CÁLCULO DA CARGA TÉRMICA DA BIBLIOTECA DO CENTRO DE TECNOLOGIA PARA FINS DE CONFORTO TÉRMICO
Por: Maurivanio Barros • 31/10/2018 • Trabalho acadêmico • 2.401 Palavras (10 Páginas) • 248 Visualizações
[pic 1]
UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA
CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA
REFRIGERAÇÃO
ALUNO: MAURIVÂNIO COSTA BARROS - 11405415
PROFESSOR: CARLOS ANTÔNIO CABRAL DOS SANTOS.
CÁLCULO DA CARGA TÉRMICA DA BIBLIOTECA DO CENTRO DE TECNOLOGIA PARA FINS DE CONFORTO TÉRMICO
João Pessoa, Outubro de 2018
RESUMO
O presente trabalho se preocupa em calcular a carga térmica e determinar a potência de ar condicionado necessária à biblioteca do Centro de Tecnologia. A biblioteca é frequentada na sua maioria pelos alunos dos diversos cursos de engenharia, arquitetura e outros cursos da área de extas. Nos horários de pico a biblioteca recebe em torno de 30 pessoas. O horário com a maior relação entre número de pessoas e intensidade de radiação solar é o de 13h e será este o tomado como base nos cálculos. A biblioteca ainda possui um primeiro andar que também é climatizado e desta forma, não agrega calor ao ambiente analisado. O espaço analisado está subdividido em três ambientes: a área para estudo, a recepção e a sala dos funcionários. Para o calculo da carga térmica serão consideradas as trocas de calor advindas do ambiente externo (trocas com as paredes), da carga térmica interna (pessoas, aparelhos eletrônicos e luzes) e da renovação necessária de ar para manter a qualidade. A parede frontal da biblioteca(leste) é sombreada e para as 13hrs a parcela de calor advinda da radiação solar incidente nesta, pode ser desprezada.
Sumário
1. INTRODUÇÃO 4
2. OBJETIVOS 4
3. METODOLOGIA 5
3.1 CONVECÇÃO 5
2.2 CONDUÇÃO 5
3.3 COEFICIENTE GLOBAL DE CONDUÇÃO TÉRMICA 6
3.4 TROCAS DE CALOR ATRAVÉS DE PAREDES OPACAS 6
3.5 TROCAS DE CALOR ATRAVÉS DE SUPERFÍCIES TRANSLUCIDAS 7
3.6 CONDIÇÕES CLIMÁTICAS E RADIAÇÃO SOLAR 8
3.7 CARGAS TÉRMICAS INTERNAS 8
3.8 VENTILAÇÃO NATURAL E RENOVAÇÃO DE AR 9
3.9 CÁLCULO DA CARGA TÉRMICA 9
4. CONCLUSÕES E DISCUSSÕES 14
5. REFERÊNCIAS 15
INTRODUÇÃO
Um ponto que poucas empresas levam em consideração na hora de pensar em seus profissionais, é o conforto térmico no ambiente de trabalho. Ele está diretamente ligado ao bem-estar das pessoas, e por isso pode possuir grande influência no rendimento delas.
O conforto térmico não está apenas relacionado com a temperatura do ar. Ele leva em conta uma série de outros fatores ambientais e pessoais, incluindo a temperatura ambiente, velocidade do ar, umidade, isolamento do vestuário e calor metabólico. Estes fatores compõem o que é conhecido como o “ambiente térmico humano”.
OBJETIVOS
- Avaliar as condições presentes na atual configuração de aparelhos ar condicionado da biblioteca.
- Selecionar e determinar os diversos parâmetros envolvidos no cálculo da carga térmica.
- Aprender a realizar o cálculo da carga térmica de um ambiente de conforto.
- Propor uma configuração mais adequada de aparelhos para o ambiente.
METODOLOGIA
Para o cálculo da carga térmica do ambiente devemos primeiro determinar os vários coeficientes térmicos e parâmetros envolvidos nos cálculos.
CONVECÇÃO
As trocas de calor com variação de temperatura são denominadas trocas secas, o oposto, quando a troca de calor envolvem água, denomina-se trocas úmidas. Os mecanismos de trocas secas são condução, convecção e radiação, e a quantidade de calor trocado pelas diversas formas deve ser determinada para a correta quantificação da carga térmica.
A convecção consiste da troca de calor entre dois corpos, sendo um sólido e outro fluido. A intensidade da troca de calor por convecção pode ser expressa por:
[pic 2]
qc – intensidade da troca de calor
hc – coeficiente convectivo
t – temperatura do ar
θ – temperatura da superfície
Para o cálculo do coeficiente convectivo das paredes foi utilizada a figura-1, onde adotamos a velocidade do ar, 0,1 m/s (ar calmo) no interior da biblioteca e 3 m/s na parte externa. Com isso encontramos he =13 m/s e hi=4 m/s.
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Figura 1-Coeficiente Convectivo
2.2 CONDUÇÃO
A condução é o mecanismo de troca de calor que ocorre num meio físico, com diferença de temperatura entre dois pontos. Desta forma, pode ser expressa por:
[pic 4]
Δx – espessura da parede
θe – temperatura da superfície externa
θi – temperatura da superfície interna da envolvente
k – coeficiente e condutibilidade térmica do material
A partir de Frota (2001) temos que o coeficiente de condutibilidade térmica de um tijolo de argila é de (0,35 Kcal/h*mºC)=0,407 W/m ºC, o tijolo tem 30 cm de espessura. Para o vidro k_vidro=0,8. A porta de acesso e as janelas da biblioteca, ambas de vidro, tem 8 mm de espessura.
COEFICIENTE GLOBAL DE CONDUÇÃO TÉRMICA
O coeficiente global de transferência de calor é de extrema importância para o correto procedimento de cálculo do fluxo de calor que adentra uma estrutura. Como visto em transferência de calor:
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Assim sendo, para um sistema complexo de transferência de calor, temos a seguinte equação para o coeficiente global de transferência de calor.
[pic 6]
A partir desta equação podemos determinar o coeficiente global de transferência para as paredes. Embora a parede não seja composta apenas pelos tijolos, o revestimento tem uma pequena espessura se comparado com os tijolos e desta forma pode ser desprezado. Assim:
[pic 7]
Para o vidro com 10mm de espessura, o coeficiente
[pic 8]
[pic 9]
TROCAS DE CALOR ATRAVÉS DE PAREDES OPACAS
O guia ASHRAE fornece equações para avaliar o quanto de radiação a terra recebe do céu. Este parâmetro está relacionado a variações sazonais como umidade, distância sol/terra, variação angular com as vizinhanças e das superfícies refletoras mais relevantes.
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