NBR 15220-Completa

SET 2003
ABNT – Associação
Brasileira de
Normas Técnicas
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Rio de Janeiro
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NBR 15220
Projeto 02:135.07-001
Desempenho térmico de edificações
Parte 1: Definições, símbolos e
unidades
Origem: Projeto 02:135.07-001:2003
ABNT/CB-02- Comitê Brasileiro de Construção Civil
CE-02:135.07 - Comissão de Estudo de Desempenho Térmico de Edificações
Thermal performance in buildings - Terminology, symbols and units
Descriptors: Thermal performance. Buildings.
Palavras-chave:
Desempenho térmico. Edificações.
7 páginas
Copyright © 2003,
ABNT–Associação Brasileira
de Normas Técnicas
Printed in Brazil/
Impresso no Brasil
Todos os direitos reservados
Sumário
Prefácio
1 Objetivo
2 Definições
ANEXO
A Referências bibliográficas
Prefácio
A ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas - é o Fórum Nacional de Normalização. As Normas Brasileiras, cujo
conteúdo é de responsabilidade dos Comitês Brasileiros (ABNT/CB) e dos Organismos de Normalização Setorial
(ABNT/ONS), são elaboradas por Comissões de Estudo (CE), formadas por representantes dos setores envolvidos, delas
fazendo parte: produtores, consumidores e neutros (universidades, laboratórios e outros).
Os projetos de Norma Brasileira, elaborados no âmbito dos ABNT/CB e ABNT/ONS, circulam para Consulta Pública entre
os associados da ABNT e demais interessados.
Esta norma, sob o título geral “Desempenho térmico de edificações”, tem previsão de conter as seguintes partes:
Parte 1: Definições, símbolos e unidades;
Parte 2: Métodos de cálculo da transmitância térmica, da capacidade térmica, do atraso térmico e do fator solar de
elementos e componentes de edificações;
Parte 3: Zoneamento bioclimático brasileiro e diretrizes construtivas para habitações unifamiliares de interesse social;
Parte 4: Medição da resistência térmica e da condutividade térmica pelo princípio da placa quente protegida;
Parte 5: Medição da resistência térmica e da condutividade térmica pelo método fluximétrico.
Esta parte da NBR contém o anexo A, de caráter informativo.
1 Objetivo
Esta parte da NBR estabelece as definições e os correspondentes símbolos e unidades de termos relacionados com o
desempenho térmico de edificações.
NOTA - O anexo A apresenta a fonte de algumas definições abordadas nesta Norma.
2 Definições
Para os efeitos desta parte da NBR aplicam-se as definições, os símbolos e as unidades indicadas nas tabelas 1, 2 e 3,
conforme o campo de estudo.
2
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No
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Tabela 1 - Características térmicas de materiais, elementos e componentes construtivos.
Grandeza
Definição
Símbolo
Unidade
Fluxo de calor
Quociente da quantidade de calor que
Q
W
ou
atravessa uma superfície durante um
Taxa de fluxo de calor
intervalo de tempo pela duração desse
intervalo.
Densidade de fluxo de calor ou
Quociente do fluxo de calor que atravessa
q
W/m 2
Densidade de taxa de fluxo de
uma superfície pela área dessa superfície
calor
(1).
Condutividade térmica
Propriedade física de um material
W/(m.K)
λ
homogêneo e isótropo, no qual se verifica
um fluxo de calor constante, com
densidade de 1 W/m 2, quando submetido
a um gradiente de temperatura uniforme
de 1 Kelvin por metro (2).
Resistência térmica de
Quociente da diferença de temperatura
R
(m 2.K)/W
elementos e componentes
verificada entre as superfícies de um
elemento ou componente construtivo pela
densidade de fluxo de calor, em regime
estacionário.
Resistência superficial interna
Resistência térmica da camada de ar
Rsi
(m 2.K)/W
adjacente à superfície interna de um
componente que transfere calor por
radiação e/ou convecção.
Resistência superficial externa
Resistência térmica da camada de ar
Rse
(m 2.K)/W
adjacente à superfície externa de um
componente que transfere calor por
radiação e/ou convecção.
Resistência térmica total
Somatório do conjunto de resistências
RT
(m 2.K)/W
térmicas correspondentes às camadas de
um elemento ou componente, incluindo as
resistências superficiais interna e externa.
Transmitância térmica
Inverso da resistência térmica total.
U
W/(m 2.K)
ou
Coeficiente global de
transferência de calor
Capacidade térmica
Quantidade de calor necessária para
C
J/K
variar em uma unidade a temperatura de
um sistema (3).
Calor específico
Quociente da capacidade térmica pela
c
J/(kg.K)
ou
massa.
Capacidade térmica específica
Capacidade térmica de
Quociente da capacidade térmica de um
CT
J/(m 2.K)
componentes
componente pela sua área.
3
kg/m
Densidade de massa aparente
Quociente da massa pelo volume
ρ
aparente de um corpo.
Difusividade térmica
Quociente da condutividade térmica de
m 2/s
α
um material (λ) pela sua capacidade de
armazenar energia térmica (ρc).
h
Atraso térmico
Tempo transcorrido entre uma variação
ϕ
térmica em um meio e sua manifestação
na superfície oposta de um componente
construtivo submetido a um regime
periódico de transmissão de calor (4).
3
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No
15
16
17
18
19
Tabela 1 (conclusão) - Características térmicas de materiais, elementos e componentes construtivos.
Grandeza
Definição
Símbolo
Unidade
Fator de ganho de calor solar de Quociente da taxa de radiação solar
FSo
elementos opacos
transmitida através de um componente
ou
opaco pela taxa da radiação solar total
Fator solar de elementos opacos incidente sobre a superfície externa do
mesmo.
Fator de ganho de calor solar de Quociente da taxa de radiação solar
FSt
elementos transparentes ou
diretamente transmitida através de um
translúcidos
componente transparente ou translúcido,
ou
sob determinado ângulo de incidência,
Fator solar de elementos
mais a parcela absorvida e
transparentes ou translúcidos
posteriormente retransmitida para o
interior, pela taxa da radiação solar total
incidente sobre a superfície externa do
mesmo.
Coeficiente de sombreamento
Quociente entre o fator solar do
CS
componente transparente ou translúcido
estudado e o fator solar de um vidro plano
incolor de 3 mm de espessura (FSt =
0,87)
Emitância
Taxa de emissão de radiação por unidade
E
W/m 2
de área (5).
Irradiância
Taxa de radiação incidente sobre um
G
W/m 2
corpo, por unidade de área da superfície
(5).
20
Radiosidade
21
Emissividade
22
Absortância à radiação solar
23
Absortância em ondas longas
24
Refletância à radiação solar
25
Refletância em ondas longas
26
Transmitância à radiação solar
Taxa de emissão de radiação de uma
superfície por unidade de área, incluindo
a parcela refletida da radiação incidente
J
W/m 2
ε
-
α
-
αol
-
ρ
-
ρol
-
τ
-
(5).
Quociente da taxa de radiação emitida
por uma superfície pela taxa de radiação
emitida por um corpo negro, à mesma
temperatura (5).
Quociente da taxa de radiação solar
absorvida por uma superfície pela taxa de
radiação solar incidente sobre esta
mesma superfície (6).
Quociente da taxa de radiação de ondas
longas que é absorvida por uma
superfície pela taxa de radiação de ondas
longas incidente sobre esta superfície (7).
Quociente da taxa de radiação solar
refletida por uma superfície pela taxa de
radiação solar incidente sobre esta
mesma superfície.
Quociente da taxa de radiação de ondas
longas que é refletida por uma superfície
pela taxa de radiação de ondas longas
incidente sobre esta superfície.
Quociente da taxa de radiação solar que
atravessa um elemento pela taxa de
radiação solar incidente sobre este
mesmo elemento.
(1) Esta grandeza também pode ser expressa por unidade de comprimento. Neste caso, seu símbolo é q’ e sua unidade W/m.
(2) Quando existe transferência de calor por condução, convecção e radiação em materiais porosos recomenda-se usar o termo
“condutividade térmica aparente”.
(3) Para que esta grandeza seja completamente definida, é necessário que o tipo de transformação seja especificado.
(4) O atraso térmico depende da capacidade térmica do componente construtivo e da ordem em que as camadas estão dispostas.
(5) Todas as grandezas relativas às propriedades radiantes dos componentes devem fazer referência ao comprimento de onda da
radiação e à sua direção de incidência ou de reflexão ou de emissão. Quando estas informações forem omitidas, tratam-se de
propriedades totais hemisféricas.
(6) A radiação solar está concentrada na região do espectro eletromagnético compreendida entre comprimento de onda de 0,2 µm
e 3,0 µm.
(7) Fontes de baixa temperatura emitem radiação térmica de onda longa com comprimento de onda compreendido entre 3,0 µm e
100,0 µm.
(6.1) Luz visível--> Comprimento de onda entre 0.38µm e 2,00 µm (nanômetro)
∗∗ Para a parte 2 da norma adotar:
Calor específico do AR=1
Densidade do AR=0
4
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No
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28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
Tabela 2 - Características térmicas de ambientes.
Grandeza
Definição
Transmitância em ondas longas
Quociente da taxa de radiação de ondas
longas que é transmitida por um corpo
pela taxa de radiação de ondas longas
incidente sobre a superfície desse corpo.
Transmitância à radiação visível Quociente da taxa de radiação solar no
espectro visível (0,38 a 0,72 µm) que
atravessa um elemento transparente ou
translúcido pela taxa de radiação solar no
espectro visível incidente sobre este
mesmo elemento.
Temperatura radiante plana
Temperatura uniforme do ambiente no
qual o fluxo radiante incidente em um
lado de um pequeno elemento plano é o
mesmo que no ambiente real, geralmente
não uniforme (1).
Temperatura radiante média
Temperatura uniforme de um ambiente
imaginário no qual a troca de calor do
corpo humano por radiação é igual a troca
de calor por radiação no ambiente real
não uniforme.
Assimetria de radiação
Diferença entre as temperaturas radiantes
planas medidas em lados opostos de um
pequeno elemento plano.
Temperatura operativa
Temperatura uniforme de um ambiente
com comportamento de corpo negro
imaginário, no qual o ocupante poderia
trocar a mesma quantidade de calor por
radiação e convecção que no ambiente
real não uniforme.
Temperatura efetiva
Temperatura operativa de um ambiente
com 50% de umidade relativa que resulta
na mesma troca total de calor do corpo
humano que em um ambiente real.
Temperatura neutra
Temperatura operativa para a qual o
corpo humano encontra-se em
neutralidade térmica.
Temperatura termodinâmica
Fração 1/273,15 de temperatura
termodinâmica do ponto tríplice da água.
Temperatura Celsius
Intervalo de temperatura unitário igual a
1K, numa escala de temperaturas em que
o ponto 0 coincide com 273,15K.
Temperatura ar-sol
Temperatura fictícia que representa o
efeito combinado da radiação solar
incidente no fechamento e dos
intercâmbios de energia por radiação e
convecção entre a superfície e o meio
envolvente.
Taxa de ventilação
Vazão de ar exterior que circula por um
ambiente através de aberturas
intencionais.
Taxa de infiltração
Vazão de ar exterior que circula por um
ambiente através de aberturas não
intencionais.
Taxa de renovação de ar
Número de trocas de ar de um ambiente
por unidade de tempo.
(1) A temperatura radiante plana é uma quantidade que descreve a radiação em uma direção.
Símbolo
τol
Unidade
-
τv
-
Trp
o
C
Trm
o
C
∆Trp
o
C
To
o
C
Tef
o
C
TN
o
C
T
K
t
o
C
Tar-sol
o
C
Var
m 3/s
Vi
m /s
Nv
Renovações
/hora
3
5
Projeto 02:135.07-001:2003
Tabela 3 - Grandezas do clima, do ambiente e da fisiologia humana relacionadas ao condicionamento térmico de
edificações.
No
41
Grandeza
Conforto térmico
42
Neutralidade térmica
43
Desconforto local
44
Taxa metabólica
45
Índice de resistência térmica de
vestimentas
46
Porcentagem de pessoas
insatisfeitas com o ambiente
Definição
Satisfação psicofisiológica de um
indivíduo com as condições térmicas do
ambiente.
Estado físico no qual a densidade do fluxo
de calor entre o corpo humano e o
ambiente é igual à taxa metabólica do
corpo, sendo mantida constante a
temperatura do corpo.
Aquecimento ou resfriamento de uma
parte do corpo gerando insatisfação do
indivíduo.
Taxa de produção de energia do corpo
Símbolo
-
Unidade
-
-
-
-
-
TM
W/m 2
Ir
clo
PPI
%
(1).
47
Temperatura de bulbo seco
48
Temperatura de bulbo úmido
49
Temperatura de bulbo úmido
natural
50
Umidade absoluta do ar
51
Umidade relativa do ar
52
Zona bioclimática
53
Irradiância solar direta
Resistência térmica da vestimenta à troca
de calor sensível por condução,
convecção e radiação entre a pele e a
superfície externa da roupa (2).
Porcentagem de pessoas em um
ambiente que não se encontram
termicamente satisfeitas (3).
Temperatura do ar medida por um
termômetro com dispositivo de proteção
contra a influência da radiação térmica.
Temperatura à qual a evaporação de
água conduzirá uma massa de ar úmido,
por meio de um processo isobárico de
saturação adiabática. (Pode ser medida
por um termômetro cujo bulbo está
embutido em uma mecha embebida em
água destilada, sobre o qual atua um
exaustor de ar, tornando forçada a
convecção entre a mecha e o ar).
Temperatura à qual a evaporação de
água conduzirá uma massa de ar úmido,
por meio de um processo isobárico, não
atingindo necessariamente a condição de
saturação adiabática. (Pode ser medida
por um termômetro cujo bulbo está
embutido em uma mecha embebida em
água destilada, o qual está sujeito à
circulação de ar existente no ambiente).
Quociente da massa de vapor d’água (em
gramas) pela massa de ar seco (em
quilogramas).
Quociente da umidade absoluta do ar
pela umidade absoluta do ar saturado
para a mesma temperatura e pressão
atmosférica.
Região geográfica homogênea quanto
aos elementos climáticos que interferem
nas relações entre ambiente construído e
conforto humano.
Taxa de radiação solar direta incidente
sobre uma superfície por unidade de
área.
ou PPD
TBS
o
C
TBU
o
C
TBUn
o
C
UA
g vapor/
kg ar seco
UR
%
-
-
Gdir
W/m 2
6
Projeto 02:135.07-001:2003
Tabela 3 (conclusão) - Grandezas do clima, do ambiente e da fisiologia humana relacionadas ao condicionamento térmico
de edificações.
No
Grandeza
Definição
Símbolo
Unidade
54
Irradiância solar difusa
Taxa de radiação solar incidente sobre
Gdif
W/m 2
uma superfície por unidade de área, no
conjunto de todas as direções, exceto a
de incidência direta (4).
55
Irradiância solar total
Fluxo de radiação solar direto e difuso
G
W/m 2
incidente sobre uma superfície unitária, a
uma dada inclinação e orientação.
56
Admitância térmica
Taxa de fluxo de calor entre a superfície
interna de um elemento ou componente
construtivo e o ar, por unidade de
variação de temperatura.
(1) A Taxa metabólica, função da intensidade da atividade física desenvolvida pelo corpo humano, pode também ser expressa na
2
unidade “met” (do inglês metabolic unit), que corresponde a 58,2 W/m .
2
(2) É expresso em “clo”, do inglês clothing, sendo que 1 clo = 0,155 (m .K)/W.
(3) Esta grandeza também pode ser chamada de PPD – Predicted Percentage of Dissatisfied.
________________________
//ANEXO
7
Projeto 02:135.07-001:2003
Anexo A (informativo)
Referências bibliográficas
No da grandeza
1, 2, 3, 9, 10, 32
e 33
26, 27, 28 e 30
29
41 e 42
Fonte
ABNT (1992). NBR 12538 – Grandezas e unidades de termodinâmica. Associação
Brasileira de Normas Técnicas.
ASHRAE (2001). Ashrae Handbook – Fundamentals. Capítulo 8 - Physiological principles
for comfort and health.
ISO 7726 (1998). Thermal environments: Instruments and methods for measuring physical
quantities.
ISO 7730 (1994). Moderate thermal environments: Determination of the PMV and PPD
indices and specification of the conditions for thermal comfort.
ASHRAE (1997). Ashrae Standard 55/1992 – Thermal environmental conditions for human
occupancy.
ASHRAE (1997). Ashrae Standard – Thermal environmental conditions for human
occupancy.
SET 2003
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Projeto 02:135.07-001/2
Desempenho térmico de edificações
Parte 2: Métodos de cálculo da
transmitância térmica, da capacidade
térmica, do atraso térmico e do fator
solar de elementos e componentes de
edificações
Origem: Projeto 02:135.07-001/2:2003
ABNT/CB-02 - Comitê Brasileiro de Construção Civil
CE-02:135.07 - Comissão de Estudo de Desempenho Térmico de Edificações
Thermal performance in buildings - Calculation methods of thermal transmittance, thermal
capacity, thermal delay and solar heat factor of elements and components of buildings.
Descriptors: Thermal performance. Buildings.
Palavras-chave:
Desempenho térmico. Edificações.
21 páginas
SUMÁRIO
Prefácio
1 Objetivo
2 Referências normativas
3 Definições, símbolos e subscritos
4 Fórmulas básicas
5 Resistência térmica de um componente
6 Capacidade térmica de um componente
7 Atraso térmico de um componente
8 Fator de calor solar
ANEXOS
A Resistências térmicas superficiais
B Resistência térmica de câmaras de ar não ventiladas, absortância e emissividade de superfícies e cores, e propriedades
térmicas de materiais
C Exemplos de cálculo
Prefácio
A ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas - é o Fórum Nacional de Normalização. As Normas Brasileiras, cujo
conteúdo é de responsabilidade dos Comitês Brasileiros (ABNT/CB) e dos Organismos de Normalização Setorial
(ABNT/ONS), são elaboradas por Comissões de Estudo (CE), formadas por representantes dos setores envolvidos, delas
fazendo parte: produtores, consumidores e neutros (universidades, laboratórios e outros).
Os Projetos de Norma Brasileira, elaborados no âmbito dos ABNT/CB e ABNT/ONS, circulam para Consulta Pública entre
os associados da ABNT e demais interessados.
Esta norma, sob o título geral “Desempenho térmico de edificações”, tem previsão de conter as seguintes partes:
Parte 1: Definições, símbolos e unidades;
Parte 2: Métodos de cálculo da transmitância térmica, da capacidade térmica, do atraso térmico e do fator solar de
elementos e componentes de edificações;
Parte 3: Zoneamento bioclimático brasileiro e diretrizes construtivas para habitações unifamiliares de interesse social;
Parte 4: Medição da resistência térmica e da condutividade térmica pelo princípio da placa quente protegida;
Parte 5: Medição da resistência térmica e da condutividade térmica pelo método fluximétrico.
Esta norma contém o anexo A, de caráter normativo, e os anexos B e C, de caráter informativo.
1 Objetivo
Esta parte da NBR estabelece procedimentos para o cálculo das propriedades térmicas - resistência, transmitância e
capacidade térmica, atraso térmico e fator de calor solar - de elementos e componentes de edificações.
2
Projeto 02:135.07-001/002:2003
Notas:
1 O anexo A apresenta as resistências térmicas superficiais a serem consideradas na aplicação desta Norma.
2 O anexo B apresenta a resistência térmica de câmaras de ar não ventiladas, a absortância e a emissividade de superfícies e cores e as
propriedades térmicas (condutividade térmica, calor específico e densidade de massa aparente) de materiais.
3 O anexo C apresenta exemplos de cálculo das grandezas tratadas nesta Norma. No anexo D do projeto 02:135.07-001/3 apresentam-se
a transmitância térmica, a capacidade térmica e o atraso térmico de vários exemplos de paredes e coberturas.
2 Referências normativas
As normas relacionadas a seguir contêm disposições que, ao serem citadas neste texto, constituem prescrições para esta
parte da NBR. As edições indicadas estavam em vigor no momento desta publicação. Como toda norma está sujeita a
revisão, recomenda-se àqueles que realizam acordos com base nesta que verifiquem a conveniência de se usarem as
edições mais recentes das normas citadas a seguir. A ABNT possui a informação das normas em vigor em um dado
momento.
Projeto 02:135.07-001/1:2003 - Desempenho térmico de edificações - Parte 1: Definições, símbolos e unidades.
Projeto 02:135.07-001/3:2003 - Desempenho térmico de edificações - Parte 3: Procedimentos para avaliação de
habitações de interesse social.
ISO 6946:1996: Building components and building elements - Thermal resistance and thermal transmittance - Calculation
methods.
3 Definições, símbolos e subscritos
Para os efeitos desta parte da NBR, aplicam-se as definições, símbolos e abreviaturas do projeto 02:135.07-001/1 e os
seguintes símbolos, unidades, subscritos e definições:
3.1 Símbolos
Símbolo
Variável
Unidade
A
R
U
CT
ϕ
FSo
FSt
CS
c
e
λ
ρ
ε
Área
Resistência térmica de um componente
Transmitância térmica de um componente
Capacidade térmica de um componente
Atraso térmico de um componente
Fator solar de elementos opacos
Fator solar de elementos transparentes ou translúcidos
Coeficiente de sombreamento
Calor específico
Espessura de uma camada
Condutividade térmica do material
Densidade de massa aparente do material
Emissividade hemisférica total
m2
(m 2.K)/W
W/(m 2.K)
kJ/(m 2.K)
horas
kJ/(kg.K)
m
W/(m.K)
kg/m 3
-
3.2 Subscritos
Subscrito
ar
n
s
e
i
t
T
Descrição
Referente a uma câmara de ar
Número total de seções ou camadas (a, b, c, …, n-1, n.) de um elemento ou componente
Superfície
Exterior da edificação
Interior da edificação
Total, superfície a superfície
Total, ambiente a ambiente
3.3 Definição de seções e camadas
Denomina-se seção à uma parte de um componente tomada em toda a sua espessura (de uma face à outra) e que
contenha apenas resistências térmicas em série.
Denomina-se camada à uma parte de um componente tomada paralelamente às suas faces e com espessura constante.
Nota: Desta forma, conforme 5.2.1, a figura 1 possui quatro seções (Sa, Sb, Sc e Sd). A seção Sa é composta por uma única
camada, a seção Sb é composta por duas camadas, a seção Sc também é composta por uma única camada (diferente
daquela da seção Sa) e a seção Sd é composta por duas camadas.
4 Fórmulas básicas
4.1 Resistência térmica
4.1.1 Camadas homogêneas
Valores da resistência térmica, R, obtidos através de medições baseadas em ensaios normalizados, devem ser usados
sempre que possível. Na ausência de valores medidos, conforme ISO 6946, recomenda-se que a resistência térmica, R, de
uma camada homogênea de material sólido seja determinada pela expressão 1.
3
Projeto 02:135.07-002:2003
R = e/λ
...1)
Os valores recomendados de condutividade térmica de alguns materiais de uso corrente são encontrados na tabela B.3.
4.1.2 Câmara de ar
A resistência térmica de câmaras de ar (Rar) não ventiladas pode ser obtida na tabela B.1.
Para tijolos ou outros elementos com câmaras de ar circulares, deve-se transformar a área da circunferência em uma área
equivalente a um quadrado com centros coincidentes.
Para coberturas, independentemente do número de águas, a altura equivalente da câmara de ar para cálculo é
determinada dividindo-se por dois a altura da cumeeira.
4.1.3 Superfícies
A resistência superficial externa (Rse) e a superficial interna (Rsi) são obtidas na tabela A.1.
4.2 Transmitância térmica
A transmitância térmica de componentes, de ambiente a ambiente, é o inverso da resistência térmica total, conforme
expressão 2.
U = 1/RT
...2)
4.3 Capacidade térmica de componentes
A capacidade térmica de componentes pode ser determinada pela expressão 3.
CT =
n
∑
λ i .R i .c i .ρ i =
i=1
n
∑ e .c .ρ
i
i
i
i=1
...
3)
Onde:
λi é a condutividade térmica do material da camada ia. ;
Ri é a resistência térmica da camada ia.;
ei é a espessura da camada ia.
ci é o calor específico do material da camada ia.;
ρi é a densidade de massa aparente do material da camada ia..
5 Resistência térmica de um componente
5.1 Componentes com camadas homogêneas
A resistência térmica total de um componente plano constituído de camadas homogêneas perpendiculares ao fluxo de
calor é determinada pelas expressões 4 e 5.
5.1.1 Superfície a superfície (Rt)
A resistência térmica de superfície a superfície de um componente plano constituído de camadas homogêneas,
perpendiculares ao fluxo de calor, é determinada pela expressão 4.
Rt = R t1 + R t2 + ..... + Rtn + Rar1 + Rar2 + ..... + Rarn
Onde:
R t1, R t2, …, Rtn
Rar1, Rar2, ... , Rarn
...4)
são as resistências térmicas das n camadas homogêneas, determinadas pela expressão 1;
são as resistências térmicas das n câmaras de ar, obtidas da tabela B.1.
5.1.2 Ambiente a ambiente (RT)
A resistência térmica de ambiente a ambiente é dada pela expressão 5.
RT = Rse + Rt + Rsi
Onde:
Rt
Rse e Rsi
...5)
é a resistência térmica de superfície a superfície, determinada pela expressão 4;
são as resistências superficiais externa e interna, respectivamente, obtidas da tabela A.1.
5.2 Componentes com camadas homogêneas e não homogêneas
A resistência térmica total de um componente plano constituído de camadas homogêneas e não homogêneas,
perpendiculares ao fluxo de calor, é determinada pelas expressões 6 e 7.
Nota: O procedimento de cálculo da resistência térmica de componentes apresentado nesta parte da NBR é diferente daquele
apresentado pela ISO 6946, sendo que o apresentado nesta parte da NBR é mais rápido e simples e os resultados são equivalentes.
5.2.1 Superfície a superfície (Rt)
4
Projeto 02:135.07-001/002:2003
A resistência térmica de superfície a superfície de um componente plano constituído de camadas homogêneas e não
homogêneas (ver figura 1), perpendiculares ao fluxo de calor, é determinada pela expressão 6.
Rt =
Aa + Ab +...+ An
Aa Ab
An
+
+...+
Ra Rb
Rn
Onde:
Ra, Rb, ... , Rn
Aa, Ab, ..., An
...6)
são as resistências térmicas de superfície à superfície para cada seção (a, b, …, n), determinadas pela
expressão 4;
são as áreas de cada seção.
Figura 1 - Seções de um componente com camadas homogêneas e não homogêneas
5.2.2 Ambiente a ambiente (RT)
A resistência térmica de ambiente a ambiente é dada pela expressão 7.
RT = Rse + Rt + Rsi
Onde:
Rt
Rse e Rsi
...7)
é a resistência térmica de superfície a superfície, determinada pela expressão 6;
são as resistências superficiais externa e interna, respectivamente, obtidas da tabela A.1.
5.3 Componentes com câmara de ar ventilada
5.3.1 Condições de ventilação para as câmaras de ar
São considerados dois tipos de ventilação para as câmaras de ar - pouco ou muito ventiladas - segundo sua
posição. As relações são dadas na tabela 1.
Tabela 1 - Condições de ventilação para câmaras de ar
Posição da
Câmara de ar
câmara de ar
Pouco ventilada
Muito ventilada
Vertical (paredes)
S/L < 500
S/L ≥ 500
Horizontal (coberturas)
S/A < 30
S/A ≥ 30
Onde:
2
S é a área total de abertura de ventilação, em cm ;
L é o comprimento da parede, em m;
A é a área da cobertura.
5.3.2 Em condições de verão (ganho de calor)
A resistência térmica da câmara de ar ventilada deve ser igual a da câmara de ar não ventilada e obtida da
tabela B.1.
5.3.3 Em condições de inverno (perda de calor)
Distinguem-se dois casos:
a) câmara pouco ventilada: a resistência térmica da câmara será igual à da câmara não ventilada e obtida da
tabela B.1; e
b) câmara muito ventilada: a camada externa à câmara não será considerada e a resistência térmica total
(ambiente a ambiente) deve ser calculada pela expressão 8.
5
Projeto 02:135.07-002:2003
RT = 2.Rsi + Rt
Onde:
Rt
Rsi
...8)
é a resistência térmica da camada interna do componente construtivo. No caso de coberturas, é a resistência
térmica do componente localizado entre a câmara de ar e o ambiente interno – forro;
é a resistência superficial interna obtida da tabela A.1 do anexo A.
Nota: No caso de coberturas, a câmara de ar existente entre o telhado e o forro pode ser chamada de ático.
5.3.4 Considerações quanto à ventilação de áticos
A ventilação do ático em regiões quentes é desejável e recomendável. Isto aumenta a resistência térmica da câmara de ar
e, conseqüentemente, reduz a transmitância térmica e os ganhos de calor.
Porém, alerta-se que em regiões com estação fria (inverno) a ventilação do ático provoca perdas de calor pela cobertura, o
que não é desejável.
6 Capacidade térmica de um componente
6.1 Componentes com camadas homogêneas
A capacidade térmica de um componente plano constituído de camadas homogêneas perpendiculares ao fluxo de calor é
determinada pela expressão 3, conforme 4.3.
6.2 Componentes com camadas homogêneas e não homogêneas
A capacidade térmica de um componente plano constituído de camadas homogêneas e não homogêneas (ver figura 1),
perpendiculares ao fluxo de calor, é determinada pela expressão 9.
CT =
A a + Ab +...+ An
Aa
A
A
+ b +...+ n
CTa CTb
CTn
Onde:
CTa, CTb, ... , CTn
Aa, Ab, ..., An
...9)
são as capacidades térmicas do componente para cada seção (a, b, …, n), determinadas pela expressão
3;
são as áreas de cada seção.
6.3 Componentes com câmaras de ar
Como o ar apresenta uma densidade de massa aparente muito baixa (ρ = 1,2 kg/m3), a sua capacidade térmica, em
componentes com câmaras de ar, pode ser desprezada.
7 Atraso térmico de um componente
7.1 Caso de elemento homogêneo
Em uma placa homogênea (constituída por um único material), com espessura “e” e submetida a um regime térmico
variável e senoidal com período de 24 horas, o atraso térmico pode ser estimado pela expressão 10 ou pela 11.
?.c
3,6.?
...10)
ϕ = 0,7284. R t .C T
...11)
ϕ = 1,382.e.
Onde:
ϕ é o atraso térmico;
e é a espessura da placa;
λ é a condutividade térmica do material;
ρ é a densidade de massa aparente do material;
c é o calor específico do material;
Rt é a resistência térmica de superfície a superfície do componente;
CT é a capacidade térmica do componente.
7.2 Caso de elemento heterogêneo
No caso de um componente formado por diferentes materiais superpostos em “n” camadas paralelas às faces
(perpendiculares ao fluxo de calor), o atraso térmico varia conforme a ordem das camadas.
Para calor específico quando em (kJ/(Kg.K)), o atraso térmico é determinado através da expressão 12.
6
Projeto 02:135.07-001/002:2003
...12)
ϕ = 1,382.R t . B1 + B 2
Onde:
Rt é a resistência térmica de superfície a superfície do componente;
B1 é dado pela expressão 13;
B2 é dado pela expressão 14.
B1 = 0,226.
B0
Rt
...13)
Onde:
B0 é dado pela expressão 15.
 (λ.ρ.c)ext
B 2 = 0,205.
 Rt

R − R ext 
. R ext − t

10 

B0 = CT - CText
...14)
...15)
Onde:
CT
é a capacidade térmica total do componente;
CText é a capacidade térmica da camada externa do componente.
Notas:
1 Nas equações acima, o índice "ext" se refere à última camada do componente, junto à face externa.
2 Considerar B2 nulo caso seja negativo.
8 Fator de ganho de calor solar de elementos opacos
O fator de ganho de calor solar de elementos opacos (ou apenas fator solar de elementos opacos) é dado pela expressão
16.
...16)
FSo = 100.U.α.Rse
Onde:
FSo
U
α
Rse
é o fator solar de elementos opacos em percentagem;
é a transmitância térmica do componente;
é a absortância à radiação solar – função da cor, dada pela tabela B.2;
é a resistência superficial externa, dada pela tabela A.1.
Como Rse é admitido constante e igual a 0,04, a expressão 16 pode ser reescrita na forma da expressão 17.
FSo = 4.U.α
...17)
Quando deve-se respeitar um limite de fator solar para uma determinada região, pode-se determinar o máximo valor de α
em função do fator solar e da transmitância térmica, conforme mostra a expressão 18.
α ≤ FSo/(4.U)
...18)
A tabela B.2 apresenta a absortância (α) e a emissividade (ε) de algumas superfícies e cores.
9 Fator de ganho de calor solar de elementos transparentes ou translúcidos
O fator de ganho de calor solar de elementos transparentes ou translúcidos (ou apenas fator solar de elementos
transparentes ou translúcidos) é dado pela expressão 19.
FSt = U.α.Rse + τ
Onde:
FSt
U
α
Rse
τ
...19)
é o fator solar de elementos transparentes ou translúcidos;
é a transmitância térmica do componente;
é a absortância à radiação solar – função da cor, dada pela tabela B.2;
é a resistência superficial externa, dada pela tabela A.1;
é a transmitância à radiação solar.
________________
//ANEXO
7
Projeto 02:135.07-002:2003
Anexo A (normativo)
Resistências térmicas superficiais
A resistência térmica superficial varia de acordo com vários fatores, tais como: emissividade, velocidade do ar sobre a
superfície e temperaturas da superfície, do ar e superfícies próximas.
A tabela A.1 apresenta valores médios recomendados.
Resistência térmica da camada de ar interna e externa
Tabela A.1 - Resistência térmica superficial interna e externa.
Rsi (m 2.K)/W
Direção do fluxo de calor
Horizontal
Ascendente
Descendente
ð
ñ
0,13
0,10
ò
0,17
Horizontal
Rse (m 2.K)/W
Direção do fluxo de calor
Ascendente
Descendente
ð
ñ
0,04
0,04
ò
0,04
8
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Anexo B (informativo)
Resistência térmica de câmaras de ar não ventiladas, absortância e emissividade de superfícies e cores e
propriedades térmicas de materiais
B.1 Resistência térmica de câmaras de ar não ventiladas
Os valores da resistência térmica de câmaras de ar não ventiladas apresentados na tabela B.1 são válidos para uma
temperatura média da camada entre 0°C e 20°C e com uma diferença de temperatura entre as superfícies limitantes menor
do que 15°C.
Tabela B.1 - Resistência térmica de câmaras de ar não ventiladas,
com largura muito maior que a espessura.
Resistência térmica Rar
m 2.K/W
Natureza da
Espessura “e” da
Direção do fluxo de calor
superfície da
câmara de ar
Horizontal
Ascendente
Descendente
câmara de ar
cm
ð
ñ
ò
Superfície de alta
emissividade
ε > 0,8
Superfície de baixa
emissividade
ε < 0,2
1,0 ≤ e ≤ 2,0
2,0 < e ≤ 5,0
e > 5,0
1,0 ≤ e ≤ 2,0
2,0 < e ≤ 5,0
e > 5,0
0,14
0,16 EX.2
0,17
0,29
0,37
0,34
0,13
0,14
0,14
0,23
0,25
0,27
0,15
0,18
0,21 EX.5
0,29
0,43
0,61
Notas:
1 ε 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 previsto 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.
Capacidade de uma superfície de emitir calor
Tabela B.2 - Absortância (α) para radiação solar (ondas curtas) e emissividade (ε) para radiações a temperaturas
comuns (ondas longas)
Tipo de superfície
α
ε
Chapa de alumínio (nova e brilhante)
0,05
0,05
Chapa de alumínio (oxidada)
0,15
0,12
Chapa de aço galvanizada (nova e brilhante)
0,25
0,25
Caiação nova
0,12 / 0,15
0,90
Concreto aparente
0,65 / 0,80
0,85 / 0,95 EX.2
Telha de barro
0,75 / 0,80
0,85 / 0,95
Tijolo aparente
0,65 / 0,80
0,85 / 0,95
Reboco claro
0,30 / 0,50
0,85 / 0,95
Revestimento asfáltico
0,85 / 0,98
0,90 / 0,98
Vidro incolor
0,06 / 0,25
0,84
Vidro colorido
0,40 / 0,80
0,84
Vidro metalizado
0,35 / 0,80
0,15 / 0,84
Pintura:
Branca
0,20
0,90
Amarela
0,30
0,90
0,90
Verde clara
0,40
0,40
0,50
“Alumínio”
Verde escura
0,70
0,90
Vermelha
0,74
0,90
0,90
Preta
0,97
9
Projeto 02:135.07-002:2003
B.2 Propriedades térmicas de materiais
A tabela B.3, de caráter não restritivo, apresenta a condutividade térmica (λ) e o calor específico (c) para diversos materiais
de construção em função de sua densidade de massa aparente (ρ). Estes valores são apenas indicativos, devendo-se
utilizar, sempre que possível, valores medidos em laboratório.
Tabela B.3 - Densidade de massa aparente (ρ), condutividade térmica (λ) e calor específico (c) de materiais
Material
c
ρ
λ
(kJ/(kg.K))
(kg/m 3)
(W/(m.K))
Argamassas
argamassa comum
argamassa de gesso (ou cal e gesso)
argamassa celular
Cerâmica
tijolos e telhas de barro
Fibro-cimento
placas de fibro-cimento
Concreto (com agregados de pedra)
concreto normal
concreto cavernoso
1800-2100
1200
600-1000
1,15
0,70
0,40
1,00
0,84
1,00
1000-1300
1300-1600
1600-1800
1800-2000
0,70
0,90
1,00
1,05
0,92
0,92
0,92
0,92
1800-2200
1400-1800
0,95
0,65
0,84
0,84
2200-2400
1700-2100
1,75
1,40
1,00
1,00
Concreto com pozolana ou escória expandida com estrutura cavernosa (ρ dos inertes ~750 kg/m3 )
com finos
1400-1600
0,52
1,00
1200-1400
0,44
1,00
sem finos
1000-1200
0,35
1,00
Concreto com argila expandida
dosagem de cimento > 300 kg/m3,
ρ dos inertes > 350 kg/m3
dosagem de cimento < 250 kg/m3,
ρ dos inertes < 350 kg/m3
concreto de vermiculite (3 a 6 mm) ou perlite expandida
fabricado em obra
dosagem (cimento/areia) 1:3
dosagem (cimento/areia) 1:6
concreto celular autoclavado
Gesso
projetado ou de densidade massa aparente elevada
placa de gesso; gesso cartonado
com agregado leve (vermiculita ou perlita expandida)
dosagem gesso:agregado = 1:1
dosagem gesso:agregado = 1:2
Granulados
brita ou seixo
argila expandida
areia seca
areia (10% de umidade)
areia (20% de umidade)
areia saturada
terra argilosa seca
1600-1800
1400-1600
1200-1400
1000-1200
800-1000
600-800
< 600
600-800
400-600
700-800
600-700
500-600
400-500
1,05
0,85
0,70
0,46
0,33
0,25
0,20
0,31
0,24
0,29
0,24
0,20
0,17
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1100-1300
750-1000
0,50
0,35
0,84
0,84
700-900
500-700
0,30
0,25
0,84
0,84
1000-1500
< 400
1500
1500
1500
2500
1700
0,70
0,16
0,30
0,93
1,33
1,88
0,52
0,80
2,09
0,84
EX.1
EX.1
EX.5
EX.2
10
Projeto 02:135.07-001/002:2003
Tabela B.3 (continuação) - Densidade de massa aparente (ρ), condutividade térmica (λ) e calor específico (c) de materiais
Material
c
ρ
λ
(kJ/(kg.K))
(kg/m 3)
(W/(m.K))
Impermeabilizantes
membranas betuminosas
asfalto
asfalto
betume asfáltico
Isolantes térmicos
lã de rocha
lã de vidro
poliestireno expandido moldado
poliestireno estrudado
espuma rígida de poliuretano
Madeiras e derivados
madeiras com densidade de massa aparente elevada
carvalho, freijó, pinho, cedro, pinus
aglomerado de fibras de madeira (denso)
aglomerado de fibras de madeira (leve)
aglomerado de partículas de madeira
placas prensadas
placas extrudadas
compensado
aparas de madeira aglomerada com cimento em fábrica
palha (capim Santa Fé)
Metais
aço, ferro fundido
alumínio
cobre
zinco
Pedras (incluindo junta de assentamento)
granito, gneisse
ardósia, xisto
basalto
calcáreos/mármore
outras
Plásticos
borrachas sintéticas, poliamidas, poliesteres, polietilenos
polimetacrilicos de metila (acrílicos) policloretos de vinila
(PVC)
Vidro
vidro comum
1000-1100
1600
2300
1000
0,23
0,43
1,15
0,17
1,46
0,92
0,92
1,46
20-200
10-100
15-35
25-40
30-40
0,045
0,045
0,040
0,035
0,030
0,75
0,70
1,42
1,42
1,67
800-1000
600-750
450-600
300-450
850-1000
200-250
650-750
550-650
450-550
350-450
550-650
450-550
350-450
450-550
350-450
250-350
200
0,29
0,23
0,15
0,12
0,20
0,058
0,17
0,14
0,12
0,10
0,16
0,15
0,12
0,15
0,12
0,10
0,12
1,34
1,34
1,34
1,34
2,30
2,30
2,30
7800
2700
8900
7100
55
230
380
112
0,46
0,88
0,38
0,38
2300-2900
2000-2800
2700-3000
> 2600
2300-2600
1900-2300
1500-1900
< 1500
3,00
2,20
1,60
2,90
2,40
1,40
1,00
0,85
0,84
0,84
0,84
0,84
0,84
0,84
0,84
0,84
900-1700
0,40
1200-1400
0,20
2500
1,00
2,30
2,30
2,30
2,30
2,30
2,30
2,30
2,30
0,84
EX.5
11
Projeto 02:135.07-002:2003
Anexo C (informativo)
Exemplos de cálculo
C.1 Exemplo 1: Parede de tijolos maciços rebocados em ambas as faces (ver figura C.1)
6
Dados:
Dimensões do tijolo = 5 cmx 9 cm x 19 cm
ρcerâmica = 1600 kg/m3
λcerâmica = 0,90 W/(m.K) (ver tabela B.3)
ccerâmica = 0,92 kJ/(kg.K) (ver tabela B.3)
ρargamassa = ρreboco = 2000 kg/m3
λargamassa = λreboco = 1,15 W/(m.K) (ver tabela B.3)
cargamassa = creboco = 1,00 kJ/(kg.K) (ver tabela B.3)
Fluxo de Calor
Direção horizontal
Elemento isolado
13
Vista em perspectiva
seção A
seção B
Relação entre
diferença de
temperatura
entre as
superfícies e a
densidade do
fluxo de calor
Vista superior
Figura C.1 - Parede de tijolos maciços rebocados em ambas as faces
a) resistência térmica da parede:
Seção A (reboco + argamassa + reboco):
Aa= 0,01 x 0,19 + 0,01 x 0,06 = 0,0025 m2
Ra =
Determina a área da superfície da
argamassa/reboco para calcular
ereboco e argamassa ereboco 0,02 0,09 0,02 0,13
+
+
=
+
+
=
= 0,1130 (m2.K)/W
λ reboco λ argamassa λ reboco 1,15 1,15 1,15 1,15
Seção B (reboco + tijolo + reboco): Determina a área da superfície do
2
tijolo para calcular
Ab = 0,05 x 0,19 = 0,0095 m
Rb =
Cálculo simples porque materiais
tem as mesmas características
e reboco e cerâmica e reboco 0,02 0,09 0,02
+
+
=
+
+
= 0,1348 (m2.K)/W
λ reboco λ cerâmica λ reboco 1,15 0,90 1,15
Portanto, a resistência térmica da parede será:
Rt =
Aa + Ab
0,0025 + 0,0095 0,0120
=
=
= 0,1296 (m2.K)/W
A a Ab
0,0025 0,0095 0,0926
+
+
0,1130 0,1348
Ra Rb
Cálculo mais elaborado porque materiais
tem características diferentes
12
Projeto 02:135.07-001/002:2003
Somatório do conjunto de resistências
térmicas correspondentes às camadas de
um elemento ou componente, incluindo as
resistências superficiais interna e externa.
Tab. A1 (p.7)
b) resistência térmica total:
RT = Rsi + Rt + Rse = 0,13 + 0,1296 + 0,04 = 0,2996 (m2.K)/W
Quanto de radiação atravesssa um elemento
em relação a quanto de radiação que incediu.
c) transmitância térmica:
1
1
U=
=
= 3,34 W/(m 2.K)
R T 0,2996
Capacidade do material de ser
atravessado por um fluxo de calor
d) capacidade térmica da parede:
Seção A (reboco+argamassa+reboco):
Aa= 0,01 x 0,19 + 0,01 x 0,06 = 0,0025 m2
C Ta =
3
∑ e .c .ρ = (e.c.ρ)
i
i
i
reboco
Quanto de energia é necessário para alterar
em 1ºC a temperatura do ambiente
+ (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:
C Ta = 0,13 x1,00 x2000 = 260 kJ/(m2.K)
Seção B (reboco + tijolo + reboco):
Ab = 0,05 x 0,19 = 0,0095 m2
C Tb =
3
∑ e .c .ρ = (e.c.ρ)
i
i
i
reboco
+ (e.c.ρ )cerâmica + (e.c.ρ)reboco
i=1
C Tb = 0,02 x1,00 x 2000 + 0,09 x0,92 x1600 + 0,02 x1,00 x 2000 = 212 kJ/(m2.K)
Portanto, a capacidade térmica da parede será:
CT =
A a + Ab
= 220 kJ/(m2.K)
Aa
Ab
+
C Ta C Tb
e) atraso térmico:
Rt = 0,1296 (m2.K)/W
B0 = CT - CText = 220 – 0,02.1,00.2000 = 180
B1 = 0,226.
B0
180
= 0,226.
= 313,9
Rt
0,1296

R − R ext 
. R ext − t

10 

0,02


 (1,15.2000 .1,00) ext   0,02 0,1296 −
1,15 
−
B 2 = 0,205.
.
 = 22,4
0,1296
10

  1,15



ϕ = 1,382.R t . B1 + B 2 = 1,382.0,12 96. 313,9 + 22,4 = 3,3 horas
 (λ.ρ.c)ext
B 2 = 0,205.
 Rt
(
)
Quanto que a parede transmite de radiação
em relação a quanto que ela recebeu
f) fator solar:
Tab. A1 (p.7)
FSo = 100.U.α.Rse = 100.U.α.0,04 = 4.U.α
Utilizando cor externa branca (α =0,2
0,3), tem-se:
Tab. B2 (p.8)
FSo = 4.3,34.0,3
= 4,0%
4x3,34x0,2=2,67%
Pode-se verificar, também, a absortância máxima permitida em função do limite máximo permitido de fator solar para a
zona bioclimática onde será executada a parede. Por exemplo, se para uma determinada região FSo < 5,5%, teremos:
α ≤ FSo/(4.U.) ≤ 5,5/(100.3,34)
≤ 0,4
4
(13,36)
Quanto de radiação absorve um elemento em relação
a quanto de radiação que incediu
C.2 Exemplo 2: Parede com blocos de concreto colados, sem reboco (ver figura C.2)
Dados:
Dimensões do bloco
= 39 cm x 19 cm x 9 cm
ρconcreto
= 2400 kg/m3
λconcreto
= 1,75 W/(m.K) (ver tabela B.3)
cconcreto
= 1,00 kJ/(kg.K) (ver tabela B.3)
Nota: despresa-se a cola.
2
Para a câmara de ar, Rar = 0,16 (m .K)/W (ver tabela B.1, superfície de alta emissividade, espessura da câmara de ar = 5,0
cm, fluxo horizontal).
13
Projeto 02:135.07-002:2003
Vista em perspectiva
Figura C.2 - Parede com blocos de concreto colados, sem reboco
a) resistência térmica da parede:
Seção A (concreto):
Aa= 0,02 x 0,19 = 0,0038 m2
Ra =
e concreto 0,09
=
= 0,0514 (m2.K)/W
λ concreto 1,75
AR: Tab.B1 (p.8)
Seção B (concreto + câmara de ar + concreto):
Ab = 0,165 x 0,19 = 0,03135 m2
Rb =
R = e/λ
0,16=0,05/λ −−> λ= 0,3125
e concreto
e
0,02
0,02
+ R ar + concreto =
+ 0,16 +
= 0,1829 (m2.K)/W
λ concreto
λ concreto 1,75
1,75
Portanto, a resistência da parede será:
Rt =
3 xA a + 2 xA b
3 x0,0038 + 2x0,03135
0,0741
=
= 0,1312 (m2.K)/W
=
3 xA a 2 xA b
3 x0,0038 2 x0,03135 0,5646
+
+
0,0514
0,1829
Ra
Rb
b) resistência térmica total:
RT = Rsi + Rt + Rse = 0,13 + 0,1312 + 0,04 = 0,3012 (m2.K)/W
Tab.A1 (p.7)
c) transmitância térmica:
1
1
U=
=
= 3,32 W/(m 2.K)
R T 0,3012
d) capacidade térmica da parede:
Seção A (concreto):
2
Aa= 0,02 x 0,19 = 0,0038 m
C Ta = (e.c.ρ )concreto = 0,09 x1,00 x 2400 = 216 kJ/(m2.K)
Seção B (concreto + câmara de ar + concreto):
2
Ab = 0,165 x 0,19 = 0,03135 m
C Tb =
3
∑ e .c .ρ = (e.c.ρ)
i
i
i
concreto
+ (e.c.ρ)ar + (e.c.ρ)concreto
i=1
Desprezando a capacidade térmica da câmara de ar, tem-se:
C Tb = 0,02 x1,00 x2400 + 0 + 0,02 x1,00 x2400 = 96 kJ/(m2.K)
Portanto, a capacidade térmica da parede será:
CT =
3xA a + 2xA b
= 105 kJ/(m2.K)
3 xA a 2xA b
+
C Ta
C Tb
e) atraso térmico:
Rt = 0,1312 (m2.K)/W
B0 = CT - CText = 105 – 0,02.1,00.2400 = 57
B1 = 0,226.
B0
57
= 0,226.
= 98,2
Rt
0,1312
 (λ.ρ.c)ext
B 2 = 0,205.
 Rt

R − R ext 
. R ext − t

10 

R = e/λ
Item 6.3 (p.5)
14
Projeto 02:135.07-001/002:2003
(
0,02

 (1,75.2400.1,00) ext   0,02 0,1312 −
1,75
−
B 2 = 0,205.
.
0,1312
10
  1,75


) = -3,6



B2 é desconsiderado, pois resultou em valor negativo.
B2=0 (p.6)
ϕ = 1,382.R t . B1 + B 2 = 1,382.0,13 12. 98,2 = 1,8 horas
f) fator solar:
FSo = 4.U.α
Utilizando cor externa branca (α = 0,2
0,3), tem-se:
FSo = 4.3,32.0,3
= 2,66%
4,0%
0,2=
Com α = 0,5, tem-se:
FSo = 4.3,32.0,5 = 6,6%
FSo = 100.U.α.Rse
FSo = 100x3,32x0,2x0,04
FSo = 2,66%
Quanto mais escuro, MAIOR é a absortância (α) logo MAIOR será a radiação transmitida
C.3 Exemplo 3: Parede de tijolos cerâmicos de seis furos rebocados em ambas as faces (ver figura C.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)
ccerâmica = 0,92 kJ/(kg.K) (ver tabela B.3)
ρargamassa = ρreboco = 2000 kg/m3
λargamassa = λreboco = 1,15 W/(m.K) (ver tabela B.3)
cargamassa = creboco = 1,00 kJ/(kg.K) (ver tabela B.3)
Para a câmara de ar, Rar = 0,16 (m2.K)/W (tabela B.1, superfície de alta emissividade, espessura da câmara de ar = 3,0
cm, fluxo horizontal).
Este exemplo é resolvido de duas formas, seguindo o mesmo procedimento apresentado por esta parte da NBR. Na
primeira forma, a resistência térmica do tijolo é calculada isoladamente e, em seguida, calcula-se a resistência térmica da
parede. Na segunda forma, a resistência térmica da parede é calculada considerando-se a argamassa e o tijolo ao mesmo
tempo.
Primeira forma (ver figura C.3):
Elemento isolado
Vista em perspectiva
Figura C.3 - Parede de tijolos cerâmicos de seis furos rebocados em ambas as faces
a) resistência térmica do tijolo (Rtijolo):
Seção 1 (tijolo):
2
A1 = 0,01 x 0,32 = 0,0032 m
R1 =
e cerâmica 0,10
=
= 0,1111 (m2.K)/W
λ cerâmica 0,90
Seção 2 (tijolo + câmara de ar + tijolo + câmara de ar + tijolo):
2
A2 = 0,04 x 0,32 = 0,0128 m
e cerâmica
e
e
+ R ar + cerâmica + R ar + cerâmica
λ cerâmica
λ cerâmica
λ cerâmica
0,015
0,01
0,015
R2 =
+ 0,16 +
+ 0,16 +
= 0,3644 (m2.K)/W
0,90
0,90
0,90
R2 =
Portanto, a resistência do tijolo será:
15
Projeto 02:135.07-002:2003
R tijolo =
4 xA1 + 3 xA 2
4 x0,0032 + 3 x0,0128 0,0512
=
=
= 0,2321 (m2.K)/W
4 xA1 3 xA 2
4 x0,0032 3 x0,0128 0,2206
+
+
R1
R2
0,1111
0,3644
b) resistência térmica da parede (Rt):
Seção A (reboco + argamassa + reboco):
Aa = 0,01 x 0,32 + 0,01 x 0,17 = 0,0049 m2
Ra =
ereboco eargamassa ereboco 0,02 0,10 0,02 0,14
+
+
=
+
+
=
= 0,1217 (m2.K)/W
λ reboco λ argamassa λ reboco 1,15 1,15 1,15 1,15
Seção B (reboco + tijolo + reboco):
Ab = 0,16 x 0,32 = 0,0512 m2
Rb =
e reboco
e
0,02
0,02
+ R tijolo + reboco =
+ 0,2321 +
= 0,2669 (m2.K)/W
λ reboco
λ reboco 1,15
1,15
Portanto, a resistência da parede será:
Rt =
Aa + Ab
0,0049 + 0,0512 0,0561
=
=
= 0,2417 (m2.K)/W
Aa Ab
0,0049 0,0512 0,2321
+
+
0,1217 0,2669
R a Rb
c) resistência térmica total:
RT = Rsi + Rt + Rse = 0,13 + 0,2417 + 0,04 = 0,4117 (m2.K)/W
d) transmitância térmica:
U=
1
1
=
= 2,43 W/(m 2.K)
R T 0,4117
Segunda forma (ver figura C.4):
Elemento isolado
Vista em perspectiva
Figura C.4- Parede de tijolos cerâmicos de seis furos rebocados em ambas as faces
a) resistência térmica da parede:
Seção A (reboco + argamassa + reboco):
2
Aa = 0,01 x 0,32 + 0,01 x 0,17 = 0,0049 m
Ra =
ereboco eargamassa ereboco 0,02 0,10 0,02 0,14
+
+
=
+
+
=
= 0,1217 (m2.K)/W
λ reboco λ argamassa 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):
2
Ac = 0,04 x 0,32 = 0,0128 m
Rc =
e reboco e cerâmica
e
e
e
+
+ R ar + cerâmica + R ar + cerâmica + reboco
λ reboco λ cerâmica
λ cerâmica
λ cerâmica λ reboco
Rc =
0,02 0,015
0,01
0,015 0,02
+
+ 0,16 +
+ 0,16 +
+
= 0,3992 (m2.K)/W
1,15
0,90
0,90
0,90
1,15
Portanto, a resistência da parede será:
16
Projeto 02:135.07-001/002:2003
Rt =
A a + 4 xA b + 3 xA c
0,0049 + 4 x0,0032 + 3 x0,0128
0,0561
=
=
= 0,2502 (m2.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/(m 2.K)
R T 0,4202
Notas:
1 A transmitância térmica calculada pelas duas diferentes formas no exemplo 3 mostra uma pequena diferença (2%) entre
os valores, indicando que a forma como o problema pode ser resolvido não é única e que os resultados serão
equivalentes.
2 Esta diferença se deve ao fato de estar se admitindo regime estacionário e unidimensional de transmissão de calor.
3 Pode-se dar preferência ao primeiro processo, quando diferentes paredes forem construídas com o mesmo tijolo e
ocorrer variação nas espessuras das argamassas de assentamento e de reboco.
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:
C Ta = 0,14 x1,00 x2000 = 280 kJ/(m2.K)
0,02+0,10+0,02
Seção B (reboco + tijolo + reboco):
2
Ab = 0,01 x 0,32 = 0,0032 m
C Tb =
3
∑ e .c .ρ = (e.c.ρ)
i
i
i
reboco
+ (e.c.ρ )cerâmica + (e.c.ρ)reboco
i=1
C Tb = 0,02 x1,00 x 2000 + 0,10 x0,92 x1600 + 0,02 x1,00 x 2000 = 227 kJ/(m2.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
=0
=0
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
C Tc = 0,04x1,00x 2000 + 0,04x0,92x 1600 = 139 kJ/(m2.K)
0,015+0,01+0,015
Portanto, a capacidade térmica da parede será:
CT =
A a + 4 xA b + 3 xA c
= 160 kJ/(m2.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
 (λ.ρ.c)ext
B 2 = 0,205.
 Rt

R − R ext 
. R ext − t

10 

 (1,15.2000.1,00) ext
B 2 = 0,205.
0,2502

(
0,02

  0,02 0,2502 −
1,15
−
.
10
  1,15

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
. amarela
Utilizando cor externa
branca (α = 0,3), tem-se:
) = -11,1



17
Projeto 02:135.07-002:2003
FSo = 100.U.α.Rse
FSo = 100x2,38x0,3x0,04
FSo = 2,856 --> 2,9%
FSo = 4.2,38.0,3 = 2,9%
Com α = 0,5, tem-se:
FSo = 4.2,38.0,5 = 4,8%
C.4 Exemplo 4: Parede dupla com placas de concreto e câmara de ar não ventilada (ver figura C.5)
Dados:
ρconcreto
λconcreto
cconcreto
= 2400 kg/m3
= 1,75 W/(m.K) (ver tabela B.3)
= 1,00 kJ/(kg.K) (ver tabela B.3)
Para a câmara de ar, Rar = 0,16 (m2.K)/W (tabela B.1, superfície de alta emissividade, espessura da câmara de ar = 5,0
cm, fluxo horizontal).
Vista em perspectiva
Figura C.5 - Parede dupla com placas de concreto e câmara de ar não ventilada
a) resistência térmica da parede:
Rt =
e concreto
e
0,03
0,03
+ R ar + concreto =
+ 0,16 +
= 0,1943 (m2.K)/W
λ concreto
λ concreto 1,75
1,75
b) resistência térmica total:
2
RT = Rsi + Rt + Rse = 0,13 + 0,1943 + 0,04 = 0,3643 (m .K)/W
c) transmitância térmica:
U=
1
1
=
= 2,74 W/(m 2.K)
R T 0,3643
d) capacidade térmica da parede:
CT =
3
∑ e .c .ρ = (e.c.ρ)
i
i
i
concreto
+ (e.c.ρ)ar + (e.c.ρ )concreto
i=1
C T = 0,03 x1,00 x2400 + 0 + 0,03 x1,00 x2400 = 144 kJ/(m2.K)
e) atraso térmico:
Rt = 0,1943 (m2.K)/W
B0 = CT - CText = 144 – 0,03.1,00.2400 = 72
B1 = 0,226.
B0
72
= 0,226.
= 83,7
Rt
0,1943
 (λ.ρ.c)ext
B 2 = 0,205.
 Rt

R − R ext 
. R ext − t

10 

 (1,75.2400.1,00) ext
B 2 = 0,205.
0,1943

(
0,03

  0,03 0,1943 −
1,75
−
.
10
  1,75

B2 é desconsiderado, pois resultou em valor negativo.
) = -2,5



18
Projeto 02:135.07-001/002:2003
ϕ = 1,382.R t . B1 + B 2 = 1,382.0,19 43. 83,7 = 2,5 horas
f) fator solar:
FSo = 4.U.α
. amarela
Utilizando cor externa
branca (α = 0,3), tem-se:
FSo = 4.2,74.0,3 = 3,3%
Com α = 0,5, tem-se:
FSo = 4.2,74.0,5 = 5,5%
FSo = 100.U.α.Rse
FSo = 100x2,74x0,3x0,04
FSo = 3,288 --> 3,29% -->3,3%
C.5 Exemplo 5: Telhado inclinado de chapas de fibro-cimento com forro de pinus e câmara de ar ventilada (ver
figura C.6)
Dados:
comprimento do telhado = 7 m
abertura de ventilação de 5 cm por 7 m em cada beiral
Fibro-cimento:
ρfibro-cimento = 1700 kg/m3
λfibro-cimento = 0,65 W/(m.K) (ver tabela B.3)
cfibro-cimento = 0,84 kJ/(kg.K) (ver tabela B.3)
Pinus:
ρpinus = 500 kg/m3
λpinus = 0,15 W/(m.K) (ver tabela B.3)
cpinus = 1,34 kJ/(kg.K) (ver tabela B.3)
dados do fabricante do material
Fluxo de Calor
¦
2m
verão
4m
Figura C.6 - Telhado inclinado de chapas de fibro-cimento com forro de pinus e câmara de ar ventilada
Verificação das condições de ventilação da câmara de ar:
S = 2 (700 x 5) = 7000 cm2
A = 4 x 7 = 28 m2
S 7000
=
= 250 cm2/m 2
A
28
Quantidade de radiação
emitida em relação a um
corpo negro sob a
mesma temperatura
S/A >> 30 logo, a câmara é muito ventilada (ver 5.3.1 - tabela 1).- (p4))
a) no verão (ver 5.3.2):
Para a câmara da ar, Rar = 0,21 (m2.K)/W (tabela B.1, superfície de alta emissividade, espessura da câmara de ar = 25,0
cm > 5,0 cm, direção do fluxo descendente).
Pressupondo equivalência entre:
Resistência térmica:
cimento / concreto / fibrocimento
Rt =
epinus 0,008
e fibro−cimento
0,01
+ R ar +
=
+ 0,21+
= 0,2890 (m2.K)/W
?fibro−cimento
?pinus
0,65
0,15
Resistência térmica total:
RT = Rsi + Rt + Rse = 0,17 + 0,2890 + 0,04 = 0,4990 (m2.K)/W
Transmitância térmica:
U=
1
1
=
= 2,00 W/(m 2.K)
R T 0,4990
Fluxo de Calor - Direção descente
Tab.A1 (p.7)
inverno
19
Projeto 02:135.07-002:2003
No inverno: fluxo ascendente
Tab.A1 (p.7)
b) no inverno (ver 5.3.3):- (p4)
Resistência térmica total:
R T = 2.R si + R pinus = 2.0,10 +
epinus
?pinus
= 0,20 +
0,01
= 0,2667 (m2.K)/W
0,15
Transmitância térmica:
U=
1
1
=
= 3,75 W/(m 2.K)
R T 0,2667
c) capacidade térmica da cobertura:
CT =
3
∑ e .c .ρ = (e.c.ρ)
i
i
i
i=1
fibro −cimento
=0
+ (e.c.ρ)ar + (e.c.ρ)pinus
C T = 0,008 x0,84 x1700 + 0 + 0,01x1,34 x500 = 18 kJ/(m2.K)
d) atraso térmico para o verão:
Rt = 0,2890 (m2.K)/W
B0 = CT - CText = 18 – 0,008.0,84.1700 = 6,6
B1 = 0,226.
B0
6,6
= 0,226.
= 5,1
Rt
0,2890
 (λ.ρ.c)ext
B 2 = 0,205.
 Rt

R − R ext 
. R ext − t

10 

 (0,65.1700.0,84)ext
B 2 = 0,205.
0,2890

(
0,008

  0,008 0,2890 −
0,65
−
.
10
  0,65

B2 é desconsiderado, pois resultou em valor negativo. -->B2=0
ϕ = 1,382.R t . B1 + B 2 = 1,382.0,28 90. 5,1 = 0,9 horas
e) fator de calor solar para o verão:
FSo = 4.U.α
Utilizando cor externa
branca (α = 0,3), tem-se:
. amarela
FSo = 4.2,00.0,3 = 2,4%
Com α = 0,5, tem-se:
FSo = 4.2,00.0,5 = 4,0%
) = -10,1



cobertura de fibrocimento ventilada
FSo = 100.U.α.Rse
FSo = 100x2,00x0,3x0,04 = 2,40%
valores para o verão
Notas:
1 O atraso térmico e o fator solar são determinados apenas para o verão em virtude de ser a condição predominante no
Brasil.
2 A transmitância térmica é determinada também para o inverno apenas para efeito didático.
3 As duas notas anteriores também se aplicam ao exemplo seguinte (C.6).
C.6 Exemplo 6: Telhado inclinado de chapas de fibro-cimento com forro de pinus, lâminas de alumínio polido e
câmara de ar ventilada (ver figura C.7)
Dados:
comprimento do telhado = 7 m
abertura de ventilação de 5 cm por 7 m em cada beiral
Fibro-cimento:
3
ρfibro-cimento = 1700 kg/m
λfibro-cimento = 0,65 W/(m.K) (ver tabela B.3)
cfibro-cimento = 0,84 kJ/(kg.K) (ver tabela B.3)
Pinus:
ρpinus = 500 kg/m3
λpinus = 0,15 W/(m.K) (ver tabela B.3)
cpinus = 1,34 kJ/(kg.K) (ver tabela B.3)
20
Projeto 02:135.07-001/002:2003
¦
Figura C.7 - Telhado inclinado de chapas de fibro-cimento com forro de pinus, lâminas de alumínio polido e
câmara de ar ventilada
Verificação das condições de ventilação da câmara de ar:
S = 2 (700 x 5) = 7000 cm2
A = 4 x 7 = 28 m2
S 7000
=
= 250 cm2/m 2
A
28
S/A >> 30 logo, a câmara é muito ventilada (ver 5.3.1 - tabela 1).
a) no verão (ver 5.3.2):
Para a câmara da ar, Rar = 0,61 (m2.K)/W (tabela B.1, superfície de baixa emissividade, espessura da câmara de ar = 25,0
cm > 5,0 cm, direção do fluxo descendente).
Resistência térmica:
Rt =
epinus 0,008
e fibro−cimento
0,01
+ R ar +
=
+ 0,61+
= 0,6890 (m2.K)/W
?fibro−cimento
?pinus
0,65
0,15
Resistência térmica total:
RT = Rsi + Rt + Rse = 0,17 + 0,6890 + 0,04 = 0,8990 (m2.K)/W
Transmitância térmica:
U=
1
1
=
= 1,11 W/(m 2.K)
R T 0,8990
b) no inverno (ver 5.3.3):
Resistência térmica total:
R T = 2.R si + R pinus = 2.0,10 +
epinus
?pinus
= 0,20 +
0,01
= 0,2667 (m2.K)/W
0,15
Transmitância térmica:
U=
1
1
=
= 3,75 W/(m 2.K)
R T 0,2667
c) capacidade térmica da cobertura:
CT =
3
∑ e .c .ρ = (e.c.ρ)
i
i
i
i=1
fibro −cimento
+ (e.c.ρ)ar + (e.c.ρ)pinus
C T = 0,008 x0,84 x1700 + 0 + 0,01x1,34 x500 = 18 kJ/(m2.K)
d) atraso térmico para o verão:
Rt = 0,6890 (m2.K)/W
B0 = CT - CText = 18 – 0,008.0,84.1700 = 6,6
B1 = 0,226.
B0
6,6
= 0,226.
= 2,2
Rt
0,6890
 (λ.ρ.c)ext
B 2 = 0,205.
 Rt

R − R ext 
. R ext − t

10 

21
Projeto 02:135.07-002:2003
(
0,008

 (0,65.1700.0,84) ext   0,008 0,6890 −
0,65
−
B 2 = 0,205.
.
0,6890
10
  0,65


) = -15,3



B2 é desconsiderado, pois resultou em valor negativo.
ϕ = 1,382.R t . B1 + B 2 = 1,382.0,68 90. 2,2 = 5,5 horas
e) fator solar para o verão:
FSo = 4.U.α
. amarela
Utilizando cor externa
branca (α = 0,3), tem-se:
FSo = 4.1,11.0,3 = 1,3%
Com α = 0,5, tem-se:
FSo = 4.1,11.0,5 = 2,2%
Com α = 0,8, tem-se:
FSo = 4.1,11.0,8 = 3,6%
____________________________
SET 2003
ABNT – Associação
Brasileira de
Normas Técnicas
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NBR 15220
Projeto 02:135.07-001/3
Desempenho térmico de edificações
Parte 3: Zoneamento bioclimático
brasileiro e diretrizes construtivas
para habitações unifamiliares de
interesse social
Origem: Projeto 02:135.07-001/3:2003
ABNT/CB-02- Comitê Brasileiro de Construção Civil
CE-02:135.07 – Comissão de Estudo de Desempenho Térmico de Edificações
Thermal performance in buildings – Brazilian Bioclimatic Zones and Building Guidelines for
Low-Cost Houses.
Descriptors: Thermal performance. Buildings.
Palavras-chave:
Desempenho térmico. Edificações
23 páginas
Sumário
Prefácio
Introdução
1 Objetivos e campo de aplicação
2 Referências normativas
3 Definições
4 Zoneamento bioclimático brasileiro
5 Parâmetros e condições de contorno
6 Diretrizes construtivas para cada Zona Bioclimática Brasileira
7 Estratégias de condicionamento térmico
ANEXOS
A Relação das 330 cidades cujos climas foram classificados
B Zoneamento Bioclimático do Brasil
C Recomendações e diretrizes construtivas para adequação da edificação ao clima local
D Transmitância térmica, capacidade térmica e atraso térmico de algumas paredes e coberturas
Prefácio
A ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas - é o Fórum Nacional de Normalização. As Normas Brasileiras, cujo
conteúdo é de responsabilidade dos Comitês Brasileiros (ABNT /CB) e dos Organismos de Normalização Setorial
(ABNT/ONS), são elaboradas por Comissões de Estudo (CE), formadas por representantes dos setores envolvidos, delas
fazendo parte: produtores, consumidores e neutros (universidades, laboratórios e outros).
Os projetos de Norma Brasileira, elaborados no âmbito dos ABNT/CB e ABNT/ONS, circulam para Consulta Pública entre
os associados da ABNT e demais interessados.
Esta norma, sob o título geral “Desempenho térmico de edificações”, tem previsão de conter as seguintes partes:
Parte 1: Definições, símbolos e unidades;
Parte 2: Métodos de cálculo da transmitância térmica, da capacidade térmica, do atraso térmico e do fator solar de
elementos e componentes de edificações;
Parte 3: Zoneamento bioclimático brasileiro e diretrizes construtivas para habitações unifamiliares de interesse social;
Parte 4: Medição da resistência térmica e da condutividade térmica pelo princípio da placa quente protegida;
Parte 5: Medição da resistência térmica e da condutividade térmica pelo método fluximétrico.
2
Projeto 02:135.07-001/3:2003
Esta parte da NBR contém os anexos A e B, de caráter normativo, e os anexos C e D, de caráter informativo.
Introdução
A avaliação de desempenho térmico de uma edificação pode ser feita tanto na fase de projeto, quanto após a construção.
Em relação à edificação construída, a avaliação pode ser feita através de medições in-loco de variáveis representativas do
desempenho, enquanto que na fase de projeto esta avaliação pode ser feita por meio de simulação computacional ou
através da verificação do cumprimento de diretrizes construtivas.
Esta parte da NBR apresenta recomendações quanto ao desempenho térmico de habitações unifamiliares de interesse
social aplicáveis na fase de projeto. Ao mesmo tempo em que estabelece um Zoneamento Bioclimático Brasileiro, são
feitas recomendações de diretrizes construtivas e detalhamento de estratégias de condicionamento térmico passivo, com
base em parâmetros e condições de contorno fixados.
Propôs-se, então, a divisão do território brasileiro em oito zonas relativamente homogêneas quanto ao clima e, para cada
uma destas zonas, formulou-se um conjunto de recomendações técnico-construtivas que otimizam o desempenho térmico
das edificações, através de sua melhor adequação climática.
Adaptou-se uma Carta Bioclimática a partir da sugerida por Givoni (“Comfort Climate Analysis and Building Design
Guidelines”. Energy and Building, 18 (1), 11-23, 1992), detalhada no anexo B.
Esta Norma não trata dos procedimentos para avaliação do desempenho térmico de edificações, os quais podem ser
elaborados através de cálculos, de medições in loco ou de simulações computacionais.
1 Objetivos e campo de aplicação
1.1 Esta parte da NBR estabelece um Zoneamento Bioclimático Brasileiro abrangendo um conjunto de recomendações e
estratégias construtivas destinadas às habitações unifamiliares de interesse social.
1.2 Esta parte da NBR estabelece recomendações e diretrizes construtivas, sem caráter normativo, para adequação
climática de habitações unifamiliares de interesse social, com até três pavimentos.
2 Referências normativas
As normas relacionadas a seguir contêm disposições que, ao serem citadas neste texto, constituem prescrições para esta
parte da NBR. As edições indicadas estavam em vigor no momento desta publicação. Como toda norma está sujeita a
revisão, recomenda-se àqueles que realizam acordos com base nesta que verifiquem a conveniência de se usarem as
edições mais recentes das mesmas. A ABNT possui a informação das normas em vigor em um dado momento.
Projeto 02:135.07-001/1:2003 - Desempenho térmico de edificações - Parte 1: Definições, símbolos e unidades.
Projeto 02:135.07-001/2:2003 - Desempenho térmico de edificações - Parte 2: Métodos de cálculo da transmitância
térmica, da capacidade térmica, do atraso térmico e do fator solar de elementos e componentes de edificações.
Projeto 02:135.07-001/4:2003 - Desempenho térmico de edificações - Parte 4: Medição da resistência térmica e da
condutividade térmica pelo princípio da placa quente protegida.
Projeto 02:135.07-001/5:2003 - Desempenho térmico de edificações - Parte 5: Medição da resistência térmica e da
condutividade pelo método fluximétrico.
ASHRAE: 1996 - Algorithms for Building Heat Transfer Subroutines.
3 Definições
Para os efeitos desta parte da NBR, aplicam-se as definições, símbolos e unidades dos projetos 02:135.07-001/1,
02:135.07-001/2, 02:135.07-001/4 e 02:135.07-001/5.
4 Zoneamento bioclimático brasileiro
O zoneamento bioclimático brasileiro compreende oito diferentes zonas, conforme indica a figura 1.
O anexo A apresenta a relação de 330 cidades cujos climas foram classificados e o anexo B apresenta a metodologia
adotada na determinação do zoneamento.
3
Projeto 02:135.07-001/3:2003
Figura 1 - Zoneamento bioclimático brasileiro.
5 Parâmetros e condições de contorno
Para a formulação das diretrizes construtivas - para cada Zona Bioclimática Brasileira (seção 6) - e para o estabelecimento
das estratégias de condicionamento térmico passivo (seção 7), foram considerados os parâmetros e condições de
contorno seguintes:
a)
b)
c)
d)
tamanho das aberturas para ventilação;
proteção das aberturas;
vedações externas (tipo de parede externa e tipo de cobertura)1; e
estratégias de condicionamento térmico passivo.
As informações constantes das seções 6 e 7, a seguir, não têm caráter normativo mas apenas orientativo.
6 Diretrizes construtivas para cada Zona Bioclimática
Diretrizes construtivas relativas a aberturas, paredes e coberturas para cada zona bioclimática são apresentadas de 6.1 a
6.8. Limites indicativos são apresentados no anexo C.
6.1 Diretrizes construtivas para a Zona Bioclimática 1
Na zona bioclimática 1 (ver figuras 2 e 3) devem ser atendidas as diretrizes apresentadas nas tabelas 1, 2 e 3.
1
Transmitância térmica, atraso térmico e fator solar (ver 02:135.07-001/2)
4
Projeto 02:135.07-001/3:2003
Figura 2 - Zona Bioclimática 1
Figura 3 - Carta Bioclimática com as normais
climatológicas de cidades desta zona, destacando a
cidade de Caxias do Sul, RS
Tabela 1 - Aberturas para ventilação e sombreamento das aberturas para a Zona Bioclimática 1
Aberturas para ventilação
Médias
Sombreamento das aberturas
Permitir sol durante o período frio
Tabela 2 - Tipos de vedações externas para a Zona Bioclimática 1
Vedações externas
Parede: Leve
Cobertura: Leve isolada
Estação
Inverno
Tabela 3 - Estratégias de condicionamento térmico passivo para a Zona Bioclimática 1
Estratégias de condicionamento térmico passivo
B) Aquecimento solar da edificação
C) Vedações internas pesadas (inércia térmica)
Nota:
O condicionamento passivo será insuficiente durante o período mais frio do ano.
Os códigos B e C são os mesmos adotados na metodologia utilizada para definir o Zoneamento Bioclimático do
Brasil (ver anexo B).
6.2 Diretrizes construtivas para a Zona Bioclimática 2
Na zona bioclimática 2 (ver figuras 4 e 5) devem ser atendidas as diretrizes apresentadas nas tabelas 4, 5 e 6.
Figura 4 - Zona Bioclimática 2
Figura 5 - Carta Bioclimática apresentando as normais
climatológicas de cidades desta zona, destacando a
cidade de Ponta Grossa, PR
5
Projeto 02:135.07-001/3:2003
Tabela 4 - Aberturas para ventilação e sombreamento das aberturas para a Zona Bioclimática 2
Aberturas para ventilação
Médias
Sombreamento das aberturas
Permitir sol durante o inverno
Tabela 5 - Tipos de vedações externas para a Zona Bioclimática 2
Vedações externas
Parede: Leve
Cobertura: Leve isolada
Estação
Verão
Inverno
Tabela 6 - Estratégias de condicionamento térmico passivo para a Zona Bioclimática 2
Estratégias de condicionamento térmico passivo
J) Ventilação cruzada
B) Aquecimento solar da edificação
C) Vedações internas pesadas (inércia térmica)
Nota:
O condicionamento passivo será insuficiente durante o período mais frio do ano.
Os códigos J, B e C são os mesmos adotados na metodologia utilizada para definir o Zoneamento Bioclimático do
Brasil (ver anexo B).
6.3 Diretrizes construtivas para a Zona Bioclimática 3
Na zona bioclimática 3 (ver figuras 6 e 7) devem ser atendidas as diretrizes apresentadas nas tabelas 7, 8 e 9.
Figura 6 - Zona Bioclimática 3
Figura 7 - Carta Bioclimática apresentando as normais
climatológicas de cidades desta zona, destacando a
cidade de Florianópolis, SC
Tabela 7 - Aberturas para ventilação e sombreamento das aberturas para a Zona Bioclimática 3
Aberturas para ventilação
Médias
Sombreamento das aberturas
Permitir sol durante o inverno
Tabela 8 - Tipos de vedações externas para a Zona Bioclimática 3
Vedações externas
Parede: Leve refletora
Cobertura: Leve isolada
Estação
Verão
Inverno
Tabela 9 - Estratégias de condicionamento térmico passivo para a Zona Bioclimática 3
Estratégias de condicionamento térmico passivo
J) Ventilação cruzada
B) Aquecimento solar da edificação
C) Vedações internas pesadas (inércia térmica)
Nota:
Os códigos J, B e C são os mesmos adotados na metodologia utilizada para definir o Zoneamento Bioclimático do
Brasil (ver anexo B).
6
Projeto 02:135.07-001/3:2003
6.4 Diretrizes construtivas para a Zona Bioclimática 4
Na zona bioclimática 4 (ver figuras 8 e 9) devem ser atendidas as diretrizes apresentadas nas tabelas 10, 11 e 12.
Figura 8 - Zona Bioclimática 4
Figura 9 - Carta Bioclimática apresentando as normais
climatológicas de cidades desta zona, destacando a
cidade de Brasília, DF
Tabela 10 - Aberturas para ventilação e sombreamento das aberturas para a Zona Bioclimática 4
Aberturas para ventilação
Médias
Sombreamento das aberturas
Sombrear aberturas
Tabela 11 - Tipos de vedações externas para a Zona Bioclimática 4
Vedações externas
Parede: Pesada
Cobertura: Leve isolada
Estação
Verão
Inverno
Tabela 12 - Estratégias de condicionamento térmico passivo para a Zona Bioclimática 4
Estratégias de condicionamento térmico passivo
H) Resfriamento evaporativo e Massa térmica para resfriamento
J) Ventilação seletiva (nos períodos quentes em que a temperatura interna seja superior à
externa)
B) Aquecimento solar da edificação
C) Vedações internas pesadas (inércia térmica)
Nota:
Os códigos H, J, B e C são os mesmos adotados na metodologia utilizada para definir o Zoneamento Bioclimático
do Brasil (ver anexo B).
6.5 Diretrizes construtivas para a Zona Bioclimática 5
Na zona bioclimática 5 (ver figuras 10 e 11) devem ser atendidas as diretrizes construtivas apresentadas nas tabelas 13,
14 e 15.
Figura 10 - Zona Bioclimática 5
Figura 11 - Carta Bioclimática apresentando as
normais climatológicas de cidades desta zona,
destacando a cidade de Santos, SP
7
Projeto 02:135.07-001/3:2003
Tabela 13 - Aberturas para ventilação e sombreamento das aberturas para a Zona Bioclimática 5
Aberturas para ventilação
Médias
Sombreamento das aberturas
Sombrear aberturas
Tabela 14 - Tipos de vedações externas para a Zona Bioclimática 5
Vedações externas
Parede: Leve refletora
Cobertura: Leve isolada
Tabela 15 - Estratégias de condicionamento térmico passivo para a Zona Bioclimática 5
Estação
Estratégias de condicionamento térmico passivo
Verão
J) Ventilação cruzada
Inverno
C) Vedações internas pesadas (inércia térmica)
Nota:
Os códigos J e C são os mesmos adotados na metodologia utilizada para definir o Zoneamento Bioclimático do
Brasil (ver anexo B).
6.6 Diretrizes construtivas para a Zona Bioclimática 6
Na zona bioclimática 6 (ver figuras 12 e 13) devem ser atendidas as diretrizes apresentadas nas tabelas 16, 17 e 18.
Figura 12 - Zona Bioclimática 6
Figura 13 - Carta Bioclimática apresentando as
normais climatológicas de cidades desta zona,
destacando a cidade de Goiânia, GO
Tabela 16 - Aberturas para ventilação e sombreamento das aberturas para a Zona Bioclimática 6
Aberturas para ventilação
Médias
Sombreamento das aberturas
Sombrear aberturas
Tabela 17 - Tipos de vedações externas para a Zona Bioclimática 6
Vedações externas
Parede: Pesada
Cobertura: Leve isolada
Tabela 18 - Estratégias de condicionamento térmico passivo para a Zona Bioclimática 6
Estação
Estratégias de condicionamento térmico passivo
Verão
H) Resfriamento evaporativo e massa térmica para resfriamento
J) Ventilação seletiva (nos períodos quentes em que a temperatura interna seja superior à
externa)
Inverno
C) Vedações internas pesadas (inércia térmica)
Nota:
Os códigos H, J e C são os mesmos adotados na metodologia utilizada para definir o Zoneamento Bioclimático do
Brasil (ver anexo B).
8
Projeto 02:135.07-001/3:2003
6.7 Diretrizes construtivas para a Zona Bioclimática 7
Na zona bioclimática 7 (ver figuras 14 e 15) devem ser atendidas as diretrizes apresentadas nas tabelas 19, 20 e 21.
Figura 14 - Zona Bioclimática 7
Figura 15 - Carta Bioclimática apresentando as
normais climatológicas de cidades desta zona,
destacando a cidade de Picos, PI
Tabela 19 - Aberturas para ventilação e sombreamento das aberturas para a Zona Bioclimática 7
Aberturas para ventilação
Sombreamento das aberturas
Pequenas
Sombrear aberturas
Tabela 20 - Tipos de vedações externas para a Zona Bioclimática 7
Vedações externas
Parede: Pesada
Cobertura: Pesada
Tabela 21 - Estratégias de condicionamento térmico passivo para a Zona Bioclimática 7
Estação
Estratégias de condicionamento térmico passivo
Verão
H) Resfriamento evaporativo e Massa térmica para resfriamento
J) Ventilação seletiva (nos períodos quentes em que a temperatura interna seja superior à
externa)
Nota:
Os códigos H e J são os mesmos adotados na metodologia utilizada para definir o Zoneamento
Bioclimático do Brasil (ver anexo B).
Rio de Janeiro faz parte desta Zona
6.8 Diretrizes construtivas para a Zona Bioclimática 8
Na zona bioclimática 8 (ver figuras 16 e 17) devem ser atendidas as diretrizes apresentadas nas tabelas 22, 23 e 24.
Figura 16 - Zona Bioclimática 8
Figura 17 - Carta Bioclimática apresentando as
normais climatológicas de cidades desta zona,
destacando a cidade de Belém, PA
Tabela 22 - Aberturas para ventilação e sombreamento das aberturas para a Zona Bioclimática 8
Aberturas para ventilação
Grandes
Sombreamento das aberturas
Sombrear aberturas
Projeto 02:135.07-001/3:2003
9
Tabela 23 - Tipos de vedações externas para a Zona Bioclimática 8
Vedações externas
Parede: Leve refletora
Cobertura: Leve refletora
Notas:
1 Coberturas com telha de barro sem forro, embora não atendam aos critérios das tabelas 23 e C.2, poderão ser
aceitas na Zona 8, desde que as telhas não sejam pintadas ou esmaltadas.
2 Na Zona 8, também serão aceitas coberturas com transmitâncias térmicas acima dos valores tabelados, desde que
atendam às seguintes exigências:
a) contenham aberturas para ventilação em, no mínimo, dois beirais opostos; e
b) as aberturas para ventilação ocupem toda a extensão das fachadas respectivas.
Nestes casos, em função da altura total para ventilação (ver figura 18), os limites aceitáveis da transmitância térmica
poderão ser multiplicados pelo fator (FT) indicado pela expressão 1.
Figura 18 - Abertura (h) em beirais, para ventilação do ático
FT = 1,17 – 1,07 . h -1,04
(1)
Onde:
FT
igual ao fator de correção da transmitância aceitável para as coberturas da zona 8 (adimensional);
h igual à altura da abertura em dois beirais opostos, em centímetros.
Nota:
Para coberturas sem forro ou com áticos não ventilados, FT = 1.
Tabela 24 - Estratégias de condicionamento térmico passivo para a Zona Bioclimática 8
Estação
Estratégias de condicionamento térmico passivo
Verão
J) Ventilação cruzada permanente
Nota:
O condicionamento passivo será insuficiente durante as horas mais quentes.
O
código JJ éé oo mesmo
mesmoadotado
adotadona
nametodologia
metodologia
utilizada
para
definir
o Zoneamento
Bioclimático
do Brasil
O código
utilizada
para
definir
o Zoneamento
Bioclimático
do Brasil
(ver
anexo B). de Ventilação (ver anexo B (p.14)).
J-->Zona
7 Estratégias de condicionamento térmico
A tabela 25 apresenta o detalhamento das diferentes estratégias de condicionamento térmico passivo.
Estratégia
A
B
C
D
E
F
GeH
HeI
Tabela 25 - Detalhamento das estratégias de condicionamento térmico
Detalhamento
O uso de aquecimento artificial será necessário para amenizar a eventual sensação de desconforto
térmico por frio.
A forma, a orientação e a implantação da edificação, além da correta orientação de superfícies
envidraçadas, podem contribuir para otimizar o seu aquecimento no período frio através da
incidência de radiação solar. A cor externa dos componentes também desempenha papel importante
no aquecimento dos ambientes através do aproveitamento da radiação solar.
A adoção de paredes internas pesadas pode contribuir para manter o interior da edificação aquecido.
Caracteriza a zona de conforto térmico (a baixas umidades).
Caracteriza a zona de conforto térmico.
As sensações térmicas são melhoradas através da desumidificação dos ambientes. Esta estratégia
pode ser obtida através da renovação do ar interno por ar externo através da ventilação dos
ambientes. mas também demora até entrar o calor
Em regiões quentes e secas, a sensação térmica no período de verão pode ser amenizada através
da evaporação da água. O resfriamento evaporativo pode ser obtido através do uso de vegetação,
fontes de água ou outros recursos que permitam a evaporação da água diretamente no ambiente
que se deseja resfriar. se dá com o aumento da umidade
Temperaturas internas mais agradáveis também podem ser obtidas através do uso de paredes
(externas e internas) e coberturas com maior massa térmica, de forma que o calor armazenado em
seu interior durante o dia seja devolvido ao exterior durante a noite, quando as temperaturas
externas diminuem.
RJ
10
Projeto 02:135.07-001/3:2003
Estratégia
IeJ
K
L
Tabela 25 (conclusão) - Detalhamento das estratégias de condicionamento térmico.
Detalhamento
A ventilação cruzada é obtida através da circulação de ar pelos ambientes da edificação. Isto
significa que se o ambiente tem janelas em apenas uma fachada, a porta deveria ser mantida aberta
para permitir a ventilação cruzada. Também deve-se atentar para os ventos predominantes da
região e para o entorno, pois o entorno pode alterar significativamente a direção dos ventos.
O uso de resfriamento artificial será necessário para amenizar a eventual sensação de desconforto
térmico por calor.
Nas situações em que a umidade relativa do ar for muito baixa e a temperatura do ar estiver entre
21oC e 30oC, a umidificação do ar proporcionará sensações térmicas mais agradáveis. Essa
estratégia pode ser obtida através da utilização de recipientes com água e do controle da ventilação,
pois esta é indesejável por eliminar o vapor proveniente de plantas e atividades domésticas.
RJ
________________
//ANEXO
11
Projeto 02:135.07-001/3:2003
Anexo A (normativo)
Relação das 330 cidades cujos climas foram classificados
A.1 Notas sobre as colunas
A primeira coluna (UF) indica a Unidade Federativa a que a cidade pertence e a quarta coluna (Zona) indica a Zona
Bioclimática na qual a cidade está inserida. Os estados e as cidades são apresentados em ordem alfabética. A terceira
coluna apresenta as estratégias bioclimáticas recomendadas, de acordo com a metodologia utilizada.
UF
AC
AC
AC
AL
AL
AL
AL
AL
AL
AL
AL
AM
AM
AM
AM
AM
AM
AM
AM
AM
AM
AM
AP
BA
BA
BA
BA
BA
BA
BA
BA
BA
BA
BA
BA
BA
BA
BA
BA
BA
BA
BA
BA
BA
BA
BA
BA
BA
BA
BA
BA
BA
BA
BA
BA
Cidade
Cruzeiro do Sul
Rio Branco
Tarauacá
Água Branca
Anadia
Coruripe
Maceió
Palmeira dos Índios
Pão de Açúcar
Pilar
Porto de Pedras
Barcelos
Coari
Fonte Boa
Humaitá
Iaurete
Itacoatiara
Manaus
Parintins
Taracua
Tefé
Uaupes
Macapá
Alagoinhas
Barra do Rio Grande
Barreiras
Bom Jesus da Lapa
Caetité
Camaçari
Canavieiras
Caravelas
Carinhanha
Cipó
Correntina
Guaratinga
Ibipetuba
Ilhéus
Irecê
Itaberaba
Itiruçu
Ituaçu
Jacobina
Lençóis
Monte Santo
Morro do Chapéu
Paratinga
Paulo Afonso
Remanso
Salvador (Ondina)
Santa Rita de Cássia
São Francisco do Conde
São Gonçalo dos Campos
Senhor do Bonfim
Serrinha
Vitória da Conquista
Estrat.
FJK
FIJK
FJK
CFI
FIJ
FIJ
FIJ
FIJ
FIJK
FIJ
FIJ
FJK
FJK
FJK
FIJK
FJK
FJK
FJK
JK
FJK
FJK
FJK
FJK
FIJ
CDFHI
DFHIJ
CDFHI
CDFI
FIJ
FIJ
FIJ
CDFHI
FIJK
CFHIJ
FIJ
CFHIJ
FIJ
CDFHI
FI
CFI
CDFHI
FI
FIJ
CFHI
CFI
FHIJK
FHIJK
DFHI
FIJ
CFHIJ
FIJ
FIJ
FHI
FIJ
CFI
Zona
8
8
8
5
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
6
7
6
6
8
8
8
6
8
6
8
6
8
6
8
5
6
8
8
6
5
7
7
7
8
6
8
8
7
8
5
UF
CE
CE
CE
CE
CE
CE
CE
CE
CE
CE
CE
CE
CE
DF
ES
ES
ES
ES
ES
GO
GO
GO
GO
GO
GO
GO
GO
GO
GO
MA
MA
MA
MA
MA
MA
MA
MA
MA
MA
MG
MG
MG
MG
MG
MG
MG
MG
MG
MG
MG
MG
MG
MG
MG
MG
Cidade
Barbalha
Campos Sales
Crateús
Fortaleza
Guaramiranga
Iguatu
Jaguaruana
Mondibim
Morada Nova
Quixadá
Quixeramobim
Sobral
Tauá
Brasília
Cachoeiro de Itapemirim
Conceição da Barra
Linhares
São Mateus
Vitória
Aragarças
Catalão
Formosa
Goiânia
Goiás
Ipamerí
Luziânia
Pirenópolis
Posse
Rio Verde
Barra do Corda
Carolina
Caxias
Coroatá
Grajaú
Imperatriz
São Bento
São Luiz
Turiaçu
Zé Doca
Aimorés
Araçuai
Araxá
Bambuí
Barbacena
Belo Horizonte
Caparaó
Capinópolis
Caratinga
Cataguases
Conceição do Mato Dentro
Coronel Pacheco
Curvelo
Diamantina
Espinosa
Frutal
Estrat.
DFHIJ
DFHIJ
DFHIJ
FIJ
CFI
DFHIJ
FIJK
FIJ
FHIJK
FHIJK
FHIJK
FHIJK
DFHIJ
BCDFI
FIJK
FIJ
FIJ
FIJ
FIJ
CFHIJ
CDFHI
CDFHI
CDFHI
FHIJ
BCDFI
BCDFI
CDFHI
CDFHI
CDFHI
FHIJK
FHIJ
FHIJK
FIJK
FHIJK
FHIJK
FIJK
JK
FIJ
FIJK
CFIJK
CFIJ
BCFI
BCFIJ
BCFI
BCFI
ABCFI
CFIJ
BCFI
CFIJ
BCFI
BCFIJ
BCFIJ
BCFI
CDFHI
CFHIJ
Zona
7
7
7
8
5
7
8
8
7
7
7
7
7
4
8
8
8
8
8
6
6
6
6
7
4
4
6
6
6
7
7
7
8
7
7
8
8
8
8
5
5
3
3
3
3
2
5
3
5
3
3
3
3
6
6
12
Projeto 02:135.07-001/3:2003
UF
MG
MG
MG
MG
MG
MG
MG
MG
MG
MG
MG
MG
MG
MG
MG
MG
MG
MG
MG
MG
MG
MG
MG
MG
MG
MG
MG
MG
MG
MG
MG
MG
MG
MG
MG
MG
MS
MS
MS
MS
MS
MS
MS
MS
MS
MT
MT
MT
MT
MT
MT
PA
PA
PA
PA
Cidade
Governador Valadares
Grão Mogol
Ibirité
Itabira
Itajubá
Itamarandiba
Januária
João Pinheiro
Juiz de Fora
Lavras
Leopoldina
Machado
Monte Alegre de Minas
Monte Azul
Montes Claros
Muriaé
Oliveira
Paracatu
Passa Quatro
Patos de Minas
Pedra Azul
Pirapora
Pitangui
Poços de Calda
Pompeu
Santos Dumont
São Francisco
São João Del Rei
São João Evangelista
São Lourenço
Sete Lagoas
Teófilo Otoni
Três Corações
Ubá
Uberaba
Viçosa
Aquidauana
Campo Grande
Corumbá
Coxim
Dourados
Ivinhema
Paranaíba
Ponta Porã
Três Lagoas
Cáceres
Cidade Vera
Cuiabá
Diamantino
Meruri
Presidente Murtinho
Altamira
Alto Tapajós
Belém
Belterra
Estrat.
CFIJ
BCFI
ABCFI
BCFI
ABCFI
BCFI
CFHIJ
CDFHI
BCFI
BCFI
CFIJ
ABCFI
BCFIJ
DFHI
CDFHI
BCFIJ
BCDFI
CFHIJ
ABCFI
BCDFI
CFI
BCFHI
BCFHI
ABCF
BCFIJ
BCFI
CFHIJ
ABCFI
BCFIJ
ABCFI
BCDFI
CFIJ
ABCFI
BCFIJ
BCFIJ
BCFIJ
CFIJK
CFHIJ
FIJK
CFHIJ
BCFIJ
CFIJK
CFHIJ
BCFI
CFHIJ
FIJK
CFIJK
FHIJK
FHIJK
CFHIJ
BCFIJ
FJK
FJK
FJK
FJK
Zona
5
3
2
3
2
3
6
6
3
3
5
2
3
7
6
3
4
6
2
4
5
4
4
1
3
3
6
2
3
2
4
5
2
3
3
3
5
6
8
6
3
5
6
3
6
8
5
7
7
6
3
8
8
8
8
UF
PA
PA
PA
PA
PA
PA
PA
PA
PA
PA
PA
PA
PA
PB
PB
PB
PB
PB
PB
PB
PB
PE
PE
PE
PE
PE
PE
PE
PE
PE
PE
PE
PE
PE
PE
PE
PE
PI
PI
PI
PI
PI
PI
PR
PR
PR
PR
PR
PR
PR
PR
PR
PR
PR
PR
Cidade
Breves
Conceição do Araguaia
Itaituba
Marabá
Monte Alegre
Óbidos
Porto de Moz
Santarém (Taperinha)
São Félix do Xingú
Soure
Tiriós
Tracuateua
Tucuruí
Areia
Bananeiras
Campina Grande
Guarabira
João Pessoa
Monteiro
São Gonçalo
Umbuzeiro
Arco Verde
Barreiros
Cabrobó
Correntes
Fernando de Noronha
Floresta
Garanhuns
Goiana
Nazaré da Mata
Pesqueira
Petrolina
Recife
São Caetano
Surubim
Tapera
Triunfo
Bom Jesus do Piauí
Floriano
Parnaíba
Paulistana
Picos
Teresina
Campo Mourão
Castro
Curitiba
Foz do Iguaçu
Guaíra
Guarapuava
Ivaí
Jacarezinho
Jaguariaiva
Londrina
Maringá
Palmas
Continuação
Estrat. Zona
FJK
8
FIJK
8
FJK
8
FJK
8
FIJ
8
FJK
8
FJK
8
FJK
8
FIJK
8
JK
8
FIJ
8
FIJK
8
FJK
8
FIJ
8
FIJ
8
FIJ
8
FIJK
8
FIJ
8
CFHI
6
FHIJK
7
FI
8
FHI
7
FJK
8
DFHI
7
FIJ
8
FIJ
8
FHIK
7
CFI
5
FIJ
8
FIJ
8
FI
8
DFHI
7
FIJ
8
FIJ
8
FIJ
8
FIJ
8
CFHI
6
DFHIJ
7
FHIJK
7
FIJ
8
DFHIJ
7
DFHIJ
7
FHIJK
7
BCFI
3
ABCF
1
ABCF
1
BCFIJ
3
BCFIJ
3
ABCF
1
ABCFI
2
BCFIJ
3
ABCFI
2
BCFI
3
ABCD
1
ABCF
1
13
Projeto 02:135.07-001/3:2003
Continuação
UF
PR
PR
PR
RJ
RJ
RJ
RJ
RJ
RJ
RJ
RJ
RJ
RJ
RJ
RJ
RJ
RJ
RJ
RJ
RJ
RJ
RJ
RJ
RN
RN
RN
RN
RN
RN
RN
RN
RN
RO
RS
RS
RS
RS
RS
RS
RS
RS
RS
RS
RS
RS
RS
RS
RS
RS
RS
SC
SC
SC
SC
SC
Cidade
Paranaguá
Ponta Grossa
Rio Negro
Angra dos Reis
Barra do Itabapoana
Cabo Frio
Campos
Carmo
Cordeiro
Escola Agrícola
Ilha Guaíba
Itaperuna
Macaé
Niterói
Nova Friburgo
Petrópolis
Piraí
Rezende
Rio de Janeiro
Rio Douro
Teresópolis
Vassouras
Xerém
Apodí
Ceará Mirim
Cruzeta
Florania
Macaiba
Macau
Mossoró
Natal
Nova Cruz
Porto Velho
Alegrete
Bagé
Bom Jesus
Caxias do Sul
Cruz Alta
Encruzilhada do Sul
Iraí
Passo Fundo
Pelotas
Porto Alegre
Rio Grande
Santa Maria
Santa Vitória do Palmar
São Francisco de Paula
São Luiz Gonzaga
Torres
Uruguaiana
Araranguá
Camboriu
Chapecó
Florianópolis
Indaial
Estrat.
BCFIJ
ABCFI
ABCFI
FIJ
CFIJ
FIJ
CFIJ
BCFIJ
BCFIJ
CFIJ
FIJ
CFIJ
CFIJ
CFIJ
ABCFI
BCF
BCFIJ
BCFIJ
FIJ
CFIJ
ABCFI
BCFIJ
CFIJ
FIJK
FIJ
FHIJK
FHIJ
FIJ
FIJ
FHIJK
FIJ
FIJ
FIJK
ABCFI
ABCFI
ABCF
ABCF
ABCFI
ABCFI
BCFIJ
ABCFI
ABCFI
BCFI
BCFI
ABCFI
ABCFI
ABCF
ABCFI
BCFI
ABCFI
ABCFI
BCFIJ
BCFI
BCFIJ
BCFIJ
Zona
3
2
2
8
5
8
5
3
3
5
8
5
5
5
2
3
3
3
8
5
2
3
5
8
8
7
7
8
8
7
8
8
8
2
2
1
1
2
2
3
2
2
3
3
2
2
1
2
3
2
2
3
3
3
3
UF
SC
SC
SC
SC
SC
SC
SC
SC
SE
SE
SE
SP
SP
SP
SP
SP
SP
SP
SP
SP
SP
SP
SP
SP
SP
SP
SP
SP
SP
SP
SP
SP
SP
SP
SP
SP
SP
SP
SP
SP
SP
SP
SP
SP
SP
SP
SP
SP
SP
SP
SP
TO
TO
TO
TO
Cidade
Lages
Laguna
Porto União
São Francisco do Sul
São Joaquim
Urussanga
Valões
Xanxerê
Aracajú
Itabaianinha
Propriá
Andradina
Araçatuba
Avaré
Bandeirantes
Bariri
Barra Bonita
Campinas
Campos do Jordão
Casa Grande
Catanduva
Franca
Graminha
Ibitinga
Iguape
Itapeva
Jau
Juquiá
Jurumirim
Limeira
Limoeiro
Mococa
Mogi Guaçu (Campininha)
Paraguaçu Paulista
Pindamonhangaba
Pindorama
Piracicaba
Presidente Prudente
Ribeirão das Antas
Ribeirão Preto
Salto Grande
Santos
São Carlos
São Paulo
São Simão
Sorocaba
Tietê
Tremembé
Ubatuba
Viracopos
Votuporanga
Paranã
Peixe
Porto Nacional
Taguatinga
Estrat.
ABCF
ABCFI
ABCFI
CFIJ
ABCF
ABCFI
ABCFI
ABCFI
FIJ
FIJ
FIJK
CFHIJ
CFIJK
BCFIJ
BCFI
BCFI
BCFI
BCFI
ABCF
ABCFI
CFHIJ
BCDF
BCFI
BCFIJ
CFIJ
ABCFI
BCDFI
CFIJ
BCFI
BCDFI
BCDFI
BCDFI
BCFIJ
CDFI
BCFIJ
CDFHI
ABCFI
CDFHI
BCFI
BCDFI
BCFIJ
CFIJ
BCDFI
BCFI
BCDFI
BCFI
BCFI
BCFI
BCFIJ
BCDFI
CDFHI
CFHIJ
FHIJK
FHIJK
DFHIJ
Zona
1
2
2
5
1
2
2
2
8
8
8
6
5
3
3
3
3
3
1
2
6
4
3
3
5
2
4
5
3
4
4
4
3
6
3
6
2
6
3
4
3
5
4
3
4
3
3
3
3
4
6
6
7
7
7
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Projeto 02:135.07-001/3:2003
Anexo B (normativo)
Zoneamento Bioclimático do Brasil
B.1 Conceituação
O território brasileiro foi dividido em oito zonas relativamente homogêneas quanto ao clima.
Para cada uma destas zonas, formulou-se um conjunto de recomendações técnico-construtivas, objetivando otimizar o
desempenho térmico das edificações, através de sua melhor adequação climática.
B.2 Base de dados climáticos
B.2.1 O território brasileiro foi dividido em 6500 células, cada
uma das quais foi caracterizada pela posição geográfica e
pelas seguintes variáveis climáticas:
a) Médias mensais das temperaturas máximas;
b) Médias mensais das temperaturas mínimas; e
c) Médias mensais das umidades relativas do ar.
B.2.2 Para 330 células (ver figura B.1) contou-se com:
a) dados das Normais Climatológicas medidos desde 1961
a 1990 em 206 cidades;
b) dados das Normais Climatológicas e outras fontes
medidos desde 1931 a 1960 em 124 cidades;
c) para as demais células o clima foi estimado, por
interpolação, através dos passos B.2.2.1 e B.2.2.2.
Figura B.1 – Localização das células com
dados medidos
B.2.2.1 Médias mensais de temperaturas máximas e mínimas
Os valores de cada célula foram considerados como médias ponderadas entre quatro células vizinhas (acima, abaixo, à
esquerda e à direita). Na ponderação, as células com dados medidos tiveram peso quatro e as demais, peso um.
B.2.2.2 Médias mensais de umidades relativas
Através dos algoritmos das relações psicrométricas (“Algorithms for Buiding Heat Transfer Subroutines”, ASHRAE, 1996),
foram primeiramente calculadas as umidades absolutas (gramas de vapor d’água/quilo de ar seco) das cidades com clima
medido.
Em seguida, estas umidades foram interpoladas pelo mesmo
procedimento adotado para as temperaturas.
Finalmente, para cada célula, foram obtidas as umidades relativas
correspondentes às temperaturas médias mensais.
B.3 Método para a classificação bioclimática
Adotou-se uma Carta Bioclimática (ver figura B.2) adaptada a partir
da sugerida por Givoni (“Comfort, climate analysis and building
design guidelines”. Energy and Building, vol.18, july/92).
Figura B.2 – Carta bioclimática
adaptada
As zonas da carta correspondem às seguintes estratégias:
A – Zona de aquecimento artificial (calefação)
G + H – Zona de resfriamento evaporativo
B – Zona de aquecimento solar da edificação
H + I – Zona de massa térmica de refrigeração
C – Zona de massa térmica para aquecimento
I + J – Zona de ventilação
D – Zona de Conforto Térmico (baixa umidade)
K – Zona de refrigeração artificial
E – Zona de Conforto Térmico (Não precisa fazer nada!) L – Zona de umidificação do ar
F – Zona de desumidificação (renovação do ar)
15
Projeto 02:135.07-001/3:2003
Sobre esta carta, foram registrados e classificados os climas de
cada ponto do território brasileiro. Para cada mês do ano, os
dados mensais de temperatura e umidade do ar foram
representados por uma reta (ver figura B.3), obtida da seguinte
maneira:
Dados de entrada:
a) Tmin igual à temperatura média das mínimas;
b) Tmax igual à temperatura média das máximas;
c) UR igual à média mensal da umidade relativa.
Cálculo da temperatura média mensal e seqüência
Tmed = (Tmin + Tmax) / 2
Figura B.3 – Determinação da linha
abc
Marcar o ponto “a”, na interseção entre Tmed e UR.
A umidade absoluta correspondente ao ponto “a” será considerada como a média mensal da umidade absoluta (Umed, em
g. de vapor / kg de ar seco).
Calcular Umin (umidade absoluta correspondente a Tmin) pela seguinte expressão:
Umin = Umed – 1, 5 (gr. Vapor / kg ar seco)
Calcular Umax (umidade absoluta correspondente a Tmax) pela seguinte expressão:
Umax = Umed + 1, 5 (gr. Vapor / kg ar seco)
Nota: A variação média da umidade absoluta do ar, adotada nas expressões acima, é sugerida por Lamberts, Dutra e Pereira (“Eficiência
Energética na Arquitetura”, 1997, página 144).
Localizar o ponto “b” na interseção entre as retas que passam por Tmin e por Umin
Localizar o ponto “c” na interseção entre as retas que passam por Tmax e por Umax
A reta “bc” representa todas as horas de um dia médio do mês
considerado. Calcula-se, então, a percentagem destas horas que
corresponda a cada uma das estratégias indicadas na carta
bioclimática.
No exemplo indicado na figura B.4 , as horas mais frias do dia estão
na região C da carta (massa térmica para aquecimento), enquanto as
mais quentes estão na região D. Como a reta inteira equivale a 100%
do tempo, os segmentos C, E e D indicam, respectivamente, as
percentagens das horas correspondentes a cada uma destas
estratégias. Esta operação é repetida para os 12 meses, calculandose, assim, as percentagens de cada estratégia acumuladas ao longo
de um ano.
Figura B.4 – Percentagem de cada
estratégia
B.4 Um caso particular
A figura B.5 mostra uma condição climática sob a qual a aplicação do
procedimento indicado implicaria em localizar o ponto “b” acima da curva
de saturação do ar.
Nestes casos, fazendo corresponder o ponto “b” a uma umidade relativa
≤ 100%, adota-se uma amplitude maior que 3 para a umidade absoluta
(dU > 3 gr vapor / kg ar seco).
Figura B.5 – Ponto acima da
curva de saturação do ar
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Projeto 02:135.07-001/3:2003
A carta indicada na figura B.6 apresenta o clima de
Brasília, com as respectivas percentagens das
horas/ano correspondentes a cada estratégia. Valores
menores que 1% são desprezados. Em seguida, são
selecionadas as cinco principais estratégias, exceto a da
região “E” (conforto térmico). No caso de Brasília,
restariam as seguintes:
-->conforto
-->desprezível
F – 16,2 %
D – 10,6 %
C – 12,7 %
I – 3,7%
B – 1,5%
Figura B.6 – Estratégias bioclimáticas para
Brasília
Reunidas em ordem alfabética, estas letras definem o código “BCDFI” para o clima analisado. Este código permitirá a
classificação de cada tipo de clima, em uma das oito Zonas Bioclimáticas, através dos critérios apresentados na tabela B.1
Tabela B.1 - Critérios para classificação bioclimática
Classificação
A
Sim
Sim
B
C
Sim
Sim
Sim
Sim
D
H
Não
Não
Não
Não
Sim
Não
I
Não
J
Não
Zona
No
Cidades
1
2
3
4
5
6
7
8
12
33
62
17
30
38
39
99
Legenda: Sim = presença obrigatória
Não = presença proibida
NOTAS:
1 As estratégias não assinaladas com sim ou não podem estar no código do clima, mas sua presença não é obrigatória.
2 Percorrer a tabela de cima para baixo, adotando a primeira zona cujos critérios coincidam com o código.
B.5 Exemplo de aplicação
Como já foi visto, o clima de Brasília é identificado pelas letras BCDFI. Percorre-se, então, a tabela, de cima para baixo,
procurando a primeira Zona cujos critérios aceitem esta seqüência:
Zona 1: A é obrigatório e I e J são proibidos. Portanto, Brasília não faz parte desta Zona Bioclimática, pois não tem A e tem
I.
Zona 2: A é obrigatório. Brasília não faz parte desta Zona Bioclimática, pois não tem A.
Zona 3: B é obrigatório e D e H são proibidos. Brasília tem D, portanto não faz parte desta Zona Bioclimática.
Zona 4: B é obrigatório. Como Brasília tem B, sua Zona Bioclimática é a 4.
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Projeto 02:135.07-001/3:2003
Anexo C (informativo)
Recomendações e diretrizes construtivas para adequação da edificação ao clima local
A tabela C.1 apresenta diretrizes construtivas relativas às aberturas para ventilação e a tabela C.2, diretrizes construtivas
relativas à transmitância térmica, atraso térmico e fator de calor solar para paredes externas e coberturas.
Tabela C.1 - Aberturas para ventilação
Aberturas para ventilação
Pequenas
Médias
Grandes
A (em % da área de piso)
10% < A < 15%
15% < A < 25%
A > 40%
Tabela C.2 - Transmitância térmica, atraso térmico e fator de calor solar admissíveis para cada tipo de vedação
externa
Transmitância
térmica - U
W/m 2.K
Atraso térmico - ϕ
Fator solar - FSo
Horas
%
Leve
U ≤ 3,00
ϕ ≤ 4,3
FSo ≤ 5,0
Leve refletora
U ≤ 3,60
ϕ ≤ 4,3
FSo ≤ 4,0
Pesada
U ≤ 2,20
ϕ ≥ 6,5
FSo ≤ 3,5
Leve isolada
U ≤ 2,00
ϕ ≤ 3,3
FSo ≤ 6,5
Leve refletora
U ≤ 2,30.FT
ϕ ≤ 3,3
FSo ≤ 6,5
U ≤ 2,00
ϕ ≥ 6,5
FSo ≤ 6,5
Vedações externas
Paredes
Coberturas
Pesada
NOTAS
1 Transmitância térmica, atraso térmico e fator solar (ver 02:135.07-001/2)
22 Aberturas
s aberturas efetivas para ventilação são dadas em percentagem da área de piso em ambientes de longa permanência
(cozinha, dormitório, sala de estar).
3 No caso de coberturas (este termo deve ser entendido como o conjunto telhado mais ático mais forro), a transmitância
térmica deve ser verificada para fluxo descendente.
4 O termo “ático” refere-se à câmara de ar existente entre o telhado e o forro.
18
Projeto 02:135.07-001/3:2003
Anexo D (informativo)
Transmitância térmica, capacidade térmica e atraso térmico de algumas paredes e coberturas
Tabela D.1 - Propriedades térmicas dos materiais utilizados nos componentes da tabela D.3
Tabela D.1 - Propriedades térmicas dos materiais
utilizadosCondutividade
nos componentes
da especifico
tabela D.3
Densidade
Calor
Material
Cerâmica
Argamassa de emboço ou assentamento
Concreto
ρ (kg/m 3)
1600
2000
2400
λ (W/(m.K))
0,90
1,15
1,75
c (kJ/(kg.K))
0,92
1,00
1,00
Tabela D.2 - Propriedades térmicas dos materiais utilizados nos componentes da tabela D.4
c (kJ/(kg.K))
ρ (kg/m 3)
λ (W/(m.K))
Cerâmica
2000
1,05
0,92
Fibro-cimento
1900
0,95
0,84
Madeira
600
0,14
2,30
Concreto
2200
1,75
1,00
2700
230
0,88
Lâmina de alumínio polido (ε< 0,2)
Lã de vidro
50
0,045
0,70
Densidade
Condutividade
Calor especifico
Tabela D.3 – Transmitância térmica, capacidade térmica e atraso térmico para algumas paredes
Parede
Descrição
U [W/(m 2.K)]
CT [kJ/(m 2.K)]
ϕ [horas]
Material
Parede de concreto maciço
Espessura total da parede: 5,0 cm
5,04
120
1,3
4,40
240
2,7
3,70
149
2,4
2,48
159
3,3
2,49
158
3,3
Parede de concreto maciço
Espessura total da parede: 10,0 cm
Parede de tijolos maciços aparentes
Dimensões do tijolo: 10,0x6,0x22,0
cm
Espessura da argamassa de
assentamento: 1,0 cm
Espessura total da parede: 10,0 cm
Parede de tijolos 6 furos quadrados,
assentados na menor dimensão
Dimensões do tijolo: 9,0x14,0x19,0
cm
Espessura da argamassa de
assentamento: 1,0 cm
Espessura da argamassa de
emboço: 2,5 cm
Espessura total da parede: 14,0 cm
Parede de tijolos 8 furos quadrados,
assentados na menor dimensão
Dimensões do tijolo: 9,0x19,0x19,0
cm
Espessura da argamassa de
assentamento: 1,0 cm
Espessura da argamassa de
emboço: 2,5 cm
Espessura total da parede: 14,0 cm
19
Projeto 02:135.07-001/3:2003
Tabela D.3 (continuação) – Transmitância térmica, capacidade térmica e atraso térmico para algumas paredes.
Parede
Descrição
U [W/(m 2.K)]
CT [kJ/(m 2.K)]
ϕ [horas]
Parede de tijolos de 8 furos
circulares, assentados na menor
dimensão
Dimensões do tijolo: 10,0x20,0x20,0
2,24
167
3,7
cm
Espessura da argamassa de
assentamento: 1,0 cm
Espessura da argamassa de
emboço: 2,5 cm
Espessura total da parede: 15,0 cm
Parede de tijolos de 6 furos
circulares, assentados na menor
dimensão
Dimensões do tijolo: 10,0x15,0x20,0
2,28
168
3,7
cm
Espessura da argamassa de
assentamento: 1,0 cm
Espessura da argamassa de
emboço: 2,5 cm
Espessura total da parede: 15,0 cm
Parede com 4 furos circulares
Dimensões do tijolo: 9,5x9,5x20,0
cm
Espessura da argamassa de
2,49
186
3,7
assentamento: 1,0 cm
Espessura da argamassa de
emboço: 2,5 cm
Espessura total da parede: 14,5 cm
Parede de blocos cerâmicos de 3
furos
Dimensões do bloco:
13,0x28,0x18,5 cm
Espessura da argamassa de
assentamento: 1,0 cm
Espessura da argamassa de
emboço: 2,5 cm
Espessura total da parede: 18,0 cm
Parede de tijolos maciços,
assentados na menor dimensão
Dimensões do tijolo: 10,0x6,0x22,0
cm
Espessura da argamassa de
assentamento: 1,0 cm
Espessura da argamassa de
emboço: 2,5 cm
Espessura total da parede: 15,0 cm
Parede de blocos cerâmicos de 2
furos
Dimensões do bloco:
14,0x29,5x19,0 cm
Espessura da argamassa de
assentamento: 1,0 cm
Espessura da argamassa de
emboço: 2,5 cm
Espessura total da parede: 19,0 cm
Parede de tijolos com 2 furos
circulares
Dimensões do tijolo: 12,5x6,3x22,5
cm
Espessura da argamassa de
assentamento: 1,0 cm
Espessura da argamassa de
emboço: 2,5 cm
Espessura total da parede: 17,5 cm
2,43
192
3,8
3,13
255
3,8
2,45
203
4,0
2,43
220
4,2
20
Projeto 02:135.07-001/3:2003
Tabela D.3 (continuação) – Transmitância térmica, capacidade térmica e atraso térmico para algumas paredes.
Parede
Descrição
U [W/(m 2.K)]
CT [kJ/(m 2.K)]
ϕ [horas]
Parede de tijolos de 6 furos
quadrados, assentados na maior
dimensão
Dimensões do tijolo: 9,0x14,0x19,0
2,02
192
4,5
cm
Espessura da argamassa de
assentamento: 1,0 cm
Espessura da argamassa de
emboço: 2,5 cm
Espessura total da parede: 19,0 cm
Parede de tijolos de 21 furos
circulares, assentados na menor
dimensão
2,31
Dimensões do tijolo: 12,0x11,0x25,0
227
4,5
cm
Espessura da argamassa de
assentamento: 1,0 cm
Espessura da argamassa de
emboço: 2,5 cm
Espessura total da parede: 17,0 cm
Parede de tijolos de 6 furos
circulares, assentados na maior
dimensão
Dimensões do tijolo: 10,0x15,0x20,0
1,92
202
4,8
cm
Espessura da argamassa de
assentamento: 1,0 cm
Espessura da argamassa de
emboço: 2,5 cm
Espessura total da parede: 20,0 cm
Parede de tijolos de 8 furos
quadrados, assentados na maior
dimensão
1,80
231
5,5
Dimensões do tijolo: 9,0x19,0x19,0
cm
Espessura da argamassa de
assentamento: 1,0 cm
Espessura da argamassa de
emboço: 2,5 cm
Espessura total da parede: 24,0 cm
Parede de tijolos de 8 furos
circulares, assentados na maior
dimensão
Dimensões do tijolo: 10,0x20,0x20,0
1,61
232
5,9
cm
Espessura da argamassa de
assentamento: 1,0 cm
Espessura da argamassa de
emboço: 2,5 cm
Espessura total da parede: 25,0 cm
Parede dupla de tijolos de 6 furos
circulares, assentados na menor
dimensão
Dimensões do tijolo: 10,0x15,0x20,0
1,52
248
6,5
cm
Espessura da argamassa de
assentamento: 1,0 cm
Espessura da argamassa de
emboço: 2,5 cm
Espessura total da parede: 26,0 cm
Parede dupla de tijolos maciços,
assentados na menor dimensão
Dimensões do tijolo: 10,0x6,0x22,0
cm
2,30
430
6,6
Espessura da argamassa de
assentamento: 1,0 cm
Espessura da argamassa de
emboço: 2,5 cm
Espessura total da parede: 26,0 cm
21
Projeto 02:135.07-001/3:2003
Tabela D.3 (conclusão) – Transmitância térmica, capacidade térmica e atraso térmico para algumas paredes.
Parede
Descrição
Parede de tijolos maciços,
assentados na maior dimensão
Dimensões do tijolo: 10,0x6,0x22,0
cm
Espessura da argamassa de
assentamento: 1,0 cm
Espessura da argamassa de
emboço: 2,5 cm
Espessura total da parede: 27,0 cm
Parede dupla de tijolos de 21 furos
circulares, assentados na menor
dimensão
Dimensões do tijolo: 12,0x11,0x25,0
cm
Espessura da argamassa de
assentamento: 1,0 cm
Espessura da argamassa de
emboço: 2,5 cm
Espessura total da parede: 30,0 cm
Parede dupla de tijolos de 6 furos
circulares, assentados na maior
dimensão
Dimensões do tijolo: 10,0x15,0x20,0
cm
Espessura da argamassa de
assentamento: 1,0 cm
Espessura da argamassa de
emboço: 2,5 cm
Espessura total da parede: 36,0 cm
Parede dupla de tijolos de 8 furos
quadrados, assentados na maior
dimensão
Dimensões do tijolo: 9,0x19,0x19,0
cm
Espessura da argamassa de
assentamento: 1,0 cm
Espessura da argamassa de
emboço: 2,5 cm
Espessura total da parede: 44,0 cm
Parede dupla de tijolos de 8 furos
circulares, assentados na maior
dimensão
Dimensões do tijolo: 10,0x20,0x20,0
cm
Espessura da argamassa de
assentamento: 1,0 cm
Espessura da argamassa de
emboço: 2,5 cm
Espessura total da parede: 46,0 cm
U [W/(m 2.K)]
CT [kJ/(m 2.K)]
ϕ [horas]
2,25
445
6,8
1,54
368
8,1
1,21
312
8,6
1,12
364
9,9
0,98
368
10,8
22
Projeto 02:135.07-001/3:2003
Tabela D.4 – Transmitância térmica, capacidade térmica e atraso térmico para algumas coberturas.
Cobertura
Descrição
U [W/(m 2.K)]
CT [kJ/(m 2.K)]
ϕ
[horas]
Cobertura de telha de barro sem
forro
4,55
18
0,3
Espessura da telha: 1,0 cm
Cobertura de telha de fibro-cimento
sem forro
Espessura da telha: 0,7 cm
4,60
11
0,2
2,00
32
1,3
2,00
25
1,3
2,24
84
2,6
2,25
77
2,6
1,92
113
3,6
1,93
106
3,6
1,84
458
8,0
Cobertura de telha de fibro-cimento
com laje de concreto de 20 cm
Espessura da telha: 0,7 cm
1,99
451
7,9
Cobertura de telha de barro com
laje de concreto de 25 cm
Espessura da telha: 1,0 cm
1,75
568
9,3
Cobertura de telha de fibro-cimento
com laje de concreto de 25 cm
Espessura da telha: 0,7 cm
1,75
561
9,2
1,11
32
2,0
Cobertura de telha de barro com
forro de madeira
Espessura da telha: 1,0 cm
Espessura da madeira: 1,0 cm
Cobertura de telha de fibro-cimento
com forro de madeira
Espessura da telha: 0,7 cm
Espessura da madeira: 1,0 cm
Cobertura de telha de barro com
forro de concreto
Espessura da telha: 1,0 cm
Espessura do concreto: 3,0 cm
Cobertura de telha de fibro-cimento
com forro de concreto
Espessura da telha: 0,7 cm
Espessura do concreto: 3,0 cm
Cobertura de telha de barro com
forro de laje mista
Espessura da telha: 1,0 cm
Espessura da laje: 12,0 cm
Rt(laje) = 0,0900 (m2.K/W)
CT(laje) = 95 kJ/(m2.K)
Cobertura de telha de fibro-cimento
com forro de laje mista
Espessura da telha: 0,7 cm
Espessura da laje: 12,0 cm
Rt(laje) = 0,0900 (m2.K/W)
CT(laje) = 95 kJ/(m2.K)
Cobertura de telha de barro com
laje de concreto de 20 cm
Espessura da telha: 1,0 cm
Cobertura de telha de barro, lâmina
de alumínio polido e forro de
madeira
Espessura da telha: 1,0 cm
Espessura da madeira: 1,0 cm
23
Projeto 02:135.07-001/3:2003
Tabela D.4 (conclusão) – Transmitância térmica, capacidade térmica e atraso térmico para algumas coberturas.
Cobertura
D
I
F
E
R
E
N
Ç
A
Descrição
Cobertura de telha de fibro-cimento,
lâmina de alumínio polido e forro de
madeira
Espessura da telha: 0,7 cm
Espessura da madeira: 1,0 cm
Cobertura de telha de barro, lâmina
de alumínio polido e forro de
concreto
Espessura da telha: 1,0 cm
Espessura do concreto: 3,0 cm
Cobertura de telha de fibro-cimento,
lâmina de alumínio polido e forro de
concreto
Espessura da telha: 0,7 cm
Espessura do concreto: 3,0 cm
Cobertura de telha de barro, lâmina
de alumínio polido e forro de laje
mista
Espessura da telha: 1,0 cm
Espessura da laje: 12,0 cm
Rt(laje) = 0,0900 (m2.K/W)
CT(laje) = 95 kJ/(m2.K)
Cobertura de telha de fibro-cimento,
lâmina de alumínio polido e forro de
laje mista
Espessura da telha: 0,7 cm
Espessura da laje: 12,0 cm
Rt(laje) = 0,0900 (m2.K/W)
CT(laje) = 95 kJ/(m2.K)
Cobertura de telha de barro, lâmina
de alumínio polido e laje de
concreto de 20 cm
Espessura da telha: 1,0 cm
Cobertura de telha de fibro-cimento,
lâmina de alumínio polido e laje de
concreto de 20 cm
Espessura da telha: 0,7 cm
Cobertura de telha de barro, lâmina
de alumínio polido e laje de
concreto de 25 cm
Espessura da telha: 1,0 cm
Cobertura de telha de fibro-cimento,
lâmina de alumínio polido e laje de
concreto de 25 cm
Espessura da telha: 0,7 cm
Cobertura de telha de barro com 2,5
cm de lã de vidro sobre o forro de
madeira
Espessura da telha: 1,0 cm
Espessura da madeira: 1,0 cm
Cobertura de telha de barro com 5,0
cm de lã de vidro sobre o forro de
madeira
Espessura da telha: 1,0 cm
Espessura da madeira: 1,0 cm
U [W/(m 2.K)]
CT [kJ/(m 2.K)]
ϕ
[horas]
1,16
25
2,0
1,18
84
4,2
1,18
77
4,2
1,09
113
5,4
1,09
106
5,4
1,06
458
11,8
1,06
451
11,8
1,03
568
13,4
1,03
561
13,4
0,95
33
2,3
0,62
34
3,1
NOTAS:
1 As transmitâncias térmicas e os atrasos térmicos das coberturas são calculados para condições de verão (fluxo térmico
descendente).
2 Deve-se atentar que, apesar da semelhança entre a transmitância térmica da cobertura com telhas de barro e aquela com
telhas de fibrocimento, o desempenho térmico proporcionado por estas duas coberturas é significativamente diferente pois as
telhas de barro são porosas e permitem a absorção de água (de chuva ou de condensação). Este fenômeno contribui para a
redução do fluxo de calor para o interior da edificação, pois parte deste calor será dissipado no aquecimento e evaporação da
água contida nos poros da telha. Desta forma, sugere-se a utilização de telhas de barro em seu estado natural, ou seja, isentas
de quaisquer tratamentos que impeçam a absorção de água.
________________________________
SET 2003
ABNT – Associação
Brasileira de
Normas Técnicas
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Rio de Janeiro
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de Normas Técnicas
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Impresso no Brasil
Todos os direitos reservados
NBR 15220
Projeto 02:135.07-001/4
Desempenho térmico de edificações
Parte 4: Medição da resistência
térmica e da condutividade térmica
pelo princípio da placa quente
protegida
Origem: Projeto 02:135.07-001/4:2003
ABNT/CB-02 - Comitê Brasileiro de Construção Civil
CE-02:135.07 - Comissão de Estudo do Desempenho Térmico nas Edificações
Thermal performance in buildings - Measurements of the thermal resistance and thermal
conductivity by the guarded hot plate apparatus
Descriptors: Thermal performance. Buildings.
Esta Norma é baseada nas ISO 8302:1991 e ASTM C-177 e BS 874:1986
Palavras-chave:
Desempenho térmico. Edificações.
8 páginas
Sumário
Prefácio
Introdução
1 Objetivo, campo de aplicação e restrições
2 Referências normativas
3 Definições
4 Princípios gerais de medição
5 Aparelhagem experimental
6 Preparação dos corpos-de-prova
7 Procedimentos de ensaio
8 Resultados
9 Relatório
Prefácio
A ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas - é o Fórum Nacional de Normalização. As Normas Brasileiras, cujo
conteúdo é de responsabilidade dos Comitês Brasileiros (ABNT/CB) e dos Organismos de Normalização Setorial
(ABNT/ONS), são elaboradas por Comissões de Estudo (CE), formadas por representantes dos setores envolvidos, delas
fazendo parte: produtores, consumidores e neutros (universidades, laboratórios e outros).
Os Projetos de Norma Brasileira, elaborados no âmbito dos ABNT/CB e ABNT/ONS, circulam para Consulta Pública entre
os associados da ABNT e demais interessados.
Esta norma, sob o título geral “Desempenho térmico de edificações”, tem previsão de conter as seguintes partes:
Parte 1: Definições, símbolos e unidades;
Parte 2: Métodos de cálculo da transmitância térmica, da capacidade térmica, do atraso térmico e do fator solar de
elementos e componentes de edificações;
Parte 3: Zoneamento bioclimático brasileiro e diretrizes construtivas para habitações unifamiliares de interesse social;
Parte 4: Medição da resistência térmica e da condutividade térmica pelo princípio da placa quente protegida;
Parte 5: Medição da resistência térmica e da condutividade térmica pelo método fluximétrico.
Introdução
O conteúdo desta Norma é a descrição do método da placa quente protegida para a determinação da resistência e da
condutividade térmicas de materiais sólidos ou granulares.
São apresentados os critérios essenciais de projeto, dimensões e tolerâncias para o conjunto de equipamentos, sendo
também especificadas as exigências mínimas em termos de instrumentação.
2
Projeto 02:135.07-001/4:2003
São também apresentados em detalhes os procedimentos de medida, as condições de ensaio e o modo de preparação
dos corpos-de-prova, para os diferentes materiais, especialmente os de baixa densidade e os materiais de construção civil.
São também especificadas as informações a serem fornecidas nos relatórios de ensaio.
Esta norma está de acordo com o método correspondente das ISO 8302, ASTM C-177 e BS 874.
1 Objetivo, campo de aplicação e restrições
1.1 Objetivo
Esta Norma estabelece o método absoluto para determinação, em regime permanente, da resistência térmica e da
condutividade térmica de materiais sólidos, usando-se a aparelhagem denominada placa quente protegida, tendo a placa
uma largura total ou diâmetro acima de 200 mm e uma largura do anel de guarda entre 1/4 e 1/6 do diâmetro ou da largura
total.
1.2 Campo de aplicação
O método se aplica para a medição, em regime permanente, da resistência térmica e da condutividade térmica de
materiais sólidos ou granulares, compactados ou não, nas seguintes faixas:
a) resistência térmica (R) acima de 0,02 m2K/W;
b) condutividade térmica (λ) abaixo de 2 W/(m.K).
1.3 Restrições na determinação da condutividade térmica
Os materiais para os quais este método é aplicado podem ser divididos em três categorias, como segue:
a) materiais homogêneos e isotrópicos, através dos quais o calor é transmitido somente pelo sólido, tais
como plásticos densos, borrachas e vidros;
b) materiais porosos termicamente homogêneos, através dos quais o calor pode ser transmitido por uma
combinação dos processos de condução, convecção e radiação, como no caso de materiais fibrosos,
celulares e granulares;
c) materiais termicamente não homogêneos, através dos quais o calor pode ser transmitido por condução
ou uma combinação de modos como na alínea b), formando estruturas compostas, de modo que o
transporte de calor não seja uniforme através dos mesmos.
NOTA: Materiais termicamente homogêneos no contexto desta seção são materiais cuja condutividade térmica em qualquer temperatura
não seja afetada por uma mudança no gradiente de temperatura, na espessura ou na área dos corpos-de-prova. Materiais que contêm
uma distribuição aleatória de inclusões ou cavidades de pequenas dimensões em relação à espessura dos corpos-de-prova são
considerados como homogêneos. Este, porém, não é o caso de corpos-de-prova compostos que distorcem a distribuição do fluxo de calor.
A condutividade térmica pode ser considerada como propriedade intrínseca dos materiais classificados na categoria (a) e
nenhuma restrição se aplica à sua determinação por este método.
Por outro lado a condutividade térmica não pode ser considerada como propriedade intrínseca dos materiais classificados
na categoria (b). Porém, considerando que estes materiais são termicamente homogêneos, o conceito de uma
condutividade térmica pode ser empregado para descrever o seu comportamento em aplicações práticas diversas.
O comportamento de materiais termicamente não homogêneos, categoria (c), não pode em nenhuma circunstância ser
descrito em termos de condutividade térmica. Somente se pode fazer referência a uma resistência térmica dos corpos-deprova sob as condições de ensaio, ou seja, a uma espessura, a um gradiente de temperatura e emissividades particulares
das superfícies envolvidas.
Para materiais isolantes de baixa densidade, nos quais a radiação é um modo importante de transferência de calor, a
espessura dos corpos-de-prova pode influenciar no valor da propriedade medida. A metodologia de ensaio destes
materiais é detalhada nas ASTM C-177 e BS 874.
2 Referências normativas
As normas relacionadas a seguir contêm disposições que, ao serem citadas neste texto, constituem prescrições para esta
Norma. As edições indicadas estavam em vigor no momento desta publicação. Como toda norma está sujeita a revisão,
recomenda-se àqueles que realizam acordos com base nesta que verifiquem a conveniência de se usarem as edições
mais recentes das normas citadas a seguir. A ABNT possui a informação das normas em vigor em um dado momento.
Projeto 02:135.17-001/1:2003 - Desempenho térmico de edificações - Parte 1: Definições, símbolos e unidades.
ISO 8302:1991 - Thermal insulation - Determination of steady-state thermal resistance and related properties - Guarded
hot-plate apparatus.
BS 874:1986 - Methods for determining thermal insulating properties - Part 2: Tests for thermal conductivity and related
properties - Section 2.1: Guarded Hot-Plate Method.
ASTM C-177:1997 – Standard test method for steady-state thermal transmission properties by means of the guarded hot
plate apparatus.
3 Definições
3
Projeto 02:135.07-001/4:2003
Para os efeitos desta Norma, aplicam-se as definições, símbolos e abreviaturas constantes na NBR 02:135.07-001/1 e as
seguintes:
3.1 condutividade térmica: Quociente do fluxo de calor pelo gradiente de temperatura nos corpos-de-prova, conforme a
seguinte expressão:
q/A
∆T/e
λ=
...1)
Onde:
q é o fluxo de calor por condução através de um corpo-de-prova de espessura e e área A, em regime permanente, sujeita
a uma diferença de temperatura ∆T entre as faces, calculada pela expressão:
q=
λ.A
∆T
e
...2)
3.2 resistência térmica: Valor obtido pela expressão:
R=
e
λ
...3)
4 Princípios gerais da medição
A determinação da condutividade térmica por este método envolve a medição do gradiente de temperatura médio
estabelecido sobre o corpo-de-prova, a partir de um certo fluxo de calor e em condições de regime permanente.
A condução unidimensional é conseguida a partir do uso de um anel de guarda (figura 1), de modo a restringir as perdas
laterais de calor e tendo-se o comportamento térmico de uma placa infinita.
A placa quente é formada por duas seções de aquecimento independentes, sendo a central denominada de seção de
medição e a externa de anel de guarda. Este é separado da seção de medição por um espaço de 1,5 mm a 2,0 mm. Pode
ser assumido um fluxo de calor unidimensional na seção de medição quando sensores de temperatura instalados nesta e
no anel de guarda indicarem o mesmo valor.
Um anel de guarda lateral pode ainda ser usado de forma a reduzir as perdas de calor laterais. Este anel de guarda deve
ser controlado de forma a se manter a uma temperatura igual à temperatura média dos corpos-de-prova.
anel de guarda
lateral (opcional)
isolamento térmico
força de aprisionamento
placa fria
corpo de prova
placa aquecedora
anel de guarda
corpo de prova
placa fria
base isolante
Figura 1 - Montagem do conjunto.
Conforme mostrado na figura 1, dois corpos-de-prova idênticos, com superfícies planas e paralelas, são dispostos
horizontalmente em cada lado da placa quente central e colocados entre as duas placas frias isotérmicas.
Placas de borracha deformável são introduzidas entre as superfícies dos corpos-de-prova e as placas do equipamento,
sempre que necessário, de modo a melhorar o contato térmico entre estas superfícies.
Para minimizar as perdas de calor, o conjunto é envolvido por isolante e colocado em uma caixa, que pode ser selada
quando se fizerem medições com as temperaturas das placas frias próximas ou abaixo da temperatura de ponto de orvalho
do ar ambiente.
4
Projeto 02:135.07-001/4:2003
Com as placas frias controladas a uma temperatura apropriada, fornece-se uma potência elétrica constante, estabilizada,
na seção de medição da placa quente, de modo a estabelecer, em regime permanente, uma diferença de temperatura
adequada através dos corpos-de-prova.
Um equilíbrio de temperatura entre a seção de medição e o anel de guarda é conseguido através de um controle manual
ou automático da potência do anel. Somente a potência dissipada na seção de medição é usada na determinação das
propriedades térmicas dos corpos-de-prova.
A diferença média de temperatura através dos corpos-de-prova é determinada usando-se os termopares montados nas
suas superfícies.
o
NOTA - Para ensaios a temperatura média de até 100 C, recomenda-se que a diferença entre as temperaturas das faces dos corpos-deprova estejam compreendidas entre 15 K e 20 K. Para ensaios a temperaturas mais elevadas, esta diferença pode ser maior.
5 Aparelhagem experimental
5.1 Placa quente
Pode ser redonda ou quadrada, com diâmetro ou lado de pelo menos 200 mm. A razão entre a largura do anel de guarda e
a dimensão da placa quente deve se situar entre 1:4 e 1:6.
As superfícies da seção de medição e do anel de guarda devem ser planas e usinadas conjuntamente, de modo a se
situarem no mesmo plano, sendo separadas por uma fenda de dimensões entre 1,5 mm e 2,0 mm. O conjunto deve ser
firmemente ligado, evitando-se, porém, as pontes térmicas entre a seção central e o anel de guarda.
As duas superfícies da placa quente devem ser planas, com uma tolerância de 1/3000 de sua largura e tratadas de modo a
ter uma emissividade total hemisférica em ondas longas não inferior a 0,9.
Para determinar a temperatura da seção de medição e para estabelecer o equilíbrio de temperatura entre esta e o anel de
guarda, podem ser utilizados termopares, conforme detalhes e distribuição descritos em 5.4.1 e 5.4.2.
A potência elétrica fornecida deve ser estabilizada, usualmente corrente contínua e constante em pelo menos ± 0,1%
durante toda a medição. A precisão na medição da potência não deve exceder ± 0,25%.
O anel de guarda pode também ser alimentado por uma fonte de estabilidade equivalente, projetado para permitir um
ajuste manual fino ou por uma fonte de potência similar conectado a um controlador de temperatura. O sinal para o
controle da temperatura pode ser derivado de uma série de termopares diferenciais colocados entre a seção de medição e
o anel de guarda.
5.2 Placas frias
Podem ser fabricadas de metal com alta condutividade térmica, como cobre ou alumínio, e refrigeradas através da
circulação de um líquido à temperatura constante. Estas placas devem ter as mesmas dimensões da placa quente.
As superfícies de contato com os corpos-de-prova devem ser planas, dentro de 1/3000 da sua largura total e ter uma
emissividade hemisférica em ondas longas não menor do que 0,9.
O fluido de refrigeração deve ser capaz de manter as superfícies das placas frias a uma temperatura constante, com uma
variação menor do que ± 0,1°C durante a medição.
NOTAS
1 Para aumentar a uniformidade de temperatura, o canal de passagem do fluido na placa pode ter a forma de uma dupla espiral, a qual
permite o fluido circular em direções opostas ao longo da superfície (figura 2).
2 Pode ser utilizado um aquecedor auxiliar entre a placa fria e os corpos-de-prova com o objetivo de elevar a temperatura média de
ensaio. Este aquecedor deve apresentar as mesmas características quanto à planicidade, condutividade e uniformidade da placa quente
principal, porém sem a fenda.
5.3 Medição das temperaturas
5.3.1 Aspectos gerais
Para a medição de temperatura os termopares devem ser calibrados individualmente ou podem ser utilizados termopares
fabricados a partir de um estoque de fios já calibrados.
Todos os termopares devem estar em contato com as superfícies dos corpos-de-prova em pelo menos 20 mm do
comprimento a partir de suas junções.
5
Projeto 02:135.07-001/4:2003
Figura 2 - Esquema de fabricação das placas frias.
5.3.2 Placa quente
No caso de placas quadradas, os termopares podem ser localizados em pontos situados a uma distância entre 1/4 e 1/3 da
largura do núcleo, em relação ao canto, como mostrado na figura 3(a).
Se forem utilizados termopares diferenciais para monitorar as diferenças de temperatura entre a seção de medição e o
anel de guarda, será necessário um mínimo de quatro termopares para cada superfície, localizados simetricamente em
relação à fenda de separação e afastados em 5 mm desta fenda (figura 3 (b)).
(a)
(b)
Figura 3 - Disposição dos termopares na placa quente.
A resistência elétrica entre os termopares e as placas deve ser maior que 20 M? .
NOTA - Uma termopilha típica compreende 20 termopares diferenciais, feitos com fios de 0,1 mm de diâmetro.
5.3.3 Placas frias
Devem-se usar termopares conforme descrito em 5.3.1. A quantidade e disposição de termopares colocados nas
superfícies de cada placa devem ser idênticas àquelas utilizadas na seção central da placa quente.
Devem ser previstas ranhuras para a colocação destes termopares.
2
5.4.4 Superfícies dos corpos-de-prova (0,1<R<0,3m K/W)
Quando os corpos-de-prova tiverem uma resistência (R) na faixa acima, devem ser previstas placas de borracha
compressíveis para facilitar um bom contato térmico entre as superfícies. São necessários termopares adicionais
6
Projeto 02:135.07-001/4:2003
colocados nas superfícies dos corpos-de-prova para a medição direta de suas temperaturas. Estes termopares devem
estar dispostos na região central e em um número mínimo de quatro termopares por face, posicionados na superfície de
maneira simétrica aos da face oposta.
NOTAS:
1 Recomenda-se que os termopares sejam achatados perto de suas junções, de modo a melhorar o contato térmico e de modo a
minimizar a sua penetração dentro das placas de borracha referidas acima.
2 Para materiais não porosos, pode ser aplicada uma camada fina de pasta térmica entre os termopares e as superfícies dos corpos-deprova, de modo a melhorar o contato térmico.
5.3.5 Corpos-de-prova com R < 0,1m2K/W
Neste caso, os termopares devem, se possível, ser colados em canaletas estreitas e rasas, feitas nas superfícies dos
corpos-de-prova. Estas canaletas devem ter profundidade constante x, de modo que a espessura efetiva dos corpos-deprova, e', possa ser calculada pela seguinte expressão:
e'= e + p - 2x
Onde:
e é a espessura dos corpos-de-prova;
p é a espessura média das junções dos termopares.
5.4 Isolamento do conjunto
O equipamento deve ser isolado em toda a sua extensão com pelo menos 100 mm de isolante granulado, ou ainda com
pelo menos 150 mm no caso de placas com dimensões superiores a 500 mm.
Se a temperatura do ensaio for muito maior do que a temperatura ambiente, recomenda-se utilizar um anel de guarda
lateral controlado independentemente, de modo que a sua temperatura média seja igual à temperatura média dos corposde-prova.
Para evitar a condensação, o envoltório que contém o equipamento e o isolante deve ser selado. No caso das placas frias
serem mantidas próximas ao ponto de orvalho do ar ambiente, deve-se utilizar um dessecante.
6 Preparação dos corpos-de-prova
6.1 Aspectos gerais
Os corpos-de-prova devem ser representativos do material a ser caracterizado e devem ser ensaiados em temperaturas
próximas às suas condições de uso.
Na ausência de especificações, os corpos-de-prova devem ser condicionados em um dessecador ou em uma estufa
ventilada, na temperatura apropriada. Neste caso o percentual de perda de umidade deve ser registrado.
6.2 Espessura
A espessura dos corpos-de-prova deve ser representativa do material a ser caracterizado, ou seja, deve ser várias vezes
maior do que o diâmetro dos poros ou das partículas do material componente.
A espessura mínima dos corpos-de-prova deve ser de 25 mm.
O fluxo lateral de calor nos corpos-de-prova não é um problema sério para materiais de condutividade moderada a alta, de
modo que corpos-de-prova de até 75 mm de espessura são aceitáveis em certas circunstâncias, mesmo quando a largura
do anel de guarda for de somente 50 mm
Por outro lado, o fluxo de calor lateral pode acarretar grandes incertezas no caso de ensaio de materiais de baixa
condutividade térmica.
Assim sendo, no caso dos equipamentos que não possuem aquecedores laterais auxiliares, recomenda-se que a máxima
espessura para materiais isolantes de baixa densidade seja igual à largura do anel de guarda para ensaios realizados
próximos à temperatura ambiente.
No caso de uso de anéis de guarda auxiliares, a espessura dos corpos-de-prova pode ser aumentada.
NOTAS
1 O limite inferior da espessura é recomendado não somente para minimizar as incertezas da própria espessura e da diferença de
temperatura medida, mas também para reduzir as incertezas provenientes da distorção do campo térmico. Este efeito é particularmente
importante no caso de materiais que possuam uma condutividade térmica mais elevada, podendo também reduzir os efeitos não lineares
associados à transmissão da radiação térmica, os quais são importantes em isolantes de baixa densidade.
2 O limite superior é imposto em função da necessidade de se estabelecer um fluxo de calor unidimensional na seção de medição dos
corpos-de-prova.
3 As espessuras dos corpos-de-prova utilizados não devem diferir em mais de 2%.
O instrumento usado para a medição da espessura dos corpos-de-prova deve ter uma resolução de pelo menos
±0,025mm, em toda a faixa de medida.
Para materiais compressíveis, a espessura pode ser obtida com pequenos espaçadores de altura conhecida, fabricados a
partir de um material isolante não deformável. Estes espaçadores devem ser colocados na região de borda do anel de
Projeto 02:135.07-001/4:2003
7
guarda. Materiais granulares soltos podem ser dispostos no interior de suportes especiais, feitos de materiais de baixa
condutividade térmica, tais como madeira leve.
A espessura de materiais semicompressíveis, como poliestireno expandido, pode ser medida na própria aparelhagem, já
sob carga e na temperatura média de ensaio.
Em cada caso, deve-se tomar cuidado para assegurar um contato uniforme entre os corpos-de-prova e as superfícies do
equipamento.
A espessura média dos corpos-de-prova rígidos deve ser determinada a partir de pelo menos oito medidas em posições
bem distintas sobre as superfícies. A espessura média de corpos-de-prova deformáveis e em forma de grãos deve ser
determinada a partir da distância média de separação entre as placas quente e fria.
6.3 Dimensões laterais
As dimensões laterais dos corpos-de-prova devem ser, na medida do possível, iguais às das placas aquecedoras e frias.
Se forem menores, a diferença deve ser no máximo de 1%. Tamanhos maiores não são um problema neste equipamento,
se a condutividade dos corpos-de-prova não for muito diferente daquela do material isolante que os envolve. Para
materiais de moderada a alta condutividade, as dimensões laterais podem ser excedidas em no máximo 10 mm.
6.4 Planicidade e paralelismo
O desvio da planicidade das superfícies dos corpos-de-prova não deve ser superior a 0,2 mm sobre toda a largura dos
mesmos.
NOTA - Se o material tiver uma condutividade térmica de moderada a alta, pode ser exigida uma tolerância menor. A variação da
espessura ao longo de um corpo-de-prova não deve exceder 2% da sua espessura média.
7 Procedimentos de ensaio
7.1 Ambiente do laboratório
Durante as medições o ar ambiente do laboratório deve ser mantido a uma temperatura constante, com uma tolerância de
± 2°C.
7.2 Medidas iniciais
As dimensões dos corpos-de-prova devem ser verificadas, conforme especificado na seção 6. Os corpos-de-prova devem
ser pesados, determinando-se as suas densidades.
7.3 Corpos-de-prova com resistência térmica superior a 0,3 m2K/W
Este é o caso de materiais isolantes celulares ou fibrosos.
Ao serem inseridos no equipamento, os corpos-de-prova devem ser alinhados com as placas quente e frias, sendo que
devem ser usados espaçadores no caso de materiais compressíveis. Para materiais rígidos, deve ser aplicada uma carga
sobre o conjunto, determinando-se a espessura dos corpos-de-prova sob pressão e na temperatura de equilíbrio, quando a
espessura puder sofrer variações.
O isolamento elétrico dos vários elementos deve ser verificado. Quando estiver satisfatório, deve-se colocar o isolamento
térmico ao redor do conjunto, selando-o quando for necessário (ver 5.5).
Os ensaios podem então ser iniciados, conforme o procedimento seguinte:
a)
ajustar o termostato para o controle de temperatura da água fria e ligar a bomba de circulação;
b)
ajustar a voltagem fornecida para o aquecimento da seção de medição da placa quente, de acordo com a
diferença de temperatura requerida;
c)
reajustá-la quando necessário, fazendo ao mesmo tempo o ajuste de temperatura do anel de guarda, seja
manualmente ou seja através do controlador, de modo a zerar a diferença de temperatura entre ambos;
d)
quando o equilíbrio for atingido, determinar a diferença de temperatura entre as faces dos corpos-de-prova,
e)
fazer as leituras finais somente quando quatro séries de leitura sucessivas, separadas por um intervalo de
através da leitura dos termopares dispostos na seção de medição;
30 min, indicarem que o regime permanente foi atingido.
Pequenas flutuações aleatórias podem ocorrer, mas a condutividade térmica calculada deve ficar dentro de uma variação
menor do que 0,5%. O ensaio deve ser rejeitado se, em cada face da seção de medição, o desvio de qualquer temperatura
individual em relação à média naquela face for maior que ± 0,15 K.
NOTA - Recomenda-se que a diferença de temperatura nos corpos-de-prova seja de 15 K a 20 K.
Como uma alternativa para estabelecer o equilíbrio de temperatura entre a seção de medição e o anel de guarda, pode-se
fazer quatro medições, sendo duas com o anel um pouco mais aquecido do que a seção de medição e duas ao contrário,
dentro de uma faixa de ± 0,3K. Colocar em um gráfico os valores aparentes da condutividade ou da resistência térmica em
função da diferença de temperatura, interpolando o valor da condutividade para uma diferença de temperatura nula entre a
seção de medição e o anel de guarda, supondo que o comportamento seja linear.
8
Projeto 02:135.07-001/4:2003
Os corpos-de-prova devem ser pesados imediatamente após o ensaio para determinar possíveis ganhos ou perdas de
umidade. Se o conteúdo de umidade, expresso como uma fração de volume v/V, sendo v o volume de água e V o volume
do corpo-de-prova, for maior do que 0,2%, então uma anotação deve constar no relatório de ensaio.
7.4 Corpos-de-prova com resistência térmica entre 0,025m2K/W e 0,3m2K/W
Este é o caso de, por exemplo, plásticos densos, vidros e materiais de construção.
Pode ser usado o mesmo procedimento descrito em 7.3, porém introduzindo-se uma placa de material compressível nas
interfaces entre os corpos-de-prova e as placas, de modo a se obter um contato térmico uniforme.
As diferenças de temperatura devem ser medidas através de, no mínimo, quatro termopares colocados diretamente sobre
cada face dos corpos-de-prova.
Para a secagem dos corpos-de-prova, pode-se utilizar uma estufa ventilada e aquecida a uma temperatura que não altere
as características do material. Os corpos-de-prova devem então ser resfriados dentro de um dessecador e pesados a
temperatura ambiente, obtendo-se assim o peso dos corpos-de-prova secos.
NOTA - Recomenda-se que uma diferença mínima de 15 K a 20 K entre as faces do corpos-de-prova seja usada nestas medições.
8 Resultados
A condutividade térmica pode ser obtida diretamente da equação da condução em regime permanente em parede plana,
equação 3.1.
Os equipamentos construídos e operados segundo esta Norma são capazes de determinar as propriedades térmicas de
materiais homogêneos e isotrópicos, com uma incerteza de medição menor do que 3% e um grau de repetibilidade maior
do que 1%.
Para materiais não homogêneos como concretos, o grau de incerteza pode aumentar em função da presença de poros,
agregados etc.
9 Relatório
As seguintes informações devem constar no relatório de ensaio:
a)
nome e descrição do material ensaiado;
b)
método utilizado no ensaio;
c)
resistência ou condutividade térmica medida, com o grau estimado de incerteza e temperatura média
dos corpos-de-prova durante o ensaio;
d)
detalhes relativos ao acondicionamento dos corpos-de-prova, suas densidades no estado seco e os
conteúdos de umidade, quando for o caso;
e)
dimensões, massa e densidade dos corpos-de-prova;
f)
detalhes acerca das medidas usadas para reduzir a resistência térmica de contato e de como o conjunto
é mantido sob pressão;
g)
temperaturas das faces quentes e frias dos corpos-de-prova;
h)
temperatura ambiente e umidade relativa;
i)
detalhes sobre as anormalidades na composição e na textura dos corpos-de-prova e nas suas
dimensões que venham a afetar os resultados dos ensaios;
j)
data do ensaio;
k) referência a esta Norma.
_____________________________
SET 2003
ABNT – Associação
Brasileira de
Normas Técnicas
Sede:
Rio de Janeiro
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de Normas Técnicas
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Impresso no Brasil
Todos os direitos reservados
NBR 15220
Projeto 02:135.07-001/5
Desempenho térmico de edificações
Parte 5: Medição da resistência
térmica e da condutividade térmica
pelo método fluximétrico
Origem: Projeto 02:135.07-001/5:2003
ABNT/CB-02- Comitê Brasileiro de Construção Civil
CE-02:135.07 - Comissão de Estudo de Desempenho Térmico nas Edificações
Thermal performance in buidings - Measurement of the thermical resistance and thermical
conductivity in steady state by the fluximetric method
Descriptors: Thermal performance. Buidings.
Esta Norma é baseada nas ISO 8301:1991 e NFX10-025:1991
Palavras-chave:
Desempenho térmico. Edificações.
7 páginas
Sumário
Prefácio
Introdução
1 Objetivo e campo de aplicação
2 Referências normativas
3 Símbolos e unidades
4 Princípio
5 Dispositivos de medição
6 Calibração
7 Amostragem
8 Procedimento
9 Expressão dos resultados
10 Relatório
Prefácio
A ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas - é o Fórum Nacional de Normalização. As Normas Brasileiras, cujo
conteúdo é de responsabilidade dos Comitês Brasileiros (ABNT/CB) e dos Organismos de Normalização Setorial
(ABNT/ONS), são elaboradas por Comissões de Estudo (CE), formadas por representantes dos setores envolvidos, delas
fazendo parte: produtores, consumidores e neutros (universidades, laboratórios e outros).
Os projetos de Norma Brasileira, elaborados no âmbito dos ABNT/CB e ABNT/ONS, circulam para Consulta Pública entre
os associados da ABNT e demais interessados.
Esta norma, sob o título geral “Desempenho térmico de edificações”, tem previsão de conter as seguintes partes:
Parte 1: Definições, símbolos e unidades;
Parte 2: Métodos de cálculo da transmitância térmica, da capacidade térmica, do atraso térmico e do fator solar de
elementos e componentes de edificações;
Parte 3: Zoneamento bioclimático brasileiro e diretrizes construtivas para habitações unifamiliares de interesse social;
Parte 4: Medição da resistência térmica e da condutividade térmica pelo princípio da placa quente protegida;
Parte 5: Medição da resistência térmica e da condutividade térmica pelo método fluximétrico.
Introdução
Esta Norma descreve um método de medição da condutividade térmica com o auxílio de fluxímetro(s), tendo sido
elaborada em conformidade com a ISO 8301, constituindo uma versão condensada.
Em particular, o usuário poderá se reportar à ISO 8301 para explicações mais completas para certos itens desta Norma.
2
Projeto 02:135.07-001/5:2003
O processo de medição descrito nesta Norma é um método relativo que necessita de uma pré-calibração em relação ao
método absoluto da placa quente protegida definido pela NBR 02:135.07-001/4.
1 Objetivo e campo de aplicação
1.1 Objetivo
Esta Norma estabelece o método de utilização de técnicas fluximétricas para medir a resistência térmica em regime
estacionário através de corpos-de-prova na forma de placas planas, podendo-se deduzir por cálculo a condutividade
térmica.
O resultado da medição é a resistência térmica individual do(s) corpo(s)-de-prova submetido(s) ao ensaio, sendo possível
então calcular sua condutividade térmica, caso os corpos-de-prova sejam constituídos de material homogêneo.
NOTA: Trata-se de um método relativo que necessita de uma pré-calibração periódica da aparelhagem com o auxílio de corpos-de-prova
cujas resistências térmicas (ou a condutividade térmica) foram determinadas segundo o método absoluto da placa quente protegida,
descrito na NBR 02:135.07-001/4.
1.2 Campo de aplicação
O campo de aplicação desta Norma é definido pelos critérios de 1.2.1 a 1.2.3.
1.2.1 Temperatura
Para materiais isolantes de edificações, a faixa de temperatura está limitada entre -30oC e +80oC.
Para aplicações específicas, esta faixa pode ser estendida a outras temperaturas, desde que os materiais constituintes da
aparelhagem o permitam e desde que a pré-calibração seja possível.
1.2.2 Corpos-de-prova
Eles devem atender às seguintes exigências:
a) ter dimensões e espessura como indicado em 7.3 a 7.5;
b) possuir planeza e paralelismo das faces como indicado em 7.2; e
c) possuir resistência térmica, estimada maior ou igual a 0,1 (m 2.K)/W, com a condição de não ultrapassar os limites
de espessura e de resistência térmica específica resultante das características do dispositivo, das condições, dos
resultados da calibração e das características térmicas dos corpos-de-prova.
1.2.3 Umidade
O método é aplicável somente se, durante toda a duração da medição, as transferências de umidade (redistribuição e
absorção) forem desprezíveis.
NOTAS
1 Normalmente essa condição implica em pré-condicionar os corpos-de-prova ao estado seco convencional e eventualmente protegê-los
contra toda absorção de umidade posterior (antes e/ou durante a medição).
o
2 O estado seco convencional é definido como o estado de equilíbrio do material colocado em estufa ventilada a 70 C, sendo a tomada de
o
o
ar feita a uma atmosfera a 20 C e 65% de umidade relativa ou 23 C e 50% de umidade relativa.
2 Referências normativas
As normas relacionadas a seguir contêm disposições que, ao serem citadas neste texto, constituem prescrições para esta
Norma. As edições indicadas estavam em vigor no momento desta publicação. Como toda norma está sujeita a revisão,
recomenda-se àqueles que realizam acordos com base nesta que verifiquem a conveniência de se usarem as edições
mais recentes das normas citadas a seguir. A ABNT possui a informação das normas em vigor em um dado momento.
Projeto 02:135.07-001/1:2003 - Desempenho térmico de edificações - Parte 1: Definições símbolos e unidades.
Projeto 02:135.07-001/4:2003 - Desempenho térmico de edificações - Parte 4: Medição da condutividade térmica pelo
princípio da placa quente protegida.
3 Símbolos e unidades
Para os efeitos desta Norma, aplicam-se as definições, símbolos e abreviaturas da NBR 02:135.07-001/1 e os símbolos e
unidades indicados na tabela 1.
4 Princípio
Medição da resistência térmica em regime permanente, conforme a seguinte seqüência:
a) aplicação de uma densidade de fluxo de calor constante e através da zona central de medição de um (ou dois)
fluxímetro(s) e da zona central de um (ou dois) corpo(s)-de-prova em forma de placa(s);
b) determinação da densidade de fluxo de calor atravessando o(s) corpo-de-prova(s) a partir do sinal (f.e.m.) fornecido
pelo(s) fluxímetro(s) e da(s) constante(s) de calibração do(s) fluxímetro(s), após validação das condições de regime
permanente; e
c) cálculo da resistência térmica do(s) corpo-de-prova(s) pelo quociente da diferença de temperatura entre as faces do(s)
corpo-de-prova(s) e da densidade de fluxo de calor.
3
Projeto 02:135.07-001/5:2003
Símbolo
Tabela 1 – Símbolos e unidades
Termo
Unidade
A
Área da zona ativa
m2
C
Calor específico
J/(kg.K)
E
Espessura do corpo-de-prova,
medida perpendicularmente às
superfícies isotérmicas
M
f.e.m.
Sinal fornecido pelo fluxímetro
V
F
Constante de calibração do
fluxímetro
W/(m 2.K.V)
L
Dimensão lateral
m
M
Massa
kg
∆M
Perda de massa
kg
q
Densidade de fluxo de calor
W/m 2
R
Resistência térmica
(m 2.K)/W
T
Temperatura ambiente
K
∆T
Diferença de temperatura
K
Q
Fluxo de calor
W
λ
Condutividade térmica
W/(m.K)
ρ
Densidade de massa aparente
kg/m 3
µ
Massa por unidade de superfície
kg/m 2
5 Dispositivos de medição
5.1 Generalidades
O dispositivo fluximétrico compreende geralmente uma placa aquecedora, um ou dois fluxímetros, um ou dois corpos-deprova e uma placa de resfriamento.
NOTAS
1 Na seqüência desta Norma, para simplificar a notação, são mencionados somente dispositivos com forma geométrica quadrada,
entretanto o conjunto de exigências e explicações é diretamente transportável às outras geometrias (por exemplo, placas de forma
circular).
2 Segundo o número de fluxímetros (um ou dois), número de corpos-de-prova (um ou dois) e seus posicionamentos respectivos, pode-se
distinguir três configurações esquematizadas conforme indicado na figura 1.
P1
F
P1
P1
F
CP
CP
CP
F
CP
F
P2
P2
P2
(a)
(b )
(c )
Legenda:
P1 e P2 = placas quente e fria;
F = fluxímetro;
CP = corpo-de-prova.
NOTAS
1 A configuração (a) é dita “assimétrica com um fluxímetro e um corpo-de-prova”, sendo que o fluxímetro pode ser posicionado contra uma
ou outra placa.
2 A configuração (b) é dita ”simétrica com dois fluxímetros e um corpo-de-prova”.
3 A configuração (c) é dita "simétrica com um fluxímetro e dois corpos-de-prova".
Figura 1 - Três possíveis configurações de ensaio
4
Projeto 02:135.07-001/5:2003
5.2 Disposição de empilhamento
Duas orientações são possíveis:
a) empilhamento com placas posicionadas verticalmente e com fluxo de calor horizontal; ou
b) empilhamento com placas posicionadas horizontalmente e com o fluxo de calor vertical ascendente ou
descendente, segundo as posições das placas quente e fria.
5.3 Placa quente e placa fria
As duas placas podem ser construídas de maneira idêntica, utilizando-se diversas soluções tecnológicas, como, por
exemplo:
a) um circuito elétrico com densidade de potência uniforme entre duas placas de uniformização com condutividade
térmica elevada; ou
b) um circuito de líquido com temperatura controlada circulando em uma placa com condutividade térmica elevada; ou
c) uma combinação dessas duas soluções ou outra técnica apropriada que forneça resultados análogos.
A construção das placas quente e fria deve satisfazer as exigências funcionais seguintes:
a) dimensões laterais pelo menos iguais ao dobro daquelas da zona de medição do(s) fluxímetro(s);
b) dimensões laterais da superfície isotérmica da placa fria pelo menos iguais àquelas da superfície da placa quente; e
c) desvio de planeza das superfícies das placas quente e fria em contato com o fluxímetro e/ou com o corpo-de-prova
inferior a 0,025% da menor das dimensões laterais ou 0,1 mm, prevalecendo o maior dos dois valores.
5.4 Fluxímetro
Compreende uma zona ativa, ou zona de medição, cercada de uma zona periférica servindo de suporte, com
características térmicas similares.
A parte ativa do fluxímetro é constituída de um sensor que produz um sinal (em geral f.e.m) proporcional à densidade de
fluxo de calor que o atravessa.
Para um fluxímetro dado, a lei de proporcionalidade, chamada curva de calibração, é normalmente função da temperatura
do fluxímetro.
NOTA
A geometria do fluxímetro deve estar de acordo com as condições a seguir:
a) as dimensões laterais do fluxímetro devem ser ao menos iguais ao dobro daquela da zona ativa e ao menos igual à dimensão
lateral da menor das placas (quente ou fria);
b) o desvio de planeza das faces do fluxímetro deve ser inferior a 0,025% da menor das suas dimensões laterais ou 0,1 mm,
prevalecendo o maior dos dois valores;
c) a precisão de medição do sinal elétrico fornecido pelo fluxímetro deve ser menor do que 1% em toda a faixa de utilização do
equipamento.
5.5 Emissividade das superfícies em contato com os corpos-de-prova
Deve ser pelo menos igual a 0,9.
5.6 Uniformidade das temperaturas
A distribuição de temperatura das superfícies das placas fria e quente em contato com os fluxímetros e/ou corpo(s)-deprova deve respeitar os critérios a seguir:
a) o desvio de uniformidade sobre cada uma das superfícies deve ser inferior, em amplitude, a 1% da diferença de
temperatura entre as faces quente e fria do(s) corpo(s)-de-prova;
b) se o fluxímetro em contato com as superfícies das placas quente e fria for sensível às variações locais de
temperatura sobre essas superfícies, essas variações não devem gerar um erro de medição do fluxo de calor superior
a 0,5%.
5.7 Estabilidade das medidas
Ao longo da medição, a estabilidade das medidas deve respeitar os critérios abaixo:
a) as flutuações de temperatura das placas quente e fria devem ser inferiores a 0,5% da diferença de temperatura
entre as faces quente e fria do(s) corpo(s)-de-prova; e
b) a amplitude do(s) sinal(ais) produzido(s) pelo(s) fluxímetro(s) deve(m) ser inferior(es) a 2%.
5.8 Medição das temperaturas
5.8.1 Temperatura dos fluxímetros
Caso haja dependência da(s) constante(s) de calibração do(s) fluxímetro(s) com a temperatura, o dispositivo adotado para
medição da(s) temperatura(s) deste(s) sensor(es) deve permitir a dedução de sua(s) constante(s) de calibração com
precisão de pelo menos 1%.
5.8.2 Temperaturas das superfícies do(s) corpo(s)-de-prova
A(s) diferença(s) de temperatura entre as faces do(s) corpo(s)-de-prova deve(m) ser determinada(s) com precisão de
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5
±0,5% ou ±0,1 K, prevalecendo o maior desses dois valores.
O número de pontos de medição sobre cada uma das faces do corpo-de-prova não deve ser inferior a 10.A1/2, onde A é a
superfície em metros quadrados da zona de medição, desde que se adote um mínimo de dois.
5.9 Medição dos fluxos de calor
O dispositivo adotado deve permitir a medição do(s) sinal(ais) produzido(s) pelo(s) fluxímetro(s) com precisão de ±0,5% do
valor medido.
5.10 Proteção contra as perturbações devido ao ambiente
As fugas térmicas periféricas do dispositivo de ensaio devem ser reduzidas por um dos seguintes métodos:
a) isolamento térmico lateral;
b) controle da temperatura do ar ambiente; ou
c) combinação dos dois anteriores.
6 Calibração
6.1 Temperaturas
Recomenda-se calibrar todos os sensores de medição de temperaturas na faixa de funcionamento prevista, com um
número de pontos de calibração suficiente para respeitar as condições indicadas em 5.8.1 e 5.8.2.
6.2 Fluxo de calor
A calibração do(s) fluxímetro(s) deve ser efetuada no próprio dispositivo, com o auxílio de corpos-de-prova de referência
que atendam a uma das seguintes condições:
a) as suas condutividades térmicas tenham sido medidas pelo método da placa quente protegida conforme projeto
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b) sejam provenientes de um lote de corpos-de-prova padrão com condutividade térmica conhecida.
A calibração deve ser efetuada num domínio no mínimo igual à faixa de temperaturas de funcionamento e à faixa de fluxo
de calor previsto.
Esta calibração fornece a lei de proporcionalidade entre o sinal elétrico produzido (f.e.m.) e a densidade de fluxo de calor
(q).
6.3 Verificações complementares
O procedimento de calibração indicado em 6.1 e 6.2 pode ser complementado por uma análise experimental que permita
definir os limites de funcionamento do equipamento em relação à temperatura, espessura e fluxo de calor, de maneira a
avaliar a precisão global da medição.
6.4 Verificação posterior após calibração
A verificação rápida do funcionamento do equipamento deve ser efetuada através da medição da condutividade térmica de
corpos-de-prova de referência, nas seguintes condições:
a) sistemática e periodicamente;
b) após toda parada prolongada;
c) após toda intervenção importante; ou
d) em caso de resultado de medição suspeito.
6.5 Calibração simplificada
Em função das necessidades do usuário, o procedimento de calibração indicado em 6.1 e 6.2 pode ser simplificado, mas a
utilização posterior do equipamento deve estar, então, estritamente limitada às condições de calibração.
7 Amostragem
7.1 Preparação dos corpos-de-prova
Nos ensaios com mais de um corpo-de-prova, conforme indicado na figura 1 – configuração (c), apresentada
anteriormente, os corpos-de-prova devem atender aos seguintes critérios:
a) para materiais nos quais as características térmicas variam em função da sua densidade, as suas densidades
devem ser próximas tanto quanto possível; e
b) as espessuras dos corpos-de-prova não devem diferir mais de 2% ou de 1 mm, prevalecendo o maior desses dois
valores.
7.2 Estado da superfície dos corpos-de-prova
O desvio de planeza de cada uma das faces dos corpos-de-prova não deve exceder 0,5 mm ou 1% da largura,
prevalecendo o maior desses dois valores.
O desvio de paralelismo das faces dos corpos-de-prova não deve exceder 0,5 mm ou 1%, prevalecendo o maior desses
dois valores.
7.3 Dimensões laterais
Devem ser pelo menos iguais àquelas da menor das superfícies quente e fria do equipamento.
No caso onde esta condição não é satisfeita, pode-se utilizar os corpos-de-prova com dimensões inferiores, desde que:
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a) os corpos-de-prova sejam centrados em relação à zona de medição;
b) a menor dimensão lateral seja ao menos igual a 1,2 vez a dimensão lateral da zona de medição; e
c) a superfície restante seja completada por um material de mesma espessura e com características térmicas
próximas às do corpo-de-prova.
7.4 Espessura mínima
A espessura mínima corresponde a uma resistência térmica mínima de 0,1 m2.K/W.
Na prática pode-se admitir que, se a espessura dos corpos-de-prova for insuficiente, vários corpos-de-prova podem ser
empilhados, a fim de se obter a espessura mínima indicada; todavia, nesse caso, faz-se necessária uma avaliação de
eventuais erros.
7.5 Espessura máxima
É definida pelos seguintes critérios:
a) a espessura do corpo-de-prova (ou soma das espessuras d1 + d2 dos dois corpos-de-prova) deve ser inferior a
0,15.L, onde L é a menor dimensão lateral do corpo-de-prova;
b) o sinal produzido pelo fluxímetro deve ser pelo menos igual a 20 vezes a sua resolução de medição; e
c) a diferença de temperatura deve ser conforme as disposições detalhadas em 8.3.
7.6 Condicionamento dos corpos-de-prova
Previamente à medição, deve-se condicionar os corpos-de-prova em estado seco convencional (definido em 1.2.3) ou em
estado seco definido pela especificação particular aplicável ao produto a medir, até obtenção de massa constante.
8 Procedimento
8.1 Medição de identificação
8.1.1 Antes do condicionamento, medir a massa Mo dos corpos-de-prova com precisão de ± 0,2% ou ± 0,1 g, prevalecendo
o maior desses dois valores.
8.1.2 Antes do ensaio, efetuar para cada corpo-de-prova as seguintes operações:
a) medir a massa no estado seco convencional M1 com precisão de ± 0,2% ou ± 0,1 g, prevalecendo o maior desses
dois valores;
b) medir a espessura média d e as dimensões laterais L1 e L2;
c) calcular a perda de massa ao longo do condicionamento ∆M = Mo - M1 e a perda de massa relativa ∆M/ M1 expressa
em percentagem;
d) calcular a massa por unidade de superfície µ = M1 / (L1 - L2); e
e) se o corpo-de-prova for constituído de um material homogêneo, calcular a densidade de massa aparente ρ = µ/e.
8.1.3 No caso em que as características acima puderem sofrer modificações ao longo do ensaio, deve-se repetir as
medidas após o ensaio e avaliar a influência das modificações observadas sobre o resultado das medidas de resistência
térmica.
8.2 Instalação dos corpos-de-prova
Instalar os corpos-de-prova no equipamento, centrando-os em relação à zona ativa de medição.
8.3 Regulagem das temperaturas de medição
Regular a temperatura da placa quente Tq e da placa fria Tf de maneira que:
a) a temperatura média de medição Tm = (Tf + Tq)/2 seja igual à temperatura média desejada com precisão de ± 0,5 K;
b) o gradiente de temperatura nos corpos-de-prova esteja compreendido entre 100 K/m e 300 K/m (salvo
especificação contrária).
8.4 Medições
8.4.1 A cada seqüência de medidas, anotar as seguintes grandezas:
a) as temperaturas individuais Ti , permitindo definir a constante de calibração dos fluxímetros;
b) a tensão f.e.m.i fornecida por cada fluxímetro i; e
c) as temperaturas individuais Tqi e Tfi das faces quente e fria de cada corpo-de-prova.
8.4.2 Calcular os seguintes parâmetros:
a) a constante de calibração fi de cada fluxímetro i e a densidade de fluxo médio q”m ;
b) a temperatura média das superfícies quente e fria de cada corpo-de-prova, respectivamente Tqm e Tfm ;
c) a temperatura média Tm = (Tqm + Tfm)/2 de cada corpo-de-prova; e
d) a diferença de temperatura ∆Tm = (Tqm - Tfm)/2 entre as faces quente e fria de cada corpo-de-prova.
8.5 Estabelecimento do regime permanente
Para os corpos-de-prova em ensaio, calcular o tempo característico τ = ρ.c.e.R’, onde R’ é a resistência térmica estimada
em m 2.K/W.
Em intervalos de tempo no mínimo iguais a τ/5, medir as temperaturas das faces quente e fria dos corpos-de-prova e o
fluxo de calor.
O regime será considerado como permanente se ao menos por cinco medições sucessivas as condições seguintes forem
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satisfeitas:
a) não é notada variação contínua crescente ou decrescente no valor da resistência térmica calculada; e
b) nenhuma medição individual do fluxo de calor difere mais que ± 2% da média do conjunto de medições
consecutivas.
9 Expressão dos resultados
9.1 A partir de pelo menos cinco seqüências sucessivas de medições, obtidas conforme 8.4 e 8.5, calcular para cada
corpo-de-prova:
a) a densidade de fluxo de calor médio q;
b) as temperaturas médias Tq e Tf das placas quente e fria;
c) a temperatura média T; e
d) a diferença média de temperatura ∆Tm entre as faces do(s) corpo(s)-de-prova.
9.2 Calcular a resistência térmica R = ∆T/q.
9.3 No caso de uma montagem em configuração do tipo c (simétrica com dois corpos-de-prova e um só fluxímetro), e
quando as temperaturas das faces em contato com o fluxímetro não são medidas, a resistência térmica R é a resistência
térmica total dos corpos-de-prova e do fluxímetro. Neste caso a resistência térmica Rf do fluxímetro deve ser deduzida da
resistência térmica R medida.
9.4 No caso de um corpo-de-prova de espessura "e" ser constituído de um material homogêneo, pode ser calculada
diretamente a sua condutividade térmica λ = e/R.
10 Relatório
As seguintes informações devem constar no relatório de ensaio:
a) identificação do produto (marca comercial, se for o caso) e breve descrição das suas características;
b) identificação e modo de obtenção dos corpos-de-prova representativos do lote;
c) características dos corpos-de-prova (espessura, dimensões laterais, massa antes e após condicionamento, massa
por unidade de superfície e/ou densidade de massa aparente);
d) procedimento de condicionamento dos corpos-de-prova antes e após o ensaio;
e) breve descrição do equipamento (configuração, modo de calibração, características particulares);
f) resultado das medições do fluxo de calor e das temperaturas das faces quente e fria de cada corpo-de-prova;
g) temperatura média e resistência térmica de cada corpo-de-prova, bem como, eventualmente, a condutividade
térmica;
h) descrição de todo elemento suscetível de ter influenciado os resultados da medição;
i) data do ensaio e data da elaboração do relatório;
j) identificação do responsável pelo ensaio (eventualmente da pessoa diretamente encarregada do ensaio); e
k) referência a esta Norma.
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