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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA
Diagnostico Climático
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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA
Dias típicos do clima de Sao Paulo: um dia chuvoso e outro ensolarado no
verão; um um dia nublado e outro ensolarado no inverno
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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA
Variáveis e trocas térmicas
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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA
Conforto Térmico
• Variáveis do clima exterior
• Variáveis envolvidas na transferência de calor
• Variáveis do conforto humano
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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA
Variáveis do clima exterior
1. Temperatura (K, ºF, ºC, ºR)
– do ar
– superficial
2. Umidade
– relativa (%)
– absoluta (g de vapor d’água/kg de ar seco)
3. Radiação solar
– direta e difusa (W/m2)
– insolação (h)
4. Vento
– direção (graus)
– velocidade (m/s, Km/h, nós)
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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA
Variáveis do Conforto Humano
1. Metabolismo (MET)
2. Vestimenta (CLO)
3. Parâmetros que descrevem
termicamente o ambiente
– Temperatura do ar
– Temperatura radiante média
– Velocidade do ar
– Umidade do ar
Fonte: LAMBERTS. Roberto, et al. Eficiência
Energética na Arquitetura. São Paulo
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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA
DADOS CLIMÁTICOS
PROPRIEDADES DOS MATERIAIS
TROCAS TÉRMICAS
+
+
DESEMPENHO TÉRMICO DA EDIFICAÇÃO
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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA
Mecanismos de troca de calor
• Trocas térmicas secas: envolvem diferença de temperatura
– Convecção
– Radiação
– Condução
• Trocas térmicas úmidas: envolvem mudança de estado
– Evaporação
– Condensação
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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA
• Isolamento: materiais leves • Acumulação: materiais pesados e
espessos
TROCAS SECAS: CONDUÇÃO NO EDIFÍCIO
Fonte: LAMBERTS. Roberto, et al.
Eficiência Energética na
Arquitetura. São Paulo
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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA
ISOLAMENTO TÉRMICO
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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA
X
condutibilidade térmica = (W/mºC)
MATERIAIS CONDUTORES X NÃO CONDUTORES
Concreto armado 1,75 Tijolo maciço prensado 0,72
Aço 52 Terra úmida 0,60
Alumínio 230 Poliestireno expandido 0,04
Granito 3,50 Espuma de poliuretano 0,03
Mármore 3,26 Concreto celular 0,05 a 0,5
Telha cerâmica 0,93 Feltro 0,05
Telha de f ibrocimento 0,65 a 0,95 Lã de vidro 0,03 a 0,05
Vidro 0,8 Madeira 0.05 a 0,3
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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA
Espumas plásticas (células fechadas)
– Poliestireno extrudado
– Poliestireno expandido
– Outras espumas plásticas
Fibrosos
– Orgânicos
• Fibras de madeira
• Cortiça
– Inorgânicos
• Lã de vidro
• Lã de rocha
Concretos celulares
– Concreto com agregado
leve
– Concreto celular
autoclavado
Outros
– Produtos minerais à base
de vermiculita
– Argila expandida
MATERIAIS ISOLANTES TÉRMICOS
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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA
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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA
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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA
INÉRCIA TÉRMICA
- Amortecimento
- Atraso
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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA
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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA
Condução
troca de calor entre dois corpos que se tocam, ou mesmo partes do
mesmo corpo, que estejam a temperaturas diferentes (θe ≠ θi).
Intensidade do fluxo térmico por condução:
qcd= λ/e (θe−θi) (W/m2)
qcd: intensidade do fluxo térmico por condução (W/m2);
λ: coeficiente de condutibilidade térmica do material (W/m°C);
e: espessura da parede (m);
θe: temperatura da superfície externa da envolvente (°C);
θi: temperatura da superfície interna da envolvente (°C).
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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA
Condução
coeficiente de condutibilidade térmica (λ) depende da:
– densidade do material: a matéria é sempre muito mais condutora que o ar
contido em seus poros;
– natureza química do material: os materiais cristalinos são geralmente
mais condutores que os amorfos;
– umidade do material: a água é mais condutora que o ar.
e/λ = RR = resistência térmica específica da parede (m2°C/W)
qcd=(θe−θi) / R (W/m2)
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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA
Cool Hammock Santorini, Grecia 2004
AA E+E MSc & MArch Sustainable Environmental Design ARCHITECTURAL ASSOCIATION GRADUATE SCHOOL
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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA
Resistência térmica total (Rt)
Coeficiente global de transferência de calor (U)
Fonte: LAMBERTS. Roberto, et al.
Eficiência Energética na Arquitetura.
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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA
TROCAS SECAS: CONVECÇÃO NO EDIFÍCIO
Fonte: LAMBERTS. Roberto, et al. Eficiência
Energética na Arquitetura. São Paulo
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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA
AA E+E MSc & MArch Sustainable Environmental Design ARCHITECTURAL ASSOCIATION SCHOOL OF ARCHITECTURE
Chanasit Cholasuek Sustainable Low Income Community in Bangkok MArch Dissertation 2010
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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA
AA E+E MSc & MArch Sustainable Environmental Design ARCHITECTURAL ASSOCIATION SCHOOL OF ARCHITECTURE
Chanasit Cholasuek Sustainable Low Income Community in Bangkok MArch Dissertation 2010
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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA
AA E+E MSc & MArch Sustainable Environmental Design ARCHITECTURAL ASSOCIATION SCHOOL OF ARCHITECTURE
Chanasit Cholasuek Sustainable Low Income Community in Bangkok MArch Dissertation 2010
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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA
AA E+E MSc & MArch Sustainable Environmental Design ARCHITECTURAL ASSOCIATION SCHOOL OF ARCHITECTURE
Chanasit Cholasuek Sustainable Low Income Community in Bangkok MArch Dissertation 2010
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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA
AA E+E MSc & MArch Sustainable Environmental Design ARCHITECTURAL ASSOCIATION SCHOOL OF ARCHITECTURE
Anuja Pandit Transition Spaces in Housing MArch Dissertation 2010
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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA
AA E+E MSc & MArch Sustainable Environmental Design ARCHITECTURAL ASSOCIATION SCHOOL OF ARCHITECTURE
Anuja Pandit Transition Spaces in Housing MArch Dissertation 2010
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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA
Edifício do Núcleo de Pesquisa Multidisciplinar da UFAL,
Maceió, Alagoas
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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA
TROCAS SECAS: CONVECÇÃO NA CIDADE
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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA
Convecção
troca de calor entre dois corpos, sendo um deles sólido
e o outro um fluido (líquido ou gás).
Intensidade do fluxo térmico por convecção:
qc = hc (t −θ) (W/m2)
qc: intensidade do fluxo térmico por convecção (W/m2);
hc: coeficiente de trocas térmicas por convecção (W/m2°C);
t: temperatura do ar (°C);
θ: temperatura da superfície do sólido (parede) (°C), (t ≠ θ).
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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA
Convecçãohc - no caso de convecção natural,
segundo Croiset, são adotados:
para superfície horizontal,
fluxo descendente:
hc = 1,2 W/m2°C;
para superfície vertical:
hc = 4,7 W/m2°C;
para superfície horizontal,
fluxo ascendente:
hc = 7 W/m2°C.
Variação do hc com a velocidade
do ar (parede vertical), Croiset.
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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA
Ult
ravio
leta
Infr
ave
rme
lho
pró
xim
o
Infr
ave
rme
lho
dis
tan
te
Mic
roo
nd
as
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da
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V
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M
On
da
s A
M
Luz visível
Inte
ns
ida
de
de
ra
dia
çã
o
Comprimento de onda (micrometros)
0,4 0,7 1,0 1,5
Comprimento de onda (metros)
0,001 1 10 100
TROCAS SECAS: RADIAÇÃO
Radiação: transferência de calor sob a forma de ondas eletromagnéticas.
Ocorre por meio de movimentos oscilatórios em um meio, sem que haja
transferência de matéria.
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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA
Fonte: LAMBERTS. Roberto, et al. Eficiência
Energética na Arquitetura. São Paulo
FECHAMENTOS OPACOS E
TRANSPARENTES
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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA
Tabela Valores de coeficientes de absorção da radiação solar (α)
Fonte: FROTA, 2002 – Manual de conforto térmico
SUPERFÍCIE ABSORÇÃO PARA RADIAÇÃO SOLAR (α)
Preto fosco 0,85 – 0,95
Tijolo ou pedra ou telha cor vermelha 0,65 – 0,80
Tijolo ou pedra cor amarela, couro 0,50 – 0,70
Tijolo ou pedra ou telha cor amarela 0,30 – 0,50
Alumínio, bronze ou ouro 0,30 – 0,50
Latão, alumínio fosco, aço galvanizado 0,40 – 0,65
Latão ou cobre polido 0,30 – 0,50
Alumínio, cromo (polidos) 0,10 – 0,40
COR (α)
Branca 0,2 – 0,3
Amarela, laranja, vermelha clara 0,3 – 0,5
Vermelha escura, verde e azul claras 0,5 – 0,7
Marrom clara, verde e azul escuras 0,7 – 0,9
Marrom escura, preta 0,9 – 1,0
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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA
produto espessura
radiação solar total
transm dir % reflet ext % aborv % fator solar %
incolor
4mm 82 7 11 85
6mm 78 7 15 82
10mm 70 7 23 76
verde
4mm 52 5 43 63
6mm 46 5 49 59
10mm 38 5 57 53
bronze
4mm 58 6 36 68
6mm 46 5 49 59
10mm 29 4 67 47
cinza
4mm 55 5 40 66
6mm 42 5 53 56
10mm 25 4 71 44
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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA
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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA
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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA
Edifício do Banco Itau / Av. Paulista
Materiais claros e proteção solar dos vidros
Edifício no centro de SP
Materiais escuros e vidros desprotegidos
TROCAS SECAS: RADIAÇÃO NO EDIFÍCIO
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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA
Sola
r dire
ta
Ond
a c
urta
Sola
r d
ifusa
Ond
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urta
Sola
r difu
sa
Ond
a c
urta
Radiação da terraOnda longa
Radiação da terraOnda longa
Radiação das nuvensOnda longa
RADIAÇÃO NO EDIFÍCIO E NA CIDADE
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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA
Radiação
troca de calor entre dois corpos através de sua capacidade
de emitir e absorver energia térmica (sem necessidade de
meio para propagação, ocorrendo mesmo no vácuo)
Intensidade do fluxo térmico por radiação:
qr = hr (θ−θr) (W/m2)
qr: intensidade do fluxo térmico por radiação (W/m2);
hr: coeficiente de trocas térmicas por radiação (W/m2°C);
θ: temperatura da superfície da parede considerada (°C);
θr: temperatura radiante relativa às demais superfícies (°C)
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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA
AA E+E MSc & MArch Sustainable Environmental Design 2003-04 ARCHITECTURAL ASSOCIATION GRADUATE SCHOOL
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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA
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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA
Heliotropic Bench May 2005
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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA
Heliotropic Bench May 2005
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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA
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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA
Oia, Santorini, 20 May 2005
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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA
TROCAS ÚMIDAS: EVAPORAÇÃO
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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA
Evaporaçãotroca térmica úmida proveniente
da mudança do estado líquido
para o estado gasoso
Para evaporar um litro
de água são necessários
cerca de 700 J
0
5
10
15
20
25
30
0
5
10
15
20
25
30
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
TBS[°C]
w[g
/Kg
]
Carta Psicrométrica para
a cidade de São Paulo
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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA
Condensação
troca térmica úmida decorrente da mudança do estado gasoso do
vapor d’água contido no ar para o estado líquido.
Para evitar a condensação superficial:
- eliminação do vapor d’água pela ventilação, ou
- imprimir ao elemento da construção uma resistência térmica R adequada
R = [(te − ti) / (ti − to)] ⋅ 1/hi (m2°C/W)
ti: temperatura do ar interno (°C);
te: temperatura do ar externo (°C);
to: temperatura do ponto de orvalho relativa a ti (°C);
hi: coeficiente de condutância térmica superficial interna.
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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA
INSOLAÇÃO + ILUM.ARTIFICIAL + EQUIPAMENTOS + OCUPAÇÃO = ENVOLVENTE + VENTILAÇÃO
GANHOS = PERDAS
Usuários
Sol
Ventos
Sol
Radiação solar direta
Iluminação artificial Equipamentos
(Ti) Temp. do ar int.
Temp. do ar ext.
(Te)
Sol
BALANÇO TÉRMICO
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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA
AA E+E MSc & MArch Sustainable Environmental Design ARCHITECTURAL ASSOCIATION SCHOOL OF ARCHITECTURE
Nitin Bansal Le Corbusier in the Tropics MSc Dissertation Project 2009
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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICANitin Bansal Le Corbusier in the Tropics MSc Dissertation Project 2009
AA E+E MSc & MArch Sustainable Environmental Design ARCHITECTURAL ASSOCIATION SCHOOL OF ARCHITECTURE
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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA
Sola
r dire
ta
Ond
a c
urta
Sola
r difu
sa
Onda c
urta
Ra diação da terra
Onda longa
Ra diação das nuvensOnda longa
Radia çã o da á guaOnda longa
GERAÇÃO DE CALOR URBANA
ConvecçãoTemperatura
Sola
r d
ifusa
Onda c
urta
Convecçãovento
Evap
ora
çã
o
Evap
o-
tran
spira
çã
o
TROCAS TÉRMICAS NA CIDADE
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AA E+E MSc & MArch Sustainable Environmental Design ARCHITECTURAL ASSOCIATION SCHOOL OF ARCHITECTURE
Katerina Pantazi Urban Metaphors MArch Dissertation 2010
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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA
>observar
movimientosActividades / funcionesCualidades visuales
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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA
Medir
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AUT0264 CONFORTO AMBIENTAL IV – TÉRMICA
Avaliar Medidas e Hipoteses de Desempenho Ambiental !