Análise da transferência de calor em paredes compostas por diferentes materiais

Ano: 2010 | Volume: 10 | Número: 4

Autores: Luciano Pivoto Specht, Pedro Augusto Pereira Borges, Ricardo Forgiarini Rupp, Rosane Varnier

Palavras-chave: transferência de calor, paredes, modelagem matemática, eficiência energética

Resumo Português:

O projeto de edificações energeticamente eficientes necessita de conhecimentos sobre a transferência de calor proveniente do ambiente externo, a fim de criar soluções que associem diferentes materiais e espessuras às condições desejadas de conforto térmico. O objetivo deste trabalho é avaliar diversos tipos e disposições de materiais em paredes de tijolos maciços, sob a ótica da térmica de edifícios. Para a realização dos experimentos, modelos em escala real foram confeccionados, instrumentados e acoplados a uma câmara térmica, desenvolvida especialmente para esse fim. O problema de transferência de calor foi modelado pela equação da energia, resolvida em Diferenças Finitas Centrais, utilizando-se o Método Implícito. As difusividades térmicas dos materiais foram calculadas resolvendo o Problema Inverso de transferência de calor. Também foi calculado o fluxo de calor e o custo total de cada alternativa, finalizando-se com a obtenção da relação termoeconômica para cada parede. Através da análise termoeconômica pode-se constatar que, apesar de o investimento inicial ser relativamente maior nas paredes mais espessas e/ou com isolamento térmico, estas apresentam um comportamento térmico muito superior às tradicionais. Notadamente, a parede com EPS na face exterior apresentou o melhor desempenho.

Resumo Inglês:

The project of efficient energy buildings requires knowledge about heat transfer from the external environment, in order to create solutions that combine different materials and thicknesses to the desired conditions of thermal comfort. The objective of this work is to assess, from de viewpoint of buildings physics, several types and materials arrangement on solid brick walls. For the achievement of the experiments, full-scale models were fabricated, instrumented and coupled to a heat chamber, developed especially for this purpose. The heat transfer problem was modelled by energy equation, solved in Central Finite Differences using the Implicit Method. The thermal diffusivities of the materials were calculated by solving the Inverse Problem of heat transfer. It was also calculated the heat flow and the total cost of each alternative, ending with the achievement of thermo-economic relation to each wall. Through the thermo-economic analysis, it can be verified that although the initial investment is relatively higher on the thicker walls and/or with thermal insulation, these present a much higher thermal behaviour in comparison to the traditional ones. Notably, the wall with EPS on the external surface presented the best performance.