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O conforto – conceitos

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O conforto – conceitos

A energia (calor) pode ser transferido através de 3 fenómenos: condução, convecção e radiação. Todos os modos de transferência de calor exigem a existência de uma diferença de temperatura e esta transferência ocorre de um meio com uma temperatura mais alta para outro com uma temperatura mais baixa.

A condução de calor através de uma substância é a transferência de energia das partículas mais energéticas para as partículas adjacentes menos energéticas. A condução pode ocorrer em sólidos, líquidos ou gases e pode por ser definida como a energia que é transferida através de uma camada de espessura constante, sendo diretamente proporcional à diferença de temperatura existente através da camada e inversamente proporcional à espessura da camada. Alguns materiais bons condutores de calor são por exemplo o cobre ou a prata; materiais como a borracha, madeira, ou materiais plásticos são maus condutores de calor. Alguns dos materiais chamados de maus condutores de calor são utilizados como isolamento térmico de forma a diminuir as perdas energéticas.


O fenómeno da condução estará mais relacionado com as questões que envolvem o isolamento do espaço em questão, não estando diretamente ligada às formas como o utilizador troca energia entre o espaço que o envolve.

A transferência de energia (calor) por convecção é a forma de transferência de energia entre uma superfície sólida e o líquido ou gás em movimento adjacente à superfície. A convecção envolve efeitos combinados de condução e movimento do fluido. A convecção poderá ainda ser forçada ou natural; como convecção forçada teremos o exemplo de um aquecedor com ventilador e como convecção natural um radiador. No caso de o radiador estar na vertical (ex. numa parede) a taxa de convecção será afetada pela distância a que estaremos do radiador já que teremos diferentes condições de temperatura em diferentes locais. No caso de estarmos perante um pavimento radiante (elétrico ou a água) existirá uma maior uniformidade do fenómeno de convecção já que praticamente todo o espaço estará nas mesmas condições. No fenómeno da convecção a temperatura do ar será o fator determinante para o cálculo do nível de conforto não sendo afetado pela temperatura de superfície das zonas envolventes.

 
É importante referir que na convecção com emissores de parede facilmente se encontram zonas num mesmo espaço com níveis de conforto diferentes.

Exemplo: Assumindo que numa sala ventilada a 20ºC, uma pessoa de pé com uma área de exposição de 1,6m2, com uma temperatura de superfície de 29ºC e com um coeficiente de transferência de calor por convecção de 6W/m2, essa mesma pessoa transferirá por convecção para o ar por que a envolve cerca de 86W. Neste cálculo foram consideradas todas as superfícies com a mesma temperatura embora na realidade isso não seja totalmente verdade.

A radiação é a energia emitida pela matéria na forma de ondas eletromagnéticas (ou fotões), como resultado de variações das configurações eletrónicas dos átomos ou moléculas. Ao contrário da condução e da convecção, a transferência de energia por radiação não exige a presença de um meio intermediário. Na realidade a transferência por radiação é mais rápida (à velocidade da luz); é exatamente desta forma que a energia do sol atinge a terra. A radiação térmica é a forma de radiação emitida pelos corpos devido à sua temperatura; ela difere de outras formas de radiação eletromagnética como sejam, os raios X, raios gama, micro-ondas, ondas de rádio ou ainda ondas de televisão, já que estes últimos são exemplo de radiação que não envolvem temperatura. Todos os corpos acima do zero absoluto emitem radiação térmica.
O fenómeno da radiação é ainda afetado por diversos fatores como sejam a emissividade das superfícies, a absortividade, da sua orientação ou ainda das temperaturas de superfície existentes.


Exemplo: Assumindo uma sala ventilada a 20ºC, uma pessoa de pé com uma área de exposição de 1,6m2, com uma temperatura de superfície de 29ºC, transferirá por radiação para as superfícies que a envolvem cerca de 82W.
Neste cálculo foram consideradas todas as superfícies com a mesma temperatura embora na realidade isso não seja totalmente verdade.


O conforto humano pode ser visto como a circunstância que permite ao corpo humano dissipar livremente o seu calor, nem mais, nem menos.
A transferência de energia acaba por ser proporcional à diferença de temperatura entre o corpo humano e o que o envolve – ar, paredes, pavimentos, tetos, etc.


Em ambientes frios, o corpo perde mais energia do que a que produz, o que resulta numa sensação de desconforto. O corpo tenta minimizar a deficiência de energia produzida diminuindo a irrigação junto à pele (causando uma aparência pálida). Diminuirá assim a temperatura da pele, que é de cerca de 34ºC, diminuindo por consequência o calor transferido.

Em ambientes quentes, temos o fenómeno oposto. Neste caso o corpo aumentará a irrigação junto à pele de forma de forma a permitir maior dissipação de calor. Recorremos ainda à utilização de roupas leves e frescas ou ainda baixando o nível de atividade. Utilizamos também ventiladores para substituírem a camada de ar mais quente que nos envolve, por porções de ar mais frescas.

- Quando realizamos trabalhos leves, cerca de 50% da energia transferida pelo corpo é realizada pela respiração na forma de calor latente e os outros 50% pela forma de calor sensível (convecção e radiação).
- Quando estamos a realizar esforço físico, a maioria do calor é transferido pela forma de calor latente (respiração) e os restantes 30% pela forma de calor sensível
(convecção e radiação).
- Quando estamos em repouso, a maioria do calor (cerca de 70%) é dissipado pela
forma de calor sensível (convecção e radiação) e os restantes 30% pela forma de calor latente (respiração).


A sensação de conforto/desconforto advêm do fenómeno conjunto da convecção e radiação e, na forma e de como estes se processam. Facilmente entendemos a eficiência da radiação térmica no conforto do utilizador pela simples observação de fenómenos do dia-a-dia:
- Uma pessoa sente-se confortável em frente a uma lareira, mesmo com uma temperatura ambiente baixa; sente o conforto proporcionado pela radiação térmica transferida da lareira;
- No lado oposto, uma pessoa sentir-se-á desconfortável, com as paredes e pavimentos frios mesmo que tenha uma temperatura ambiente de 20ºC; por radiação a pessoa irá transferir calor para o que a envolve – paredes e pavimentos.

Existem outros fatores que determinam, ou têm influência, no conforto do corpo humano sendo um deles a humidade do ar. É importante referir que a humidade relativa do ar diminui durante o processo de aquecimento, mesmo que a humidade específica permaneça constante. Isso acontece porque a humidade relativa é a relação entre o conteúdo de humidade e a capacidade de absorção de humidade do ar à mesma temperatura. Assim a humidade relativa do ar aquecido pode estar abaixo dos níveis de conforto desejados, causando por exemplo peles secas ou dificuldades respiratórias.

O piso radiante apresenta-se sem qualquer dúvida como a solução mais confortável e eficiente quando falamos de aquecimento. As soluções por piso radiante proporcionam ao utilizador o conforto desejado com temperaturas mais baixas, com uma temperatura mais uniforme, quando comparado com soluções com radiadores.


Existem 2 soluções de aquecimento de pavimento que diferem entre si, no essencial, no tipo de equipamento utilizado para fornecer a energia e nos materiais utilizados. Ambas as soluções – pavimento radiante elétrico e pavimento radiante a água -, necessitam de uma adequada solução em isolamento térmico de pavimento que é tipicamente em poliestireno extrudido em placas. O piso radiante elétrico utiliza cabos de aquecimento embebidos nas betonilhas que cobrem os pavimentos fluindo a energia de uma forma natural e a baixa temperatura – 22ºC.