considera as fontes internas de calor
para aplicação do método de horas de desconforto. O esquema de ocupação para a definição
das fontes internas foi baseado nos estudos de campo realizados por Barbosa (1997), na
cidade de Londrina, em algumas habitações de interesse social. Para o esquema de ocupação
com pessoas, adotaram-se quatro usuários hipotéticos, com variações de permanência no
protótipo, ao longo do dia.
MÉTODO DE PESQUISA
87
É importante ressaltar que a avaliação segundo a interferência de fontes
internas de calor representa uma condição mais real e de grande influência nos resultados
finais de temperatura no interior do ambiente.
PAREDE NORTE
DORMITORIO
CIMENTADO
P1
JANELA DE
ABRIR - UMA FOLHA
DE VIDRO E UMA DE
MADEIRA
PAREDE OESTE
J2
J1
DORMITORIO
CIMENTADO
P1
HALL
CIMENTADO
J1
I.S.
BANHO
CIMENTADO
J3
PAREDE LESTE
J1
JANELAS COM DUAS FOLHAS DE
VIDRO E DUAS FOLHAS DE MADEIRA
PAREDES INTERNAS CAPACITIVAS
PAREDES EXTERNAS
JANELAS
BASCULANTES
SALA ESTAR
CIMENTADO
J4
P2
COZINHA
CIMENTADO
P1
PAREDE SUL
PLANTA BAIXA - PROTÓTIPO
Figura 24 – Planta baixa: Indicação das paredes externas, capacitivas e janelas do protótipo simulado
Todos as janelas foram configuradas com transmitância térmica de 5,79
W/(m2.K), correspondente ao vidro comum de 3 mm.
Além de duas folhas de abrir, em vidro, presente nas principais janelas, essas
apresentam também duas folhas tipo veneziana, em madeira. Nas simulações, as folhas de
madeira foram configuradas como dispositivo de sombreamento, representando 100% de
opacidade, dentro de um período das 21:00 as 7:00 horas da manhã. Com isso, atribuiu-se um
aumento de 0,2367 (m2.K)/W na resistência térmica para cada janela que apresenta a folha de
madeira (espessura da folha de 1 cm e condutividade de 0,15 W/(m.K), durante o período
MÉTODO DE PESQUISA
88
noturno. Ao longo do dia, manteve-se a incidência da radiação solar direta através das
aberturas.
O protótipo também foi simulado com dispositivo de sombreamento nas
aberturas, de modo a avaliar o comportamento térmico dos painéis em função da ausência da
radiação solar direta no interior do ambiente. Assim, atribuiu-se o uso de cortinas em todas as
aberturas, das 7:00 as 21:00 horas.
Outro sombreamento configurado foi o beiral da cobertura. Para todas as
simulações, as janelas recebem proteção do beiral de 60 cm.
Em relação ao controle do número de renovação do ar, foram definidos três
procedimentos específicos de simulação:
•
O primeiro com 100% do número de renovação do ar, ou 37 ren/h, ocorrendo
das 7:00 as 21:00 horas e 10%, ou 3,7 ren/h, ocorrendo no restante dos
horários, para avaliar as condições de verão;
•
O segundo procedimento com 3% do número de renovações do ar, ou 1 ren/h,
ocorrendo para o dia todo, para avaliar as condições de inverno;
•
O terceiro procedimento com 27% do número de renovações, ou 10 ren/h,
ocorrendo das 7:00 as 21:00 e 10% ocorrendo no restante dos horários, para
avaliar as condições de verão.
A redução do número de renovações do ar por hora, de 37 ren/h para 10 ren/h,
adotado no terceiro procedimento, ocorreu devido a este último ser mais adaptável à realidade
das habitações de interesse social, com limitações de custo. Esta condição de 10 ren/h foi
adotada no protótipo com dispositivo de sombreamento nas aberturas, devido ao fato de que
ativando-se o dispositivo pelo morador reduz-se a ventilação no protótipo. Considera-se que o
MÉTODO DE PESQUISA
89
usuário não fecha todas as cortinas ao mesmo tempo, e sim apenas a de incidência de radiação
solar em determinados horários.
As informações sobre cada procedimento adotado para as variações de
simulação encontram-se em anexo. (ver anexo D).
3.4.4 Procedimentos para aplicação dos métodos por desempenho e análises
comparativas
Devido à necessidade de adequação do projeto do protótipo aos diferentes
esquemas de ocupação (com fontes de calor, sem fontes de calor, com janelas abertas ou
fechadas,...), criou-se um conjunto de simulações, que ao final, geraram resultados aptos a
serem utilizados para análise comparativa e aplicação dos métodos por desempenho.
Para as análises comparativas, foram utilizadas as configurações do protótipo
com 1 ren/h e sem fontes internas de calor, de modo a obter uma melhor interpretação dos
resultados entre painéis, sem a influência excessiva da ventilação e sem a geração de calor
interno por equipamentos e pessoas.
Para os métodos de avaliação por desempenho, os procedimentos adotados de
simulação estão descritos na figura a seguir:
MÉTODO DE PESQUISA
Simulações com fontes internas de calor
para cada variação de painel e parede
referencial
Simulações sem fontes internas de
calor para cada variação de painel
e parede referencial
1- Com 37 ren/h
2- Resistência
Térmica da
câmara de ar da
cobert. de 0,61
(m2.K)/W
3- Sem
dispositivo de
sombreamento
nas aberturas
1- Com 1 ren/h
2- Resistência
Térmica da
câmara de ar da
cobert. de 0,27
(m2.K)/W
3- Sem dispositivo
de sombreamento
nas aberturas
Avaliação das
temperaturas do
dia típico de
verão
Avaliação das
temperaturas do
dia típico de
inverno
Aplicação do método do projeto de
norma de desempenho
90
1- Com 37 ren/h
2- Resistência
Térmica da
câmara de ar da
cobert. de 0,61
(m2.K)/W
3- Sem
dispositivo de
sombreamento
nas aberturas
Análise
comparativa do
desempenho
dos painéis
1- Com 10
ren/h
2- Resistência
Térmica da
câmara de ar da
cobert. de 0,61
(m2.K)/W
3- Com
dispositivo de
sombreamento
nas aberturas
1- Com 1 ren/h
2- Resistência
Térmica da
câmara de ar da
cobert. de 0,27
(m2.K)/W
3- Sem
dispositivo de
sombreamento
nas aberturas
Somatório das
temperaturas
acima de 29°C
Somatório das
temperaturas
abaixo de 18°C
Aplicação do
método de horas
de desconforto
Figura 25 – Procedimentos para aplicação dos métodos por desempenho
Em cada variação de esquema de ocupação foram realizadas seis simulações
referentes às diferentes composições de parede, sendo elas: PRA, PRB, P1, P2, P3 e P1
natural (cor da madeira de pinus (ssp)). As simulações realizadas com 37 ren/h e com 10 ren/h
tiveram a composição da cobertura configurada com resistência térmica da câmara de ar de
0,61 (m2.K)/W, para fluxo de calor descendente, representando uma condição de verão. As
simulações realizadas com 1 ren/h foram configuradas com resistência térmica da câmara de
ar da cobertura de 0,27 (m2.K)/W, para fluxo de calor ascendente, e representam uma
condição de inverno.
MÉTODO DE PESQUISA
91
As janelas, em condição de verão e sem dispositivo de sombreamento
representam: Esquema de ocupação com 100% do número de renovação do ar por hora dentro
do período de 7:00 as 21:00 horas e de 10% dentro do período de 22:00 as 06:00 horas.
As janelas, em condição de verão e com dispositivo de sombreamento
representam: Esquema de ocupação com 27% do número de renovação do ar por hora dentro
do período de 7:00 as 21:00 horas e de 10% dentro do período de 22:00 as 06:00 horas.
As janelas em condição de inverno representam: Esquema de ocupação com
3% do número de renovação do ar para todas as horas do dia.
Para o processamento de simulação, o arquivo climático de Londrina foi
introduzido para simular cada um dos projetos criados, resultando, para cada um deles, 8736
dados horários anuais de temperatura interna.
Para a realização da análise comparativa e aplicação do método de horas de
desconforto de Barbosa (1997) e do projeto de norma de desempenho (ABNT, 2002), os 8736
dados gerados pelo COMFIE no formato txt foram convertidos para o formato xls, do Excel.
O somatório das temperaturas que ficaram acima de 29°C (acima da condição
de conforto definida por Givoni (1992)) ocorreu para as simulações cujo protótipo apresenta
fontes internas de calor e janelas com e sem dispositivos de sombreamento nas aberturas. O
somatório das temperaturas que ficaram abaixo de 18°C (abaixo da condição de conforto
definida por Givoni (1992)) ocorreu para as simulações de protótipo com 1 ren/h e sem
dispositivo de sombreamento. Obteve-se assim, a quantidade de horas de temperatura fora da
zona de conforto, tanto para o frio como para o calor. Com o resultado, pode-se aplicar o
parâmetro de 1000 horas de desconforto definido pelo método de horas de desconforto de
Barbosa (1997) para a cidade de Londrina.
MÉTODO DE PESQUISA
92
Os dados necessários para aplicação do método do projeto de norma de
desempenho (ABNT, 2002) referem-se apenas aos dias típicos de verão e de inverno.
Segundo Lemos e Barbosa (1999), pode-se adotar como dias típicos para Londrina o dia
12/07/96 (inverno), e o dia 19/12/96 (verão). Assim, apenas os 24 dados horários de
temperatura referentes a cada dia típico, foram avaliados para a aplicação do método do
projeto de norma.
3.5 Verificação dos dados do Protótipo Monitorado x Simulado
Para a confirmação dos procedimentos de simulação adotados no COMFIE
para esta pesquisa, fez-se uma comparação dos resultados de temperatura do protótipo,
gerados por simulação e por monitoramento.
O protótipo apresenta-se sob constante monitoramento através de aparelhos
data-loggers do tipo HOBO, instalados em todos os ambientes. Coletaram-se os dados de
temperatura e umidade do dia 09 de julho de 2004, do HOBO posicionado no centro da sala
do protótipo, na altura mediana. No período de monitoramento, o protótipo apresentava-se
fechado, com todas as folhas das janelas, de vidro e de madeira, fechadas, sem ocupação e
sem geração de fontes internas de calor.
Para a simulação, mantiveram-se todas as características construtivas do
protótipo, com paredes em blocos cerâmicos aparentes, e cobertura com laje mista. Ele foi
simulado sem fontes internas de calor, sem ocupação e com todas as folhas de madeira
fechadas, representando 100% de opacidade ao longo do dia. Com esta alteração, a ferramenta
interpretou que não houve a incidência de radiação solar direta no ambiente interno,
aproximando-se desta forma, da condição real no período de monitoramento.
MÉTODO DE PESQUISA
93
Embora o monitoramento tenha sido realizado em condição climática exterior
diferente da adotada para a simulação (aquele em 2004 e este com o arquivo climático de
1996), o traçado de suas curvas demonstra proximidade dos valores de temperatura interna,
indicando boa interpretação pela ferramenta COMFIE, dos dados originais.
A seguir, tem-se o gráfico com as variações de temperatura interna ocorridas
no protótipo monitorado e no simulado, para o dia 09 de julho.
22
21
20
19
18
Temp. 17
(°C) 16
15
14
13
12
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Horas
Temp. abrigo externo
Temp. interna monitorada
Temp. interna simulada
Figura 26 – Gráfico comparativo das curvas de temperatura interna obtidas por monitoramento e por
simulação.
APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS
94
4 APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS
4.1 Caracterização das Propriedades Térmicas dos Painéis
Na tabela a seguir, tem-se os valores das propriedades térmicas calculadas
conforme os procedimentos da norma brasileira de desempenho térmico (NBR 15220 – 2 de
04/2005). A memória de cálculo apresenta-se em anexo (anexo B).
Tabela 13 – Propriedades Térmicas dos Painéis e Paredes Referenciais
TIPOLOGIA ESPESS.
(m)
DE PAINEL
CAPAC.
TÉRMICA
KJ / (m2 . K)
TRANSMITÂNCIA
TÉRMICA
W / (m2.K)
RESIST. FATOR ATRASO
TÉRMICA SOLAR TÉRMICO
(%)
(HORAS)
(m2.K) / W
PRA
0,022 +
mata-junta
17
2,93
0,3410
3,5
1,1
P1
0,094
33
1,55
0,6442
1,9
2,4
P2
0,094
37
0,75
1,3421
0,9
3,7
P3
0,13
51
1,12
0,8919
1,3
3,7
PRB
0,14
160
2,38
0,4202
2,9
3,6
Todas as paredes foram avaliadas com pintura externa e interna na cor clara
(absortância = 0,3 e emissividade = 0,9).
Nota-se, pela tabela 13, que a maior diferença estabelecida entre as
propriedades dos painéis e de PRB são para valores de capacidade térmica. Definem-se dois
sistemas distintos, já descritos na revisão bibliográfica. Um sistema leve, mas com elevada
resistência térmica, formado pelos painéis em madeira e, um sistema de elevada capacidade
térmica e baixa resistência térmica, formada pelo sistema tradicional de alvenaria de tijolos
cerâmicos.
APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS
95
Outro fator importante a se observar é a propriedade de atraso térmico. As
variações P2 e P3 com seus devidos incrementos, por lã de vidro e duas câmaras de ar,
respectivamente, atingem as mesmas quantidades de horas de atraso entre si, e em relação à
parede PRB. O aumento do atraso térmico de 2,4 horas (obtido para P1) para 3,7 horas (obtido
em P2 e P3) ocorreu devido à alta resistência térmica adquirida com a introdução de isolante
térmico, para P2 e, com o incremento com uma segunda câmara de ar além de mais elementos
de baixa condutividade térmica, para P3.
A seguir, tem-se o gráfico comparativo das propriedades de atraso térmico
obtidas para os painéis e paredes referenciais.
Atraso Térmico
4
3,7
3,7
3,6
P2
P3
PRB
3,5
Horas
3
2,4
2,5
2
1,5
1,1
1
0,5
0
PRA
P1
Figura 27 – Gráfico comparativo da propriedade de atraso térmico dos painéis e paredes
Através das propriedades de capacidade térmica e resistência térmica dos
painéis, obteve-se o gráfico comparativo entre os painéis avaliados e as paredes referenciais
de baixo (PRA) e bom desempenho (PRB).
APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS
160
160
1,40
1,3421
140
1,20
120
1,00
0,8919
100
80
60
0,6442
0,3410
40
20
1,60
33
0,80
0,60
51
37
0,4202
17
0,40
0,20
0
Resistência térmica (m2.K/W)
Capacidade térmica (KJ/m2.K)
180
96
0,00
PRA
P1
P2
Capacidade Térmica
P3
PRB
Resistência Térmica
Figura 28 – Gráfico comparativo das propriedades de capacidade térmica e resistência térmica dos
painéis e paredes referenciais
Os três painéis P1, P2 e P3 apresentam valores de resistência térmica
superiores aos das paredes referenciais. No caso da parede PRB, em alvenaria de tijolos
cerâmicos, a baixa resistência térmica pode ser compensada pela sua alta capacidade térmica.
Já a parede PRA, em tábua de madeira, apresenta valores baixos para ambas as propriedades,
definindo assim, baixo desempenho térmico.
A variação mais significativa da propriedade de capacidade térmica, em relação
aos painéis em madeira, ocorre entre as composições PRA e P1. Devido ao acréscimo de uma
câmara de ar e à duplicação do fechamento em P1, a capacidade térmica passou a assumir o
dobro do valor de PRA. Já para as outras variações de painéis, os valores de capacidade
térmica não sofreram aumento significativo, mesmo com o acréscimo de outros elementos
construtivos, como em P3.
Demonstra-se que os painéis de vedação mantêm-se com baixos valores de
capacidade térmica. Portanto, define-se o sistema de painéis em madeira como fechamentos
APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS
97
de baixa capacidade de armazenar calor, conforme já destacado em Atem (2002), Bogo
(2003) e Alvarez e Vittorino (1993).
Entretanto, devido à baixa condutividade térmica da madeira e à presença de
câmaras de ar no interior dos painéis, a resistência térmica tende a ser elevada, assim como é
demonstrado no gráfico da figura 28. A variação mais expressiva ocorreu com a introdução de
um isolante térmico no interior do painel P2.
A partir da análise das propriedades térmicas, não se sabe se, para o clima de
Londrina, os valores de resistência térmica obtidos em P1 e P3 são suficientes para suprir a
baixa capacidade térmica do sistema construtivo, ou se é necessário o emprego de isolantes
térmicos, como em P2. Assim, empregam-se métodos de avaliação para melhor compreensão
do desempenho térmico dos painéis.
4.2 Aplicação de Métodos Simplificados
4.2.1 Método do Fluxo de Calor
A partir do cálculo de fluxo de calor, foi realizada a comparação da quantidade
de calor que atravessa os painéis e paredes orientadas para oeste, por m2, com a influência da
radiação solar, transmitância térmica de cada fechamento e absortância à radiação solar. Para
o cálculo, igualou-se a temperatura exterior com a interior.
Através da aplicação do método de cálculo do fluxo de calor para as paredes
referenciais e painéis avaliados, obtiveram-se os seguintes resultados:
APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS
98
30
25
20
q
2
(W/m )
15
10
5
0
6
8
10
12
14
16
18
Horas
PRA
P1
P2
P3
PRB
P1 natural
Figura 29 – Gráfico do fluxo de calor dos painéis e paredes avaliados - Orientação oeste.
Devido à constância das variáveis envolvidas no cálculo do fluxo de calor, com
exceção da transmitância térmica, os resultados são proporcionais a esta última propriedade.
Observa-se que os melhores desempenhos foram obtidos, respectivamente, por P2, P3 e P1, os
quais apresentam os menores valores de transmitância térmica. Consequentemente PRA e
PRB apresentam os mais altos fluxos de calor devido à alta transmitância térmica.
Para avaliar a influência da cor na fachada, obteve-se também o fluxo de calor
do painel P1 com cor natural da madeira de pinus (ssp), nomeado P1 natural, com absortância
de 0,5. Nota-se pelo gráfico da figura 29, a forte influência da cor, onde a curva de P1 natural
fica próxima da curva de PRA, atestando maior suscetibilidade aos ganhos de calor.
Desta forma, a partir da análise do fluxo de calor, avalia-se que é importante
adotar cores mais claras para os painéis de vedação em madeira, para minimizar assim, os
ganhos de calor no verão.
APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS
99
4.2.2 Método da norma de desempenho térmico
A norma brasileira de desempenho térmico (NBR 15220 – 3 de 04/2005)
apresenta parâmetros avaliativos para algumas propriedades térmicas de fechamentos
verticais. Para a zona bioclimática 3 (região de Londrina) chegou-se aos seguintes resultados:
Tabela 14 – Resultado da avaliação dos painéis e paredes de acordo com a norma de desempenho
térmico (NBR 15220 – 3 de 04/2005).
Tipologia de Painel
Valores obtidos
Transmitância Térmica
U ≤ 3,60 W/(m2.K)
Atraso Térmico
Fator de Calor Solar
φ ≤ 4,3 horas
FCS ≤ 4,0 %
2
PRA - tábua
U = 2,93 W/(m .K)
φ = 1,1 horas
FCS = 3,5 %
A
A
A
P1 - tábua + câmara de ar 5
cm + tábua
U = 1,55 W/(m2.K)
φ = 2,4 horas
FCS = 1,9 %
A
A
A
U = 0,75 W/(m2.K)
P2 - tábua + lã de vidro 5 cm +
φ = 3,7 horas
tábua
FCS = 0,9 %
A
A
A
U = 1,12 W/(m2.K)
φ = 3,7 horas
FCS = 1,3 %
A
A
A
U = 2,38 W/(m2.K)
PRB - tijolo cerâmico + reboco φ = 3,6 horas
FCS = 2,9 %
A
A
A
P3 - tábua + câmara de ar 5
cm +OSB + câmara de ar 2,4
cm + tábua
I - Desempenho Inadequado
A - Desempenho adequado
Todos os painéis e paredes referenciais foram considerados adequados para a
região de Londrina, segundo a norma de desempenho térmico (NBR 15220 – 3 de 04/2005).
Até mesmo a parede PRA de apenas tábua de madeira de pinus (ssp) foi considerada
adequada, fato já comprovado por Bogo (2003), destacando que apenas as madeiras de baixa
densidade são aprovadas pelo projeto de norma. Madeiras densas, de maior condutividade
térmica, aplicadas numa única camada de 2,2 cm não são adequadas à região.
Em relação aos parâmetros especificados, não existe um valor mínimo para a
propriedade de atraso térmico. Com atraso térmico de 1,1 horas calculado para PRA, acredita-
A P R E S E N T A Ç Ã O E A N Á L I S E D O S R E S U L T A D O S 100
se que este seja um valor muito baixo, o que favorece a ocorrência de grandes amplitudes
térmicas no interior da edificação que recebe este tipo de fechamento.
4.2.3 Método do Projeto de Norma de Desempenho
O método do projeto de norma de desempenho de edificações de até cinco
pavimentos (ABNT, 2002) estabelece dois parâmetros avaliativos: a transmitância e a
capacidade térmica. A seguir, tem-se a avaliação segundo este método para a zona
bioclimática 3.
Tabela 15 - Resultado da avaliação dos painéis e paredes de acordo com o projeto de norma de
desempenho (ABNT, 2002).
Tipologia de Painel
Valores Obtidos
Transmitância Térmica
Capacidade Térmica
U ≤ 3,7 (p/ α < 0,6)
CT ≥ 130
2
PRA - tábua
U = 2,93 W/(m .K)
CT = 17 kJ/(m2.K)
A
I
P1 -tábua + câmara de ar 5 cm +
tábua
U = 1,55 W/(m2.K)
CT = 33 kJ/(m2.K)
A
I
P2 - tábua + lã de vidro + tábua
U = 0,75 W/(m2.K)
CT* = 20 kJ/(m2.K)
A
I
P3 - tábua + câmara de ar 5 cm +
U = 1,12 W/(m2.K)
OSB + câmara de ar 2,4 cm +
CT = 51 kJ/(m2.K)
tábua
A
I
U = 2,38 W/(m2.K)
CT = 160 kJ/(m2.K)
A
A
PRB - tijolo cerâmico + reboco
I - Desempenho Inadequado
A - Desempenho adequado
* CT de P2 foi recalculado para atender aos requisitos do projeto de norma devido a existência de isolante térmico
com valor de condutividade térmica menor do que 0,065 W/(m.K) e resistência térmica maior do que 0,5
(m2.K)/W. Assim, o cálculo da capacidade térmica foi realizado desprezando-se o fechamernto em tábua de pinus
(ssp) voltado para o ambiente externo, posicionado a partir do isolante térmico. Ver cálculo em anexo C.
Todos os painéis de vedação em madeira foram considerados inadequados para
a região de Londrina segundo o projeto de norma de desempenho (ABNT, 2002), para o
requisito de capacidade térmica. O maior valor obtido foi de 51 kJ/(m2.K), em P3. Este valor
A P R E S E N T A Ç Ã O E A N Á L I S E D O S R E S U L T A D O S 101
está distante do mínimo estabelecido pela norma, inviabilizando qualquer tipo de adequação
dos painéis de vedação em madeira para a zona bioclimática em estudo. Já a transmitância
térmica mínima recomendada favorece adequação de todas as paredes e painéis avaliados,
inclusive a PRA, utilizada nesta pesquisa, como parâmetro de fechamento de baixo
desempenho térmico.
Nota-se uma contradição dos resultados gerados da aplicação dos dois projetos
de norma. Enquanto que a norma de desempenho térmico (NBR 15220 – 3 de 04/2005)
recomenda que as paredes sejam leves e refletoras e assim, considera adequados todos os
painéis para a zona bioclimática 3, o projeto de norma de desempenho (ABNT, 2002)
desaprova todos os painéis devido à baixa capacidade térmica deles.
Da aplicação dos métodos simplificados das normas, mantêm-se a dúvida se os
painéis são adequados termicamente ou não, à região de Londrina. Assim, para atingir o
objetivo da pesquisa, esta foi conduzida pela avaliação térmica dos painéis a partir dos
resultados das simulações e aplicação dos métodos por desempenho.
4.3 Resultados das Simulações e Análise Comparativa
As simulações foram adotadas para avaliar o desempenho térmico dos painéis
de vedação em madeira frente à influência da cobertura, ventilação, ocupação e considerando
as condições dinâmicas de exposição ao clima de Londrina, de modo a gerar resultados mais
completos quando submetidos a estas variáveis. Assim, as análises tiveram como base a
resposta térmica de um protótipo e a comparação dos resultados obtidos com P1, P2 e P3, e
com os referenciais já conhecidos de mau e bom desempenho, representado respectivamente
por PRA e PRB.
A P R E S E N T A Ç Ã O E A N Á L I S E D O S R E S U L T A D O S 102
A ferramenta de simulação gerou resultados para cada variação de esquema de
ocupação definida no capítulo de método de pesquisa.
Observou-se que as constantes renovações de ar no interior do protótipo,
configurado com 37 ren/h, dificultavam a análise das variações térmicas que ocorriam com os
diferentes painéis, conforme é demonstrado no gráfico da figura 30. Avalia-se que as
condições internas no interior do protótipo foram fortemente influenciadas pelas constantes
trocas de ar, inviabilizando uma análise térmica em função da variação dos painéis. Assim,
optou-se por fazer uma análise comparativa do desempenho dos painéis no protótipo com 1
ren/h e sem fontes internas de calor. Desta forma, as variações térmicas entre os painéis foram
mais compreensíveis para análise.
Variações da temperatura ao longo do dia de solstício de verão
34
32
30
Temp. 28
(°C)
26
24
22
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Horas
Clima externo
PRA
P1
P2
P3
P1 natural
PRB
Figura 30 – Comparação dos resultados de temperatura obtidos por simulação, para o dia de solstício
de verão, 22 de dezembro, com o protótipo configurado com 37 ren/h e com fontes internas de calor.
A P R E S E N T A Ç Ã O E A N Á L I S E D O S R E S U L T A D O S 103
No gráfico da figura 30, observa-se que as curvas que expressam o
comportamento térmico dos painéis e paredes, de hora em hora, estão muito próximas umas
às outras, inviabilizando uma análise mais detalhada das variações de painéis.
Já no protótipo com 1 ren/h e sem fontes internas de calor geradas por
lâmpadas, equipamentos e pessoas, a resposta térmica foi influenciada pelo desempenho
térmico dos painéis e paredes, como é demonstrado no gráfico da figura 31. Ressalta-se que a
hierarquia de desempenho térmico dos painéis e paredes manteve-se a mesma, tanto na
análise do protótipo com 37 ren/h como o protótipo com 1 ren/h.
Variações da temperatura ao longo do dia de solstício de verão
34
32
30
Temp. 28
(°C)
26
24
22
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Horas
Clima Ext.
PRA
P1
P2
P3
P1 natural
PRB
Figura 31 - Comparação dos resultados de temperatura obtidos por simulação, para o dia de solstício
de verão, 22 de dezembro, com o protótipo configurado com 1 ren/h e sem fontes internas de calor.
No dia de solstício de verão, o protótipo com PRA, parede referencial formada
por apenas tábua de 2,2 cm de espessura, apresenta a curva que mais acompanha as oscilações
climáticas exteriores. A temperatura interna eleva-se rapidamente com o aumento da
temperatura exterior e diminui na medida em que a temperatura do ar externo baixa, o que
A P R E S E N T A Ç Ã O E A N Á L I S E D O S R E S U L T A D O S 104
promove no interior do protótipo, elevada amplitude térmica. Este comportamento ocorre
devido à baixa capacidade térmica da parede, a qual não armazena calor suficiente que possa
minimizar as oscilações climáticas exteriores.
Esta característica de baixa capacidade térmica apresentada pelos painéis de
vedação que são compostos por elementos de pouca espessura, é também confirmada na
pesquisa de Alves e Ino (2001). As autoras analisaram o comportamento térmico de um painel
formado por uma câmara de ar e dois fechamentos em compensado de apenas 1 cm de
espessura cada. Verificaram que o protótipo apresentava picos mais elevados de temperatura
máxima e picos mais baixos de temperatura mínima, ao longo de um dia de verão, quando
comparados com o protótipo com paredes em tijolos cerâmicos rebocados. E ainda que, esses
picos de temperatura interna foram atingidos antes de ocorrer as máximas exteriores.
No protótipo com P1, com fechamentos de 2,2 cm de espessura, o
comportamento com o painel demonstra que sua temperatura máxima interior também atinge
o pico da máxima exterior, mas com certo atraso, sem atingi-lo antes, como no caso do painel
monitorado por Alves e Ino (2001), e com pouca diferença de temperatura entre os picos
interno e externo.
A linearidade da curva do protótipo com P3 e com PRB atesta o bom
desempenho dos dois fechamentos. As temperaturas internas sofrem poucas variações frente
às oscilações do clima externo. O protótipo com P3 apresentou o melhor desempenho
mantendo a temperatura interior próxima de 29°C enquanto que os picos externos de calor
chegam acima de 30°C. Assim, percebe-se que mesmo que o painel P3 apresente baixa
capacidade térmica, ele pode cumprir satisfatoriamente seu papel em termos de desempenho
térmico. Já PRB, tem seu bom desempenho atestado pela sua alta capacidade de armazenar
calor. Nestas situações distintas, ambos os fechamento se assemelham em termos de
desempenho térmico.
A P R E S E N T A Ç Ã O E A N Á L I S E D O S R E S U L T A D O S 105
O protótipo com P2, painel com enchimento de lã de vidro, também amortece
os picos de calor exterior. A temperatura máxima interna não atinge o pico de temperatura
exterior máxima, embora chegue acima de 30°C. O bom desempenho de P2 é justificado pela
sua alta resistência térmica devido ao acréscimo de isolante térmico. Mesmo no verão, o
isolante térmico contribui para o melhor desempenho do conjunto.
P1 e P1 natural (com cor natural da madeira de pinus (ssp)) atingem os picos
das temperaturas exteriores e atestam os mais baixos desempenhos térmicos para o período de
verão, entre os painéis avaliados. P1 natural acompanha a curva de PRA o que permite
afirmar que mesmo P1 sendo duplo e com duas camadas de madeira, com valor de
absortância de 0,5, seu comportamento térmico mantêm-se muito próximo da parede
referencial de baixo desempenho, em um dia quente.
Para análise das condições de inverno, as configurações na ferramenta
mantêm-se com 1 ren/h e sem fontes internas.
Variações da temperatura ao longo do dia de solstício de inverno
24
22
20
Temp. 18
(°C)
16
14
12
10
1
2
3
4
5
Clima Ext.
6
7
8
PRA
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Horas
P1
P2
P3
P1 natural
PRB
Figura 32 - Comparação dos resultados de temperatura obtidos por simulação, para o dia de solstício
de inverno, 22 de junho, com o protótipo configurado com 1 ren/h e sem fontes internas de calor.
A P R E S E N T A Ç Ã O E A N Á L I S E D O S R E S U L T A D O S 106
A linearidade das curvas do protótipo com P2, P3 e PRB (ver figura 32) está
mais nítida e demonstra grande capacidade de amortecimento das variações e quedas de
temperatura do clima externo, ao longo do dia de solstício de inverno.
No período de inverno, observa-se que o protótipo com P2 apresenta curva
mais linear do que no período de verão.
Os protótipos com os painéis P1 e P1 natural apresentaram os mais baixos
desempenhos térmicos atestado pelas oscilações de temperatura interna. Nota-se que a cor da
superfície do painel P1 natural não influenciou nos resultados para inverno, pois sua curva
acompanha a curva de P1. Já no verão, o efeito da maior absorção de radiação solar pelo P1
natural foi influente.
No gráfico da figura 33, tem-se a comparação dos valores de amplitude térmica
máxima, obtidos no interior do protótipo configurado com 1 ren/h e sem fontes internas de
calor.
Amplitude térmica no interior do protótipo
10
9
8
9,44
8,9
8,1
8,18
7,61
6,91
7
5,8
6
Temp. 5
(°C)
4,02
4
6,24
5,59
4,33
3,51
3
2,97
3,04
2
1
0
Clima Ext.
PRA
P1
P2
22 de dezembro
P3
P1 natural
PRB
22 de junho
Figura 33 – Amplitudes térmicas no dia de solstício de verão e de solstício de inverno.
A P R E S E N T A Ç Ã O E A N Á L I S E D O S R E S U L T A D O S 107
Observa-se que a amplitude térmica no interior do protótipo com PRA, para o
verão, é superior à amplitude do clima externo. O protótipo com P1 natural também apresenta
elevada amplitude térmica no verão, chegando próximo da amplitude exterior.
Em relação aos painéis P1, P2 e P3, as amplitudes térmicas diminuem com os
incrementos nas composições, tanto no verão como no inverno. O protótipo com P3
apresentou a menor amplitude para o dia de solstício de verão. Para o inverno, a amplitude
térmica do protótipo com PRB foi a menor, embora seu valor esteja muito próximo de P3.
No período de inverno, o protótipo apresentou capacidade de amortecimento
térmico em relação às temperaturas externas, onde as amplitudes se mantiveram sempre
abaixo da amplitude térmica exterior.
A partir do gráfico da figura 34, expõe-se a porcentagem das temperaturas
internas de um ano inteiro que estão dentro dos intervalos de 18°C e 29°C, adotada como
zona de conforto para países em desenvolvimento segundo Givoni (1992).
Porcentagem de horas de conforto
90%
86,98%
84,97%
83,24%
85%
81,10%
79,13%
80%
75,38%
75%
71,20%
70%
65%
60%
Clima
Externo
PRA
P1 natural
P1
P2
P3
PRB
Figura 34 – Gráfico comparativo da porcentagem de horas de temperatura dentro do intervalo de
18°C a 29°C, obtidos por simulação com protótipo configurado com 1 ren/h e sem fontes internas de
calor, para o ano inteiro.
A P R E S E N T A Ç Ã O E A N Á L I S E D O S R E S U L T A D O S 108
Ressalta-se, segundo o gráfico da figura 34, que o protótipo foi simulado com
apenas 1 ren/h, durante o ano todo. Além de ser uma medida para uma melhor análise do
comportamento térmico dos painéis e paredes, este esquema de ocupação atesta uma realidade
existente em assentamentos urbanos, já que muitas habitações de baixa renda apresentam
pouca ventilação e em alguns casos, estas permanecem fechadas ao longo do dia, como
medida de segurança.
De acordo com os resultados da avaliação anual, o protótipo com P3, entre
todos, desempenha melhores condições térmicas, já que a quantidade de horas onde se pode
ter a maior probabilidade de obter conforto térmico é maior, com 86,98% do total de horas de
temperatura no ano.
Através deste resultado, pode-se afirmar que P3 desempenha um bom
comportamento térmico, pois apresenta mais quantidades de horas de conforto do que PRB,
tomado aqui, como uma parede referencial de bom desempenho. P2 também apresenta bom
desempenho, com uma diferença de apenas 1,73% de horas de conforto no ano, em relação à
PRB.
O protótipo com P1 apresenta desempenho térmico intermediário, se
comparado com todos os outros painéis e paredes avaliados. Em seguida, P1 natural e PRA
assumem as piores posições, com menores quantidades de horas na zona de conforto.
Diante dos resultados comparativos, sabe-se que P2 e P3 desempenharam bom
comportamento térmico devido à proximidade de seus resultados com os de PRB. Entretanto,
fica-se a dúvida em relação à P1, se este representa um fechamento de bom desempenho
térmico ou não.
A análise confirma o baixo desempenho térmico de PRA e vai de encontro com
os resultados de avaliações térmicas realizadas por Silva e Basso (2001), Bogo (2003) e Atem
A P R E S E N T A Ç Ã O E A N Á L I S E D O S R E S U L T A D O S 109
(2002). Confirma-se também o bom desempenho térmico da parede referencial PRB,
atestando sua boa aceitação na cidade de Londrina e no país.
Nos resultados obtidos até aqui, através das simulações e da aplicação dos
métodos simplificados, constata-se uma série de contradições. Enquanto que o projeto de
norma de desempenho (ABNT, 2002) desaprova o desempenho térmico de todos os painéis
avaliados devido à característica de baixa capacidade térmica, nas simulações observou-se
que P2 e P3 tiveram bom desempenho térmico devido à proximidade dos resultados com
PRB, com a superação de P3 na quantidade de horas de conforto, em relação à PRB. As
curvas de temperatura interna ao longo dos dias de solstício de verão e inverno apresentaramse linearmente, com poucas oscilações internas e sem atingir os picos de temperatura
exteriores.
A norma de desempenho térmico (NBR 15220 – 3 de 04/2005) aprova o
desempenho térmico de PRA. Entretanto, com a análise comparativa realizada, pode-se
constatar que o protótipo com PRA apresentou grandes oscilações térmicas internas para o
verão, com amplitude térmica superior à amplitude do clima externo.
Sem ainda concluir os desempenhos térmicos dos painéis avaliados, mas
sabendo que P2 e P3 apresentaram boa resposta térmica em relação aos painéis e paredes
referenciais avaliados, fez-se a aplicação dos resultados das simulações aos métodos por
desempenho.
A P R E S E N T A Ç Ã O E A N Á L I S E D O S R E S U L T A D O S 110
4.4 Aplicação dos Métodos por Desempenho
4.4.1 Método das Horas de Desconforto
As simulações com o protótipo configurado com 37 ren/h e com fontes internas
de calor geraram dados de temperatura anuais. As horas de temperatura que estiveram acima
de 29°C, identificadas como horas de desconforto pelo calor, foram somadas.
As simulações com o protótipo configurado com 1 ren/h e com fontes internas
de calor geraram dados de temperatura anuais. As horas de temperatura que estiveram abaixo
de 18°C, identificadas como horas de desconforto pelo frio, foram somadas.
A partir da tabela 16, apresentam-se os resultados de horas de desconforto pelo
calor e pelo frio, obtidos para o protótipo com fontes internas de calor.
As
menores
quantidades
de
horas
de
desconforto
foram
obtidas,
respectivamente, para o protótipo com P3, seguido por P2 e PRB.
A quantidade de horas de desconforto pelo calor foi maior do que a quantidade
de horas de desconforto pelo frio, para todos os tipos de painéis e paredes, exceto PRA que
apresentou grande suscetibilidade ao período frio.
Nota-se que a adoção da cor natural da madeira de pinus (ssp) não interferiu
nos resultados finais de horas de desconforto no protótipo. Enquanto houve um aumento,
entre P1 e P1 natural, nas horas de desconforto pelo calor em função da maior absorção de
radiação solar por este último, no inverno, a situação se inverte e P1 natural contribui para o
melhor desempenho térmico do conjunto. Assim, os resultados finais de horas de desconforto
entre os dois painéis, praticamente se igualam.
A P R E S E N T A Ç Ã O E A N Á L I S E D O S R E S U L T A D O S 111
Tabela 16 – Resultado de horas de conforto dentro dos intervalos de temperatura de 18°C e 29°C para
protótipo configurado com fontes internas de calor, 37 ren/h para o período de verão e 1 ren/h para o
período de inverno.
TIPOLOGIA DE
PAREDE
HORAS DE
HORAS DE
HORAS DE
DESCONFORTO
DESCONFORTO DESCONFORTO
NO PROTÓTIPO
PELO FRIO
PELO CALOR
(FORA DOS
(ABAIXO DE
(ACIMA DE
INTERVALOS DE
18ºC)
29ºC)
18ºC A 29ºC)
Clima externo
2518
1918
598
PRA
Tábua esp. 2,2cm
1497
809
688
1142
552
590
943
394
549
933
427
506
P1 natural
cor da madeira
1158
523
635
PRB
Parede de tij.
Cerâm. 6 furos
960
468
492
P1
Painel com 1
câmara de ar
P2
Painel com isolante
térmico
P3
Painel com 2
câmaras de ar
obs: Todas as paredes possuem absortância à radiação solar de 0,30 e emissividade de
0,90 exceto P1 natural com absortância de 0,5
O gráfico a seguir, apresenta a limitação das 1000 horas de desconforto no ano,
definida a partir do método de horas de desconforto (BARBOSA, 1997) para adequação
térmica do protótipo à região de Londrina.
A P R E S E N T A Ç Ã O E A N Á L I S E D O S R E S U L T A D O S 112
Quantidade de horas de desconforto no protótipo
3000
2518
Horas de desconforto
2500
1918
2000
1497
1500
1158
1142
943
809
1000
688
598
552
500
590
394
960
933
549
506
427
523 635
468
492
0
Clima
externo
PRA
P1
P2
P3
horas de desconforto
desconforto pelo frio
1000 horas
1500 horas
P1 natural PRB
desconforto pelo calor
Figura 35 – Gráfico comparativo das horas de desconforto obtidas por simulação, com o protótipo
configurado com fontes internas de calor, 37 ren/h no verão e 1 ren/h no inverno.
A partir da aplicação do limite de 1000 horas de desconforto, atesta-se que P2 e
P3, abaixo do limite, apresentam-se como painéis de bom desempenho térmico para a região
de Londrina, quando aplicados em protótipo habitacional com cobertura bem protegida e com
boa ventilação no verão. Já P1, apresentou 142 horas de desconforto acima do limite de 1000
horas, considerando-o inadequado para a cidade. PRA excedeu o limite em quase 500 horas
de desconforto.
Na pesquisa de Barbosa (1997), as habitações populares que ficaram abaixo do
limite de 1000 horas de desconforto eram as que apresentavam benefícios térmicos como
pintura branca da cobertura ou isolamento térmico com lã de vidro sobre a laje mista. Entre os
limites de 1000 e 1500 horas de desconforto, apresentava-se um grupo de tipologias de parede
em alvenaria de tijolos cerâmicos furados ou maciços, blocos de concreto e concreto
A P R E S E N T A Ç Ã O E A N Á L I S E D O S R E S U L T A D O S 113
monolítico. Acima de 1500 horas de desconforto apresentavam-se as tipologias de paredes
mais leves, com espessura inferior à 5 cm, sendo as mais criticadas pelos usuários.
No caso desta pesquisa, o protótipo apresenta cobertura pintada de branco
(absortância de 0,3) e aberturas para ventilação que corresponde à 19% (incluindo a área das
duas portas) da área de piso interno, ocorrendo 37 trocas de volume de ar por hora,
representando uma habitação com bons benefícios térmicos. Mesmo assim, a introdução de
P1 no protótipo não garantiu o limite de 1000 horas de desconforto térmico assim como o
protótipo com P1 natural e PRA.
Nos resultados obtidos, o protótipo foi simulado sem dispositivos de
sombreamento nas aberturas, considerando a incidência da radiação solar direta no interior do
protótipo.
Uma nova simulação foi realizada adotando cortinas como dispositivos de
sombreamento nas aberturas existentes e reduzindo o número de renovações do ar para 10
ren/h durante o dia, para os dias de verão.
A forma de controle do dispositivo de sombreamento pelo usuário é muito
subjetiva e de grandes variações. Nesta pesquisa, experimentou-se o uso de dispositivos de
sombreamento, pois é uma interferência viável para a população de baixa renda através da
adoção de cortinas, ou tecidos para proteção contra a incidência da radiação solar em
momento indesejável. O fato de reduzir o número de renovações do ar por hora de 37 ren/h
para 10 ren/h também se aproxima das condições reais das habitações de interesse social, já
que aberturas de grandes dimensões dificilmente é introduzida devido às limitações de custo.
A seguir, têm-se os resultados das simulações com o protótipo modificado.
A P R E S E N T A Ç Ã O E A N Á L I S E D O S R E S U L T A D O S 114
Quantidade de horas de desconforto no protótipo
3000
Horas de desconforto
2500
2000
2516
1918
1464
1500
809
1000
756
655
598
1055
989
552
500
394
437
739
778
523 532
427 312
362
468
310
0
Clima
externo
PRA
P1
P2
P3
horas de desconforto
desconforto pelo frio
1000 horas
1500 horas
P1 natural PRB
desconforto pelo calor
Figura 36 – Gráfico comparativo das horas de desconforto obtidas por simulação, com protótipo
configurado com dispositivo de sombreamento nas aberturas, 10 ren/h no verão e 1 ren/h no inverno.
O protótipo com P1, com dispositivo de sombreamento nas aberturas e 10 ren/h
no verão, passou a apresentar 989 horas de desconforto no ano, ficando dentro do limite
estabelecido pelo método. Já PRA e P1 natural continuaram mantendo horas de desconforto
acima do limite de 1000 horas.
Configurando o protótipo com as características de ocupação das habitações de
interesse social, constata-se que os painéis P1, P2 e P3 são aptos termicamente, para
introdução em habitações na cidade de Londrina, pois não ultrapassaram o limite de 1000
horas de desconforto. Entretanto, existem algumas limitações para que os painéis apresentem
tais condições de desempenho. A cobertura do protótipo deve ser bem protegida e isolada, e
as condições de ventilação devem promover 10 ren/h nos dias quentes.
A P R E S E N T A Ç Ã O E A N Á L I S E D O S R E S U L T A D O S 115
4.4.2 Método do projeto de norma de desempenho
O método do projeto de norma de desempenho (ABNT, 2002) foi aplicado a
partir dos resultados gerados com o protótipo configurado sem fontes internas de calor e sem
dispositivos de sombreamento, conforme recomendado pelo projeto de norma.
O método apresenta limites máximos de temperatura para a condição de verão
e limites mínimos de temperatura para a condição de inverno. A seguir, têm-se os resultados
da aplicação desses parâmetros.
31
Limite para nível de desempenho intermediário
29
Limite para nível de desempenho mínimo
27
Temp.
(°C)
↓ Limite para nível de desempenho superior
25
23
21
19
1
2 3
4 5
6
7 8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Horas
Clima externo
PRA
P1
P2
P3
P1 natural
PRB
Figura 37 - Gráfico com os resultados de temperatura simulados para o dia típico de verão (19/12/96)
de Londrina, com protótipo configurado sem fontes internas de calor e com 37 ren/h.
Para o dia típico de verão, a temperatura máxima exterior obtida foi de 28,5°C.
A norma especifica que para a obtenção do nível de desempenho mínimo, a temperatura
máxima no interior do protótipo não deve ser maior do que a máxima exterior, de 28,5°C. O
A P R E S E N T A Ç Ã O E A N Á L I S E D O S R E S U L T A D O S 116
protótipo com todas as variações de painéis e paredes não excedeu a temperatura máxima
exterior. O valor mais próximo foi de 28,22°C para o protótipo com PRA.
Para a obtenção do nível intermediário de desempenho, a norma especifica que
o valor máximo da temperatura interior não deve ser superior à 29°C. Como o protótipo, com
todas as variações de painéis e paredes, não atingiu 28,5°C, logo, também não foi atingido
29°C.
Acredita-se que para a elaboração dos limites de temperatura pela norma,
partiu-se do princípio de que a temperatura máxima exterior fosse maior do que 29°C.
Entretanto, para o caso de Londrina, avaliando o dia típico do ano de 1996, a temperatura
máxima ficou abaixo de 29°C.
Para a obtenção do nível superior de desempenho térmico, a norma especifica
que o valor máximo da temperatura interior não deve exceder 27°C. Pelo gráfico da figura 37,
percebe-se que o protótipo com todas as variações de painel e parede não atendeu este limite,
sendo o valor da temperatura máxima mais baixa foi obtida pelo protótipo com PRB com
27,46°C, seguido pelo protótipo com P3, com máxima de 27,52°C.
Assim, interpreta-se que o protótipo com todas as variações de painel e parede
apresenta nível de desempenho térmico intermediário para o verão. Entretanto, salienta-se que
os resultados foram gerados a partir da configuração do protótipo com 37 ren/h. O projeto de
norma recomenda, para as simulações ainda em fase de projeto, que a renovação do ar seja
igual a 1 ren/h. Embora se esteja trabalhando com os dados de um protótipo existente, foi feita
outra simulação seguindo a recomendação do projeto de norma e adotando 1 ren/h. Assim, os
novos resultados foram gerados a partir da configuração do protótipo com 1 ren/h e sem
fontes internas de calor, como recomenda a norma brasileira.
A P R E S E N T A Ç Ã O E A N Á L I S E D O S R E S U L T A D O S 117
31
Limite para nível de desempenho intermediário
29
Limite para nível de desempenho mínimo
27
Temp.
(°C)
↓ Limite para nível de desempenho superior
25
23
21
19
1
2
3 4
5
6 7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Horas
Clima externo
PRA
P1
P2
P3
P1 natural
PRB
Figura 38 - Gráfico com os resultados de temperatura simulados para o dia típico de verão (19/12/96)
de Londrina, com protótipo configurado sem fontes internas de calor e com 1 ren/h.
Percebe-se, pelo gráfico da figura 38, que com o protótipo configurado com 1
ren/h, os resultados demonstraram-se melhores quando comparados com o protótipo com 37
ren/h, onde os picos de temperatura no interior estiveram mais altos. Isso ocorreu devido à
entrada do ar quente exterior, o que tornou o ambiente interno com temperaturas mais
elevadas, se assemelhando às condições exteriores.
P2, P3 e PRB passam a atender ao critério de nível de desempenho superior,
com temperaturas máximas abaixo de 27°C, sendo a mais baixa de 26,39 assumida pelo
protótipo com P3, seguido por PRB com 26,43°C de temperatura máxima interna.
P1, P1 natural e PRA mantiveram-se com nível de desempenho intermediário
sendo que esta última atinge temperatura máxima de 28,57°C, que se assemelha ao pico da
temperatura máxima exterior.
A P R E S E N T A Ç Ã O E A N Á L I S E D O S R E S U L T A D O S 118
Para o dia típico de inverno, a temperatura mínima para nível de desempenho
mínimo, não deve ser menor do que 12°C, para intermediário, 15°C, e para nível de
desempenho superior, a temperatura mínima não deve ser menor do que 17°C.
Os resultados da simulação com o protótipo configurado com 1 ren/h e sem
fontes internas de calor, delimitados pelos parâmetros normativos, encontram-se a seguir:
19
Limite para nível de desempenho superior
17
Limite para nível de desempenho intermediário
15
13
↑ Limite para nível de desempenho mínimo
Temp.
(°C) 11
9
7
5
1
2 3
4 5
6 7 8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Horas
Clima externo
PRA
P1
P2
P3
P1 natural
PRB
Figura 39 - Gráfico com os resultados de temperatura simulados para o dia típico de inverno
(12/07/96) de Londrina, com protótipo configurado sem fontes internas de calor e com 1 ren/h.
Apenas o protótipo com P3 atingiu o nível de desempenho mínimo para a
condição de inverno segundo os parâmetros de desempenho térmico do projeto de norma de
desempenho (ABNT, 2002). A temperatura mínima obtida foi de 12,44°C, as 24:00 horas,
sendo superior a mínima de 12°C.
O protótipo com todos os outros painéis e paredes, inclusive o PRB, adotado
como parâmetro de bom desempenho térmico, excedeu a temperatura mínima de 12°C. PRB e
A P R E S E N T A Ç Ã O E A N Á L I S E D O S R E S U L T A D O S 119
P2 estiveram mais próximos desse limite. Em seguida, P1 e P1 natural e por último, PRA,
com o pior desempenho.
Deve-se destacar que o protótipo simulado apresenta configurações sem fontes
internas de calor, a partir da exigência do projeto de norma (ABNT, 2002) para a zona
bioclimática 3. A norma recomenda somente para as zonas 1 e 2, que para a condição de
inverno, o protótipo apresente 1000 W de fontes internas de calor.
Adotando fontes internas de calor no protótipo simulado, seguindo as
configurações de Barbosa (1997), os painéis e paredes passam a desempenhar melhores
resultados.
19
Limite para nível de desempenho superior
17
Limite para nível de desempenho intermediário
15
Temp. 13
(°C)
↑ Limite para nível de desempenho mínimo
11
9
7
5
1
2 3
4 5
6
7 8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Horas
Clima externo
PRA
P1
P2
P3
P1 natural
PRB
Figura 40 - Gráfico com os resultados de temperatura simulados para o dia típico de inverno
(12/07/96) de Londrina, com protótipo configurado com fontes internas de calor e com 1 ren/h.
Pelo gráfico da figura 40, os resultados gerados demonstram a adequação de
todos os painéis, ao nível de desempenho mínimo, com exceção de PRA. Isso ocorreu devido
A P R E S E N T A Ç Ã O E A N Á L I S E D O S R E S U L T A D O S 120
ao aquecimento do protótipo pelo calor gerado por lâmpadas, equipamentos e pessoas que
contribuiu para elevar a temperatura em um dia frio.
Observa-se que o protótipo com PRA assume o pior desempenho térmico.
Nota-se também que, o protótipo com PRB simulado com fontes internas de calor, para o dia
típico de inverno, adquire nível de desempenho mínimo.
Através da aplicação do método do projeto de norma de desempenho (ABNT,
2002) com o protótipo configurado sem fontes internas de calor e 1 ren/h, conclui-se que
apenas o protótipo com P3 atinge o nível de desempenho mínimo para a condição de inverno.
Já para a condição de verão, o protótipo com P1, P1 natural e PRA atinge o nível de
desempenho intermediário, e P2, P3 e PRB atingem nível de desempenho superior.
C O N S I D E R A Ç Õ E S F I N A I S 121
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS
O objetivo desta pesquisa foi avaliar se os painéis de vedação em madeira,
quando compostos por câmara de ar e por outros elementos construtivos, atendem ou não aos
requisitos de desempenho térmico quando aplicados ao clima de Londrina.
Definem-se os painéis de vedação em madeira como fechamentos leves, de
baixa inércia térmica. Quanto menor for sua resistência térmica e menor a quantidade de
elementos de composição, maiores serão as oscilações térmicas internas nas edificações que
recebem esses painéis, gerando desconforto térmico aos ocupantes.
Os bons painéis de vedação em madeira, para a região de Londrina, são
classificados como duplos (dois fechamentos e uma câmara de ar), como recomenda Bogo
(2003) em sua pesquisa. Entretanto, os melhores painéis, ou aqueles que mais se aproximam
do desempenho térmico da parede de alvenaria de tijolos cerâmicos, devem ser, além de
duplos, compostos por elementos que aumentem a resistência térmica do conjunto.
Nesta pesquisa, procurou-se avaliar variações de painéis que detém esta
característica. Uma dessas variações apresenta isolante térmico e favoreceu que o painel
assumisse resistência térmica de 1,34 (m2.K)/W, bem superior à resistência da parede de
tijolos cerâmicos, com 0,4202 (m2.K)/W. O alto valor assumido pelo painel com isolante,
nomeado de P2 nesta pesquisa, compensa sua baixa capacidade térmica e em termos de
comportamento térmico, se assemelha com a parede de tijolos cerâmicos, nomeada de PRB.
Outra variação de painel avaliado apresenta uma segunda câmara de ar, a qual
deriva da composição muito empregada por países desenvolvidos, mas que no Brasil é
empregada apenas em protótipos experimentais. Esta variação, nomeada como P3, atingiu o
melhor desempenho térmico, entre todos os painéis, inclusive em relação à parede tida como
C O N S I D E R A Ç Õ E S F I N A I S 122
referencial de bom desempenho, a PRB. Sua composição caracteriza-se pela presença de duas
câmaras de ar e pelo acréscimo da chapa de OSB (oriented strand board) entre as duas
câmaras. Com isso, incrementa-se a resistência térmica (com 0,8919 (m2.K)/W) e a
capacidade térmica (com 51 KJ/(m2.K)). Seu atraso térmico se iguala ao de PRB, assim com
ao de P2. Avaliando o comportamento térmico quando aplicado em protótipo, seu bom
desempenho é atestado pela sua grande capacidade de amortecer as variações e os picos de
temperaturas máximas e mínimas exteriores.
Ressalta-se que P2 e P3, mesmo com o aumento da resistência térmica,
mantiveram suas características de painéis leves e de baixa capacidade térmica. Devido ao
baixo valor desta última propriedade, todas as variações avaliadas, P1 (painel duplo com uma
câmara de ar), P2 (painel duplo com isolante térmico) e P3 (painel triplo com duas câmaras de
ar), foram considerados inadequados a partir do método simplificado do projeto de norma de
desempenho (ABNT, 2002) para a região de Londrina, o qual aprova somente as paredes
pesadas, de elevada capacidade térmica.
As simulações propiciaram uma visão mais completa em relação à avaliação de
painéis de vedação, pois permitiram analisar seus comportamentos térmicos ao longo do ano,
submetidos à influência da cobertura, ventilação, ocupação e às condições dinâmicas de
exposição ao clima de Londrina. Seus resultados demonstraram que os painéis não precisam
desempenhar elevada capacidade térmica para amortecer os picos de calor e de frio exterior.
As variações com a otimização da resistência térmica e de novos elementos construtivos
favoreceram seu bom desempenho térmico quando aplicados no protótipo simulado, assim
como a parede de tijolos cerâmicos.
Em relação aos requisitos de desempenho térmico aplicados, os resultados do
método de horas de desconforto de Barbosa (1997) vieram de encontro com os resultados
obtido por análise comparativa. P2, P3 e PRB foram considerados adequados à região de
C O N S I D E R A Ç Õ E S F I N A I S 123
Londrina, pois contribuíram para que a quantidade de horas fora da zona de conforto de
Givoni (1992), dentre os intervalos de temperatura de 18°C a 29°C, não ultrapassasse 1000
horas no interior do protótipo, durante um ano inteiro. P1 não proporcionou a mesma
condição, ultrapassando a quantidade de 1000 horas. Entretanto, constatou-se que se as
janelas estivessem protegidas contra a incidência da radiação solar direta no interior do
ambiente juntamente com aberturas que promovessem 10 ren/h no período quente, o protótipo
com P1 atingiria 989 horas de desconforto térmico.
Sendo assim, expõe-se uma questão muito subjetiva que é a forma de controle
das aberturas pelos usuários e as inúmeras intervenções que podem ser realizadas na busca
pelo conforto térmico. Esta é uma questão atual, pois segundo Olesen e Brager (2004), as
próximas revisões da norma ASHRAE-55 terão como um dos objetivos, a pesquisa de
diferentes formas de ocupação e controle da edificação.
Os resultados da avaliação pelo método por desempenho do projeto de norma
de desempenho (ABNT, 2002) foram parcialmente de encontro com as análises comparativas
e com o método de horas de desconforto de Barbosa (1997). Para a condição de verão, todos
os painéis e paredes, inclusive PRA, foram considerados adequados às exigências de
desempenho térmico, sendo que P1, P1 natural e PRA atingiram nível intermediário e P2, P3
e PRB nível superior. Já para a condição de inverno, somente o protótipo com P3 atingiu às
exigências da norma com nível de desempenho térmico mínimo. Os demais painéis e paredes
não foram considerados adequados.
Esses resultados, para a condição de inverno, contradizem os obtidos pelo
método de horas de desconforto e pelas análises comparativas, os quais demonstraram o bom
desempenho também de P2 e PRB, comprovado pela capacidade de amortecer os picos
máximos e mínimos das temperaturas interiores.
C O N S I D E R A Ç Õ E S F I N A I S 124
Para a condição de verão, as análises comparativas demonstraram as grandes
oscilações de temperatura no protótipo com PRA. Pelo método das horas de desconforto, o
protótipo com PRA não foi considerado satisfatório para Londrina. Já a norma, aprova o
desempenho térmico de PRA para o verão.
Destaca-se que, aplicando os critérios da norma para a condição de inverno, a
partir de um protótipo configurado com fontes internas de calor, o resultado gerado
determinou nível de desempenho mínimo para todas as variações de painéis e paredes, exceto
PRA, a qual não atingiu o nível mínimo. Sendo assim, quando se consideram fontes internas
de calor no protótipo, os resultados vão de encontro com os obtidos a partir das outras
avaliações.
Sugere-se que o projeto de norma de desempenho (ABNT, 2002) reavalie os
critérios estabelecidos em relação às fontes internas de calor para a condição de inverno para a
zona bioclimática 3. No caso das zonas bioclimáticas 1 e 2, a norma especifica 1000 W de
fontes internas de calor para a aplicação de seus critérios.
A avaliação da parede formada por apenas tábua de 2,2 cm, nomeada como
PRA, confirma o que as pesquisas relatadas já afirmaram. A PRA não apresenta bom
desempenho térmico. Para a cidade de Londrina, mesmo quando a PRA é empregada em
condições de boa ventilação e com cobertura bem protegida seu desempenho não é
satisfatório. Com isso, pode-se justificar a baixa aceitação térmica das habitações pioneiras
em madeira. Entretanto a norma brasileira de desempenho térmica (NBR 15220 – 3 de
04/2005) avalia o desempenho térmico de PRA como adequado à zona bioclimática 3. Assim,
acredita-se ser necessário uma revisão da norma em relação aos parâmetros mínimos
especificados para as propriedades térmicas, já que pode-se comprovar nesta pesquisa o baixo
desempenho térmico de paredes de pouca espessura como a PRA.
C O N S I D E R A Ç Õ E S F I N A I S 125
5.1 Considerações sobre métodos e procedimentos de simulação para avaliação de
fechamentos verticais:
•
Os métodos simplificados de avaliação térmica de fechamentos verticais
mostraram-se contraditórios, deixando a dúvida se o emprego de sistemas
construtivos leves, o qual caracteriza os painéis de vedação, é adequado ou não
ao clima de Londrina;
•
O método simplificado do projeto de norma de desempenho (ABNT, 2002)
necessita de uma revisão acerca de seus critérios relacionados com a
propriedade de capacidade térmica, que determina paredes pesadas para a zona
bioclimática 3. Ressalta-se que este critério não vai de encontro com os
resultados dessa pesquisa e com a atual norma brasileira de desempenho
térmico (NBR 15220 –3 de 04/2005);
•
Através do método de cálculo do fluxo de calor, não foi possível antever os
resultados de desempenho térmico dos painéis obtidos por simulação;
•
A avaliação do desempenho térmico dos fechamentos deve considerar a
resposta térmica global da edificação e não somente o comportamento térmico
de cada elemento de fechamento isoladamente;
•
A adoção pelo procedimento de simulação garantiu flexibilidade no decorrer
da pesquisa para ajustar mecanismos como fontes internas de calor e
dispositivos de sombreamento, o que pelo processo de monitoramento, seria
mais difícil;
•
As simulações realizadas com apenas 1 ren/h e sem fontes internas de calor
demonstraram ser melhores para avaliação, por análise comparativa, das
C O N S I D E R A Ç Õ E S F I N A I S 126
variações térmicas que ocorreram no protótipo em função dos painéis de
vedação;
•
A utilização de um referencial já conhecido de desempenho térmico, como o
caso das paredes PRA e PRB foram de grande importância para as análises
comparativas e compreensão dos resultados dos métodos aplicados;
•
O método do projeto de norma de desempenho de edificações de até cinco
pavimentos (ABNT, 2002) aprovou, para a condição de verão, a parede tida
como de baixo desempenho térmico PRA e desaprovou, para condição de
inverno, a parede tida como de bom desempenho térmico PRB, tornando sua
análise confusa.
5.2 Considerações sobre o desempenho térmico dos painéis de vedação em madeira
inseridos no clima de Londrina:
•
Entre todos os painéis avaliados, o P3, painel com duas câmaras de ar e três
camadas de madeira (uma delas derivado da madeira), apresentou o melhor
desempenho térmico para a condição climática de Londrina, superando o
desempenho da parede de alvenaria de tijolos cerâmicos;
•
As condições para que protótipo com P2 (com isolante térmico) e P3 assuma
bom desempenho térmico são: cobertura bem protegida, com transmitância
térmica em torno de 1,5 W/(m2.K), e com cerca de 10 ren/h ocorrendo no
período de verão;
•
As condições para que protótipo com P1 assuma bom desempenho térmico
são: cobertura bem protegida, com transmitância térmica em torno de 1,5
C O N S I D E R A Ç Õ E S F I N A I S 127
W/(m2.K), dispositivos de sombreamento nas aberturas e com no mínimo 10
ren/h ocorrendo no período de verão;
•
Os painéis de vedação devem apresentar cores claras com absortância à
radiação solar de 0,3;
•
A adoção de P2, de alta resistência térmica, deve ser uma opção quando o
protótipo apresenta cobertura bem protegida e livre de infiltrações por ar
quente, o que dificultaria a perda de calor pelo painel;
•
Sugere-se em P2, para o emprego em habitações de interesse social, a
substituição da lã de vidro pela serragem, resíduo de baixo custo e baixa
condutividade térmica, sendo classificado também como isolante térmico;
•
O painel P1 com fechamento exterior na cor natural da madeira de pinus (ssp),
não atende ao limite de 1000 horas de desconforto, mesmo com cobertura bem
protegida, dispositivos de sombreamento e 10 ren/h, não sendo portanto,
adequado à região de Londrina;
•
PRA também não deve ser adotado para o clima de Londrina.
5.3 Sugestões para Trabalhos Futuros
Recomenda-se para futuras pesquisas:
1 – Realizar avaliações com ferramenta de simulação mais detalhada e
aperfeiçoada, como por exemplo, o Energy Plus, que permite a entrada de dados de
composições de fechamentos a partir do valor de transmitância térmica. Com isso, reduzem-se
as distorções favorecidas pela equivalência de espessuras, adotadas nesta pesquisa para que a
ferramenta interpretasse a estrutura dos painéis simulados;
C O N S I D E R A Ç Õ E S F I N A I S 128
2 - Avaliar, por monitoramento, o efeito térmico do piso elevado do solo,
adotado das habitações em madeira como medida de proteção contra a umidade;
3 – Avaliar, por monitoramento, o desempenho térmico dos painéis de
vedação, buscando comparar os resultados obtidos desta pesquisa;
4 – Avaliar questões de durabilidade e de transferência de tecnologia para o
canteiro de obra, na busca pela aplicação dos painéis de vedação com isolante térmico e com
dupla câmara de ar, em habitações de interesse social;
5 – Aplicar o método por desempenho do projeto de norma de desempenho
(ABNT, 2002), em condição de inverno, em outras regiões que pertençam à zona bioclimática
3, sem o emprego de fontes internas de calor, buscando comparar seus resultados com outros
métodos, e verificar se a não configuração com fontes internas de calor também promove
resultados confusos acerca de tecnologias já consolidadas.
R E F E R Ê N C I A S B I B L I O G R Á F I C A S 129
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ANEXOS
ANEXO A
CÁLCULO DO NÚMERO MÁXIMO DE RENOVAÇÕES DO AR POR HORA, NO
INTERIOR DO PROTÓTIPO.
Dados:
Área interna: 42,97 m2
Volume interno: 109,69 m3
V10 = 2,6 m/s para Londrina
K = 0,40 e A = 0,25 – para ambiente urbano
Z = 3,9 m (altura da cumeeira do protótipo)
Ө = Ângulo de incidência do vento = 60°
Distância entre casas = largura de uma casa
a) Coeficiente de pressão do vento
∆CPL = 0,1 + 0,0183 . (90 - Ө)
∆CPL = 0,1 + 0,0183 . (90 - 60) = 0,65
∆CP = 0,30 . ∆CPL
∆CP = 0,195
b) Correção da velocidade do vento
Vz = V10 . K . ZA
Vz = 1,46 m/s
c) Área útil para ventilação
AENTRADA = 1,2 (J1 sala) + 1,2 (J1 sala) + 1,68 (P1 sala) = 4,08 m2
ASAÍDA = 1,2 (J1 quarto) + 1,2 (J1 quarto) + 1,26 (P2 cozinha) + 0,16 (J2 basculante cozinha)
+ 0,11 (J3 basculante bwc) + 0,27 (J4 lavatório na circ.) = 4,20 m2
Para janelas basculantes tem-se que A= L. C . (1 - cos Ө = 60°).
1
1
1
=
+
= 2,93m 2
2
2
2
Aw
4,08
4, 2
d) Fluxo de ar
Ventilação cruzada
Qw = 0,6. Aw.Vz. ∆Cp
Qw = 1,13 m/s
e) Número de trocas de ar
Q.3600
N=
= 37 ren / h
V
J1
J1
DORMITORIO
8.78 m2
P1
DORMITORIO
8.78 m2
P1
J2
HALL
2.62 m2
J1
J3
I.S.
1.35 m2
BANHO
1.13 m2
SALA ESTAR
11.76 m2
J4
P2
COZINHA
5.80 m2
P1
J1
ESQUEMA DE VENTILAÇÃO NO PROTÓTIPO
Figura A - Esquema de ventilação no protótipo
Fonte: Reconstituído de Barbosa et al (2000)
ANEXO B
CÁLCULO DAS PROPRIEDADES TÉRMICAS DOS PAINÉIS DE VEDAÇÃO EM
MADEIRA ADOTADOS NA PESQUISA
Cálculos realizados de acordo com o projeto de norma de desempenho térmico (ABNT, 1998)
(atual norma brasileira NBR 15220 –2 de 04/2005).
60
cm
Seção B
60 cm
Seção A
Travessa
Montante
MÓDULO BASE - P1, P2 E P3
B.1 Painel 1 – P1: Painel formado por dois fechamentos em tábua de madeira e câmara de ar
Dados:
Dimensões do módulo = 60 cm x 60 cm x 9,4 cm
ρpinus= 500 kg/m3
λpinus= 0,15 W/(m.K)
Cpinus= 1,34 kJ/(kg.K)
Rar = 0,16 (m2.K)/W (superfície de alta emissividade, espessura da câmara de ar = 5 cm, fluxo
horizontal)
a) resistência térmica da parede:
Seção A (tábua + montante + tábua):
Aa= 0,05 x 0,60 + 0,05 x 0,55 = 0,0575 m2
e
e
e
0,022 0,05 0,022
Ra = tábua + mon tan te + tábua =
+
+
= 0,6267 (m2.K)/W
λ pinus
λ pinus
λ pinus
0,15 0,15 0,15
Seção B (tábua + câmara de ar + tábua):
Ab = 0,55 x 0,55 = 0,3025 m2
e
e
0,022
0,022
Rb = tábua + Rar + tábua =
+ 0,16 +
= 0,4533 (m2.K)/W
λ pinus
λ pinus
0,15
0,15
Portanto, a resistência térmica da parede será:
A + Ab
0,0575 + 0,3025
0,36
=
=
= 0,4742 (m2.K)/W
Rt = a
0,0575 0,3025 0,7591
Aa Ab
+
+
0,6267 0,4533
Ra Rb
b) resistência térmica total:
RT = Rsi + Rt + Rse = 0,13 + 0,4742 + 0,04 = 0,6442 (m2.K)/W
c) transmitância térmica:
1
1
U=
=
= 1,55 W/(m2.K)
RT 0,6442
d) capacidade térmica da parede:
Seção A (tábua + montante + tábua):
Aa= 0,05 x 0,60 + 0,05 x 0,55 = 0,0575 m2
3
CTa = ∑ ei .ci .ρ i = (e.c.ρ )tábua + (e.c.ρ )mon tan te + (e.c.ρ )tábua
i =1
CTa = 2 x(0,022 x1,34 x500) + 0,05 x1,34 x500 = 63 kJ/(m2.K)
Seção B (tábua + câmara de ar + tábua):
Ab = 0,55 x 0,55 = 0,3025 m2
3
CTb = ∑ ei .c i .ρ i = (e.c.ρ )tábua + (Car = 0 ) + (e.c.ρ )tábua
i =1
CTb = 2 x (0,022 x1,34 x500) = 30 kJ/(m2.K)
Portanto, a capacidade térmica da parede será:
A + Ab
= 33 kJ/(m2.K)
CT = a
Aa
A
+ b
CTa CTb
e) atraso térmico:
Rt = 0,4742 (m2.K)/W
B0 = CT – CText = 33 – 0,022.1,34.500 = 18
B
18
B1 = 0,226. 0 = 0,226.
= 8,6
Rt
0,4742
 (λ.ρ.c)ext  
R − R ext 
. R ext − t
B 2 = 0,205.

10 

 Rt
0,022

 (0,15.500.1,34)ext   0,022 0,4742 −
0,15
B 2 = 0,205.
.
−

10
0,4742

  0,15

(
)
=5


ϕ = 1,382.R t . B1 + B2 = 1,382.0,47 42. 8,6 + 5 = 2,4 horas
f) fator solar:
FSo = 100.U.α.Rse = 100.U.α.0,04 = 4.U.α
Utilizando cor externa branca (α = 0,3), tem-se:
FSo = 4.1,55.0,3 = 1,9 %
B.2 Painel 2 – P2: Painel formado por dois fechamentos em tábua de madeira e lã de vidro
Dados:
Dimensões do módulo = 60 cm x 60 cm x 9,4 cm
ρpinus= 500 kg/m3
λpinus= 0,15 W/(m.K)
Cpinus= 1,34 kJ/(kg.K)
ρlã de vidro= 100 kg/m3
λlã de vidro= 0,045 W/(m.K)
Clã de vidro = 0,70 kJ/(kg.K)
a) resistência térmica da parede:
Seção A (tábua + montante + tábua):
Aa= 0,05 x 0,60 + 0,05 x 0,55 = 0,0575 m2
e
e
e
0,022 0,05 0,022
Ra = tábua + mon tan te + tábua =
+
+
= 0,6267 (m2.K)/W
λ pinus
λ pinus
λ pinus
0,15 0,15 0,15
Seção B (tábua + lã de vidro + tábua):
Ab = 0,55 x 0,55 = 0,3025 m2
e
e
e
0,022 0,05 0,022
Rb = tábua + lãdevidro + tábua =
+
+
= 1,4044 (m2.K)/W
λ pinus λlãdevidro λ pinus
0,15 0,045 0,15
Portanto, a resistência térmica da parede será:
A + Ab
0,0575 + 0,3025
=
= 1,1721 (m2.K)/W
Rt = a
Aa Ab
0,0575 0,3025
+
+
0,6267 1,4044
Ra Rb
b) resistência térmica total:
RT = Rsi + Rt + Rse = 0,13 + 1,1721 + 0,04 = 1,3421 (m2.K)/W
c) transmitância térmica:
1
1
=
= 0,75 W/(m2.K)
U=
RT 1,3421
d) capacidade térmica da parede:
Seção A (tábua + montante + tábua):
Aa= 0,05 x 0,60 + 0,05 x 0,55 = 0,0575 m2
3
CTa = ∑ ei .ci .ρ i = (e.c.ρ )tábua + (e.c.ρ )mon tan te + (e.c.ρ )tábua
i =1
CTa = 2 x(0,022 x1,34 x500 + 0,05 x1,34 x500 = 63 kJ/(m2.K)
Seção B (tábua + lã de vidro + tábua):
Ab = 0,55 x 0,55 = 0,3025 m2
3
CTb = ∑ ei .c i .ρ i = (e.c.ρ )tábua + (e.c.ρ )lãdevidro + (e.c.ρ )tábua
i =1
CTb = 2 x (0,022 x1,34 x500) + 0,05 x 0,70 x100 = 34 kJ/(m2.K)
Portanto, a capacidade térmica da parede será:
CT =
Aa + Ab
= 37 kJ/(m2.K)
Aa
A
+ b
CTa CTb
e) atraso térmico:
Rt = 1,1721 (m2.K)/W
B0 = CT – CText = 37 – 0,022.1,34.500 = 22,3
B
22,3
B1 = 0,226. 0 = 0,226.
= 4,3
Rt
1,1721
 (λ.ρ.c)ext  
R − R ext 
. R ext − t
B 2 = 0,205.

10 

 Rt
0,022

 (0,15.500.1,34)ext   0,022 0,4742 −
0,15
B 2 = 0,205.
−
.
10
1,1721

  0,15

(
)
 = 0,8


ϕ = 1,382.R t . B1 + B 2 = 1,382.1,17 21. 5,1 = 3,7 horas
f) fator solar:
FSo = 100.U.α.Rse = 100.U.α.0,04 = 4.U.α
Utilizando cor externa branca (α = 0,3), tem-se:
FSo = 4.0,75.0,3 = 0,9 %
B.3 Painel 3 – P3: Painel formado por fechamento interno em tábua, seguido por câmara de
ar, OSB, câmara de ar e fechamento externo em tábua.
Dados:
Dimensões do módulo = 60 cm x 60 cm x 13 cm
ρpinus= 500 kg/m3
λpinus= 0,15 W/(m.K)
Cpinus= 1,34 kJ/(kg.K)
ρosb= 650 kg/m3
λosb= 0,14 W/(m.K)
Cosb= 2,30 kJ/(kg.K)
Rar = 0,16 (m2.K)/W (superfície de alta emissividade, espessura da câmara de ar = 5 cm e 2,4
cm, fluxo horizontal)
a) resistência térmica da parede:
Seção A (tábua + montante + OSB + sarrafo + tábua):
Aa= 0,05 x 0,60 + 0,05 x 0,55 = 0,0575 m2
e sarrafo etábua 0,022 0,05 0,012 0,024 0,022
e
e
e
+
=
+
+
+
+
= 0,8724
Ra = tábua + mon tan te + osb +
0,15 0,15 0,14
0,15
0,15
λ pinus
λ pinus
λosb λ pinus λ pinus
(m2.K)/W
Seção B (tábua + câmara de ar + OSB + câmara de ar + tábua):
Ab = 0,55 x 0,55 = 0,3025 m2
Rb =
etábua
λ pinus
+ Rar +
eosb
λosb
+ Rar +
etábua
λ pinus
=
0,022
0,012
0,022
+ 0,16 +
+ 0,16 +
= 0,6990
0,15
0,14
0,15
2
(m .K)/W
Portanto, a resistência térmica da parede será:
A + Ab
0,0575 + 0,3025
0,36
=
=
= 0,7219 (m2.K)/W
Rt = a
0,0575 0,3025 0,4987
Aa Ab
+
+
0,8724 0,6990
Ra Rb
b) resistência térmica total:
RT = Rsi + Rt + Rse = 0,13 + 0,7219 + 0,04 = 0,8919 (m2.K)/W
c) transmitância térmica:
1
1
=
= 1,12 W/(m2.K)
U=
RT 0,8919
d) capacidade térmica da parede:
Seção A (tábua + montante + OSB + sarrafo + tábua):
Aa= 0,05 x 0,60 + 0,05 x 0,55 = 0,0575 m2
3
CTa = ∑ ei .c i .ρ i = (e.c.ρ )tábua + (e.c.ρ )mon tan te + (e.c.ρ )osb + (e.c.ρ )sarrafo + (e.c.ρ )tábua
i =1
CTa = 2 x(0,022 x1,34 x500) + 0,05 x1,34 x500 + 0,012 x 2,30 x650 + 0,024 x1,34 x500 = 97
kJ/(m2.K)
Seção B (tábua + câmara de ar + OSB + câmara de ar + tábua):
Ab = 0,55 x 0,55 = 0,3025 m2
3
CTb = ∑ ei .c i .ρ i = (e.c.ρ )tábua + (Car = 0 ) + (e.c.ρ )osb + (Car = 0 ) + (e.c.ρ )tábua
i =1
CTb = 2 x (0,022 x1,34 x500) + 0,012 x 2,30 x 650 = 47 kJ/(m2.K)
Portanto, a capacidade térmica da parede será:
A + Ab
= 51 kJ/(m2.K)
CT = a
Aa
A
+ b
CTa CTb
e) atraso térmico:
Rt = 0,7219 (m2.K)/W
B0 = CT – CText = 51 – 0,022.1,34.500 = 36,3
B
36,3
B1 = 0,226. 0 = 0,226.
= 11,4
Rt
0,7219
 (λ.ρ.c)ext  
R − R ext 
. R ext − t
B 2 = 0,205.

10 

 Rt
0,022

 (0,15.500.1,34)ext   0,022 0,7219 −
0,15
B 2 = 0,205.
−
.
10
0,7219

  0,15

(
)
 = 2,6


ϕ = 1,382.R t . B1 + B2 = 1,382.0,72 19. 11,4 + 2,6 = 3,7 horas
f) fator solar:
FSo = 100.U.α.Rse = 100.U.α.0,04 = 4.U.α
Utilizando cor externa branca (α = 0,3), tem-se:
FSo = 4.1,12.0,3 = 1,3 %
B.4 Parede referencial A – PRA: Parede formada por tábua e mata-junta
Dados:
Dimensões do módulo = 22 cm x 22 cm x 2,2 cm
ρpinus= 500 kg/m3
λpinus= 0,15 W/(m.K)
Cpinus= 1,34 Kj/(kg.K)
c
22
m
22 cm
Seção B
Seção A
Mata-junta
MÓDULO BASE - PRA
a) resistência térmica da parede:
Seção A (mata-junta + tábua + mata-junta):
Aa= 0,06 x 0,22 = 0,0132 m2
emata − junta etábua emata − junta 0,012 0,022 0,012
Ra =
+
+
=
+
+
= 0,3067 (m2.K)/W
0,15
0,15
0,15
λ pinus
λ pinus
λ pinus
Seção B (tábua):
Ab = 0,16 x 0,22 = 0,0352 m2
e
0,022
Rb = tábua =
= 0,1467 (m2.K)/W
0,15
λ pinus
Portanto, a resistência térmica da parede será:
A + Ab
0,0132 + 0,0352
0,0484
=
=
= 0,1710 (m2.K)/W
Rt = a
0,0132 0,0352 0,28298
Aa Ab
+
+
0,3067 0,1467
Ra Rb
b) resistência térmica total:
RT = Rsi + Rt + Rse = 0,13 + 0,1710 + 0,04 = 0,3410 (m2.K)/W
c) transmitância térmica:
1
1
=
= 2,93 W/(m2.K)
U=
RT 0,3410
d) capacidade térmica da parede:
Seção A (mata-junta + tábua + mata-junta):
Aa= 0,06 x 0,22 = 0,0132 m2
3
CTa = ∑ ei .ci .ρ i = (e.c.ρ )mata − junta + (e.c.ρ )tábua + (e.c.ρ )mata − junta
i =1
CTa = 2 x(0,012 x1,34 x500) + 0,022 x1,34 x500 = 31 kJ/(m2.K)
Seção B (tábua):
Ab = 0,16 x 0,22 = 0,0352 m2
3
CTb = ∑ ei .ci .ρ i = (e.c.ρ )tábua
i =1
CTb = 0,022 x1,34 x500 = 15 kJ/(m2.K)
Portanto, a capacidade térmica da parede será:
A + Ab
= 17 kJ/(m2.K)
CT = a
Aa
A
+ b
CTa CTb
e) atraso térmico:
Rt = 0,1710 (m2.K)/W
B0 = CT – CText = 17 – 0,022.1,34.500 = 2,3
B
2,3
B1 = 0,226. 0 = 0,226.
=3
Rt
0,1710
 (λ.ρ.c)ext  
R − R ext 
. R ext − t
B 2 = 0,205.

10 

 Rt
0,022

 (0,15.500.1,34)ext   0,022 0,1710 −
0,15
−
B 2 = 0,205.
.
10
0,1710

  0,15

(
)
 = 17,4


ϕ = 1,382.R t . B1 + B2 = 1,382.0,47 42. 3 + 17,4 = 1,1 horas
f) fator solar:
FSo = 100.U.α.Rse = 100.U.α.0,04 = 4.U.α
Utilizando cor externa branca (α = 0,3), tem-se:
FSo = 4.2,93.0,3 = 3,5 %
B.5 Parede referencial B – PRB: Parede formada por tijolo cerâmico de 6 furos rebocado
dos dois lados.
Exemplo de cálculo especificado do projeto de norma de desempenho térmico (ABNT, 1998)
(atual norma brasileira NBR 15220 –2 de 04/2005), exemplo 3.
Dados:
Dimensões do tijolo = 32 cm x 16 cm x 10 cm
ρcerâmica = 1600 kg/m3
λcerâmica = 0,90 W/(m.K)
(ver tabela B.3)
(ver tabela B.3)
ccerâmica = 0,92 kJ/(kg.K)
=
ρ
= 2000 kg/m3
ρargamassa
reboco
= λreboco
= 1,15 W/(m.K)
(ver tabela B.3)
λargamassa
= 1,00 kJ/(kg.K)
(ver tabela B.3)
cargamassa = creboco
Para a câmara de ar, Rar = 0,16 (m2.K)/W (superfície de alta emissividade, espessura da
câmara de ar = 3,0 cm, fluxo horizontal).
Elemento isolado
Vista em perspectiva
Parede de tijolos cerâmicos de seis furos rebocados em ambas as faces
Fonte: Projeto de norma de desempenho térmico (ABNT, 1998)
a) resistência térmica da parede:
Seção A (reboco + argamassa + reboco):
Aa = 0,01 x 0,32 + 0,01 x 0,17 = 0,0049 m2
Ra =
ereboco earg amassa ereboco 0,02 0,10 0,02 0,14
+
+
=
+
+
=
= 0,1217 (m2.K)/W
λ reboco λ arg amassa λ reboco 1,15 1,15 1,15 1,15
Seção B (reboco + tijolo + reboco):
Ab = 0,01 x 0,32 = 0,0032 m2
Rb =
e reboco e cerâmica e reboco 0,02 0,10 0,02
+
+
=
+
+
= 0,1459 (m2.K)/W
λ reboco λ cerâmica λ reboco 1,15 0,90 1,15
Seção C (reboco + tijolo + câmara de ar + tijolo + câmara de ar + tijolo + reboco):
Ac = 0,04 x 0,32 = 0,0128 m2
e reboco e cerâmica
e
e
e
+
+ R ar + cerâmica + R ar + cerâmica + reboco
λ reboco λ cerâmica
λ cerâmica
λ cerâmica λ reboco
0,02 0,015
0,01
0,015 0,02
2
Rc =
+
+ 0,16 +
+ 0,16 +
+
= 0,3992 (m .K)/W
1,15
0,90
0,90
0,90
1,15
Rc =
Portanto, a resistência da parede será:
Rt =
A a + 4 xA b + 3 xA c
0,0049 + 4 x0,0032 + 3 x0,0128
0,0561
2
=
=
= 0,2502 (m .K)/W
A a 4 xA b 3 xA c
0,0049 4 x0,0032 3 x0,0128 0,2242
+
+
+
+
0,1217
0,1459
0,3992
Ra
Rb
Rc
b) resistência térmica total:
RT = Rsi + Rt + Rse = 0,13 + 0,2502 + 0,04 = 0,4202 (m2.K)/W
c) transmitância térmica:
U=
1
1
=
= 2,38 W/(m2.K)
R T 0,4202
d) capacidade térmica da parede:
Seção A (reboco + argamassa + reboco):
Aa = 0,01 x 0,32 + 0,01 x 0,17 = 0,0049 m2
C Ta =
3
∑ e .c .ρ = (e.c.ρ)
i
i
i
reboco
+ (e.c.ρ )arg amassa + (e.c.ρ )reboco
i=1
Como ρreboco = ρargamassa = 2000 kg/m3 e creboco = cargamassa = 1,00 kJ/(kg.K), tem-se:
2
C Ta = 0,14 x1,00 x2000 = 280 kJ/(m .K)
Seção B (reboco + tijolo + reboco):
Ab = 0,01 x 0,32 = 0,0032 m2
C Tb =
3
∑ e .c .ρ = (e.c.ρ)
i
i
i
reboco
+ (e.c.ρ )cerâmica + (e.c.ρ)reboco
i=1
2
C Tb = 0,02 x1,00 x 2000 + 0,10 x0,92 x1600 + 0,02 x1,00 x 2000 = 227 kJ/(m .K)
Seção C (reboco + tijolo + câmara de ar + tijolo + câmara de ar + tijolo + reboco):
Ac = 0,04 x 0,32 = 0,0128 m2
C Tc =
7
∑ e .c .ρ
i
i
i
i=1
C Tc = (e.c.ρ)reboco + (e.c.ρ)cerâmica + (e.c.ρ )ar + (e.c.ρ)cerâmica + (e.c.ρ )ar + (e.c.ρ)cerâmica + (e.c.ρ )reboco
2
C Tc = 0,04x1,00x2000 + 0,04x0,92x1600 = 139 kJ/(m .K)
Portanto, a capacidade térmica da parede será:
CT =
A a + 4 xA b + 3 xA c
2
= 160 kJ/(m .K)
Aa
4 xA b 3 xA c
+
+
C Ta
C Tb
C Tc
e) atraso térmico:
Rt = 0,2502 (m2.K)/W
B0 = CT – CText = 160 – 0,02.1,00.2000 = 120
B1 = 0,226.
B0
120
= 0,226.
= 108,4
Rt
0,2502

R − R ext 
. R ext − t

10 

0,02

 (1,15.2000.1,00) ext   0,02 0,2502 −
1,15
−
B 2 = 0,205.
.
10
0,2502
1,15



 (λ.ρ.c)ext
B 2 = 0,205.
 Rt
(
B2 é desconsiderado pois resultou em valor negativo.
ϕ = 1,382.R t . B1 + B 2 = 1,382.0,25 02. 108,4 = 3,6 horas
f) fator solar:
FSo = 4.U.α
Utilizando cor externa branca (α = 0,3), tem-se:
FSo = 4.2,38.0,3 = 2,9%
) = -11,1



ANEXO C
CÁLCULO DA CAPACIDADE TÉRMICA DE P2 PARA ADEQUAÇÃO AO
MÉTODO SIMPLIFICADO DO PROJETO DE NORMA DE DESEMPENHO (ABNT,
2002)
Painel 2 – Capacidade térmica de P2 desprezando-se a última camada externa, conforme
procedimento normativo.
Capacidade térmica da parede:
Seção A (tábua + montante):
Aa= 0,05 x 0,60 + 0,05 x 0,55 = 0,0575 m2
3
CTa = ∑ ei .ci .ρ i = (e.c.ρ )tábua + (e.c.ρ )mon tan te
i =1
CTa = 0,022 x1,34 x500 + 0,05 x1,34 x500 = 48 kJ/(m2.K)
Seção B (tábua + lã de vidro):
Ab = 0,55 x 0,55 = 0,3025 m2
3
CTb = ∑ ei .c i .ρ i = (e.c.ρ )tábua + (e.c.ρ )lãdevidro
i =1
CTb = 0,022 x1,34 x500 + 0,05 x0,70 x100 = 18,24 kJ/(m2.K)
Portanto, a capacidade térmica da parede será:
A + Ab
= 20 kJ/(m2.K)
CT = a
Aa
A
+ b
CTa CTb
ANEXO D
SIMULAÇÕES NO COMFIE VERSÃO 3.4
PROTÓTIPO SIMULADO COM FONTES INTERNAS DE CALOR E 10 REN/H
CONDIÇÃO DE VERÃO COM DISPOSITIVO DE SOMBREAMENTO NAS ABERTURAS
PAINEL P1
****************************************************************
BUILDING
****************************************************************
p1ver27
NAME OF THE SAVING FILE : p1ver27
LOCATION : Londrina
ALTITUDE :
560m
LATITUDE : -23.4°
METEOROLOGICAL LOCATION : STU
LONGITUDE : 51.2°
*******************************************
WALLS
*******************************************
sul
SLOPE 90°
ORIENTATION
0°
INTERNAL BUILDING FINISH : branco ALPHA=0.30 EPSILON=0.90
EXTERNAL BUILDING FINISH : branco ALPHA=0.30 EPSILON=0.90
COMPOSITION : painel1
2.60cm OF pinus K:0.15 W/m/K RO:500.00 kg/m3 CP:0.37 Wh/kg/K
4.20cm OF AIR_painel1 K:0.26 W/m/K RO:1.00 kg/m3 CP:0.34 Wh/kg/K
2.60cm OF pinus K:0.15 W/m/K RO:500.00 kg/m3 CP:0.37 Wh/kg/K
leste
SLOPE 90°
ORIENTATION -90°
INTERNAL BUILDING FINISH : branco ALPHA=0.30 EPSILON=0.90
EXTERNAL BUILDING FINISH : branco ALPHA=0.30 EPSILON=0.90
COMPOSITION : painel1
2.60cm OF pinus K:0.15 W/m/K RO:500.00 kg/m3 CP:0.37 Wh/kg/K
4.20cm OF AIR_painel1 K:0.26 W/m/K RO:1.00 kg/m3 CP:0.34 Wh/kg/K
2.60cm OF pinus K:0.15 W/m/K RO:500.00 kg/m3 CP:0.37 Wh/kg/K
norte
SLOPE 90°
ORIENTATION 180°
INTERNAL BUILDING FINISH : branco ALPHA=0.30 EPSILON=0.90
EXTERNAL BUILDING FINISH : branco ALPHA=0.30 EPSILON=0.90
COMPOSITION : painel1
2.60cm OF pinus K:0.15 W/m/K RO:500.00 kg/m3 CP:0.37 Wh/kg/K
4.20cm OF AIR_painel1 K:0.26 W/m/K RO:1.00 kg/m3 CP:0.34 Wh/kg/K
2.60cm OF pinus K:0.15 W/m/K RO:500.00 kg/m3 CP:0.37 Wh/kg/K
oeste
SLOPE 90°
ORIENTATION
90°
INTERNAL BUILDING FINISH : branco ALPHA=0.30 EPSILON=0.90
EXTERNAL BUILDING FINISH : branco ALPHA=0.30 EPSILON=0.90
COMPOSITION : painel1
2.60cm OF pinus K:0.15 W/m/K RO:500.00 kg/m3 CP:0.37 Wh/kg/K
4.20cm OF AIR_painel1 K:0.26 W/m/K RO:1.00 kg/m3 CP:0.34 Wh/kg/K
2.60cm OF pinus K:0.15 W/m/K RO:500.00 kg/m3 CP:0.37 Wh/kg/K
piso
SLOPE 0°
INTERNAL BUILDING FINISH : cinza
ALPHA=0.40
EPSILON=0.90
EXTERNAL BUILDING FINISH : terra ALPHA=0.40 EPSILON=0.90
COMPOSITION : piso
4.00cm OF concreto piso K:1.75 W/m/K RO:2200.00 kg/m3 CP:0.28 Wh/kg/K
1.00cm OF argamassa K:1.15 W/m/K RO:1800.00 kg/m3 CP:0.28 Wh/kg/K
cobertura
SLOPE 0°
INTERNAL BUILDING FINISH : branco ALPHA=0.30 EPSILON=0.90
EXTERNAL BUILDING FINISH : branco ALPHA=0.30 EPSILON=0.90
COMPOSITION : cobertura
1.00cm OF tijolo cerâmico K:0.90 W/m/K RO:1600.00 kg/m3 CP:0.26 Wh/kg/K
0.02cm OF manta aluminio K:230.00 W/m/K RO:2700.00 kg/m3 CP:0.24 Wh/kg/K
45.00cm OF AIR_cobertura K:0.74 W/m/K RO:1.00 kg/m3 CP:0.34 Wh/kg/K
1.00cm OF pinus K:0.15 W/m/K RO:500.00 kg/m3 CP:0.37 Wh/kg/K
*******************************
* ZONE
OUTSIDE *
*******************************
*******************************
* ZONE
GROUND *
*******************************
TEMPERATURE :20°C
*******************************
* ZONE
casa *
*******************************
OCCUPANCY SCHEDULE : ocup padrao
VOLUME OF casa :109.69 m3
INERTIA OF THE FURNITURE : 42.9 Wh/K
INTERNAL CAPACITIVE WALL : 43.0 m2 OF norte
MAXIMAL EXTERNAL VENTILATION FLOW RATE :37.00 VOLUME/h
STANDARD WEEK
-% of max FLOW RATEHOUR
MONDAY
TUESDAY
WEDNESDAY THURSDAY FRIDAY
1
10
10
10
10
10
2
10
10
10
10
10
3
10
10
10
10
10
4
10
10
10
10
10
5
10
10
10
10
10
6
10
10
10
10
10
7
27
27
27
27
27
8
27
27
27
27
27
9
27
27
27
27
27
10
27
27
27
27
27
11
27
27
27
27
27
12
27
27
27
27
27
SATURDAY
10
10
10
10
10
10
27
27
27
27
27
27
SUNDAY
10
10
10
10
10
10
27
27
27
27
27
27
STANDARD WEEK
HOUR
MONDAY
13
27
14
27
15
27
16
27
17
27
18
27
19
27
20
27
21
10
SATURDAY
27
27
27
27
27
27
27
27
10
SUNDAY
27
27
27
27
27
27
27
27
10
-% of max FLOW RATETUESDAY
WEDNESDAY THURSDAY
27
27
27
27
27
27
27
27
27
27
27
27
27
27
27
27
27
27
27
27
27
27
27
27
10
10
10
FRIDAY
27
27
27
27
27
27
27
27
10
22
23
24
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
STANDARD WEEK
HOUR
MONDAY
1
150
2
150
3
150
4
150
5
150
6
150
7
150
8
150
9
170
10
170
11
170
12
170
-Int HEAT GAINS (W)TUESDAY
WEDNESDAY THURSDAY
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
170
170
170
170
170
170
170
170
170
170
170
170
FRIDAY
150
150
150
150
150
150
150
150
170
170
170
170
SATURDAY SUNDAY
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
170
170
170
170
170
170
170
170
STANDARD WEEK
HOUR
MONDAY
13
170
14
150
15
150
16
150
17
150
18
150
19
210
20
230
21
290
22
150
23
150
24
150
-Int HEAT GAINS (W)TUESDAY
WEDNESDAY THURSDAY
170
170
170
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
210
210
210
230
230
230
290
290
290
150
150
150
150
150
150
150
150
150
FRIDAY
170
150
150
150
150
150
210
230
290
150
150
150
SATURDAY SUNDAY
170
170
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
210
210
230
230
290
290
150
150
150
150
150
150
Max NUMBER OF PRESENT PEOPLE:4
STANDARD WEEK
-% OF PRESENCEHOUR
MONDAY
TUESDAY
WEDNESDAY
1
100
100
100
2
100
100
100
3
100
100
100
4
100
100
100
5
100
100
100
6
100
100
100
7
100
100
100
8
50
50
50
9
50
50
50
10
50
50
50
11
50
50
50
12
50
50
50
THURSDAY
100
100
100
100
100
100
100
50
50
50
50
50
FRIDAY
100
100
100
100
100
100
100
50
50
50
50
50
SATURDAY SUNDAY
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
STANDARD WEEK
HOUR
MONDAY
13
50
14
25
15
25
16
25
17
25
18
100
19
100
20
100
THURSDAY FRIDAY
50
50
25
25
25
25
25
25
25
25
100
100
100
100
100
100
SATURDAY SUNDAY
50
50
25
25
25
25
25
25
25
25
100
100
100
100
100
100
-% OF PRESENCETUESDAY
WEDNESDAY
50
50
25
25
25
25
25
25
25
25
100
100
100
100
100
100
21
22
23
24
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
THE ZONE casa IS SURROUNDED BY 6 WALLS
13.8 m2 OF sul BETWEEN casa AND OUTSIDE
THE ZONE WALL n°1 IS REACHED BY 0 DISTANT SHADING(S)
NAME OF THE ALBEDO : externo
JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC
ALBEDO:
0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
THERMAL BRIDGES : 0.0 W/K
THE WIND EXPOSURE IS NORMAL
1 GLAZING(s)
SHADING DEVICE : cortina
SUPPLEMENTARY RESISTANCE FOR 100% OCCULTATION: 0.06 m2.K/W
STANDARD WEEK
-% OPACITYHOUR
MONDAY
TUESDAY
WEDNESDAY THURSDAY FRIDAY
SATURDAY
1
90
90
90
90
90
90
2
90
90
90
90
90
90
3
90
90
90
90
90
90
4
90
90
90
90
90
90
5
90
90
90
90
90
90
6
90
90
90
90
90
90
7
90
90
90
90
90
90
8
90
90
90
90
90
90
9
90
90
90
90
90
90
10
90
90
90
90
90
90
11
90
90
90
90
90
90
12
90
90
90
90
90
90
SUNDAY
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
STANDARD WEEK
HOUR
MONDAY
13
90
14
90
15
90
16
90
17
90
18
90
19
90
20
90
21
90
22
90
23
90
24
90
SUNDAY
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
-% OPACITYTUESDAY
WEDNESDAY
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
THURSDAY
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
FRIDAY
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
SATURDAY
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
1.2 m2 OF janela quarto/sala
U:5.79 W/(m2.K) TAU_N:0.85 1 GLAZING(S)
WIDTH : 1.20 m HEIGHT : 1.00 m
YOUR janela quarto/sala IS SHADED BY beiral sul
DISTANCE FROM THE WINDOW: 1.15
WIDTH: 0.60
22.7 m2 OF leste BETWEEN casa AND OUTSIDE
THE ZONE WALL n°2 IS REACHED BY 0 DISTANT SHADING(S)
NAME OF THE ALBEDO : externo
JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC
ALBEDO:
0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
THERMAL BRIDGES : 0.0 W/K
THE WIND EXPOSURE IS NORMAL
1 GLAZING(s)
SHADING DEVICE : cortina
SUPPLEMENTARY RESISTANCE FOR 100% OCCULTATION:
STANDARD WEEK
-% OPACITYHOUR
MONDAY
TUESDAY
WEDNESDAY THURSDAY
1
90
90
90
90
2
90
90
90
90
3
90
90
90
90
4
90
90
90
90
5
90
90
90
90
6
90
90
90
90
7
90
90
90
90
8
90
90
90
90
9
90
90
90
90
10
90
90
90
90
11
90
90
90
90
12
90
90
90
90
0.06 m2.K/W
FRIDAY
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
SATURDAY
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
SUNDAY
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
FRIDAY
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
SATURDAY
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
SUNDAY
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
13.8 m2 OF norte BETWEEN casa AND OUTSIDE
THE ZONE WALL n°3 IS REACHED BY 0 DISTANT SHADING(S)
NAME OF THE ALBEDO : externo
JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC
ALBEDO:
0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
THERMAL BRIDGES : 0.0 W/K
THE WIND EXPOSURE IS NORMAL
2 GLAZING(s)
SHADING DEVICE : cortina
SUPPLEMENTARY RESISTANCE FOR 100% OCCULTATION: 0.06 m2.K/W
STANDARD WEEK
-% OPACITYHOUR
MONDAY
TUESDAY
WEDNESDAY THURSDAY FRIDAY
SATURDAY
1
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90
90
90
90
90
2
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90
90
90
90
90
3
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90
90
90
90
90
4
90
90
90
90
90
90
5
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90
90
90
90
90
6
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90
90
90
90
90
7
90
90
90
90
90
90
8
90
90
90
90
90
90
9
90
90
90
90
90
90
10
90
90
90
90
90
90
11
90
90
90
90
90
90
SUNDAY
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
STANDARD WEEK
HOUR
MONDAY
13
90
14
90
15
90
16
90
17
90
18
90
19
90
20
90
21
90
22
90
23
90
24
90
-% OPACITYTUESDAY
WEDNESDAY
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
THURSDAY
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
1.2 m2 OF janela quarto/sala
U:5.79 W/(m2.K) TAU_N:0.85 1 GLAZING(S)
WIDTH : 1.20 m HEIGHT : 1.00 m
YOUR janela quarto/sala IS SHADED BY beiral leste
DISTANCE FROM THE WINDOW: 0.60
WIDTH: 0.60
12
90
90
90
90
FRIDAY
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
SATURDAY
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
SUNDAY
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
22.7 m2 OF oeste BETWEEN casa AND OUTSIDE
THE ZONE WALL n°4 IS REACHED BY 0 DISTANT SHADING(S)
NAME OF THE ALBEDO : externo
JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC
ALBEDO:
0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
THERMAL BRIDGES : 0.0 W/K
THE WIND EXPOSURE IS NORMAL
3 GLAZING(s)
SHADING DEVICE : cortina
SUPPLEMENTARY RESISTANCE FOR 100% OCCULTATION: 0.06 m2.K/W
STANDARD WEEK
-% OPACITYHOUR
MONDAY
TUESDAY
WEDNESDAY THURSDAY FRIDAY
SATURDAY
1
90
90
90
90
90
90
2
90
90
90
90
90
90
3
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90
90
90
90
90
4
90
90
90
90
90
90
5
90
90
90
90
90
90
6
90
90
90
90
90
90
7
90
90
90
90
90
90
8
90
90
90
90
90
90
9
90
90
90
90
90
90
10
90
90
90
90
90
90
11
90
90
90
90
90
90
12
90
90
90
90
90
90
SUNDAY
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
STANDARD WEEK
HOUR
MONDAY
13
90
14
90
15
90
16
90
17
90
18
90
SUNDAY
90
90
90
90
90
90
STANDARD WEEK
HOUR
MONDAY
13
90
14
90
15
90
16
90
17
90
18
90
19
90
20
90
21
90
22
90
23
90
24
90
90
90
-% OPACITYTUESDAY
WEDNESDAY
90
90
90
90
90
90
90
90
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90
90
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90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
THURSDAY
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
1.2 m2 OF janela quarto/sala
U:5.79 W/(m2.K) TAU_N:0.85 1 GLAZING(S)
WIDTH : 1.20 m HEIGHT : 1.00 m
YOUR janela quarto/sala IS SHADED BY beiral norte
DISTANCE FROM THE WINDOW: 1.30
WIDTH: 0.60
1.2 m2 OF janela quarto/sala
U:5.79 W/(m2.K) TAU_N:0.85 1 GLAZING(S)
WIDTH : 1.20 m HEIGHT : 1.00 m
YOUR janela quarto/sala IS SHADED BY beiral norte
DISTANCE FROM THE WINDOW: 1.30
WIDTH: 0.60
-% OPACITYTUESDAY
WEDNESDAY
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
THURSDAY
90
90
90
90
90
90
FRIDAY
90
90
90
90
90
90
SATURDAY
90
90
90
90
90
90
19
20
21
22
23
24
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
90
0.3 m2 OF janela corredor
U:5.79 W/(m2.K) TAU_N:0.85 1 GLAZING(S)
WIDTH : 0.60 m HEIGHT : 1.00 m
YOUR janela corredor IS SHADED BY beiral oeste
DISTANCE FROM THE WINDOW: 0.60
WIDTH: 0.60
0.4 m2 OF basculante bwc
U:5.79 W/(m2.K) TAU_N:0.85 1 GLAZING(S)
WIDTH : 0.60 m HEIGHT : 0.60 m
YOUR basculante bwc IS SHADED BY beiral oeste
DISTANCE FROM THE WINDOW: 0.60
WIDTH: 0.60
0.6 m2 OF basculante cozinha
U:5.79 W/(m2.K) TAU_N:0.85 1 GLAZING(S)
WIDTH : 0.60 m HEIGHT : 1.00 m
YOUR basculante cozinha IS SHADED BY beiral oeste
DISTANCE FROM THE WINDOW: 0.60
WIDTH: 0.60
43.0 m2 OF piso BETWEEN casa AND GROUND
K: 5.41 W/K, THERMAL BRIDGES: 27.04 W/K
43.0 m2 OF cobertura BETWEEN casa AND OUTSIDE
THE ZONE WALL n°6 IS REACHED BY 0 DISTANT SHADING(S)
NAME OF THE ALBEDO : externo
JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC
ALBEDO:
0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
THERMAL BRIDGES : 0.0 W/K
THIS ZONE WALL IS A CEILING
THE WIND EXPOSURE IS NORMAL
0 GLAZING(s)
90
90
90
90
90
90
PROTÓTIPO SIMULADO COM FONTES INTERNAS DE CALOR E 37 REN/H
CONDIÇÃO DE VERÃO SEM DISPOSITIVO DE SOMBREAMENTO NAS ABERTURAS
PAINEL P2
****************************************************************
BUILDING
****************************************************************
painel2 ver fon
NAME OF THE SAVING FILE : p2ver fo
LOCATION : Londrina
ALTITUDE :
560m
LATITUDE : -23.4°
METEOROLOGICAL LOCATION : STU
LONGITUDE : 51.2°
*******************************************
WALLS
*******************************************
sul
SLOPE 90°
ORIENTATION
0°
INTERNAL BUILDING FINISH : branco ALPHA=0.30 EPSILON=0.90
EXTERNAL BUILDING FINISH : branco ALPHA=0.30 EPSILON=0.90
COMPOSITION : painel2
2.60cm OF pinus K:0.15 W/m/K RO:500.00 kg/m3 CP:0.37 Wh/kg/K
4.20cm OF lã de vidro K:0.05 W/m/K RO:100.00 kg/m3 CP:0.19 Wh/kg/K
2.60cm OF pinus K:0.15 W/m/K RO:500.00 kg/m3 CP:0.37 Wh/kg/K
leste
SLOPE 90°
ORIENTATION -90°
INTERNAL BUILDING FINISH : branco ALPHA=0.30 EPSILON=0.90
EXTERNAL BUILDING FINISH : branco ALPHA=0.30 EPSILON=0.90
COMPOSITION : painel2
2.60cm OF pinus K:0.15 W/m/K RO:500.00 kg/m3 CP:0.37 Wh/kg/K
4.20cm OF lã de vidro K:0.05 W/m/K RO:100.00 kg/m3 CP:0.19 Wh/kg/K
2.60cm OF pinus K:0.15 W/m/K RO:500.00 kg/m3 CP:0.37 Wh/kg/K
norte
SLOPE 90°
ORIENTATION 180°
INTERNAL BUILDING FINISH : branco ALPHA=0.30 EPSILON=0.90
EXTERNAL BUILDING FINISH : branco ALPHA=0.30 EPSILON=0.90
COMPOSITION : painel2
2.60cm OF pinus K:0.15 W/m/K RO:500.00 kg/m3 CP:0.37 Wh/kg/K
4.20cm OF lã de vidro K:0.05 W/m/K RO:100.00 kg/m3 CP:0.19 Wh/kg/K
2.60cm OF pinus K:0.15 W/m/K RO:500.00 kg/m3 CP:0.37 Wh/kg/K
oeste
SLOPE 90°
ORIENTATION
90°
INTERNAL BUILDING FINISH : branco ALPHA=0.30 EPSILON=0.90
EXTERNAL BUILDING FINISH : branco ALPHA=0.30 EPSILON=0.90
COMPOSITION : painel2
2.60cm OF pinus K:0.15 W/m/K RO:500.00 kg/m3 CP:0.37 Wh/kg/K
4.20cm OF lã de vidro K:0.05 W/m/K RO:100.00 kg/m3 CP:0.19 Wh/kg/K
2.60cm OF pinus K:0.15 W/m/K RO:500.00 kg/m3 CP:0.37 Wh/kg/K
piso
SLOPE 0°
INTERNAL BUILDING FINISH : cinza ALPHA=0.40 EPSILON=0.90
EXTERNAL BUILDING FINISH : terra ALPHA=0.40 EPSILON=0.90
COMPOSITION : piso
4.00cm OF concreto piso K:1.75 W/m/K RO:2200.00 kg/m3 CP:0.28 Wh/kg/K
1.00cm OF argamassa K:1.15 W/m/K RO:1800.00 kg/m3 CP:0.28 Wh/kg/K
cobertura
SLOPE 0°
INTERNAL BUILDING FINISH : branco ALPHA=0.30 EPSILON=0.90
EXTERNAL BUILDING FINISH : branco ALPHA=0.30 EPSILON=0.90
COMPOSITION : cobertura
1.00cm OF tijolo cerâmico K:0.90 W/m/K RO:1600.00 kg/m3 CP:0.26 Wh/kg/K
0.02cm OF manta aluminio K:230.00 W/m/K RO:2700.00 kg/m3 CP:0.24 Wh/kg/K
45.00cm OF AIR_cobertura K:0.74 W/m/K RO:1.00 kg/m3 CP:0.34 Wh/kg/K
1.00cm OF pinus K:0.15 W/m/K RO:500.00 kg/m3 CP:0.37 Wh/kg/K
*******************************
* ZONE
OUTSIDE *
*******************************
*******************************
* ZONE
GROUND *
*******************************
TEMPERATURE :20°C
*******************************
* ZONE
casa *
*******************************
OCCUPANCY SCHEDULE : ocup padrao
VOLUME OF casa :109.69 m3
INERTIA OF THE FURNITURE : 42.9 Wh/K
INTERNAL CAPACITIVE WALL : 43.0 m2 OF norte
MAXIMAL EXTERNAL VENTILATION FLOW RATE :37.00
STANDARD WEEK
-% of max FLOW RATEHOUR
MONDAY
TUESDAY
WEDNESDAY THURSDAY
1
10
10
10
10
2
10
10
10
10
3
10
10
10
10
4
10
10
10
10
5
10
10
10
10
6
10
10
10
10
7
100
100
100
100
8
100
100
100
100
9
100
100
100
100
10
100
100
100
100
11
100
100
100
100
12
100
100
100
100
STANDARD WEEK
HOUR
MONDAY
13
100
14
100
15
100
16
100
17
100
18
100
19
100
20
100
21
10
22
10
23
10
24
10
-% of max FLOW RATETUESDAY
WEDNESDAY THURSDAY
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
VOLUME/h
FRIDAY
10
10
10
10
10
10
100
100
100
100
100
100
SATURDAY SUNDAY
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
FRIDAY
100
100
100
100
100
100
100
100
10
10
10
10
SATURDAY SUNDAY
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
10
10
10
10
10
10
10
10
STANDARD WEEK
HOUR
MONDAY
1
150
2
150
3
150
4
150
5
150
6
150
7
150
8
150
9
170
10
170
11
170
12
170
-Int HEAT GAINS (W)TUESDAY
WEDNESDAY THURSDAY
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
170
170
170
170
170
170
170
170
170
170
170
170
FRIDAY
150
150
150
150
150
150
150
150
170
170
170
170
SATURDAY SUNDAY
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
170
170
170
170
170
170
170
170
STANDARD WEEK
HOUR
MONDAY
13
170
14
150
15
150
16
150
17
150
18
150
19
210
20
230
21
290
22
150
23
150
24
150
-Int HEAT GAINS (W)TUESDAY
WEDNESDAY THURSDAY
170
170
170
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
210
210
210
230
230
230
290
290
290
150
150
150
150
150
150
150
150
150
FRIDAY
170
150
150
150
150
150
210
230
290
150
150
150
SATURDAY SUNDAY
170
170
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
210
210
230
230
290
290
150
150
150
150
150
150
Max NUMBER OF PRESENT PEOPLE:4
STANDARD WEEK
-% OF PRESENCEHOUR
MONDAY
TUESDAY
WEDNESDAY
1
100
100
100
2
100
100
100
3
100
100
100
4
100
100
100
5
100
100
100
6
100
100
100
7
100
100
100
8
50
50
50
9
50
50
50
10
50
50
50
11
50
50
50
12
50
50
50
THURSDAY
100
100
100
100
100
100
100
50
50
50
50
50
FRIDAY
100
100
100
100
100
100
100
50
50
50
50
50
SATURDAY SUNDAY
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
STANDARD WEEK
HOUR
MONDAY
13
50
14
25
15
25
16
25
17
25
18
100
19
100
20
100
21
100
22
100
23
100
24
100
THURSDAY
50
25
25
25
25
100
100
100
100
100
100
100
FRIDAY
50
25
25
25
25
100
100
100
100
100
100
100
SATURDAY SUNDAY
50
50
25
25
25
25
25
25
25
25
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
-% OF PRESENCETUESDAY
WEDNESDAY
50
50
25
25
25
25
25
25
25
25
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
THE ZONE casa IS SURROUNDED BY 6 WALLS
13.8 m2 OF sul BETWEEN casa AND OUTSIDE
THE ZONE WALL n°1 IS REACHED BY 0 DISTANT SHADING(S)
NAME OF THE ALBEDO : externo
JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC
ALBEDO:
0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
THERMAL BRIDGES : 0.0 W/K
THE WIND EXPOSURE IS NORMAL
1 GLAZING(s)
SHADING DEVICE : *folhamade
SUPPLEMENTARY RESISTANCE FOR 100% OCCULTATION: 0.24 m2.K/W
STANDARD WEEK
-% OPACITYHOUR
MONDAY
TUESDAY
WEDNESDAY THURSDAY FRIDAY
SATURDAY SUNDAY
1
100
100
100
100
100
100
100
2
100
100
100
100
100
100
100
3
100
100
100
100
100
100
100
4
100
100
100
100
100
100
100
5
100
100
100
100
100
100
100
6
100
100
100
100
100
100
100
7
0
0
0
0
0
0
0
8
0
0
0
0
0
0
0
9
0
0
0
0
0
0
0
10
0
0
0
0
0
0
0
11
0
0
0
0
0
0
0
12
0
0
0
0
0
0
0
STANDARD WEEK
HOUR
MONDAY
13
0
14
0
15
0
16
0
17
0
18
0
19
0
20
0
21
100
22
100
23
100
24
100
-% OPACITYTUESDAY
WEDNESDAY
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
100
100
100
100
100
100
100
100
THURSDAY
0
0
0
0
0
0
0
0
100
100
100
100
FRIDAY
0
0
0
0
0
0
0
0
100
100
100
100
SATURDAY SUNDAY
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
100
100
100
100
100
100
100
100
1.2 m2 OF janela quarto/sala
U:5.79 W/(m2.K) TAU_N:0.85 1 GLAZING(S)
WIDTH : 1.20 m HEIGHT : 1.00 m
YOUR janela quarto/sala IS SHADED BY beiral sul
DISTANCE FROM THE WINDOW: 1.15
WIDTH: 0.60
22.7 m2 OF leste BETWEEN casa AND OUTSIDE
THE ZONE WALL n°2 IS REACHED BY 0 DISTANT SHADING(S)
NAME OF THE ALBEDO : externo
JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC
ALBEDO:
0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
THERMAL BRIDGES : 0.0 W/K
THE WIND EXPOSURE IS NORMAL
1 GLAZING(s)
SHADING DEVICE : *folhamade
SUPPLEMENTARY RESISTANCE FOR 100% OCCULTATION: 0.24 m2.K/W
STANDARD WEEK
-% OPACITYHOUR
MONDAY
TUESDAY
WEDNESDAY THURSDAY FRIDAY
SATURDAY SUNDAY
1
100
100
100
100
100
100
100
2
100
100
100
100
100
100
100
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
100
100
100
100
0
0
0
0
0
0
STANDARD WEEK
HOUR
MONDAY
13
0
14
0
15
0
16
0
17
0
18
0
19
0
20
0
21
100
22
100
23
100
24
100
100
100
100
100
0
0
0
0
0
0
100
100
100
100
0
0
0
0
0
0
-% OPACITYTUESDAY
WEDNESDAY
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
0
0
0
0
0
0
100
100
100
100
0
0
0
0
0
0
100
100
100
100
0
0
0
0
0
0
100
100
100
100
0
0
0
0
0
0
THURSDAY
0
0
0
0
0
0
0
0
100
100
100
100
FRIDAY
0
0
0
0
0
0
0
0
100
100
100
100
SATURDAY SUNDAY
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
100
100
100
100
100
100
100
100
1.2 m2 OF janela quarto/sala
U:5.79 W/(m2.K) TAU_N:0.85 1 GLAZING(S)
WIDTH : 1.20 m HEIGHT : 1.00 m
YOUR janela quarto/sala IS SHADED BY beiral leste
DISTANCE FROM THE WINDOW: 0.60
WIDTH: 0.60
13.8 m2 OF norte BETWEEN casa AND OUTSIDE
THE ZONE WALL n°3 IS REACHED BY 0 DISTANT SHADING(S)
NAME OF THE ALBEDO : externo
JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC
ALBEDO:
0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
THERMAL BRIDGES : 0.0 W/K
THE WIND EXPOSURE IS NORMAL
2 GLAZING(s)
SHADING DEVICE : *folhamade
SUPPLEMENTARY RESISTANCE FOR 100% OCCULTATION: 0.24 m2.K/W
STANDARD WEEK
-% OPACITYHOUR
MONDAY
TUESDAY
WEDNESDAY THURSDAY FRIDAY
SATURDAY SUNDAY
1
100
100
100
100
100
100
100
2
100
100
100
100
100
100
100
3
100
100
100
100
100
100
100
4
100
100
100
100
100
100
100
5
100
100
100
100
100
100
100
6
100
100
100
100
100
100
100
7
0
0
0
0
0
0
0
8
0
0
0
0
0
0
0
9
0
0
0
0
0
0
0
10
0
0
0
0
0
0
0
11
0
0
0
0
0
0
0
12
0
0
0
0
0
0
0
STANDARD WEEK
HOUR
MONDAY
13
0
14
0
-% OPACITYTUESDAY
WEDNESDAY
0
0
0
0
THURSDAY
0
0
FRIDAY
0
0
SATURDAY
0
0
SUNDAY
0
0
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
0
0
0
0
0
0
100
100
100
100
0
0
0
0
0
0
100
100
100
100
0
0
0
0
0
0
100
100
100
100
0
0
0
0
0
0
100
100
100
100
0
0
0
0
0
0
100
100
100
100
0
0
0
0
0
0
100
100
100
100
1.2 m2 OF janela quarto/sala
U:5.79 W/(m2.K) TAU_N:0.85 1 GLAZING(S)
WIDTH : 1.20 m HEIGHT : 1.00 m
YOUR janela quarto/sala IS SHADED BY beiral norte
DISTANCE FROM THE WINDOW: 1.30
WIDTH: 0.60
1.2 m2 OF janela quarto/sala
U:5.79 W/(m2.K) TAU_N:0.85 1 GLAZING(S)
WIDTH : 1.20 m HEIGHT : 1.00 m
YOUR janela quarto/sala IS SHADED BY beiral norte
DISTANCE FROM THE WINDOW: 1.30
WIDTH: 0.60
22.7 m2 OF oeste BETWEEN casa AND OUTSIDE
THE ZONE WALL n°4 IS REACHED BY 0 DISTANT SHADING(S)
NAME OF THE ALBEDO : externo
JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC
ALBEDO:
0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
THERMAL BRIDGES : 0.0 W/K
THE WIND EXPOSURE IS NORMAL
3 GLAZING(s)
0.3 m2 OF janela corredor
U:5.79 W/(m2.K) TAU_N:0.85 1 GLAZING(S)
WIDTH : 0.60 m HEIGHT : 1.00 m
YOUR janela corredor IS SHADED BY beiral oeste
DISTANCE FROM THE WINDOW: 0.60
WIDTH: 0.60
0.4 m2 OF basculante bwc
U:5.79 W/(m2.K) TAU_N:0.85 1 GLAZING(S)
WIDTH : 0.60 m HEIGHT : 0.60 m
YOUR basculante bwc IS SHADED BY beiral oeste
DISTANCE FROM THE WINDOW: 0.60
WIDTH: 0.60
0.6 m2 OF basculante cozinha
U:5.79 W/(m2.K) TAU_N:0.85 1 GLAZING(S)
WIDTH : 0.60 m HEIGHT : 1.00 m
YOUR basculante cozinha IS SHADED BY beiral oeste
DISTANCE FROM THE WINDOW: 0.60
WIDTH: 0.60
43.0 m2 OF piso BETWEEN casa AND GROUND
K: 5.41 W/K, THERMAL BRIDGES: 27.04 W/K
43.0 m2 OF cobertura BETWEEN casa AND OUTSIDE
THE ZONE WALL n°6 IS REACHED BY 0 DISTANT SHADING(S)
NAME OF THE ALBEDO : externo
JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC
ALBEDO:
0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
THERMAL BRIDGES : 0.0 W/K
THIS ZONE WALL IS A CEILING
THE WIND EXPOSURE IS NORMAL
0 GLAZING(s)
0
0
0
0
0
0
100
100
100
100
PROTÓTIPO SIMULADO COM FONTES INTERNAS DE CALOR E 37 REN/H
CONDIÇÃO DE VERÃO SEM DISPOSITIVO DE SOMBREAMENTO
PAINEL P3
****************************************************************
BUILDING
****************************************************************
p3 ver fon sem dispo
NAME OF THE SAVING FILE : p3verfsd
LOCATION : Londrina
ALTITUDE :
560m
LATITUDE : -23.4°
METEOROLOGICAL LOCATION : STU
LONGITUDE : 51.2°
*******************************************
WALLS
*******************************************
sul
SLOPE 90°
ORIENTATION
0°
INTERNAL BUILDING FINISH : branco ALPHA=0.30 EPSILON=0.90
EXTERNAL BUILDING FINISH : branco ALPHA=0.30 EPSILON=0.90
COMPOSITION : painel3
2.40cm OF pinus K:0.15 W/m/K RO:500.00 kg/m3 CP:0.37 Wh/kg/K
2.00cm OF AIR_painel3 K:0.13 W/m/K RO:1.00 kg/m3 CP:0.34 Wh/kg/K
1.20cm OF osb K:0.14 W/m/K RO:650.00 kg/m3 CP:0.64 Wh/kg/K
0.60cm OF pinus K:0.15 W/m/K RO:500.00 kg/m3 CP:0.37 Wh/kg/K
4.20cm OF AIR_painel1 K:0.26 W/m/K RO:1.00 kg/m3 CP:0.34 Wh/kg/K
2.60cm OF pinus K:0.15 W/m/K RO:500.00 kg/m3 CP:0.37 Wh/kg/K
leste
SLOPE 90°
ORIENTATION -90°
INTERNAL BUILDING FINISH : branco ALPHA=0.30 EPSILON=0.90
EXTERNAL BUILDING FINISH : branco ALPHA=0.30 EPSILON=0.90
COMPOSITION : painel3
2.40cm OF pinus K:0.15 W/m/K RO:500.00 kg/m3 CP:0.37 Wh/kg/K
2.00cm OF AIR_painel3 K:0.13 W/m/K RO:1.00 kg/m3 CP:0.34 Wh/kg/K
1.20cm OF osb K:0.14 W/m/K RO:650.00 kg/m3 CP:0.64 Wh/kg/K
0.60cm OF pinus K:0.15 W/m/K RO:500.00 kg/m3 CP:0.37 Wh/kg/K
4.20cm OF AIR_painel1 K:0.26 W/m/K RO:1.00 kg/m3 CP:0.34 Wh/kg/K
2.60cm OF pinus K:0.15 W/m/K RO:500.00 kg/m3 CP:0.37 Wh/kg/K
norte
SLOPE 90°
ORIENTATION 180°
INTERNAL BUILDING FINISH : branco ALPHA=0.30 EPSILON=0.90
EXTERNAL BUILDING FINISH : branco ALPHA=0.30 EPSILON=0.90
COMPOSITION : painel3
2.40cm OF pinus K:0.15 W/m/K RO:500.00 kg/m3 CP:0.37 Wh/kg/K
2.00cm OF AIR_painel3 K:0.13 W/m/K RO:1.00 kg/m3 CP:0.34 Wh/kg/K
1.20cm OF osb K:0.14 W/m/K RO:650.00 kg/m3 CP:0.64 Wh/kg/K
0.60cm OF pinus K:0.15 W/m/K RO:500.00 kg/m3 CP:0.37 Wh/kg/K
4.20cm OF AIR_painel1 K:0.26 W/m/K RO:1.00 kg/m3 CP:0.34 Wh/kg/K
2.60cm OF pinus K:0.15 W/m/K RO:500.00 kg/m3 CP:0.37 Wh/kg/K
oeste
SLOPE 90°
ORIENTATION
90°
INTERNAL BUILDING FINISH : branco
EXTERNAL BUILDING FINISH : branco
COMPOSITION : painel3
ALPHA=0.30
ALPHA=0.30
EPSILON=0.90
EPSILON=0.90
2.40cm
2.00cm
1.20cm
0.60cm
4.20cm
2.60cm
OF
OF
OF
OF
OF
OF
pinus K:0.15 W/m/K RO:500.00 kg/m3 CP:0.37 Wh/kg/K
AIR_painel3 K:0.13 W/m/K RO:1.00 kg/m3 CP:0.34 Wh/kg/K
osb K:0.14 W/m/K RO:650.00 kg/m3 CP:0.64 Wh/kg/K
pinus K:0.15 W/m/K RO:500.00 kg/m3 CP:0.37 Wh/kg/K
AIR_painel1 K:0.26 W/m/K RO:1.00 kg/m3 CP:0.34 Wh/kg/K
pinus K:0.15 W/m/K RO:500.00 kg/m3 CP:0.37 Wh/kg/K
piso
SLOPE 0°
INTERNAL BUILDING FINISH : cinza ALPHA=0.40 EPSILON=0.90
EXTERNAL BUILDING FINISH : terra ALPHA=0.40 EPSILON=0.90
COMPOSITION : piso
4.00cm OF concreto piso K:1.75 W/m/K RO:2200.00 kg/m3 CP:0.28 Wh/kg/K
1.00cm OF argamassa K:1.15 W/m/K RO:1800.00 kg/m3 CP:0.28 Wh/kg/K
cobertura
SLOPE 0°
INTERNAL BUILDING FINISH : branco ALPHA=0.30 EPSILON=0.90
EXTERNAL BUILDING FINISH : branco ALPHA=0.30 EPSILON=0.90
COMPOSITION : cobertura
1.00cm OF tijolo cerâmico K:0.90 W/m/K RO:1600.00 kg/m3 CP:0.26 Wh/kg/K
0.02cm OF manta aluminio K:230.00 W/m/K RO:2700.00 kg/m3 CP:0.24 Wh/kg/K
45.00cm OF AIR_cobertura K:0.74 W/m/K RO:1.00 kg/m3 CP:0.34 Wh/kg/K
1.00cm OF pinus K:0.15 W/m/K RO:500.00 kg/m3 CP:0.37 Wh/kg/K
*******************************
* ZONE
OUTSIDE *
*******************************
*******************************
* ZONE
GROUND *
*******************************
TEMPERATURE :20°C
*******************************
* ZONE
casa *
*******************************
OCCUPANCY SCHEDULE : ocup padrao
VOLUME OF casa :109.69 m3
INERTIA OF THE FURNITURE : 42.9 Wh/K
INTERNAL CAPACITIVE WALL : 43.0 m2 OF norte
MAXIMAL EXTERNAL VENTILATION FLOW RATE :37.00
STANDARD WEEK
-% of max FLOW RATEHOUR
MONDAY
TUESDAY
WEDNESDAY THURSDAY
1
10
10
10
10
2
10
10
10
10
3
10
10
10
10
4
10
10
10
10
5
10
10
10
10
6
10
10
10
10
7
100
100
100
100
8
100
100
100
100
9
100
100
100
100
10
100
100
100
100
11
100
100
100
100
12
100
100
100
100
STANDARD WEEK
HOUR
MONDAY
-% of max FLOW RATETUESDAY
WEDNESDAY THURSDAY
VOLUME/h
FRIDAY
10
10
10
10
10
10
100
100
100
100
100
100
FRIDAY
SATURDAY SUNDAY
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
SATURDAY
SUNDAY
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
100
100
100
100
100
100
100
100
10
10
10
10
100
100
100
100
100
100
100
100
10
10
10
10
100
100
100
100
100
100
100
100
10
10
10
10
100
100
100
100
100
100
100
100
10
10
10
10
100
100
100
100
100
100
100
100
10
10
10
10
100
100
100
100
100
100
100
100
10
10
10
10
100
100
100
100
100
100
100
100
10
10
10
10
STANDARD WEEK
HOUR
MONDAY
1
150
2
150
3
150
4
150
5
150
6
150
7
150
8
150
9
170
10
170
11
170
12
170
-Int HEAT GAINS (W)TUESDAY
WEDNESDAY THURSDAY
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
170
170
170
170
170
170
170
170
170
170
170
170
FRIDAY
150
150
150
150
150
150
150
150
170
170
170
170
SATURDAY SUNDAY
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
170
170
170
170
170
170
170
170
STANDARD WEEK
HOUR
MONDAY
13
170
14
150
15
150
16
150
17
150
18
150
19
210
20
230
21
290
22
150
23
150
24
150
-Int HEAT GAINS (W)TUESDAY
WEDNESDAY THURSDAY
170
170
170
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
210
210
210
230
230
230
290
290
290
150
150
150
150
150
150
150
150
150
FRIDAY
170
150
150
150
150
150
210
230
290
150
150
150
SATURDAY SUNDAY
170
170
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
210
210
230
230
290
290
150
150
150
150
150
150
FRIDAY
100
100
100
100
100
100
100
50
50
50
50
50
SATURDAY SUNDAY
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
Max NUMBER OF PRESENT PEOPLE:4
STANDARD WEEK
-% OF PRESENCEHOUR
MONDAY
TUESDAY
WEDNESDAY
1
100
100
100
2
100
100
100
3
100
100
100
4
100
100
100
5
100
100
100
6
100
100
100
7
100
100
100
8
50
50
50
9
50
50
50
10
50
50
50
11
50
50
50
12
50
50
50
STANDARD WEEK
-% OF PRESENCE-
THURSDAY
100
100
100
100
100
100
100
50
50
50
50
50
HOUR
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
MONDAY
50
25
25
25
25
100
100
100
100
100
100
100
TUESDAY
50
25
25
25
25
100
100
100
100
100
100
100
WEDNESDAY
50
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25
25
25
100
100
100
100
100
100
100
THURSDAY
50
25
25
25
25
100
100
100
100
100
100
100
FRIDAY
50
25
25
25
25
100
100
100
100
100
100
100
SATURDAY SUNDAY
50
50
25
25
25
25
25
25
25
25
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
THE ZONE casa IS SURROUNDED BY 6 WALLS
13.8 m2 OF sul BETWEEN casa AND OUTSIDE
THE ZONE WALL n°1 IS REACHED BY 0 DISTANT SHADING(S)
NAME OF THE ALBEDO : externo
JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC
ALBEDO:
0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
THERMAL BRIDGES : 0.0 W/K
THE WIND EXPOSURE IS NORMAL
1 GLAZING(s)
SHADING DEVICE : *folhamade
SUPPLEMENTARY RESISTANCE FOR 100% OCCULTATION: 0.24 m2.K/W
STANDARD WEEK
-% OPACITYHOUR
MONDAY
TUESDAY
WEDNESDAY THURSDAY FRIDAY
SATURDAY SUNDAY
1
100
100
100
100
100
100
100
2
100
100
100
100
100
100
100
3
100
100
100
100
100
100
100
4
100
100
100
100
100
100
100
5
100
100
100
100
100
100
100
6
100
100
100
100
100
100
100
7
0
0
0
0
0
0
0
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0
0
0
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0
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0
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0
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0
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0
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0
0
0
0
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0
0
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0
0
0
0
0
STANDARD WEEK
HOUR
MONDAY
13
0
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0
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0
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0
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0
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0
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0
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0
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22
100
23
100
24
100
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WEDNESDAY
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100
100
100
100
100
100
100
100
THURSDAY
0
0
0
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0
0
0
100
100
100
100
FRIDAY
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0
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0
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0
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100
100
100
100
1.2 m2 OF janela quarto/sala
U:5.79 W/(m2.K) TAU_N:0.85 1 GLAZING(S)
WIDTH : 1.20 m HEIGHT : 1.00 m
YOUR janela quarto/sala IS SHADED BY beiral sul
DISTANCE FROM THE WINDOW: 1.15
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100
100
100
100
100
100
100
22.7 m2 OF leste BETWEEN casa AND OUTSIDE
THE ZONE WALL n°2 IS REACHED BY 0 DISTANT SHADING(S)
NAME OF THE ALBEDO : externo
JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC
ALBEDO:
0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
THERMAL BRIDGES : 0.0 W/K
THE WIND EXPOSURE IS NORMAL
1 GLAZING(s)
SHADING DEVICE : *folhamade
SUPPLEMENTARY RESISTANCE FOR 100% OCCULTATION: 0.24 m2.K/W
STANDARD WEEK
-% OPACITYHOUR
MONDAY
TUESDAY
WEDNESDAY THURSDAY FRIDAY
SATURDAY SUNDAY
1
100
100
100
100
100
100
100
2
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100
100
100
100
100
100
3
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100
100
100
100
100
100
4
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100
100
100
100
100
100
5
100
100
100
100
100
100
100
6
100
100
100
100
100
100
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HOUR
MONDAY
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22
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23
100
24
100
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WEDNESDAY
0
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100
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100
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100
100
100
100
100
100
100
1.2 m2 OF janela quarto/sala
U:5.79 W/(m2.K) TAU_N:0.85 1 GLAZING(S)
WIDTH : 1.20 m HEIGHT : 1.00 m
YOUR janela quarto/sala IS SHADED BY beiral leste
DISTANCE FROM THE WINDOW: 0.60
WIDTH: 0.60
13.8 m2 OF norte BETWEEN casa AND OUTSIDE
THE ZONE WALL n°3 IS REACHED BY 0 DISTANT SHADING(S)
NAME OF THE ALBEDO : externo
JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC
ALBEDO:
0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
THERMAL BRIDGES : 0.0 W/K
THE WIND EXPOSURE IS NORMAL
2 GLAZING(s)
SHADING DEVICE : *folhamade
SUPPLEMENTARY RESISTANCE FOR 100% OCCULTATION: 0.24 m2.K/W
STANDARD WEEK
-% OPACITYHOUR
MONDAY
TUESDAY
WEDNESDAY THURSDAY FRIDAY
SATURDAY SUNDAY
1
100
100
100
100
100
100
100
2
100
100
100
100
100
100
100
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
100
100
100
100
0
0
0
0
0
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STANDARD WEEK
HOUR
MONDAY
13
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0
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22
100
23
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24
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100
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100
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100
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WEDNESDAY
0
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100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
0
0
0
0
0
0
100
100
100
100
0
0
0
0
0
0
100
100
100
100
0
0
0
0
0
0
100
100
100
100
0
0
0
0
0
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THURSDAY
0
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100
100
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FRIDAY
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100
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0
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100
100
100
100
100
100
100
100
1.2 m2 OF janela quarto/sala
U:5.79 W/(m2.K) TAU_N:0.85 1 GLAZING(S)
WIDTH : 1.20 m HEIGHT : 1.00 m
YOUR janela quarto/sala IS SHADED BY beiral norte
DISTANCE FROM THE WINDOW: 1.30
WIDTH: 0.60
1.2 m2 OF janela quarto/sala
U:5.79 W/(m2.K) TAU_N:0.85 1 GLAZING(S)
WIDTH : 1.20 m HEIGHT : 1.00 m
YOUR janela quarto/sala IS SHADED BY beiral norte
DISTANCE FROM THE WINDOW: 1.30
WIDTH: 0.60
22.7 m2 OF oeste BETWEEN casa AND OUTSIDE
THE ZONE WALL n°4 IS REACHED BY 0 DISTANT SHADING(S)
NAME OF THE ALBEDO : externo
JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC
ALBEDO:
0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
THERMAL BRIDGES : 0.0 W/K
THE WIND EXPOSURE IS NORMAL
3 GLAZING(s)
SHADING DEVICE : *folhamade
SUPPLEMENTARY RESISTANCE FOR 100% OCCULTATION: 0.24 m2.K/W
STANDARD WEEK
-% OPACITYHOUR
MONDAY
TUESDAY
WEDNESDAY THURSDAY FRIDAY
SATURDAY SUNDAY
1
100
100
100
100
100
100
100
2
100
100
100
100
100
100
100
3
100
100
100
100
100
100
100
4
100
100
100
100
100
100
100
5
100
100
100
100
100
100
100
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100
100
100
100
100
100
100
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0
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0
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0
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0
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0
0
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0
0
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HOUR
MONDAY
13
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0
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16
0
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18
0
19
0
20
0
21
100
22
100
23
100
24
100
-% OPACITYTUESDAY
WEDNESDAY
0
0
0
0
0
0
0
0
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100
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100
100
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100
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THURSDAY
0
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100
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FRIDAY
0
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0
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100
100
100
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0
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0
0
0
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0
0
0
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0
0
100
100
100
100
100
100
100
100
0.3 m2 OF janela corredor
U:5.79 W/(m2.K) TAU_N:0.85 1 GLAZING(S)
WIDTH : 0.60 m HEIGHT : 1.00 m
YOUR janela corredor IS SHADED BY beiral oeste
DISTANCE FROM THE WINDOW: 0.60
WIDTH: 0.60
0.4 m2 OF basculante bwc
U:5.79 W/(m2.K) TAU_N:0.85 1 GLAZING(S)
WIDTH : 0.60 m HEIGHT : 0.60 m
YOUR basculante bwc IS SHADED BY beiral oeste
DISTANCE FROM THE WINDOW: 0.60
WIDTH: 0.60
0.6 m2 OF basculante cozinha
U:5.79 W/(m2.K) TAU_N:0.85 1 GLAZING(S)
WIDTH : 0.60 m HEIGHT : 1.00 m
YOUR basculante cozinha IS SHADED BY beiral oeste
DISTANCE FROM THE WINDOW: 0.60
WIDTH: 0.60
43.0 m2 OF piso BETWEEN casa AND GROUND
K: 5.41 W/K, THERMAL BRIDGES: 27.04 W/K
43.0 m2 OF cobertura BETWEEN casa AND OUTSIDE
THE ZONE WALL n°6 IS REACHED BY 0 DISTANT SHADING(S)
NAME OF THE ALBEDO : externo
JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC
ALBEDO:
0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
THERMAL BRIDGES : 0.0 W/K
THIS ZONE WALL IS A CEILING
THE WIND EXPOSURE IS NORMAL
0 GLAZING(s)