Carga T\u00e9rmica
Denomina-se carga t\u00e9rmica ao calor (sens\u00edvel ou latente) a ser fornecido ou e unidade de tempo, para manter no recinto as condi\u00e7\u00f5es desejadas. Esta quant calculada para duas condi\u00e7\u00f5es, de modo a nunca termos situa\u00e7\u00f5es \u00e9pocas cr\u00edticas do ano. A carga t\u00e9rmica varia com a esta\u00e7\u00e3o:
carga t\u00e9rmica de ver\u00e3o \ u 2 6 1 b carga t\u00e9rmica de inverno \u261b
\ u e 0 0 0 Carga
t\u00e9rmica de ver\u00e3o
1. Fontes de calor externo:
a) Calor do Sol \ u e 0 0 0 transfer\u00eancia de calor por condu\u00e7\u00e3o e convec\u00e7\u00e \ u e 0 0 0 transfer\u00eancia de calor por radia\u00e7\u00e3o atrav \u00e9s de janela b) Infiltra\u00e7\u00e3o de Ar c) Renova\u00e7\u00e3o de Ar
Carga T\u00e9rmica 2. Fontes de calor interno: \u00fc
Pessoas, ilumina\u00e7\u00e3o artificial, motores, cargas especiais.
DETERMINA\u00c7\u00c3O DA CARGA T\u00c9RMICA DE VER\u00c3O - M
Todos os c\u00e1lculos propostos pela ABNT prev\u00eaem regime permanente no transfer\u00eancia de calor.
Etapas do c\u00e1lculo da carga t\u00e9rmica
Deve-se estabelecer as condi\u00e7\u00f5es (temperatura e umidade) do ar externo e in
a) Condi\u00e7\u00f5es Internas Para Inverno
A tabela 1 nos d\u00e1 as condi\u00e7\u00f5es recomendadas de temperatura e um ambiente, segundo a ABNT.
Tabela 1 \u2013 Condi\u00e7\u00f5es internas para inverno
TBS (\u00b0C) 20 \u2013 22
U.R. (%) 35 - 65
Carga T\u00e9rmica TABELA 2 - Condi\u00e7\u00f5es Internas para Ver\u00e3o Finalidade Conforto
Local
Recomend\u00e1vel
M\u00e1xima
TBS (oC)
UR (%)
23 a 25
40 a 60
26,5
65
24 a 26
40 a 60
27
65
24 a 26
40 a 65
27
65
24 a 26 Baile
40 a 65
27
65
21 a 23*
40 a 50*
-
-
21 a 23*
50 a 55*
-
-
-
-
28
70
Resid\u00eancias, Hoteis Escrit\u00f3rios, Escolas
Lojas de Bancos, Barbearias, curto tempo de Cabelereiros, Lojas, ocupa\u00e7\u00e3o Magazines, Supermercados Ambientes c/ Teatros, Audit\u00f3rios grandes cargas Templos, Cinemas, Bares, de calor latente Lanchonetes, Bibliotecas, e/ou sens\u00edvel Est\u00fadios de TV Locais de reuni\u00f5es com Boates, Sal\u00f5es de movimento Dep\u00f3sitos de Livros, Ambientes Manuscritos, Obras Raras de Arte Museus e galerias de arte Acesso Halls de elevadores
*Condi\u00e7\u00f5es constantes para o ano inteiro TBS = Temperatura de bulbo seco (\u00b0C)
TBS (oC) UR (%)
Carga Térmica Tabela 3 – Condições externas para Verão Cidades I - Região Norte Macapá (AP) Manaus (AM) Santarém (AP) Belém (PA) II - Região Nordeste João Pessoa (PB) São Luís (MA) Parnaíba (PI) Terezina (PI) Fortaleza (CE) Natal (RN) Recife (PE) Petrolina (PE) Maceió (AL) Salvador (BA) Aracajú (SE)
TBS TBU Temperatura Máxima 34 35 35 33
28,5 29,0 28,5 27,0
34,7 36,9 37,3 34,9
32 33 34 38 32 32 32 36 33 32 32
26,0 28,0 28,0 28,0 26,0 27,0 26,0 25,5 27,0 26,0 26,0
33,9 35,2 40,3 32,4 32,7 32,6 38,4 35,0 33,6 -
Carga Térmica continuação Cidades TBS TBU Temperatura Máxima III - Região Sudeste Vitória (ES) 33 28,0 36,1 Belo Horizonte (MG) 32 24,0 35,5 Uberlândia (MG) 33 23,5 37,6 Rio (RJ) 35 26,5 39,4 São Paulo (SP) 31 24,0 34,9 Santos (SP) 33 27,0 37,7 Campinas (SP) 33 24,0 37,4 Pirassununga (SP) 33 24,0 37,8 IV - Região Centro-Oeste Brasília (DF) 32 23,5 34,8 Goiânia (GO) 33 26,0 37,3 Cuiabá (MT) 36 27,0 39,0 Campo Grande (MS) 34 25,0 37,0 Ponta-Porã (MS) 32 26,0 35,8
Cidades V - Região Sul Curitiba (PR) Londrina (PR) Foz do Iguaçu (PR) Florianópolis (SC) Joinville (SC) Blumenau (SC) Porto Alegre (RS) Santa Maria (RS) Rio Grande (RS) Pelotas (RS) Caxias do Sul (RS) Uruguaiana (RS)
TBS TBU Temperatura Máxima 30 31 34 32 32 32 34 35 30 32 29 34
23,5 23,5 27,0 26,0 26,0 26,0 26,0 25,5 24,5 25,5 22,0 25,5
Fonte: Tabelas Climatológicas da Diretoria de Rotas Aéreas, do Ministério da Aeronáutica apud ABNT.
33,3 34,0 38,0 36,0 36,0 36,0 39,0 40,0 -
Carga Térmica b) Penetração de Calor por Condução e Convecção Ocorre por: ü paredes externas; ü paredes internas; ü vidros; ü cobertura. É calculada com:
Q = U × A× ∆ T em kcal/h ou Watt, ou equivalente.
O coeficiente fi global de transferência de calor (ou Transmitância Térmica), U determinado a partir dos materiais constituintes. Apresenta-se, na tabela 4 valores indicativos.
ü
Carga Térmica TABELA 4 – Coeficiente Global de Transferência de Calor
Descrição
U (W/m2 0C)
Vidros simples Internos e Externos (6 mm)4,7 Vidro duplo 2,0 Porta externa de madeira maciça – 4 cm 2,7 Paredes externas(acabamento comum – 1 2,0 tijolo maciço) Paredes externas duplas de tijolo maciço, 1,5 com camada de ar de 5 a 12 cm Paredes Divisórias - (1/2 tijolo oco, 12 cm, 2,2 acabamento comum) Lajes expostas 3,5 (valor médio para lajes de cobertura) Telhado 2,0 (valores médios) Piso ou Teto 2,0 (em laje – valor médio)
O Coeficiente Global é o inverso da resistência térmica. Para uma lâmina simples de vidr valor do Coeficiente fi Global de Transferência de Calor depende dos coeficientes fi de pelícu englobando efeitos de convecção e de radiação, do lado interno e externo da janela, da espessura do material e de sua condutibilidade térmica. Assim:
Carga Térmica U
=
1
æ1 ç çh è i
+
onde: hi: coeficiente de película interno (W/m2 °C); e: espessura do vidro (m); k : condutibilidade térmica do vidro (W/m °C); he: coeficiente de película externo (W/m2 °C).
e+ 1 ö
k
÷ ÷ he ø
Coeficientes de película
Geralmente, o coeficiente fi de película interno representa um parâmetro de convecção natu temperatura do ar em torno de 24 °C, acrescido da radiação que a janela emite para as supe interiores. Assim:
hi
=h +h = ci
ri
A(Tv
−T
i
)
o, 25
+
[ev
×σ
(T
v
4
−T
(Tv − Ti )
i
4
) ]
onde: hci: coeficiente de convecção interno (W/m2 °C); hri: coeficiente de radiação interno (W/m2 °C); A = 1,77; ev: emitância da superfície interior do vidro; -8 W/m2 K); σ: constante de Stefan-Boltzmann (σ = 5,6697 x 10 Tv: temperatura da superfície interior do vidro (K); : te eratur do r interior (K).
Carga Térmica Coeficiente de película externo, he:
he = 10+ 4,1× v Onde: he é expresso em (W/m2 ) e v é a velocidade do vento (m/s).
c) Radiação frente / fundos ü laterais ü cobertura ü
Q = U × A × ∆ Teq em [kcal/h ou Watt].
Carga Térmica TABELA 5 – Temperatura Equivalente (0C) (300 latitude sul) Superfície Opaca SE (8h) E (8h) NE (8h) N (12h) NO (16h) O (16h) SO (16h) Telhado (12h) Superfície Transparente SE E (8h) NE (8h) N (12h) NO (16h) O (16h) Telhado (12h)
Escura 18 24 15,5 3,5 15,5 24 18 38 (1) 70 96 58,5 10,5 58 96 143
Cor Média 10 14,5 9 0,5 9 14,5 10 23 (2) 35 48 30 5 30 48 70
Clara 4,5 7 4 4 7 4,5 13 (3) 21 28 18 3,5 18 28 -
(1)Sem proteção contra a insolação ou cortinas escuras (2)Com cortinas claras ou persianas internas (3)Com persianas externas
Temperatura ar-sol
“A temperatura ar-sol, para a superfície de um dado elemento de envelope , é a temperatura teórica que produz os mesmos efeitos térmicos no elemento que a combinação de condiçõe temperatura do ar externo e radiação incidente”.
Carga Térmica d) Pessoas ü
taxa de ocupação (Tabela 6)
TABELA 6 – Valores para Ocupação dos Recintos LOCAL
Dormitórios Salas residenciais Salões de hotel p rivados Escritórios g eral Escritórios em Bancos – recintos Bancos – recintos Loj as dep oucop úblico p úblico Loj as de muito Restaurantes Boites Auditórios – Teatros - Cinemas •
m2 / Pessoa
10 8 6 8 6 7 4 5 3 2 1 1, 5 0, 75
calor liberado por pessoa (Tabela 7) [kcal/h]
Carga Térmica TABELA 7 – Calor Liberado por pessoa (kcal/h) Metabols i - Metabols TBS imo 28 27 26 24 21 mo LOCAL homem Médo A i ( ) S L S L S L S L S L adut lo Teatro, escola primária 98 88 44 44 49 39 53 35 58 30 65 23 Escola secundária 113 100 45 55 48 52 54 46 60 40 68 32 Escrit. Hotéis, Aptos. 120 Universidades 113 45 68 50 63 54 59 61 52 71 42 Supermercados 139 varejistas, lojas Farmácias, drogarias 139 Bancos
139
Restaurantes (B) 126 Fábrica, trabalho leve 202 Salão de baile 227 Fábrica trabalho 252 moderadamente pesado Boliches, fábricas, 378 ginásios (C)
126
45
81
139 189 214
48 48 55
91 55 141 55 159 62
84 61 134 62 152 69
78 71 68 81 58 127 74 115 92 97 145 82 132 101 113
252
68
184
176
169
365
113 252 117 248 122 243 132 233 152 213
S = Sensível
50
76
76
55
83
L = Latente
71
64
96
62
73
53
156 116 136
Carga Térmica
NOTAS: a) O “Metabolismo Médio” corresponde a um grupo composto de adulto e crianças de sexos, nas proporções normais. Estes Valores foram obtidos à base das seguintes hip Metabolismo mulher adulta = Metabolismo homem adulto x 0,85 Metabolismo criança = Metabolismo homem adulto x 0,75
b) Estes valores compreendem 14 kcal/h (50% calor latente) por ocupante, para levar em calor desprendido pelos pratos
c) Boliche: admitindo uma pessoa jogando por pista e os outros sentados (100 kcal/h) ou kcal/h).
e) Ar para Renovação ü
V
Tabela 8
nº. Pessoas . V = Vtotal Qren = m∆∆∆.h∆ [kcal/h] ∆h= h −h e
i
Cálculo de he:
1. te
(Tabela 9)
πe
pressão absoluta de vapor
2. pve = Ye. πe onde y é a umidade relativa/100
Carga Térmica 3.
he
= 0,24× t + e
0,622× Pve P − Pv
× (597+ 0,46× t
e
)
e
em [kcal/kg ar seco]
P = 700 mm (São Paulo)
Cálculo de hi:
1. ti
(Tabela 9)
πi
2. pvi=Yi. πi 3. hi
=
0 , 24 × ti
+
0 , 622 P
−
×
Pv i
Pv i
×
( 597
+
0 , 46 × ti )
em [kcal/kg ar seco]
m=
P ×Vt R×T
=
em [kg/h]
700×Vt ×13,6 29,27× (273+ te )
Carga Térmica TABELA 8 – Ar Exterior para Renovação LOCAL
m3/h Pessoas recomendável mínimo 17 13 25 17 17 13 68 42 45 35
Bancos Barbearias Salões de beleza Bares Cassinos-Grill–roon Escritórios Públicos Privados Privados Estúdios Lojas Salas de hotéis Residenciais Restaurantes Salas de diretores Teatros-Cinemas-Auditórios Teatros-Cinemas-Auditórios Salas de aula Salas de reuniões Aplicações gerais Por pessoa (não fumando) Por pessoa (fumando)
Concentração de fumantes ocasional considerável ocasional -
25 42 51 35 17 51 35 25 85 13 25 50 85
17 25 42 25 13 42 17 20 50 8 17 40 50
alguns nenhum considerável nenhum ocasional grande alguns considerável muito grande nenhum alguns nenhum muito grande
13
8
-
68
42
-
Carga Térmica Tabela 9 - PROPRIEDADES DO AR ÚMIDO Pressão Entalpia Entalpia Conteú d o de vapor do vapor do ar de água d’água t de água úmido t por k g de 0 0 C absoluta C h hv ar seco h m m Hg kcal/kg de kcal/kg de 3 x10 k g /k g π H20 ar seco
Entalpia Pressão Entalpia de vapor Conteúdo do vapor do ar d’água de água de água úmido h absoluta por kg de hv hmm Hg ar3seco kcal/kg dekcal/kg de ar x10 kg/kg π H20 seco
20 21 22
17,53 14,684 18,64 15,638 19,82 16,652
606,0 606,5 606,9
13,70 14,52 15,39
60 149,39 61 156,45 62 163,81
152,20 623,2 161,20 623,6 170,9 624,0
109,24 115,20 121,50
23 24 25 26 27
21,06 22,37 23,75 25,20 26,73
17,726 18,862 20,066 21,332 22,674
607,3 607,8 608,2 608,6 609,1
16,28 17,22 18,20 19,22 20,29
63 64 65 66 67
171,39 179,33 187,57 196,10 205,00
181,1 192,1 203,8 216,3 229,7
624,4 624,8 625,2 625,6 626,0
128,2 135,4 143,0 151,2 159,9
28 29 30 31 32
28,34 30,03 31,81 33,69 35,65
24,094 25,591 27,174 28,85 30,62
609,5 610,0 610,4 610,8 611,3
21,41 22,57 23,79 25,06 26,40
68 69 70 71 72
214,2 244,1 223,76 259,9 233,69 276,2 243,99 294,1 254 73 313,6
626,4 626,9 627,3 627,7 628,1
169,2 179,2 190,1 201,7 214,3
Carga Térmica f) Infiltração Tabela 10
Vinf.; he; hi; m Q = m. ∆h [kcal/h]
TABELA 10 – Infiltração de Ar
A) Pelas frestas Tipo de abertura
Observação m3/h por metro de fresta - comum 3,0 - basculante 3,0 Mal ajustada 6,5 - guilhotina com caixilho de madeira Bem 2,0 ajustada Sem 4,5 vedação - guilhotina com caixilho metálico Com 1,8 vedação Mal ajustada 13,0 Portas Bem 6,5 ajustada
Carga Térmica continuação B) Pelas portas
Local
m3/h por pessoa Porta Porta de vai e vem giratória (0,90 m) (1,80 m) Bancos 11 14 Barbearias 7 9 Drogarias e Farm ácias 10 12 Escritórios de Corretagem 9 9 Escritórios Privados 4 Escritórios em Geral 7 Lojas em Geral 12 14 Restaurantes 3 4 Lanchonetes 7 9
C) Pelas portas abertas Porta até 90 cm 1350 m3/h Porta de 90 cm até 180 cm 2000 m3/h g) Iluminação Potência dissipada por luminárias Tabela 11
A carga térmica é a potência das lâmpadas multiplicada por um percentual devido aos
Carga Térmica TABELA 11 – Energia Dissipada pelas Luminárias Nível de Potência LOCAL Iluminação 2 dissipada W / m LUX Escritórios Fluorescente 1000 40 Lojas Fluorescente 1000 50 Residenciais Incandescente 300 30 Supermercados Fluorescente 1000 35 Barbearias e salões de beleza Fluorescente 500 20 Cinemas e teatros Incandescente 60 15 Museus Fluorescente 500 45 Bibliotecas Incandescente 500 70 Fluorescente 150 15 Restaurantes Incandescente 150 25 Bancos Fluorescente 1000 35 Auditórios Incandescente 1000 50 a) Tribuna b) Platéia Incandescente 500 30 c) Sala de espera Incandescente 150 20 Hotéis Incandescente 150 25 a) Banheiros b) Corredores Incandescente 100 15 Fluorescente 500 45 c) Sala de leitura Incandescente 500 70 d) Quartos Incandescente 500 35 e) Salas de Reuniões Incandescente 150 20 - Platéias - Tablado Incandescente 500 30 Tipos de Iluminação
Carga Térmica h) Cargas especiais motor do ventilador; ü equipamentos, etc... ü
TABELA 12 – Calor Liberado por Fontes Diversas Equipamentos Diversos Equipamento Elétrico
kcal/h Sensível Latente Total
Aparelhos elétricos – por KW 860 Forno elétrico – Serviço de cozinha690 por KW Torradeiras e aparelhos de grelhar770 por KW Mesa quente – por KW 690 Cafeteiras – por litro 100
Equipamentos a Gás GLP 50% butano + 50% propano 55 por 40 3 m /h GLP (50/50%) por kg 9800 Bico de Bunsen – tamanho grande 835 Fogão a gás – Serviço de Restaurante por m2 superfície da mesa 10500 Banho Maria Por m2 de superfície superior Cafeteira - por litro Equipamentos a Vapor
2
2130 150
0 170
860 860
90
860
170 50
860 150
700
6240
1200 215
11000 1050
10500 21000 1120 50
3250 200
Carga Térmica continuação
Equipamentos Diversos Alimentos Por Pessoa (Restaurante) Motores Elétricos Potência Eficiência (Placa) aproximada (%) Até ¼ CV Por CV 60 ½ a 1 CV Por CV 70 1 ½ a 5 CV Por CV 80 7 ½ a 20 Por CV 85 CV Acima de Por CV 88 20 CV
kcal/h Sensível Latente Total 7
7
14
1050 900 800 750
0 0 0 0
1050 900 800 750
725
0
725