Perdas de calor em edifícios

Visão Geral

A perda de calor através das envoltórias de edificações é impulsionada pela diferença de temperatura entre os ambientes interno e externo e pela resistência térmica de cada camada do conjunto. Somando as resistências de todas as camadas de materiais, além dos filmes de superfície interno e externo, os projetistas estimam o fluxo de calor em regime permanente (em watts) através de paredes, coberturas, pisos e elementos em contato com o solo. Os valores de referência abaixo se aplicam a cálculos aproximados para tipos comuns de construção.

Fórmulas Principais

Perda de Calor em Regime Permanente Através de um Componente de Edificação

$Q = \frac{A \cdot \Delta T}{R_{total}}$

Resistência Térmica Total (Camadas em Série)

$R_{total} = R_i + R_1 + R_2 + \dots + R_n + R_o$

Para conjuntos em contato com o solo, substitua a resistência do filme de ar externo $R_o$ pela resistência equivalente do solo $R_e$ da tabela abaixo.

Coeficiente Global de Transferência de Calor

$U = \frac{1}{R_{total}}$

Então a perda de calor também pode ser escrita como:

$Q = U \cdot A \cdot \Delta T$

Variáveis

Dados de Resistência Térmica

Filmes de Superfície Interno e Externo

Elementos de Edificação Contra o Solo

Calculadora

Conversor de Unidades

Diagrama Interativo de Perda de Calor do Solo

O diagrama original building_heat_loss_ground.png é representado abaixo usando os dados restaurados de resistência de contato com a terra. O gráfico mostra como a resistência equivalente do solo muda para condições comuns de piso e paredes do porão.

Tabelas da Fonte Original Restauradas

As tabelas a seguir são restauradas da página da fonte original para preservar os dados de referência completos.

Resistência Térmica - Paredes Internas e Externas

Elementos do Edifício - Resistência Térmica contra o Solo

Imagens de Origem

As seguintes imagens de origem são preservadas para evitar a perda de material de referência visual. Quando uma imagem contém dados em gráfico ou tabela, seus valores extraídos são representados nas tabelas, calculadoras ou gráficos interativos da página; as imagens restantes são mantidas como referências visuais de origem.

Notas de Engenharia

• Hipótese de regime permanente. A fórmula $Q = A\Delta T / R_{total}$ assume temperaturas internas e externas constantes. As condições reais envolvem ciclos diários e sazonais, ganhos solares e fontes internas de calor, que tornam a análise dinâmica mais precisa para a modelagem energética.
• Pontes térmicas. Conexões estruturais (perfis de aço, bordas de lajes, vergas) criam caminhos localizados de baixa resistência que não são capturados por somas simples de valores R camada por camada. Os valores de proteção contra pontes térmicas na tabela de contato com o solo consideram parte disso, mas projetos detalhados exigem cálculos de pontes térmicas (valores ψ).
• A resistência de contato com o solo depende da geometria. Os valores de $R_e$ para elementos em contato com a terra são equivalentes simplificados. A perda de calor real depende da condutividade do solo, do teor de umidade, da profundidade e da relação entre a altura da parede e a largura do piso. A expressão $0,2 + 0,3h$ aumenta a resistência com a profundidade porque as temperaturas do solo mais profundo são mais estáveis.
• Película superficial interna ($R_i = 0,13$ m²K/W) corresponde aproximadamente a uma película de ar parado com coeficiente de transferência de calor de cerca de $h_i \approx 7,7$ W/m²K. A película externa ($R_o = 0,04$ m²K/W) reflete condições expostas ao vento ($h_o \approx 25$ W/m²K). Os valores variam conforme a orientação da superfície e a emissividade.
• A resistência total inclui todas as camadas. Ao utilizar as tabelas acima, some os valores superficiais de $R_i + R_o$ (ou $R_e$) às resistências das camadas de parede, isolamento e revestimento para obter $R_{total}$.
• Unidades. A resistência é expressa em m²K/W. Um valor R maior significa melhor isolamento. O valor U ($1/R_{total}$) tem unidades de W/m²K, onde valores menores são melhores.

Referências

• Fonte Original — Engineering ToolBox: Heat Loss from Buildings