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Avaliação da qualidade térmica da envolvente de edifícios

1. UNIVERSIDADE NOVA DE LISBOA Faculdade de Ci ncias e Tecnologias Departamento de Engenharia Civil S S S Divisa NON oth Avalia o da qualidade t rmica da envolvente de edif cios Estudo de caso atrav s da an lise num rica e por termografia infravermelha Diogo Filipe Palminha da Costa Marques Disserta o apresentada Faculdade de Ci ncias e Tecnologias da Universidade Nova de Lisboa para obten o do grau Mestre em Engenharia Civil Reabilita o de Edif cios Orientador Cient fico Professor Doutor Daniel Aelenei J ri Presidente Professora Doutora Maria Paulina Faria Rodrigues Arguente Professor Doutor Fernando Manuel Anjos Henriques Vogal Professor Doutor Daniel Aelenei Dezembro 2014 FACULDADE DE CIENCIAS E TECNOLOGIA UNIVERSIDADE NOVA DE LISBOA Avalia o da qualidade t rmica da envolvente de edif cios Estudo de caso atrav s da an lise num rica e por termografia infravermelha Nota Esta tese de mestrado foi escrita de acordo com o antigo acordo ortogr fico Copyright Diogo Filipe Palminha da Costa Marques FCT UNL e UNL A Faculdade de Ci ncias e Tecnologia e a Universidade Nova de Lisboa t m o direito perp tuo e sem limites geogr ficos de arquivar e publicar esta disserta o atrav s de exemplares impressos reproduzidos em papel ou de forma digital ou por qualquer outro meio conhecido ou que venha a ser inventado e de a divulgar atrav s de reposit
2. o o ES N o Figura 5 15 Termograma da zona exterior do quarto e respectivos pontos de an lise 1 Figura 5 16 Representa o gr fica da distribui o de temperaturas e respectivas linhas isot rmicas 2 4 3 5 6 7 9 rey 18 0 3 in 3 o a in a ao a a a o z in e o b a B o 11 5 11 0 lt 0 p P P22 a baou 2 p o o A a a o q a 50 Quadro 5 6 Valores de temperatura obtidos atrav s da termografia infravermelha e atrav s da an lise num rica 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Termografia C 8 8 9 4 9 8 9 6 9 1 8 3 7 3 7 5 7 4 7 6 BISCO C 8 3 8 4 8 5 8 5 8 4 8 3 8 2 8 2 8 3 8 3 Diferen a C 0 5 1 1 3 1 1 0 7 0 0 9 0 7 0 9 0 7 o o a gt O o a 5 E 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Termografia An lise Num rica Figura 5 17 Representa o gr fica da distribui o de temperaturas Neste caso a envolvente apresenta um comportamento distinto entre os dois m todos com os valores obtidos atrav s da termografia a apresentaram uma varia o que n o se verificou na an lise atrav s da an lise num rica Nos pontos correspondentes zona do pilar poss vel observar um efeito de ponte t rmica bastante mais acentuado nos resultados da an lise termogr fica A segunda zona do edif cio analisada foi a zona da sala de est
3. A detec o de humidade um processo relativamente simples uma vez que as zonas afectadas s o facilmente identific veis num termograma A figura 2 10 representa dois destes casos um na zona do piso e outro no tecto de uma habita o Para uma identifica o mais f cil das zonas afectadas necess rio um aumento da temperatura da zona analisada uma vez que os materiais molhados aumentam de temperatura de forma bastante mais lenta que os secos nO Figura 2 10 Acumula o de humidade 9 8 A termografia infravermelha particularmente eficaz na detec o de pontes t rmicas e elementos estruturais Na figura 2 11 est representada a fachada de um dos edif cios analisados neste trabalho e s o facilmente identific veis os elementos estruturais e as zonas de ponte t rmica uma vez que estes apresentam uma temperatura superior relativamente aos restantes elementos da envolvente e como tal aparecem com uma colora o mais clara 14 ermal PAVO3 14 00 15 43 e 0 86 Figura 2 11 Termograma da fachada de um dos edif cios analisados 2 7 Casos de aplica o da termografia no ramo da Engenharia Civil No campo da engenharia civil a termografia infravermelha surge geralmente associada a estudos no mbito da avalia o da qualidade t rmica da envolvente de edif cios ou na detec o de anomalias relacionadas com a presen a de humidade falta de isolamento e fugas ou infiltra es de ar An lise
4. o imitida pelos objectos que a rodeiam A determina o da temperatura aparente reflectida pelo ambiente numa determinada superf cie pode ser calculada atrav s de um ensaio simples recorrendo a uma folha de alum nio e a um peda o de cart o A metodologia seguida a descrita na ASTM E 1862 97 Standard Test Methods for Measuring and Compensating for Reflected Temperature using Infrared Imaging Radiometers 12 Z Para a realiza o deste ensaio necess rio criar um objecto reflector com reflectividade muito elevada o mais pr ximo de 1 poss vel A folha de alum nio cumpre este requisito no entanto n o apresenta a consist ncia necess ria para ser utilizada como reflector A folha de alum nio na sua forma original apresenta uma superf cie plana e como tal actua como um espelho o que n o serve os prop sitos do ensaio Para criar o reflector a partir da folha de alum nio o primeiro passo amachucar a folha de alum nio e depois reachata la como ilustra a imagem 3 da Figura 5 2 Ao amachucar a folha de alum nio esta deixa de funcionar como espelho sem no entanto perder as suas propriedades 40 reflectoras O passo seguinte passa por envolver o peda o de cart o com a folha de alum nio criando assim o reflector Figura 5 2 Processo de cria o do reflector 1 Peda o de cart o 2 Folha de alum nio 3 folha de alum nio amarrotada e reachatada 4 Cart o envolto com a folha de alum nio refl
5. 50 VII Figura 5 16 Representa o gr fica da distribui o de temperaturas e respectivas linhas ISOL RMICAS ci santos estala dano fat ni due dou ai San e Ega a dl E na q CR Pd aa 50 Figura 5 17 Representa o gr fica da distribui o de temperaturas cece eeseeeseeeseeeeeeees 51 Figura 5 18 Fotografia da zona interior da sala de estar e respectiva localiza o no edif cio 52 Figura 5 19 termograma da zona interior da sala de estar e respectivos pontos de an lise 52 Figura 5 20 Representa o gr fica da distribui o de temperaturas e respectivas linhas ISOL RMICAS sis crerisriasirsogalisesiigasabedo tasas shah to cado GIL sal aba catia tea E dates ela c Lado rua sais Canas T 52 Figura 5 21 Representa o gr fica da distribui o de temperaturas eee eeseeeseeeseeeeeeees 53 Figura 5 22 Fotografia da zona exterior da sala de estar e respectiva localiza o no edif cio 53 Figura 5 23 termograma da zona exterior da sala de estar e respectivos pontos de an lise 54 Figura 5 24 Representa o gr fica da distribui o de temperaturas e respectivas linhas ISOL RMICAS 3 seres nico costes tutidecedectactedetonutes sbueteccitiee Pio dlias ada ssaru dl ubeetaceusdedlecuied dude ga la curta EEA 54 Figura 5 25 Representa o gr fica da distribui o de temperaturas es eee eeseeeseceseeeeeeees 55 Figura 5 26 Fotografia da fachada na zona da sala de estar e respectiva l
6. Infrared method 26 EN ISO 18434 1 2008 Condition monitoring and diagnosis of machines Thermography 27 HENRIQUES Fernando Humidade em Paredes LNEC Lisboa 1994 28 LI Z J et al Application of infrared thermography technique in building finish evaluation Journal of Nondestructive Evaluation ISSN 0195 9298 Vol 19 n 1 2000 p 11 19 82 29 GRINZATO E BISON P G MARINETTI S Monitoring of ancient buildings by the thermal method Journal of Cultural Heritage ISSN 12962074 Vol 3 n 1 2002 p 9 30 OCA A S M GUERRERO I C REQUENA I G Thermographic survey of two rural buildings in Spain Energy and Buildings ISSN 0378 7788 Vol 36 n 6 2004 p 515 523 31 WOERNER T HARRIMAN L MONROE B THOMPSON J LEATHERMAN J Exterior building envelope inspections using thermal infrared imaging Public Building Services of the U S General Services Administration 2006 32 CANDORE J C et al Helps with the thermal diagnosis of the building Detection of defects of insulation by stimulated infra red thermography 9th International Conference on Quantitative InfraRed Thermography Poland 2008 33 SUONKETO J KORPI M AALTONEN A Detecting points of unintentional ventilation 7th International Symposium on Nondestructive Testing in Civil Engineering Nantes France 2009 34 SNELL J SPRING R Nondestructive Testing of Building Envelope Syste
7. o entre a distribui o de temperaturas 3 ETICS com 5 cm de EPS ETICS com 8 cm de EPS A coloca o do sistema ETICS introduz uma camada de isolamento ao longo do pormenor construtivo que anteriormente n o possu a qualquer tipo de isolamento Esta mudan a traduz se numa melhoria significativa do comportamento t rmico da envolvente A adop o do sistema EPS30 revela aumentos de cerca de 3 C no paramento exterior do piso aquecido e de cerca de 1 C no piso n o aquecido No paramento interior as temperaturas aumentam tamb m embora de maneira menos significativa cerca de 1 C em ambos os pisos Tal como se havia verificado para a mesma zona do edif cio 1 a utiliza o de placas de isolamento com uma maior espessura resulta na uniformiza o das temperaturas nos paramentos interior e exterior No entanto neste edif cio este fen meno acentua se quando se utiliza um sistema EPS80 77 78 7 CONCLUS ES 7 1 Conclus es A parte experimental do presente trabalho que envolveu a recolha dos termogramas foi efectuada numa s noite Os ensaios foram efectuados no final do m s de Mar o uma vez que foi a nica data em que se reuniram as condi es meteorol gicas m nimas necess rias para a realiza o dos mesmos Este aspecto foi uma das maiores condicionantes ao n vel dos termogramas obtidos uma vez que o material utilizado foi o recolhido nessa data Teria sido ben fico realizar mais ensaios de forma a poder ter ma
8. 2010 16 LNEC Regras para a concess o de uma aprova o t cnica europeia eta ou de um documento de homologa o dh a sistemas comp sitos de isolamento t rmico pelo exterior ETICS 2010 17 FREITAS Vasco P Isolamento t rmico de fachadas pelo exterior reboco delgado armado sobre poliestireno expandido ETICS Relat rio HT 191A 02 Porto 2002 18 WEBER Manual t cnico Weber therm isolamento t rmico de fachadas 19 SAINT GOBAIN WEBER Ficha t cnica Sistema Weber therm classic 2012 20 EN ISO 10211 2007 Thermal bridges in building construction Heat flows and surface temperatures Detailed calculations 21 DECRETO LEI n 80 2006 Regulamento das Caracter sticas de Comportamento T rmico dos Edif cios 22 DECRETO LEI n 118 2013 Sistema de Certifica o Nacional SCE Regulamento de Desempenho Energ tico dos Edif cios de Habita o REH e Regulamento de Desempenho Energ tico dos Edif cios de Com rcio e Servi os RECS 23 SANTOS Carlos A MATIAS Lu s Coeficientes de Transmiss o T rmica deElementos da Envolvente dos Edif cios ITE 50 LNEC Lisboa 2006 24 ADENE Princ pios orientadores da revis o da legisla o na rea dos edif cios Confer ncia mais energia Mais efici ncia Lisboa Novembro 2012 25 EN 13187 1999 Thermal performance of buildings qualitative detection of thermal irregularities in building envelopes
9. W m C x coeficiente de transmiss o t rmica pontual W C B Dimens o linear da ponte t rmica m Ux z Coeficiente de transmiss o t rmica segundo a direcc o X W m C Uy z Coeficiente de transmiss o t rmica segundo a direcc o Y W m C ly Comprimento do elemento segundo a direc o x m ly Comprimento do elemento segundo a direc o y m XIV 1 INTRODU O 1 1 Enquadramento Vivemos numa poca em que o custo de vida cada vez mais alto e o aquecimento global uma realidade cada vez mais presente provocando altera es nos padr es de temperatura pelos quais sempre nos regemos A efici ncia energ tica assume um papel de destaque nas pol ticas de sustentabilidade que visam diminuir a depend ncia de combust veis f sseis e promover o uso de energias renov veis de forma a melhorar o comportamento energ tico dos edif cios Ao n vel da Europa o sector dos edif cios respons vel por cerca de 40 do consumo total de energia e 36 das emiss es de CO2 sendo que as previs es apontam para um aumento do consumo de energia no sector dos edif cios 1 Em Portugal de acordo com a ADENE quase um ter o da energia consumida nos edif cios e se for contabilizado somente o consumo de energia el ctrica este valor ascende aos 62 24 Energia Final agricultura Energia El ctrica A ricultura Servi os 3 2 12 Servi os Residencial Industria i Industria
10. de 2 cm e paredes interiores simples rebocadas O primeiro termograma analisado corresponde ao quarto principal do edif cio O termograma foi obtido na an lise pelo interior e ilustra a distribui o de temperaturas na zona de liga o entre duas fachadas O A GA cite A KN e N AY Figura 5 10 Fotografia da zona interior do quarto e respectiva localiza o no edif cio 47 Figura 5 12 Representa o gr fica da distribui o de temperaturas e respectivas linhas isot rmicas Tendo em conta a simetria do pormenor construtivo os resultados da an lise num rica v o ser iguais nos paramentos segundo as direc o X e Y de modo que se optou por analisar os dados somente segundo uma das direc es Foram definidos os 10 pontos para an lise sendo que os primeiros 5 pontos apresentam um distanciamento entre eles de apenas 5 cm de forma a melhor ilustrar o comportamento na zona de liga o entre as paredes que a zona onde se regista uma maior varia o das temperaturas comparativamente com a restante zona corrente Os restantes pontos est o distribu dos pela restante zona corrente uma vez que a varia o da temperatura nesta zona menor n o havendo necessidade para uma an lise t o detalhada 48 Quadro 5 4 Valores de temperatura obtidos atrav s da termografia infravermelha e atrav s da an lise num rica 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Termografia C 14 4 14 9 15 1 15 2 15 2 15 2 15 4
11. vel Li lon Tempo de utiliza o da bateria Uma hora e meia Fonte de alimenta o Adaptador AC 90 260V 50 60 Hz DC 12V Voltagem DC 11 16V Poupan a de energia Desliga se automaticamente modo de stand by manual Especifica es gerais Peso 0 800kg incluindo bateria e lente de 27 4 mm Dimens es Cx Lx A 259 x 80 x 135 mm 39 Corpo da c mara Pl stico e borracha Temperatura de funcionamento 15 a 45 C Temperatura de armazenamento 40 a 70 C Protec o s agress es do ambiente IP54 Choque 25 g IEC 68 2 29 Vibra o 2 g IEC 68 2 6 Transfer ncia de imagem para o PC USB Rev 2 0 12 Mbit Conectividade USB 5 4 C lculo da emissividade e da temperatura ambiente reflectida atrav s do m todo experimental A emissividade e a temperatura aparente reflectida s o dois dos par metros que mais influenciam o valor das medi es num ensaio termogr fico No mbito da realiza o deste trabalho ambos foram calculados atrav s de ensaios de execu o relativamente simples 5 4 1 M todo experimental para a determina o da temperatura aparente reflectida A temperatura medida atrav s de uma c mara termogr fica numa determinada superf cie afectada pelo meio ambiente que a rodeia Uma vez que todos os objectos imitem radia o parte da radia o emitida por uma superf cie corresponde radia
12. 1 2 Malhasol 50 Quadro I 2 Abobadilha cer mica 0 304 Quadro I 2 Alvenaria de tijolo furado 0 1 Im 0 407 Quadro 1 5 BISCO Calculation Results BISCO data file salamaria bsc Number of nodes 30435 Heat flow divergence for total object 0 000618012 Heat flow divergence for worst node 0 0574337 Col Type Name tmin tmax ta flow in flow out c c c W m W m 2 MATERIAL Tijolo 8 45 16 41 3 MATERIAL Reboco 8 30 16 47 4 MATERIAL Argamassa 8 54 16 33 5 MATERIAL Bet o 8 46 12 23 6 MATERIAL Caixa de ar 9 53 11 44 7 BC SIMPL Ambiente Int 13 55 16 47 14 97 0 00 8 BC SIMPL Ambiente Ext 8 30 8 58 0 00 14 97 10 MATERIAL Isolamento 9 85 14 68 Temperature factor EN ISO 10211 0 594 hi 7 70 W m K Rsi 0 13 m K W Surface condensation if RH gt 79 at 17 20 C Linear thermal transmittance EN ISO 10211 psi Q ti te U1 11 U2 12 0 421 W m K Equivalent thermal transmittance Ueq Q ti te 11 12 0 832 W m K Q 14 970 W m ti 17 20 C te 8 20 C Ul 0 621 W m K left edge of bitmap 11 1 0000 m distance no 1 U2 0 621 W m K top edge of bitmap 12 1 0000 m distance no 2 Figura 4 2 Output de texto do programa BISCO 33 File Zoom View Settings ais JQ l fa alelel ena mol tli Figura 4 3 Output grafico do programa BISCO Para al m do fluxo de calor que atravessa o pormenor construtivo o programa permite determinar o fluxo de calo
13. 1 3 1 5 0 9 0 9 0 9 O 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 4 Termografia An lise Num rica Figura 5 42 Representa o gr fica da distribui o de temperaturas 64 No estudo desta zona encontrou se a maior discrep ncia entre os valores da an lise num rica e os da termografia infravermelha com os ltimos a serem em m dia cerca de 1 C superiores aos primeiros Ao n vel do comportamento ao longo da envolvente a varia o registada nas diferentes zonas do paramento foi semelhante entre m todos com o efeito de ponte t rmica a ser mais acentuado na an lise termogr fica O coeficiente de transmiss o t rmica linear calculado inferior ao calculado para a zona semelhante no edif cio 1 Este resultado est de acordo com o esperado uma vez que o coeficiente de transmiss o t rmica das paredes superior resultando num coeficiente de transmiss o t rmica linear inferior tal como demonstrado pela equa o 5 5 Quadro 5 177 Compara o do coeficiente de transmiss o t rmica linear para zonas semelhantes Edif cio 2 Edif cio 1 Y W m C 0 318 0 426 5 6 3 An lise dos resultados Atrav s da an lise dos resultados obtidos poss vel estabelecer uma compara o entre os dois m todos e os resultados produzidos por cada um deles Para cada tipo de zona analisada foi estabelecida uma compara o entre as d
14. 58 Figura 5 32 termograma da zona interior da sala de estar e respectivos pontos de an lise E so ia a o BB o m Figura 5 33 Representa o gr fica da distribui o de temperaturas e respectivas linhas isot rmicas Quadro 5 12 Valores de temperatura obtidos atrav s da termografia infravermelha e atrav s da an lise num rica 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Termografia C 14 6 14 9 15 5 15 5 15 4 15 5 15 7 16 0 16 0 16 0 BISCO C 13 5 14 7 15 3 15 6 15 7 15 9 16 1 16 1 16 2 16 2 Diferen a C 1 1 0 2 0 2 0 1 0 3 0 4 0 4 0 1 0 2 0 2 59 Quadro 5 13 Valores de temperatura obtidos atrav s da termografia infravermelha e atrav s da an lise num rica O 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 Termografia An lise Num rica Figura 5 34 Representa o gr fica da distribui o de temperaturas Neste primeiro termograma do edif cio 2 verificou se novamente um comportamento muito semelhante nos resultados obtidos atrav s dos dois m todos sendo que neste caso os valores obtidos s o muito aproximados excep o do ponto que se encontra na zona de liga o pontol no qual se verifica uma diferen a de cerca de 1 C O coeficiente de transmiss o t rmica linear calculado inferior ao calculado para a zona semelhante no edif cio 1 Este resultado est de acordo com o esperado uma vez que o coeficiente de t
15. Europeia EN 13187 1999 nomeadamente no que diz respeito s capacidades do sensor de infravermelho que opera na gama entre os 7 5 um e os 13 um a norma imp e que o sensor opere acima dos 2 um No que diz respeito aos demais requisitos ao n vel do equipamento a ThermaCam B4 permite a visualiza o da radia o aparente da superf cie em an lise exibindo os diferentes n veis de temperatura da mesma permitindo guardar as imagens captadas na sua mem ria interna Foi utilizado um trip como suporte para a c mara de forma a garantir a estabilidade do equipamento durante o ensaio tal como indicado pela norma Requisitos para a realiza o do ensaio A prepara o pr via fundamental para a realiza o de um ensaio termogr fico O conhecimento cerca do equipamento a utilizar e sobre o objecto em an lise s o fundamentais para que o ensaio produza os resultados esperados Ao n vel do equipamento foram efectuadas algumas medi es pr vias de forma a criar familiaridade com o equipamento com as suas funcionalidades e a forma correcta de o operar Foi efectuado um levantamento das caracter sticas do edif cio de forma a seleccionar as zonas a analisar Foi igualmente garantido que o acesso total ao edif cio facilitando a realiza o do ensaio O edif cio analisado est equipado com um sistema de aquecimento que consiste numa caldeira Figura 2 alimentada a gas leo que por sua vez distribui o calor atrav s de um
16. ThermaCam modelo B4 8 A utiliza o da c mara simples sendo poss vel executar a maioria dos comandos usando apenas os bot es da consola O software e op es da c mara s o controlados atrav s de um sistema de menus que s o operados atrav s dos bot es da consola As imagens registadas podem ser guardadas na mem ria interna da c mara e trabalhadas em tempo real atrav s do software da c mara ou com recurso a um computador port til utilizando o programa ThermaCam Reporter da FLIR Systems Este modelo de c mara apresenta as seguintes caracter sticas 38 Quadro 5 1 Especifica es da Flir ThermaCam modelo B4 Desempenho de imagem Foco Manual Tempo de start up Aproximadamente 15 segundos Tempo de start up a partir do modo de suspens o lt 1 segundo a 25 C Detector Matriz de plano focal n o arrefecido microbol metro 320 x 240 pixels Faixa espectral 7 5 13 um Apresenta o de imagem Ecr LCD a cores 2 5 16 bit Sa da de sinal de v deo Sinal de v deo composto CVBS ITU R BT 470 PAL SMPTE 170M NTSC Temperatura Faixa de temperatura 20 C at 120 C Precis o 2 C ou 2 do valor de leitura Laser Classifica o Classe 2 Laser de D odo ALGalnP Semicondutor Tipo ImW 635 nm vermelho Sistema el ctrico Tipo de bateria Bateria recarreg
17. como o caso das liga es entre diferentes elementos construtivos Figura 3 2 Exemplos de pontes t rmicas 7 O fluxo de calor segue sempre no sentido do elemento com menor resist ncia sua passagem Em zonas de ponte t rmica n o existe uniformidade da resist ncia t rmica dos elementos ou seja nestas zonas as heterogeneidades existentes provocam altera o na direc o das linhas de fluxo de calor Figura 3 3 que deixam de ser rectil neas e tomam a direc o mais favor vel sua passagem Desta forma o fluxo de calor perde a sua unidireccionalidade assumindo um comportamento bidireccional ou tridireccional Figura 3 3 Pontes t rmicas devido transi o entre materiais a e devido altera o da espessura do elemento b 26 c d Figura 3 4 Pontes t rmicas devido a diferen a entre rea interna e externa c e devido a diferentes elementos de liga o d No que diz respeito classifica o as pontes t rmicas s o geralmente divididas em pontes t rmicas lineares ou bidimensionais e pontes t rmicas pontuais ou tridimensionais As pontes t rmicas lineares s o as que ocorrem devido liga o entre dois elementos estruturais de planos diferentes como o caso da liga o entre duas paredes verticais ou entre fachada e laje interm dia Figura 3 4 A este tipo de ponte t rmica est sempre associado um coeficiente de tra
18. de modela o num rica e os princ pios utilizados c lculo dos pormenores construtivos modelados O quinto cap tulo o mais importante uma vez que tem car cter experimental e ao longo deste cap tulo que se apresentam os resultados das an lises efectuadas O sexto cap tulo dedicado an lise das propostas de melhoria dos edif cios estudados No s timo e ltimo cap tulo apresentam se as conclus es sobre os resultados obtidos e apresentam se algumas sugest es para futuros desenvolvimentos 2 TERMOGRAFIA INFRAVERMELHA 2 1 Radia o Infravermelha A descoberta da radia o infravermelha deve se ao astr nomo ingl s Sir William Herschel que no ano de 1800 procurava descobrir quais as cores do espectro respons veis pelo aquecimento de objectos Da sua pesquisa concluiu que a temperatura aumentava medida que se passava do violeta para o vermelho sendo que a maior temperatura se verificava para al m do vermelho e do espectro vis vel espectro visivel ultravioleta infravermelha prisma luz solar Figura 2 1 Decomposi o da luz solar atrav s de um prisma 2 2 2 Espectro electromagn tico e a radia o infravermelha Todos os corpos emitem e absorvem radia es electromagn ticas que resultam das agita es internas da mat ria Na g nese de qualquer subst ncia est o os tomos ou mol culas que oscilam e trocam cargas el ctricas entre si As vibra es e a rota o dos tom
19. e a diferen a entre as temperaturas registadas em ambas as divis es demasiado pequena para que os resultados produzidos apresentem grandes diferen as dos obtidos para a zona do quarto de dormir 71 1 18 17 1 0 9 8 7 6 45 14 43 Ri Figura 6 4 Compara o entre a distribui o de temperaturas 1 Solu o existente 2 N Figura 6 5 Compara o entre a distribui o de temperaturas 3 ETICS com 5 cm de EPS 4 ETICS com 8 cm de EPS 72 Zona de liga o entre o piso interm dio e a fachada 1 09 8 7 8 17 16 15 14 13 12 11 1 Figura 6 6 Compara o entre a distribui o de temperaturas 1 Solu o existente 2 ETICS com 3 cm de EPS 13 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 Figura 6 7 Compara o entre a distribui o de temperaturas 3 ETICS com 5 cm de EPS 4 ETICS com 8 cm de EPS Com a introdu o do sistema ETICS passa a existir uma camada de isolamento na zona da ponte t rmica o que ir resultar numa melhoria geral do comportamento t rmico A adop o do sistema EPS30 revela aumentos de cerca de 3 C no paramento exterior do piso aquecido e de cerca de 1 C no piso n o aquecido No paramento interior as temperaturas aumentam tamb m embora de maneira menos significativa Tal como se havia verificado para o pormenor construtivo da zona da sala de estar a utiliza o de placas de isolamento com uma maior espessura resulta na uniformiza o das temperatur
20. esiaencia 32 47 33 Trex Residencial ae Ss q war ste Edificios Edificios 29 da energia final 62 da energia el trica Figura 1 1 Distribui o dos consumos de energia em Portugal 24 A envolvente de um edif cio e sobretudo a sua performance energ tica s o aspectos que devem ser alvo de an lise criteriosa tendo em conta o papel que desempenham ao n vel do comportamento t rmico do edif cio A termografia por infravermelhos uma t cnica n o destrutiva com utiliza o em v rios ramos da ci ncia No ramo da Engenharia Civil a sua utiliza o mais comum nas reas de diagn stico e Z manuten o de edif cios onde utilizada para identificar patologias relacionadas com a falta de isolamento exist ncia de humidade e fugas ou infiltra es de ar entre outras Z No mbito da realiza o deste trabalho a potencialidade mais interessante desta t cnica a sua utiliza o na caracteriza o do comportamento t rmico da fachada de um edif cio Atrav s da capta o de imagens t rmicas poss vel analisar a distribui o de temperaturas que ocorre devido s trocas de energia entre o edif cio e os ambientes interior e exterior 1 2 Objectivos O objectivo principal deste trabalho passa por analisar a qualidade t rmica da envolvente de dois edif cios unifamiliares existentes estabelecendo uma compara o entre os resultados obtidos atrav s de termografia infraver
21. for diferente do esperado deve ser efectuado um registo da ocorr ncia Quando s o detectadas irregularidades necess rio compreender qual a sua origem Caso n o se consiga atribuir a irregularidade ao design da envolvente a efeitos provocados por fontes de calor ou a varia es quer na emissividade quer no coeficiente de transfer ncia de calor ent o a irregularidade deve ser considerada um erro Irregularidades no isolamento t rmico estanquidade ao ar ou a n vel estrutural produzem determinados padr es de temperaturas superficiais Certos tipos de anomalia assumem formas espec ficas num termograma Na an lise de um termograma o seguinte deve ser considerado a Uniformidade da temperatura radiante aparente relativamente a partes da superf cie de zonas semelhantes onde n o existem pontes t rmicas b A regularidade e incid ncia com que surgem zonas quentes ou frias como por exemplo na zona das vigas ou cantos c A localiza o e a forma caracter stica das zonas quentes e das zonas frias d A diferen a de temperatura entre as zonas normais e as zonas quentes e zonas frias Exemplos de caracter sticas padr o Algumas anomalias podem ser facilmente identificadas nos termogramas uma vez que se manifestam geralmente sempre da mesma forma O que se segue s o alguns exemplos do referido acima a Perdas de ar atrav s da envolvente geralmente resultam em formas irregulares com contornos desiguais e grandes
22. m dia superiores cerca de 0 6 C O termograma seguinte ilustra o comportamento t rmico do paramento exterior da sala de estar Tal como se havia verificado na an lise da zona do quarto a distribui o de temperaturas no paramento exterior apresenta uma varia o baixa Figura 5 22 Fotografia da zona exterior da sala de estar e respectiva localiza o no edif cio 53 Figura 5 23 termograma da zona exterior da sala de estar e respectivos pontos de an lise ro o a a o a a a 3 a a a a gt a a w im a B o 15 11 0 E o in ga o o a 2 o q im B a 2 4 6 8 10 0 a 1 3 5 7 9 Figura 5 24 Representa o gr fica da distribui o de temperaturas e respectivas linhas isot rmicas x o 54 Quadro 5 9 Valores de temperatura obtidos atrav s da termografia infravermelha e atrav s da an lise num rica 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Termografia C 9 3 9 8 9 8 10 0 9 8 9 0 9 2 9 2 9 1 9 3 BISCO C 8 4 8 4 8 5 8 6 8 6 8 5 8 5 8 5 8 5 8 5 Diferen a C 0 9 1 4 1 3 1 4 1 2 0 5 0 7 0 7 0 6 0 8 5 4 Termografia 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 An lise Num rica 60 65 70 75 Figura 5 25 Representa o gr fica da distribui o de temperaturas A envolvente apresenta um comportamento distinto entre os dois m todos com os valores obtidos a
23. rie perpendicularmente ao fluxo de calor que os atravessa desde o interior at ao exterior Neste caso o fluxo de calor dado pela seguinte express o Oi 0e W m 4 3 rR W m 4 3 Em que 6 Temperatura no interior C 9 Temperatura no exterior C Rj Resist ncia t rmica do elemento j m2 C W Sendo que e R F 4 4 22 Existem locais da envolvente de um edif cio que s o compostos por elementos que al m de diferentes propriedades apresentam diferentes reas dispostos em paralelo relativamente ao sentido do fluxo de calor Para estes casos assume se que o fluxo de calor total igual soma do fluxo de calor individual de cada elemento Nestes casos o fluxo de calor pode ser calculado atrav s da express o Q s re 0 62 W 4 5 Em que Aj rea do elemento jm R Resist ncia t rmica do elemento j m2 C W 9 Temperatura no interior C 9 Temperatura no exterior C 3 1 2 Convec o A convec o o mecanismo de transmiss o de calor t pico dos fluidos No caso da t rmica de edif cios o fluido relevante o ar e atrav s deste que ocorrem as trocas de calor Estas trocas de calor podem ocorrer devido a diferen as de press o originadas por gradientes t rmicos convec o natural como o caso de uma corrente ascensional junto de um radiador ou ent o devido a diferen as de press o com origem em causas externas convec o f
24. rios cient ficos e de admitir a sua c pia e distribui o com objectivos educacionais ou de investiga o n o comerciais desde que seja dado cr dito ao autor e editor AGRADECIMENTOS Em primeiro lugar gostaria de agradecer ao Professor Doutor Daniel Aelenei cujo contributo e orienta o foram importantissimos na elabora o deste trabalho A sua ajuda apoio e motiva o foram sem d vida uma mais valia ao longo destes meses Gostaria igualmente de agradecer aos meus pais e irm o por todo o carinho apoio e paci ncia n o s durante a elabora o deste trabalho mas durante toda a minha vida Por ltimo gostaria de agradecer aos meus amigos colegas familiares e a todas as outras pessoas que de uma forma ou de outra contribuiram para a elabora o deste trabalho um muito obrigado a todos RESUMO O desempenho t rmico de um edif cio um factor de enorme relevo no conforto t rmico dos seus ocupantes Em edif cios existentes devido s t cnicas construtivas empregues este desempenho tende a ser mais fraco A termografia por infravermelhos uma t cnica de ensaio que utilizada no ramo da engenharia civil h mais de tr s d cadas em v rios tipos de ensaios A an lise termogr fica um m todo de ensaio n o destrutivo r pido e eficaz o que a torna uma mais valia no campo do diagn stico e manuten o preditiva O objectivo deste trabalho avaliar a qualidade t rmica da envolvente de edif c
25. tipo de emissividade atribui se o nome de emissividade total que traduz a rela o entre a energia emitida pelo material com a energia emitida 10 por um corpo negro mesma temperatura Os metais apresentam uma emissividade total pouco elevada aumentando para temperaturas mais elevadas Os n o metais t m uma emissividade total mais elevada geralmente superior a 0 8 sendo que esta baixa para temperaturas mais elevadas 3 O fluxo ptico a grandeza medida pelos detectores de infravermelhos que depende da emissividade e da temperatura do elemento em estudo Para obter medi es reais para a temperatura torna se necess rio conhecer o valor efectivo da emissividade da superf cie que est a ser analisada O valor da emissividade da superf cie pode ser obtido atrav s de m todos simplificados ou recorrendo a listas que apresentam valores tabelados para a emissividade dos diferentes elementos quadro 3 2 Quadro 2 2 Valores tabelados para a emissividade de alguns materiais Adaptado de 4 Material Temperatura C Emissividade Alum nio polido folha 100 0 05 Areia 20 0 90 Bet o 20 0 92 Estuque rugoso lima 10 90 0 91 Madeira carvalho aplainado 20 0 90 Papel branco 20 0 70 0 90 Tijolo alvenaria rebocada 20 0 94 No entanto a utiliza o de valores tabelados deve ser feita de forma cuidada uma vez que os valores tabelados s o referentes a medi es efectuad
26. 0 eta cerne nossos nanni RRRS e et gt x Ss me Ses serene 3 Se tos fee iat lt 3 5 3 os Ss io e eee xe Sos e 3 seas se Ss Sosa Peter tensa Sess Ann SRS R oe atas Ss o 8 sen eae os as e e see o os so Ss xs sete teeseen Seessctas ee seers esteio Ananas esto ese ar Ss e nese sr tetos fis SS osesetetes sn io see e gt sess sesecenes Dos sss Sesser SSB Sos eR ses nn se 8 3 es se mat e eae essas Seeman nte sores sscetesete o sos eee Patas sects iea Z Pera Para sone ees o SSNS no ae Z ar se Sos 3 SSNS seatanseecsceeeenenens ee sete e es 3 s oo sie ae seis se sos sere 3 os sie 3 sect ax atas S 3929090 ste Z hess ae 25960996 96089008900606 S e RRRS poses E HILNORML HE 730 2500 82 Figura 4 1 Programa BISCO A janela de maior dimens o apresenta uma representa o do pormenor num desenho em duas dimens es A janela do lado direito denominada measures indica as dimens es de cada um dos elementos que constituem o pormenor importante ter aten o escala definida logo na primeira linha desta janela que indica a que dist ncia corresponde cada p xel de forma a garantir que as m
27. 0 45 50 55 60 65 70 75 Termografia m An lise Num rica Figura 5 38 Representa o gr fica da distribui o de temperaturas As temperaturas registadas atrav s do ensaio termogr fico foram sempre superiores Apesar de em termos de comportamento os dois m todos apresentarem resultados semelhantes a an lise termogr fica revela um efeito de ponte t rmica mais pronunciado O termograma da fachada Norte Poente da Figura 6 46 ilustra bem o comportamento t rmico da envolvente exterior deste edif cio Para a an lise dos valores das temperaturas na fachada exterior foi modelada a zona de liga o entre a laje de piso interm dio e as paredes que constituem a fachada 62 Figura 5 39 Fotografia da com orienta o Norte Poente e respectiva localiza o no edif cio 10 8 6 4 2 1H Figura 5 40 Termograma da fachada com orienta o Norte Poente e respectivos pontos de an lise 63 180 14 0 ad im 12 5 o O DS aa ee ao ai S 6 2 a VR A o de o Pao ES o al 6 Figura 5 41 Representa o gr fica da distribui o de temperaturas e respectivas linhas isot rmicas Quadro 5 16 Valores de temperatura obtidos atrav s da termografia infravermelha e atrav s da an lise num rica 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Termografia C 9 6 9 6 9 7 10 5 10 8 10 4 10 6 9 7 9 3 9 3 BISCO C 8 6 8 6 9 0 9 2 9 2 9 1 9 1 8 8 8 4 8 4 Diferen a C 1 0 1 0 0 7 1 3 1 6
28. 1 Edificio 1 70 6 2 2 Edificio 2 15 7 CONCLUS ES 79 7 1 Conclus es 79 7 2 Desenvolvimentos futuros 80 BIBLIOGRAFIA 81 ANEXOS 85 Anexo I Gui o para realiza o de uma inspec o termogr fica 87 Anexo II Relat rio de Ensaio Edif cio 1 93 Anexo III Relat rio de Ensaio Edif cio 2 101 Anexo IV Registo de temperaturas 109 VI NDICE DE FIGURAS Figura 1 1 Distribui o dos consumos de energia em Portugal 1 Figura 2 1 Decomposi o da luz solar atrav s de um prisma 5 Figura 2 2 Espectro electromagn tico eeccescessceescecsecsecseceeceaeseeeeseeeeeeseeeeeneeeaeeeaeeeaaeeaaeenaees 5 Figura 2 3 Espectro vis vel e Infravermelho e reereeereereeraaaea 6 Figura 2 4 Representa o da f rmula de Planck para diferentes temperaturas 7 Figura 2 5 Representa o da Lei de Wien para diferentes temperaturas 8 Figura 2 6 Efeitos que interv m na medi o da radia o infravermelha s es 12 Figura 2 7 Falha no isolamento t rmico cccccccceessssececcceceesesneaeeeeececesseseeeeeeeeeseesseaeeeesensees 13 Figura 2 8 Falha no isolamento t rmico cceccccecsssceceessecececssecececseeeceesaeeeeseaeeecsesaeeeesesseeeeees 13 Figura 2 9 Janela mal isolada dando origem a fugas de ar iara 14 Figura 2 10 Acumula o de humidade cece ceseceseceseceeeceeeeeeeeeeeeseaeeeaeeeaaecaaecsaeseaeseaeeeaeeees 14 Figura 2
29. 11 Termograma da fachada de um dos edif cios analisados 15 Figura 3 1 Mecanismos de transmiss o de Calor escessceesceeeeeeeeeeeeeeseeeaeeseecaecsaecsaeeeaeeeseeees 21 Figura 3 2 Exemplos de pontes t rmicas erra erenereaerererraaraaa 26 Figura 3 3 Pontes t rmicas devido transi o entre materiais a e devido altera o da espessura do elemento D Leica torres srenonlogris cp T E E e adia 26 Figura 3 4 Pontes t rmicas devido a diferen a entre rea interna e externa c e devido a diferentes elementos de liga o d rec rrre arara caranaareaaaraa near nanernananaa 27 Figura 4 1 Programa BISCO 00 ee eneinio es terioak airera SE ETEK aae Kaaore in SUEI 32 Figura 4 2 Output de texto do programa BISCO eee 33 Figura 4 3 Output gr fico do programa BISCO e reeeeeereereereraa 34 Figura 4 4 Posicionamento dos planos de corte dist ncia dmin da ponte t rmica 34 Figura 4 5 Linhas de flux iccccsccsssssisesisssscesenasiiess snosecsssasitevsssasuesesincvive acesa da sau aan osteceeeaisecveesss 35 Figura 4 6 Exemplo de uma ponte t rmica em zona de cunhal 35 Figura 5 1 c mara termogr fica Flir ThermaCam modelo B4 38 Figura 5 2 Processo de cria o do reflector 1 Peda o de cart o 2 Folha de alum nio 3 folha de alum nio amarrotada e reachatada 4 Cart o envolto c
30. 15 3 15 6 15 8 BISCO C 13 6 14 7 15 4 15 7 16 1 16 2 16 3 16 4 16 4 16 4 Diferen a C 0 8 0 2 0 3 0 5 0 9 1 0 9 1 1 0 8 0 6 Termografia m An lise Num rica O 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 Figura 5 13 Representa o gr fica da distribui o de temperaturas A envolvente do edif cio apresenta um comportamento semelhante para os dois m todos sendo que em termos de valores as diferen as n o s o muito acentuadas Excepto nos 2 pontos mais pr ximos da zona de liga o as temperaturas obtidas por an lise num rica foram superiores O coeficiente de transmiss o t rmica linear calculado superior aos valores de refer ncia no entanto estes valores correspondem a solu es constructivas simplificadas e s o demasiado conservativos Quadro 5 5 Valores do coeficiente de transmiss o t rmica linear BISCO EN ISO 14683 RCCTE Y W m C 0 439 0 15 0 20 O termograma seguinte corresponde ao quarto principal mas desta feita a an lise incide sobre o comportmento do paramento exterior Tal como na an lise anterior a an lise foi efectuada apenas segundo uma das direc es No entanto neste caso as varia es de temperatura que se observam na an lise num rica s o bastante pequenas Os pontos foram seleccionados de forma a caracterizar a varia o de temperatura na zona do pilar e a zona corrente 49
31. 4 permite a visualiza o da radia o aparente da superf cie em an lise exibindo os diferentes n veis de temperatura da mesma permitindo guardar as imagens captadas na sua mem ria interna Foi utilizado um trip como suporte para a c mara de forma a garantir a estabilidade do equipamento durante o ensaio tal como indicado pela norma Requisitos para a realiza o do ensaio A prepara o pr via fundamental para a realiza o de um ensaio termogr fico O conhecimento cerca do equipamento a utilizar e sobre o objecto em an lise s o fundamentais para que o ensaio produza os resultados esperados Ao n vel do equipamento foram efectuadas algumas medi es pr vias de forma a criar familiaridade com o equipamento com as suas funcionalidades e a forma correcta de o operar Foi efectuado um levantamento das caracter sticas do edif cio de forma a seleccionar as zonas a analisar Foi igualmente garantido que o acesso total ao edif cio facilitando a realiza o do ensaio O edif cio analisado est equipado com um sistema de aquecimento que consiste numa caldeira Figura 2 alimentada a gas leo que por sua vez distribui o calor atrav s de um conjunto de radiadores Figura 3 distribuidos pelas divis es do edif cio O sistema foi instalado cerca de oito anos e a sua disposi o conforme o representado na figura 1 94 Figura 2 Caldeira do sistema de aquecimento 95 Figura 3 Radiadore
32. Certificado Energ tico cont m informa es sobre as caracter sticas construtivas do im vel referindo a constitui o da envolvente assim como equipamentos utilizados na climatiza o e produ o de guas quentes sanit rias As exig ncias energ ticas destes equipamentos tamb m s o quantificadas existindo um limite m ximo que n o pode ser ultrapassado 29 O conforto t rmico numa habita o alcan ado quando as trocas de calor entre os ocupantes e o espa o envolvente se processam sem que os corpos tenham de produzir ou perder grandes quantidades de calor no processo O calor produzido pelos corpos vari vel consoante o tipo de actividade desenvolvida a idade e o pr prio sexo sendo que um homem produz em m dia mais calor do que uma mulher na execu o da mesma actividade Este calor trocado com o ambiente exterior atrav s de condu o convec o radia o e evapora o Assim sendo podemos definir os seguintes par metros ambientais que influenciam directamente o conforto t rmico Temperatura do ar Velocidade do ar Humidade do ar VV V WV Temperatura m dia radiante A temperatura do ar influ ncia a perda de calor dos corpos por convec o e por evapora o A temperatura do ar ideal de acordo com o RCCTE de 20 C durante o ver o e de 25 C e 50 de humidade relativa durante o inverno O processo de renova o do ar num espa o designado por ventila o A ventila o de um es
33. K 1 5 1 3 5 7 9 11 13 15 Comprimento de onda Figura 2 4 Representa o da f rmula de Planck para diferentes temperaturas Adaptado de 4 Como se pode ver pela figura 2 4 a radi ncia espectral come a com valor zero para A 0 de seguida atinge rapidamente o seu valor m ximo voltando ao zero medida que aumenta o comprimento de onda Observa se ainda que quanto maior a temperatura mais r pidamente se atinge o valor m ximo para a radi ncia espectral Derivando a Lei de Planck em fun o do comprimento de onda obt m se a Lei do deslocamento de Wien que traduz o deslocamento do m ximo valor da radi ncia espectral em fun o da temperatura 3 Amix um 3 2 10 10 10 107 Radi ncia espectral Comprimento de onda Figura 2 5 Representa o da Lei de Wien para diferentes temperaturas Adaptado de 4 Atrav s da figura podemos ver que quanto maior a temperatura do corpo maior a radi ncia espectral registando se o valor m ximo a um comprimento de onda menor A temperatura aparente do sol de 6000 K e o valor m ximo da radi ncia ocorre para Am x 0 5um precisamente na posi o central da gama vis vel do espectro 3 A lei de Stefan Boltzmann resulta da integra o da Lei de Planck e permite obter o valor total da radi ncia espectral de um corpo negro para uma determinada temperatura T R o X T4 W m 3 3 Em que R Radi ncia espectral total do corpo negr
34. Oc e OT c temperatura durante o ensaio temperatura Temperatura exterior SE 8T OE ZT SCOT O ST ST VT 60 T vO CT SS OT 67 6 St 8 ve z 6c 9 ves 6T V Temperatura durante o ensaio Temperatura 111
35. R Manual do conforto t rmico Studio Nobel 5 Edi o 2001 6 RODRIGUES Ant nio M et al T rmica de Edif cios Edi es ORION Lisboa Mar o 2009 7 CORVACHO Maria H Pontes t rmicas An lise do fen meno e proposta de solu es Disserta o para obten o do grau de Doutor em Engenharia Civil FEUP 1996 8 FLIR Systems Thermacam B4 User s Manual 2006 9 FLIR Systems Infrared Guidebook for Building Applications Flir Systems AB Infrared Training Centre 2009 10 TESTO Pocket Guide Thermography Theory Practical Application Tips and Tricks 2009 11 WARDLAW J GRYKA M WANNER F BROSTOW G KAUTZ J A new approach to thermal imaging visualisation EngD Group Project University College London 2010 12 ASTM E 1862 97 Standard Test Methods for Measuring and Compensating for Reflected Temperature using Infrared Imaging Radiometers 13 PHYSIBEL BISCO computer program to calculate two dimensional steady state heat transfer in free form objects Version 9 0w 2008 14 EN ISO 10211 2 2001 Thermal bridges in building construction Calculation of heat flows and surface temperatures Part 2 Linear thermal bridges 81 15 VEIGA Maria do R MALANHO Sofia Sistemas Comp sitos de Isolamento T rmico pelo Exterior ETICS Comportamento global e influ ncia dos componentes 3 Congresso Portugu s de Argamassas de Constru o Lisboa LNEC
36. a Na zona do quarto as temperaturas obtidas por termografia s o superiores na zona da ponte t rmica e inferiores na zona corrente As varia es de temperatura na sala de estar do edif cio 1 e na sala de estar do edif cio 2 apresentam um comportamento semelhante o que pode indicar a exist ncia de uma anomalia que afecta o comportamento t rmico na zona corrente do paramento exterior da zona do quarto Esta varia o tamb m se pode dever a um eventual erro de medi o O facto do edif cio 2 n o possuir isolamento t rmico n o se traduz num decr scimo significativo nas diferen as de temperatura relativamente ao edif cio 1 como se verificava na an lise pelo interior As diferen as de temperatura que se verificaram na an lise pelo exterior s o de modo geral superiores s verificadas pelo interior Nas zonas de pilar o efeito de ponte t rmica na realidade bem mais acentuado do que o sugerido pela an lise num rica 67 Zona de liga o entre a laje de piso interm dio e a fachada Na figura 5 45 est representada a compara o entre as diferen as de temperatura obtidas na zona de liga o entre o piso interm dio e a fachada O g i o Q E O Ko q O c U U Q SOPIR ETER RA EEE Figura 5 45 Representa o gr fica da compara o entre diferen as de temperatura na zona de liga o entre o piso interm dio e a fachada Da an lise das diferen as de
37. a 6 3 Compara o entre a distribui o de temperaturas 1 Solu o existente 2 ETICS com 3 cm de EPS 3 ETICS com 5 cm de EPS 4 ETICS com 8 cm de EPS 71 VIII Figura 6 4 Compara o entre a distribui o de temperaturas 1 Solu o existente 2 72 Figura 6 5 Compara o entre a distribui o de temperaturas 3 ETICS com 5 cm de EPS 4 ETICS com 8 emde EPS o riieteta roroa aaa oo KEA apura de aa da e CEC a alo a El e fu a 72 Figura 6 6 Compara o entre a distribui o de temperaturas 1 Solu o existente 2 ETICS com 3cm de EPS qse niea nE AEE EAA EATE A Ti nel fases E ETAS 73 Figura 6 7 Compara o entre a distribui o de temperaturas 3 ETICS com 5 cm de EPS 4 ETICS com cm de BEEPS iuie A E E TA E T teas 74 Figura 6 8 Compara o entre a distribui o de temperaturas 1 Solu o existente 2 ETICS com 3 cm de EPS 3 ETICS com 5 cm de EPS 4 ETICS com 8 cm de EPS 75 Figura 6 9 Compara o entre a distribui o de temperaturas 1 Solu o existente 2 ETICS COM S Cride EPS nea aa a ed datas debated ede aaa aiee aA aeS 76 Figura 6 10 Compara o entre a distribui o de temperaturas 3 ETICS com 5 cm de EPS ETICS com 8 em de EPS secccssscctsssticessssssiecesssvesss scoseessscsteevsaesueeessacvivs saascenssatveerssstedeevassevese ests 77 NDICE DE QUADROS Quadro 3 1 Valores da absor o reflex o e transmis
38. a aplica o do sistema sobre as solu es construtivas existentes Foram modeladas tr s solu es distintas com placas de EPS com 30 50 e 80 mm de espessura Para efeitos de simplifica o estes sistemas ser o referidos por EPS30 EPS50 e EPS80 respectivamente 6 2 Constitui o do sistema ETICS As diferentes marcas presentes no mercado nacional oferecem de modo geral o mesmo modelo de produto apresentando algumas varia es entre elas O sistema mais utilizado consiste na aplica o de um reboco delgado armado sobre poliestireno expandido tal como ilustrado nas figuras 6 1 e 6 2 Placas de isolamento t rmico em poliestireno expandido moldado EPS coladas e ou fixadas mecanicamente ao pano de parede resistente em alvenaria ou bet o armado Reboco delgado armado com rede de fibra de vidro revestindo as placas Revestimento decorativo que proporciona acabamento e resist ncia as solicita es clim ticas e mec nicas Figura 6 1 Constitui o do sistema de ETICS 18 69 Revestimento de acabamento 2 mm 2 Revestimento das placas 4 5 mm EPS 5mm 4 Argamassa de colagem 2 mm Figura 6 2 Exemplo do sistema ETICS Adoptado Sistema com placas de EPS com 5 cm Como referido anteriormente a modela o foi efectuada para tr s espessuras diferentes de poliestireno expandido Desta forma poss vel estabelecer uma compara o entre os resultados obtidos para cada uma delas e ide
39. a ul oa IS eba E gases Sueli dona E TE E NE nioa Pla negu Ea 62 Figura 5 38 Representa o gr fica da distribui o de temperaturas 62 Figura 5 39 Fotografia da com orienta o Norte Poente e respectiva localiza o no edif cio 63 Figura 5 40 Termograma da fachada com orienta o Norte Poente e respectivos pontos de I AEE E PE E E seve utelecea seth dl aU e AREA TE E de A RUA CO SEA so AN CEE a 63 Figura 5 41 Representa o gr fica da distribui o de temperaturas e respectivas linhas ISOTEC AS iaeei esra eE Ea EAEE A EEE A a EN venaddevisvestevenasdieveatiesth r i 64 Figura 5 42 Representa o gr fica da distribui o de temperaturas s sesesrerrerrsrrerrrrrserrerees 64 Figura 5 43 Representa o gr fica da compara o entre diferen as de temperatura nas zonas INUETIOL OS enian a e RR PR RD PONTO DANE PAR RR RR RARA RR DR 66 Figura 5 44 Representa o gr fica da compara o entre diferen as de temperatura nas zonas CXLCLIOTES siso disessdaavis enthec end cesvabnda cuucssinavisesthsstesddadh A E do gp do bio Ea cb ada Ui pes Th Aston aguda nas 67 Figura 5 45 Representa o gr fica da compara o entre diferen as de temperatura na zona de liga o entre o piso interm dio e a fachada eee ereereeeereerrerraa 68 Figura 6 1 Constitui o do sistema de ETICS errar 69 Figura 6 2 Exemplo do sistema ETICS Adoptado Sistema com placas de EPS com 5 cm 70 Figur
40. almente os bolores desenvolvem se em cantos zonas de pontes t rmicas ou atr s do mobili rio uma vez que nestes locais o ar mais calmo e a luz solar n o incide O fundo nutriente necess rio ao seu desenvolvimento s o pequenas quantidades de mat ria org nica como a ucares gorduras e sobretudo celulose Esta mat ria org nica encontra se na grande maioria dos edif cios na forma de papel de parede cola e certos tipos de pintura 7 As zonas de pontes t rmicas s o assim locais prop cios ao desenvolvimento deste tipo de fungo que para al m do desconforto visual pode provocar danos ao n vel dos acabamentos e consequ ncias nefastas para a sa de 28 Heterogeneidade de temperaturas superficiais Uma ponte t rmica d origem a um abaixamento da temperatura superficial interior da envolvente Este abaixamento vai criar uma heterogeneidade das temperaturas superficiais o que a partir de uma determinada amplitude pode ter consequ ncias desagrad veis dando origem ao aparecimento de manchas altera es diferenciadas de tintas e revestimentos e a fissura o As manchas resultam da deposi o desigual de p nas diferentes zonas da superf cie interior da envolvente Nas zonas mais frias o p fica mais facilmente retido aparecendo superf cie do revestimento como que uma imagem dos elementos construtivos 7 Degrada o de revestimentos Todos os factores descritos anteriormente v o provocar a degrada o d
41. alores de temperatura obtidos atrav s da termografia infravermelha e atrav s da an lise Num rica keora eieiei na eas A ET EEA E EE a E EE a e Ei 56 Quadro 6 12 Valores de temperatura obtidos atrav s da termografia infravermelha e atrav s da an lise Num rica niie n a a a a a a a a as 59 Quadro 6 12 Valores de temperatura obtidos atrav s da termografia infravermelha e atrav s da an lise NUM RICA sessed cds do deta ceies tasvis esdeasvesdsecsdocsiasdsreatiasisesdnstecsddnesseceiastacediacetbeedetiesidanidedees 60 Quadro 6 13 Compara o do coeficiente de transmiss o t rmica linear para zonas semelhantes ist cece creche rosaries st ce deta a duet es EE a Goa Sa a PU a aa Dl ao CR A a ae dice atts 60 Quadro 6 14 Valores de temperatura obtidos atrav s da termografia infravermelha e atrav s da an lise num rica cass sccicsesssccaveccticetvsstiesdecececseeaisevsssesuscosssagededsosdiesssasatesdsanseessseniiernegeciedesiaeviveeges 61 Quadro 6 15 Valores de temperatura obtidos atrav s da termografia infravermelha e atrav s da an lise Num rica soren ines isesira outras le Ecos AEA gual eden aaa das A EA E a aea aR 64 Quadro 6 16 Compara o do coeficiente de transmiss o t rmica linear para zonas semelhantes meserna eie a EEE E AEE cada alude EA A E Dis da casi a ida dear Catia 65 XI XII SIMBOLOGIA E ABREVIATURAS ETICS Sistemas de Isolamento T rmico pelo Exterior EIFS Exterior Insulation and Finish Sys
42. ar A solu o construtiva semelhante encontrado na zona do quarto e o termograma corresponde zona de liga o entre duas fachadas Tal como na zona do quarto foi tida em conta a simetria da solu o construtiva e a an lise efectuou se segundo uma das direc es O coeficiente de transmiss o t rmica linear calculado semelhante ao da zona do quarto uma vez que se trata da mesma solu o construtiva Quadro 5 7 Valores do coeficiente de transmiss o t rmica linear BISCO EN ISO 14683 RCCTE Y W m C 0 439 0 15 0 20 51 Figura 5 20 Representa o gr fica da distribui o de temperaturas e respectivas linhas isot rmicas 52 Quadro 5 8 Valores de temperatura obtidos atrav s da termografia infravermelha e atrav s da an lise num rica 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Termografia C 14 5 14 8 15 0 15 1 15 3 15 7 15 6 15 7 15 9 16 1 BISCO C 13 7 14 8 15 5 15 7 16 1 16 3 16 4 16 4 16 5 16 5 Diferen a C 0 8 0 0 5 0 6 0 8 0 6 0 8 0 7 0 6 0 4 O 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 Termografia M An lise Num rica Figura 5 21 Representa o gr fica da distribui o de temperaturas A semelhan a do que se havia verificado na zona do quarto de dormir obteve se um comportamento semelhante atrav s dos dois m todos sendo que os valores obtidos atrav s da an lise num rica foram em
43. ara o pr via necess ria com a finalidade de assegurar que os resultados obtidos s o fi veis Todos os requisitos e medidas est o descritos na Norma Europeia EN 13187 1999 Thermal performance of buildings qualitative detection of thermal irregularities in building envelopes Infrared method 25 De forma a preparar o ensaio termogr fico foi produzido um gui o de com base nesta norma no qual devem ser escritas informa es cerca do edif cio do equipamento utilizado condi es climat ricas e outros factores relevantes para a realiza o de um ensaio termogr fico Do preenchimento do gui o resulta um relat rio de ensaio que deve acompanhar o relat rio termogr fico uma vez que a informa o nele descrita complementa o ensaio 37 Encontram se em anexo o gui o para a realiza o de uma inspec o termogr fica Anexo I e os relat rios de acompanhamento aos ensaios termogr fico realizados nos edif cios Anexo II e Anexo IID 5 3 Equipamento utilizado O equipamento utilizado na recolha dos termogramas foi uma c mara termogr fica Flir ThermaCam modelo B4 A radia o fun o da temperatura superficial de um objecto A c mara permite efectuar a medi o das temperaturas superficiais de um objecto ou superf cie captando a radia o emitida pelo objecto e fazendo a convers o para uma imagem t rmica que pode ser visualizada no ecr LCD de 2 5 Figura 5 1 c mara termogr fica Flir
44. arte dos corpos est relacionada com a no o de corpo negro Um corpo negro a defini o que se atribui a um objecto que absorve toda a radia o de que alvo independentemente do comprimento de onda A Lei de Kirchhoff determina que um corpo capaz de absorver toda a radia o em qualquer comprimento de onda igualmente capaz de emitir radia o Apesar de ser um conceito te rico poss vel recriar de forma pr tica o conceito de corpo negro Construindo uma caixa imperme vel luz utilizando material absorvente opaco excepto numa pequena abertura num dos lados da mesma A radia o que entra pela abertura dispersa e absorvida por reflex es repetidas sendo que apenas uma frac o infinitesimal dessa radia o ir ser perdida atrav s da abertura resultando na absor o quase integral dessa radia o A radia o emitida por um corpo negro traduzida atrav s da Lei de Planck dR AT _ 2nhc _ _ W m 3 1 dA Fe Em que dR AT da Radi ncia espectral do corpo negro a comprimento de onda c Velocidade da luz 3 x 108 m s h Constante de Planck 6 6 x 10734 J s k Constante de Boltzmann 1 4 x 1023 J K T Temperatura absoluta K de um corpo negro Comprimento de onda um A representa o gr fica da f rmula de Planck produz uma fam lia de curvas Figura 2 4 900 K 7 T k D 6 a a 5 pd 800K fe 4 ke 4 3 x 700K 2 600
45. as com determinadas condi es nomeadamente a temperatura de ensaio o acabamento da superf cie do material a gama de comprimentos de onda adoptada e o ngulo de medi o 2 5 2 Reflectividade dos materiais A reflectividade dos materiais uma propriedade que pode influenciar os resultados de uma medi o A energia captada pelo receptor resultante da radia o emitida por um corpo temperatura To resulta da sobreposi o de tr s efeitos Figura 2 6 3 e O corpo reflecte uma frac o da energia emitida pelo ambiente equivalente emitida por um corpo negro temperatura Ta e Seo corpo parcialmente transparente transmite uma frac o da radia o emitida pelo fundo correspondente emitida por um corpo negro temperatura Tp e Ocorpo que emite radia o pr pria por se encontrar temperatura To 11 OBJECTO AMBIENTE Figura 2 6 Efeitos que interv m na medi o da radia o infravermelha 3 Se o corpo estiver rodeado de outros corpos a diferentes temperaturas maiores do que a do corpo em quest o o par metro relacionado com a energia emitida fun o da sua temperatura Ty e emissividade Eo afectado devido reflex o por parte do corpo da radia o incidente emitida pelos objectos que o rodeiam 2 5 3 Atenua o atmosf rica A presen a da atmosfera entre a fonte emissora e o equipamento pode originar perturba es na medi o Al m da atenua o resultante da
46. as nos paramentos interior e exterior 74 6 2 2 Edif cio 2 Zona da sala de estar a a 17 16 13 10 9 8 7 18 15 14 12 11 I I Figura 6 8 Compara o entre a distribui o de temperaturas 1 Solu o existente 2 ETICS com 3 cm de EPS 3 ETICS com 5 cm de EPS 4 ETICS com 8 cm de EPS C No edif cio 2 a aplica o do sistema EPS30 resulta num aumento substancial das temperaturas ao longo de todo o pormenor Uma vez que este edif cio n o possui qualquer camada de isolamento t rmico os resultados obtidos s o ainda mais significativos do que os que verificados no edif cio 1 No paramento exterior registaram se aumentos da temperatura m dia 15 na ordem dos 4 C No paramento interior verificou se uma diminui o na varia o das temperaturas ao longo da zona corrente com um aumento de cerca de 2 C em determinadas zonas do paramento A adop o de sistemas com maior espessura de isolamento t rmico EPS50 e EPS80 resulta na uniformiza o das temperaturas sendo que a solu o EPS80 regista temperaturas praticamente uniformes nos paramentos interior entre os 16 e os17 C e exterior entre os 14 e os 15 C Zona de liga o entre o piso interm dio e a fachada 18 17 16 15 1 09 8 7 4 13 12 11 1 Figura 6 9 Compara o entre a distribui o de temperaturas 1 Solu o existente 2 ETICS com 3 cm de EPS 76 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 Figura 6 10 Compara
47. as precau es na prepara o e realiza o dos ensaios e na an lise dos resultados podem chegar se a conclus es erradas correndo o risco de confundir defeitos da superf cie analisada com irregularidades na temperatura superficial Na an lise ao trabalho desenvolvido a autora defende ainda que a emissividade a reflectividade e a atenua o atmosf rica s o os principais factores a considerar para a realiza o de uma medi o SNELL et al 34 em 2002 e WILD 2007 35 discutiram a import ncia de forma o adequada e da especializa o em f sica das constru es e m todos construtivos de forma produzir diagn sticos correctos de edif cios utilizando a termografia infravermelha KALAMEES et al 36 em 2008 publicaram em 2008 o resultado de um estudo efectuado em 21 edif cios unifamiliares e em 16 edif cios de apartamentos na Finl ndia no qual os autores analisam a localiza o das zonas de ponte t rmica e de fuga de ar para o exterior utilizando a termografia e um teste de pressuriza o Os autores determinam atrav s de uma an lise estat stica a localiza o e tipo de ponte t rmica e fuga de ar que se verificam neste tipo de edif cios Em 2008 JAWORSKI 37 apresentou os resultados da sua pesquisa no uso da termografia para avaliar qualitativamente as perdas de calor de edif cios para exterior e determinar a sua efici ncia t rmica O Autor chegou conclus o que a perda de calor do edif cio para o exte
48. berturas planas Detectar fugas em canaliza es VV VV V Detectar falhas em sistemas de aquecimento e ar condicionado Apesar do equipamento permitir a detec o de todos estes defeitos necess rio que o utilizador do equipamento seja qualificado de forma a poder interpretar correctamente os termogramas A interpreta o incorrecta dos mesmos poder resultar num diagn stico incorrecto No caso representado na figura 2 7 verifica se a falta de isolamento t rmico numa sec o da parede Neste caso o termograma permite identificar facilmente a falha uma vez que a zona em quest o apresenta uma temperatura superior restante envolvente A figura 2 8 verifica se o mesmo problema mas desta feita a situa o verifica se no interior do edif cio 77 Figura 2 7 Falha no isolamento t rmico 9 i Ee Figura 2 8 Falha no isolamento t rmico 9 A exist ncia de fugas ou infiltra es de ar compromete o funcionamento dos sistemas de aquecimento e ar condicionado resultando em consumos mais elevados Pode ainda dar origem a condensa es internas comprometendo igualmente a qualidade do ar interior Em casos de exist ncia deste tipo de 13 anomalia poss vel identificar um padr o em que as zonas em torno da anomalia est o arrefecidas devido passagem de ar frio como ilustrado na figura 2 9 18 94 18 16 14 12 104 Figura 2 9 Janela mal isolada dando origem a fugas de ar 9
49. calculado por meio de um ensaio descrito no ponto 4 4 2 Da defini o incorrecta deste par metro podem resultar valores incorrectos de temperatura Termograma desfocado Na altura da recolha dos termogramas importante ter aten o ao foco da imagem uma vez que esta propriedade n o pode ser alterada posteriormente 10 Dist ncia de medi o A cada ponto no termograma corresponde uma determinada rea Esta varia de acordo com a dist ncia a que a c mara se encontra da superf cie analisada Quando a medi o efectuada a uma dist ncia maior cada ponto corresponde a uma rea maior de superf cie e a temperatura registada passa a ser uma m dia da zona perdendo se o detalhe 11 Uma maior dist ncia entre o equipamento e a zona a analisar implica tamb m uma maior influ ncia da atenua o atmosf rica Atenua o atmosf rica A presen a da atmosfera entre a fonte emissora e o equipamento pode originar perturba es na medi o Al m da atenua o resultante da propaga o atmosf rica os gradientes t rmicos e a turbul ncia criam heterogeneidades no ndice de refrac o do ar o que resulta na degrada o da qualidade da imagem obtida atrav s do equipamento A atenua o atmosf rica a principal causa de problemas durante as medi es uma vez que acarreta erro sistem tico que fun o da gama espectral 19 utilizada da dist ncia de observa o e das condi es meteorol gicas Assim sen
50. cio O edif cio est localizado numa zona com baixa densidade populacional e onde as casas est o em pequenos aglomerados Do lado da fachada com orienta o Norte Nascente existe um terreno baldio com bastante vegeta o maioritariamente vores de grande e m dio porte e O equipamento utilizado no ensaio foi uma C mara termogr fica Flir thermacam modelo B4 n mero de s rie 30100540 Figura 6 C mara termogr fica Flir thermacam B4 f O ensaio foi realizado no dia 23 de Marco de 2014 teve inicio as 22h15 97 g Na altura do in cio do ensaio o a temperatura exterior do ar era de 8 4 C Nas 24 horas que antecederam o ensaio verificou se uma temperatura m xima de 20 5 C e uma m nima de 7 1 C h Nas 12 horas que antecederam a realiza o do ensaio o c u esteve de modo geral limpo apresentando alguma nebulosidade no per odo entre as 10h00 e as 12h00 Uma vez que o ensaio foi realizado durante a noite n o houve radia o solar durante o decorrer do mesmo O c u apresentava se limpo e sem nebulosidade i Durante a realiza o do ensaio n o se registou qualquer precipita o No que diz respeito ac o do vento no decorrer do ensaio n o se verificava nenhuma brisa digna de registo J A temperatura interior registada oscilava entre os 17 17 5 C verificando se uma varia o de temperatura ao longo da envolvente de cerca de 9 C k N o foi considerado necess rio contabilizar di
51. conjunto de radiadores Figura 3 distribuidos pelas divis es do edif cio O sistema foi instalado cerca de seis anos e a sua disposi o conforme o representado na Figura 1 102 Figura 1 Disposi o dos radiadores no edif cio representados a laranja Figura 2 Caldeira do sistema de aquecimento 103 Figura 3 Radiador e toalheiro do sistema de aquecimento Informa o complementar ao relat rio termogr fico A informa o que se segue serve como complemento ao relat rio termogr fico efectuado ao edif cio 2 O modelo seguido o descrito no anexo I a O ensaio foi realizado de acordo com o planeado tendo sido recolhidos termogramas de duas zonas de fachadas distintas As divis es em an lise pelo interior foram n a zona da sala de estar b O projecto deste edif cio data de Mar o de 1985 O edif cio constituida por paredes exteriores duplas com caixa de ar sem isolamento t rmico e paredes interiores simples rebocadas de acordo com a figura 4 Argamassa de assentamento Reboco 1 5 cm Tijolo vazado 11 cm Caixa de ar 5 cm Tijolo vazado 11 cm Reboco 2 cm EEE DGE GENE GENE ERES HER Hr i A E O Argamassa de assentamento Reboco 1 5 cm Tijolo vazado 11 cm Reboco 1 5 cm Figura 4 Parede dupla esquerda parede simples direita 104 c As paredes analisadas s o de alvenaria de tijolo e possuem reboco de argamassa base de c
52. corre quando existe contacto entre corpos ou subst ncias com diferentes temperaturas por meio de movimentos e choques entre as part culas de ambos O fluxo de calor pode ser calculado matematicamente atrav s da Lei de Fourier Para o caso unidimensional quando o diferencial de temperatura ocorre somente segundo a direc o X o fluxo de calor dado por do Q 1 4 2 Em que Condutibilidade t rmica do material W m C A rea da superf cie m d0 Diferen a de temperatura entre duas part culas 4 1 21 dX Dist ncia entre as part culas m A propaga o do calor ocorre atrav s dos materiais conforme a sua condutibilidade t rmica Esta define se como a capacidade que estes t m para conduzir o calor e traduz se atrav s da quantidade de calor Q transmitida atrav s da espessura e na direc o normal superf cie de rea A devido ao diferencial de temperatura 40 que se estabelece entre as suas fronteiras expressa da seguinte forma do Q 4A Ps 4 2 Em que Condutibilidade t rmica do material W m C A rea da superficie m 40 Diferen a de temperatura entre fronteiras e Espessura do elemento m No entanto os elementos de constru o n o s o homog neos mas sim constitu dos por diversos elementos com propriedades distintas No caso de uma parede considera se que esta se trata de um elemento composto por v rios elementos dispostos em s
53. da o No caso do edif cio 2 na qual n o existe isolamento t rmico fica a d vida se a solu o EPS30 seria suficiente ou se em contrapartida seria mais indicado adoptar o sistema EPS50 Em qualquer dos casos a adop o do sistema EPS80 seria excessiva uma vez que a melhoria introduzida n o muito significativa relativamente s outras solu es propostas 7 2 Desenvolvimentos futuros Em futuros trabalhos realizados no mesmo dom nio seria interessante efectuar os ensaios termogr ficos em diferentes per odos do dia e com diferentes condi es atmosf ricas Seria tamb m interessante comparar diversos edif cios com diferentes datas de constru o de forma determinar a influ ncia do envelhecimento dos materiais construtivos no desempenho t rmico e a forma como estes afectam a distribui o de temperaturas nas envolventes 80 BIBLIOGRAFIA 1 SOUSA Jo o O paradigma da efici ncia energ tica dos edif cios Revista Edif cios e Energia Novembro Dezembro 2012 2 MENDON A Lu s V et al A termografia por infravermelhos como ferramenta para auxilio inspec o e manuten o dos edif cios Spybuilding JEM 2013 3 BARREIRA Eva Aplica o da termografia ao estudo do comportamento higrot rmico dos edif cios Disserta o para obten o do grau de Mestre em Constru o de Edif cios FEUP 2004 4 FLIR Systems Manual do utilizador 2010 5 FROTA An sia B SCHIFFER Sueli
54. do todas as medi es efectuadas a uma dist ncia superior a 10 metros devem ser corrigidas 3 Radia o solar Os ensaios devem ser realizados em per odos do dia ou da noite em que a radia o solar ou a sua aus ncia produza o mais r pido aquecimento ou arrefecimento da superf cie 2 Mesmo em dias com o c u nublado a radia o solar difusa pode alterar os padr es t rmicos do exterior do edif cio pelo que os ensaios exteriores devem ser efectuados durante o per odo da noite evitando assim altera o das caracter sticas devido ao sol Fontes externas de radia o A exist ncia de fontes externas de radia o como aquecedores luzes ou candeeiros deve ser acautelada Estes aparelhos devem ser desligados antes do in cio do ensaio de forma a que a radia o emitida por eles n o altere os resultados do ensaio Nebulosidade As nuvens reflectem a radia o infravermelha atrasando a transfer ncia de calor para o exterior As medi es durante o per odo nocturno devem ser efectuadas em per odos de pouca ou nenhuma nebulosidade de forma a assegurar que a transfer ncia de energia ocorre de forma mais eficaz Velocidade do vento Os ventos fortes t m um efeito de arrefecimento e consequentemente reduzem as temperaturas superficiais Os ensaios termogr ficos n o se devem realizar se a velocidade do vento for superior a 25 km h 2 Humidade A humidade tende a dispersar o calor na superf cie e
55. e incluir a Uma descri o do ensaio realizado b Uma breve descri o dos pormenores construtivos do edif cio com base em desenhos plantas ou outra informa o dispon vel c O tipo de materiais que constituem a superf cie analisada e valores estimados para a emissividade d A orienta o das fachadas de acordo com os pontos cardeais e uma descri o da zona em torno do edif cio outros edif cios vegeta o geografia do terreno e Uma descri o do equipamento utilizado incluindo marca modelo e n mero de s rie f Datae hora do ensaio g A temperatura do ar exterior incluindo os valores m nimos e m ximos registados durante as vinte e quatro horas que antecederem o ensaio e durante a realiza o do mesmo h Informa o geral sobre as condi es da radia o solar que se verificarem nas doze horas que antecederem o ensaio e durante a realiza o do mesmo i A precipita o a direc o do vento e velocidade do vento durante a realiza o do ensaio j A temperatura do ar interior e a diferen a de temperaturas atrav s da envolvente durante a realiza o do ensaio k Quando for considerado necess rio a diferen a na press o atmosf rica entre o lado a favor do vento e o lado contra o vento D Outros factores relevantes como s bitas mudan as no estado do tempo m Registo de qualquer desvio significativo dos requisitos do ensaio n Esbo os ou fotos do edif cio identificando o local o
56. e o obtido atrav s da an lise num rica Nas an lises efectuadas pelo exterior os valores produzidos pela an lise num rica apresentaram sempre uma varia o menor do que os obtidos atrav s da termografia e de modo geral estes valores foram inferiores o que indica que se verifica uma maior perda de calor atrav s da envolvente Na recolha do termograma na zona exterior do quarto do edif cio 1 poss vel que tenha ocorrido algum erro uma vez que este apresenta algumas diferen as relativamente aos outros termogramas recolhidos em zonas semelhantes 19 As maiores diferen as entre m todos encontrados em algumas zonas do edif cio 1 sugerem que a camada de isolamento t rmico poder apresentar um desempenho mais fraco Analisando de forma cr tica os resultados da metodologia proposta os resultados foram satisfat rios sendo que em termos de comportamento geral da distribui o de temperaturas foram obtidos resultados semelhantes atrav s dos dois m todos No objectivo secund rio do trabalho os resultados obtidos tamb m foram interessantes Nas propostas de melhoria utilizando o sistema ETICS no caso do edif cio 1 e uma vez que j existe uma camada de isolamento t rmico a adop o do sistema EPS30 passando neste caso a existir 6 cm de isolamento t rmico parece ser suficiente para que o comportamento do edif cio fique mais pr ximo do ideal e sem nenhuma an lise ou estudo complementar seria a recomen
57. ecolhidos na an lise dos edif cios foram modelados os pormenores construtivos das zonas estudadas A partir do programa BISCO e utilizando as temperaturas interior e exterior que se registaram aquando da realiza o dos ensaios termogr ficos o comportamento t rmico destas zonas foi simulado Estabelecendo uma compara o entre as distribui es de temperatura obtidas com o programa BISCO e as distribui es de temperaturas registada atrav s da termografia foi efectuada uma an lise comparativa entre os valores obtidos atrav s dos dois m todos De forma a seleccionar os pontos para an lise foi colocada em cada zona analisada uma escala em cart o com marcas espa adas de 5 cent metros Figura 5 6 de forma a poder determinar dist ncias na imagem Para cada imagem termogr fica foram seleccionados 10 pontos ilustrativos da temperatura ao longo do pormenor construtivo Figura 5 6 Coloca o da escala para determina o dos pontos de an lise Na an lise computacional dos termogramas o programa utilizado foi o FLIR ThermaCam Reporter que permite a an lise pontual das temperaturas O programa BISCO permite efectuar a an lise da distribui o de temperaturas do pormenor construtivo apresentando os resultados atrav s de uma distribui o gr fica por intervalos de temperatura associados a uma cor ou tonalidade Uma vez que o programa apresenta as temperaturas por intervalos de temperatura e n o pontualmente foi
58. ector Para a determina o da temperatura aparente reflectida colocou se o reflector paralelamente superf cie analisada Figura 5 3 e ajustou se a emissividade da c mara para 1 O reflector foi colocado numa posi o perpendicular c mara e de seguida foi efectuada a medi o da temperatura no reflector Figura 5 4 O processo foi repetido mais duas vezes e no final o valor assumido para a temperatura aparente reflectida foi a m dia entre as tr s medi es efectuadas 41 Figura 5 3 Reflector colocado na parede perpendicularmente c mera 19 DBIDa 181705318 100 Cb Figura 5 4 Medi o da temperatura no reflector Quadro 5 2 Resultados da medi o da temperatura aparente reflectida Temperatura C Medi o n 1 21 5 Medi o n 2 21 1 Medi o n 3 21 3 M dia 21 3 42 5 4 2 M todo experimental de c lculo da emissividade da superf cie Na recolha dos termogramas realizada no mbito deste trabalho foi utilizado o valor de 0 86 para a emissividade das superf cies analisadas O valor adoptado o valor tabelado do menu da c mara termogr fica para o tipo de superf cie analisada Ao adoptar o valor tabelado em detrimento de um valor calculado atrav s do m todo experimental poss vel eliminar o erro humano que poderia resultar da determina o experimental in situ Apesar de a escolha ter reca do sobre o valor tabelado para a emissividade p
59. edidas definidas correspondem s medidas reais A janela inferior esquerda denominada colours a janela onde se definem a c r o nome o tipo de material utilizado e as regras aplic veis a cada um dos elementos Os materiais utilizados como por exemplo a alvenaria de tijolo ou o bet o armado s o definidos com o tipo MATERIAL e para estes s o definidos os respectivos valores de condutibilidade t rmica A em W mK Aos ambientes interior e exterior atribu se o tipo BC SIMPL simplified boundary condition que define as condi es de fronteira para estas zonas ficando definidas com a regra HI NORMAL e HE para o interior e exterior respectivamente Para as condi es de fronteira necess rio definir a condi o que as caracteriza que neste caso a temperatura em cada um dos ambientes Em pormenores construtivos em que est o representados espa os de ar como por exemplo uma caixa de ar ou uma outra cavidade o programa permite efectuar a divis o destes espa os e calcular a condutividade t rmica atrav s de cada um deles com base no sentido do fluxo de calor que atravessa o elemento Assim sendo necess rio definir os espa os de ar com o tipo EQUIMAT equivalent material e definir o sentido do fluxo de calor que atravessa o elemento Ap s a defini o do sentido do fluxo de calor o programa define automaticamente o valor para a condutibilidade t rmica de cada cavidade A ltima janela que se
60. encontra no canto inferior direito denominada Border U Values indica o coeficiente de transmiss o t rmica do elemento contacto com cada margem do bitmap 32 4 2 C lculo do fluxo de calor coeficiente de transmiss o t rmica e coeficiente de transmiss o t rmica linear Ap s a defini o criteriosa das propriedades de todos os materiais o programa est em condi es de efectuar o c lculo do modelo Tendo por base o m todo dos elementos finitos o programa executa a descretiza o do pormenor construtivo numa malha composta por elementos triangulares e calcula a temperatura em cada n da malha Analisando os resultados o programa determina a temperatura em cada elemento do pormenor construtivo e fornece os dados sob a forma de texto Figura 4 2 e atrav s de um output gr fico que traduz as diferentes temperaturas de cada elemento atrav s de um sistema de cores Figura 4 3 Para a determina o das propriedades dos materiais foram utilizadas as tabelas de refer ncia do documento do LNEC ITE 50 23 Quadro 4 1 Condutibilidade t rmica dos materiais Adaptado de 23 Material Condutibilidade t rmica W m C Refer ncia ITE 50 2006 Isolamento t rmico EPS 0 037 Quadro I 1 Argamassa tradicional 1 3 Quadro 1 2 Reboco tradicional 1 3 Quadro I 2 Revestimento de ladrilho cer mico 1 3 Quadro I 2 Bet o armado 2 Quadro 1 2 Betonilha de regulariza o 1 3 Quadro
61. erial a uma determinada temperatura e para um dado comprimento de onda a emissividade e a absor o espectrais da sua superf cie s o iguais ou seja a A A 3 5 No quadro 3 1 est o estabelecidos os valores de A p A e T A para alguns materiais que ilustram os v rios extremos da equa o Quadro 2 1 Valores da absor o reflex o e transmiss o espectral em corpos idealizados Corpo Negro e A 1 pay 0 T M 0 Corpo transparente lt 4 0 PA 9 TA 1 Espelho perfeito e A 0 PAY 1 TA 0 Superficie opaca e A p A 1 1A 0 Corpo cinzento e A constante p A constante 2 5 Factores que influenciam a medi o da radia o A an lise dos resultados obtidos atrav s da termografia pode ser complicada e eventualmente conduzir a conclus es erradas Caso n o sejam tomadas as devidas precau es na prepara o e realiza o dos ensaios A termografia por infravermelhos consiste na capta o de imagens do calor radiado por uma superf cie denominados termogramas Caso n o sejam tomadas as devidas precau es na prepara o e realiza o dos ensaios os resultados podem ser bastante diferentes Como tal necess rio conhecer os factores que podem ter influenciam nos resultados obtidos assim como a forma como estes afectam os mesmos 2 5 1 Emissividade dos materiais A emissividade de uma superf cie define a efici ncia com que esta emi
62. feren as de press o atmosf rica uma vez que a ac o do vento n o era significativa e o edif cio n o possui equipamento de ventila o mec nica D N o se verificou qualquer mudan a ao n vel das condi es atmosf ricas m O ensaio decorreu sem qualquer tipo de contratempo e sempre de acordo com os objectivos tra ados n No relat rio termogr fico est o devidamente assinaladas as locais de onde foram recolhidos os termogramas 0 Uma inspec o termogr fica deste tipo normalmente efectuada quando h necessidade de detectar anomalias e determinar a sua origem O objectivo desta inspec o passava por efectuar um levantamento do comportamento t rmico da envolvente do edif cio Dada a natureza do ensaio n o foram detectadas anomalias ao n vel de infiltra es danos no revestimento ou isolamento entre outras anomalias que podem ser detectadas num ensaio termogr fico 98 p As zonas do edif cio que foram analisadas est o representadas no relat rio termogr fico q N o h nada a registar neste campo r N o foram efectuados qualquer ensaio ou investiga o complementar 99 100 Anexo III Relat rio de Ensaio Edif cio 2 Data da termografia 23 03 2014 101 Requisitos ao n vel do Equipamento O equipamento utilizado no ensaio foi uma c mara termogr fica da marca FLIR Systems modelo ThermaCam B4 Este equipamento cumpre com os requisitos impostos pela Norma
63. grafia infravermelha foi utilizado conjuntamente com um teste de pressuriza o do edif cio descrito na EN 13829 2000 Thermal performance of buildings Determination of air permeability of buildings Fan pressurization method Os autores realizaram um ensaio termogr fico antes do ensaio de pressuriza o e outro posteriormente e atrav s da compara o entre os ensaios determinaram os pontos onde existiam problemas de estanquidade Os edif cios foram alvo de interven o para repara o das anomalias detectadas e um novo teste de estanquidade comprovou a val ncia da metodologia empregue A an lise quantitativa requer outro tipo de cuidados e apresenta maiores condicionantes uma vez que necess rio quantificar as varia es da temperatura superficial sendo necess rio o uso de um software para introdu o de dados referentes emissividade temperatura ambiente dist ncia superf cie e humidade de forma a efectuar as devidas correc es aos valores da temperatura registados No trabalho realizado em 2004 BARREIRA 3 estudou os v rios factores que influenciam a medi o num ensaio termogr fico de forma a determinar a sensibilidade do equipamento A autora procede ainda prepara o de um cat logo de emissividades de diversos materiais para facilitar a realiza o 16 de futuros ensaios A termografia descrita pela autora como uma t cnica de aplica o simples no entanto se n o forem tomadas as devid
64. ia infravermelha na determina o do valor do coeficiente de transmiss o t rmica da envolvente de edif cios Os autores compararam os resultados obtidos atrav s da termografia com resultados obtidos usando um termohigr metro e os valores da norma ISO 9869 1994 Thermal insulation Building elements In situ measurement of thermal resistance and thermal transmittance obtendo resultados aceit veis Mais recentemente em 2013 GONZ LEZ AGUILERA et al 41 desenvolveram um estudo com foco na determina o da efici ncia energ tica da envolvente de edif cios Os autores obt m dados geom tricos e t rmicos atrav s da termografia e utilizam t cnicas de modela o autom tica para criar modelos tridimensionais que utilizam na determina o da efici ncia energ tica J no decorrer do ano de 2014 EDIS et al 42 publicaram os resultados de um estudo levado a cabo para detectar problemas de humidade em fachadas com revestimento cer micos aderente Os autores validaram a utiliza o da termografia infravermelha e os ganhos solares do edif cio como m todo para detectar preliminarmente as anomalias Os resultados s o posteriormente comparados com os obtidos atrav s de an lise num rica 2 8 Avalia o dos par metros relevantes na obten o de termogramas A termografia infravermelha pela sua especificidade e m todo de aplica o est sujeita a uma s rie de factores que de uma forma ou de outra v o influenciar os
65. idades energ ticas Agravamento do risco de condensa es superficiais internas O ar no interior de um edif cio composto por uma determinada percentagem de vapor de gua que depende da produ o de vapor no local da ventila o e da quantidade de vapor transportada pelo ar exterior O arrefecimento de uma massa de ar pode provocar condensa es de vapor de gua sempre que seja atingido o limite de satura o correspondente a uma dada temperatura No caso do interior dos edif cios o arrefecimento ocorre de forma localizada junto aos paramentos das paredes exteriores em particular nas zonas de ponte t rmica como o caso da generalidade dos elementos estruturais Durante a esta o de arrefecimento as faces interiores das paredes exteriores encontram se em geral a uma temperatura inferior do ar ambiente dando origem ao aumento da humidade relativa da camada de ar em contacto com as paredes dando origem a condensa es 27 A presen a de humidade nestas zonas vai dar origem a bolores e degrada o dos revestimentos Desenvolvimento de bolores Para o aparecimento e desenvolvimento de bolores numa superf cie basta que se re nam determinadas condi es como quantidade suficiente de oxig nio temperatura adequada entre os 5 e os 25 C sem varia es bruscas um fundo nutriente apropriado humidade suficiente fornecida com regularidade mantendo a humidade superf cie aus ncia de sol e ar calmo Ger
66. iferen as de temperatura obtidas com o objectivo de identificar padr es e eventuais erros de medi o que possam ter ocorrido Zona de liga o entre paramentos pelo interior Na Figura 5 43 est representada a compara o entre as diferen as de temperatura obtidas Os valores dizem respeito an lise das zonas interiores no quarto e sala do edif cio 1 e na sala do do edif cio 2 65 O e iv Am a iv i o E i O c i O Q 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 maano moradia1 05 02 05 05 08 4 09 44 08 05 aStamoradai 08 0 0505 08 06 08 07 106 04 Figura 5 43 Representa o gr fica da compara o entre diferen as de temperatura nas zonas interiores Da an lise da desta zona retiraram se as seguintes conclus es gt A temperatura obtida atrav s da an lise termogr fica no ponto 1 Zona de liga o entre paramentos foi sempre superior obtida atrav s da an lise num rica no mesmo ponto As diferen as de temperatura nas duas divis es do edif cio 1 s o muito semelhantes como seria de esperar uma vez que se trata da mesma solu o construtiva e de condi es de temperatura bastante semelhantes No edif cio 1 nos dois pontos mais pr ximos da zona de liga o entre paramentos as temperaturas obtidas atrav s da termografia s o superiores Nos restantes pontos as temperaturas registadas atrav s da an lise num rica s o super
67. imento e areia A emissividade seleccionada para a realiza o do ensaio foi de 0 86 Este valor o valor que vem tabelado no menu da c mara para paredes de reboco plaster d Figura 5 Localiza o do edif cio O edif cio encontra se localizado num pequeno aglomerado de casas numa zona com baixa densidade populacional Do lado da fachada com orienta o Sul Nascente existe outra casa sendo que dos outros lados apenas existe terreno livre e com pouca vegeta o e O equipamento utilizado no ensaio foi uma C mara termogr fica Flir thermacam modelo B4 n mero de s rie 30100540 Figura 6 C mara termogr fica Flir thermacam B4 f O ensaio foi realizado no dia 23 de Mar o de 2013 e teve in cio s 23h00 105 g Na altura do inicio do ensaio a temperatura exterior do ar era de 8 C na altura em que o ensaio terminou registavam se 7 7 C Nas 24 horas que antecederam o ensaio verificou se uma temperatura m xima de 20 6 C e uma minima de 7 1 C h Nas 12 horas que antecederam a realiza o do ensaio o c u esteve de modo geral limpo apresentando alguma nebulosidade no per odo entre as 10h00 e as 12h00 Uma vez que o ensaio foi realizado durante a noite n o houve radia o solar durante o decorrer do mesmo O c u apresentava se limpo e sem nebulosidade i Durante a realiza o do ensaio n o se registou qualquer precipita o No que diz respeito ac o do vento no deco
68. in facades with adhered ceramic cladding Construction and Building Materials 51 2014 p 187 197 84 ANEXOS 85 86 Anexo I Gui o para realiza o de uma inspec o termogr fica Princ pios da inspec o termogr fica a Determinar a distribui o de temperaturas da superf cie em an lise atrav s da medi o da temperatura radiante aparente obtida atrav s da c mara termogr fica b Determinar se distribui o de temperaturas da superf cie em an lise normal e se esse n o for o caso qual a origem das anomalias c C lculo do tipo e extens o das anomalias verificadas As anomalias registadas geralmente t m origem em defeitos ao n vel do isolamento t rmico exist ncia de humidade no elemento em an lise ou exist ncia de fugas de ar atrav s da envolvente Para determinar a origem das anomalias podem ser usados termogramas de refer ncia como base para compara o Quando se recorre a termogramas de refer ncia necess rio especial aten o uma vez que estes s devem ser usados em casos em que o elemento em an lise possua as mesmas caracter sticas construtivas do elemento retratado igualmente necess rio que as caracter sticas ambientais durante a realiza o do ensaio sejam semelhantes s que se verificaram durante a recolha dos termogramas de refer ncia Requisitos ao n vel do equipamento Uma c mara termogr fica um aparelho bastante sens vel e cuja utiliza o pa
69. interior C Oe Temperatura do ambiente exterior C Figura 4 6 Exemplo de uma ponte t rmica em zona de cunhal 14 35 Considerando o pormenor representado na figura 4 6 sujeito a um diferencial de temperatura AO 0 0e o fluxo de calor que atravessa o pormenor por unidade de comprimento z contabilizando o acr scimo provocado pela zona de ponte t rmica dado por Em que Ux z Coeficiente de transmiss o t rmica segundo a direcc o X W m 2 C Uy z Coeficiente de transmiss o t rmica segundo a direcc o Y W m C ly Comprimento do elemento segundo a direc o x m ly Comprimento do elemento segundo a direc o y m Dividindo o fluxo de calor Q pelo diferencial de temperatura obt m se o coeficiente de transmiss o t rmica linear associado ponte t rmica da zona do cunhal 122 pe VW Uxz x ly Uy z x ly 5 3 Sendo o coeficiente de transmiss o t rmica linear dado por WY iy Uy z x ly Uy z x ly 5 4 Ou para um caso geral dado por y X U x li 5 5 36 5 AN LISE EXPERIMENTAL 5 1 Descri o da an lise A componente pr tica deste trabalho incide sobre a an lise termogr fica do comportamento t rmico da envolvente exterior de dois edif cios unifamiliares Os resultados s o depois comparados com os obtidos atrav s de an lise num rica Os edif cios seleccionados para este trabalho encontram se na mesma zona e possue
70. iores o que indica que na realidade se verifica uma maior perda de calor atrav s da envolvente A diferen a de temperaturas na zona interior do edif cio 2 segue uma traject ria semelhante s do edif cio 1 no entanto a diferen a registada entre m todos significativamente inferior s registadas no edif cio 1 Nas divis es do edif cio 1 as diferen as de temperatura registadas s o superiores s registadas no edif cio 2 que n o possui isolamento t rmico nas paredes Isto poder indicar que o isolamento t rmico no edif cio 1 n o tem o desempenho que deveria 66 Zona de liga o entre paramentos pelo exterior Na figura 5 44 est representada a compara o entre as diferen as de temperatura obtidas Desta feita a an lise recai sobre o comportamento das zonas exteriores no quarto e sala do edif cio 1 e na sala do edif cio 2 O Qa i l dm o o E ft i O c o am Q 1 2 3 4 5 6 7 89 10 Figura 5 44 Representa o gr fica da compara o entre diferen as de temperatura nas zonas exteriores Da an lise desta zona retiraram se as seguintes conclus es gt Ao contr rio do que se verificou na an lise pelo interior as diferen as de temperatura nas duas divis es do edif cio 1 diferem bastante uma da outra Na zona da sala de estar as temperaturas obtidas por termografia s o sempre superiores s obtidas atrav s da an lise num ric
71. ios atrav s de uma an lise experimental utilizando como recurso a termografia infravermelha A an lise termogr fica foi realizada em dois edif cios unifamiliares das d cadas de 80 e 90 nos quais foram captadas imagens termogr ficas para an lise da distribui o de temperaturas ao longo da envolvente exterior Observando os resultados obtidos atrav s desta an lise e estabelecendo uma compara o com os resultados obtidos atrav s da modela o num rica utilizando o software BISCO foi poss vel caracterizar a qualidade t rmica das respectivas envolventes e identificar diferen as entre os resultados obtidos atrav s dos dois m todos Na parte final do trabalho sugerida uma proposta de melhoria para os edif cios analisados procedendo se modela o num rica da aplica o de algumas solu es de refor o de isolamento t rmico de forma a observar o impacto que as mesmas teriam na melhoria do comportamento t rmico dos mesmos Palavras Chave desempenho t rmico termografia por infravermelhos modela o num rica BISCO isolamento t rmico ABSTRACT The thermal performance of a building is one the most important factors that affect the thermal comfort of its occupants In existing buildings due to the construction techniques employed this energy performance tends to be poor Infrared thermography is a measurement technique that has been used for building diagnostics for more than three decades Thermographic analysi
72. is material para an lise e tamb m para poder efectuar uma an lise mais completa dos edif cios Outra condicionante de realizar os ensaios todos na mesma noite foi a do tempo dispon vel para fazer os ensaios uma vez que estes foram realizados a um domingo a uma hora tardia e havia a preocupa o de causar o m nimo de transtorno e perturba o aos moradores Os c lculos da emissividade e da temperatura aparente reflectida s o relativamente simples quando realizados num ambiente controlado no entanto o seu c lculo correcto in situ mais complicado especialmente no exterior em que as condi es atmosf ricas s o vari veis e afectam facilmente os valores medidos Os objectivos propostos no in cio do trabalho foram cumpridos O objectivo principal que passava por avaliar a qualidade t rmica da envolvente dos edif cios atrav s da compara o entre o m todo da termografia infravermelha e o m todo num rico foi conseguido e obtiveram se seguintes conclus es De modo geral na compara o dos resultados obtidos atrav s dos dois m todos os resultados obtidos atrav s da termografia infravermelha apresentaram uma maior varia o na an lise de zonas pelo exterior e a an lise num rica apresentava maior varia o na an lise pelo interior Nas zonas de pilar e na zona mais pr xima dos pilares as temperaturas registadas pela termografia foram sempre superiores indicando um efeito de ponte t rmica mais acentuado do qu
73. m caracter sticas construtivas semelhantes A principal diferen a reside no facto de um n o possuir camada de isolamento t rmico na constitui o da sua envolvente Ambos os edif cios foram sujeitos a obras para instala o de um sistema de aquecimento a gas leo Os edif cios foram escolhidos devido s semelhan as entre si e ao facto de apenas um possuir isolamento t rmico o que constitui um factor de interesse adicional uma vez que permite verificar a influ ncia da presen a da camada de isolamento t rmico no comportamento do edif cio Para simplifica o os edif cios foram denominados como edif cio 1 e edif cio 2 de acordo com a ordem pela qual foram analisados No caso do edif cio 1 foi ainda estabelecida uma compara o entre os valores obtidos para o coeficiente de transmiss o t rmica linear e os valores de refer ncia da norma EN ISO 14683 2007 Thermal bridges in building construction Linear thermal transmittance Simplified methods and default values e do Regulamento das Caracter sticas de Comportamento T rmico dos Edif cios RCCTE para solu es construtivas semelhantes Para o edif cio 2 procedeu se somente ao c lculo do coeficiente uma vez que os valores de refer ncia estabelecidos as normas e regulamentos aplicam se a solu es com isolamento t rmico 5 2 Prepara o do ensaio termogr fico Para a realiza o de uma inspec o termogr fica existe toda uma s rie de requisitos e prep
74. melha e an lise num rica Para a concretiza o deste objectivo ser o analisados dois edific os unifamiliares localizados na mesma zona e com caracter sticas semelhantes Ser o analisadas as caracter sticas dos edif cios e ser efectuado um ensaio termogr fico de forma a efectuar um levantamento do comportamento da envolvente exterior dos mesmos Para compara o dos resultados obtidos ser o modelados os pormenores constructivos das zonas analisadas utilizando um software de an lise num rica O outro objectivo do trabalho passa por prop r e analisar solu es de refor o do isolamento t rmico dos edif cios Utilizando um software de modula o num rica ser modelada a aplica o de v rias solu es de refor o do isolamento t rmico sobre a solu o construtiva existente em ambas os edif cios e verificados os resultados obtidos 1 3 Plano de trabalho No primeiro cap tulo ser realizado um enquadramento ao tema assim como ser o descritos os objectivos e metodologias do trabalho O segundo cap tulo dedicado aos princ pios da termografia infravermelha S o explicados os conceitos por detr s da radia o infravermelha assim como os factores determinantes na sua medi o O terceiro cap tulo aborda a tem tica da t rmica de edif cios e aborda conceitos importantes como os fen menos de transmiss o de calor pontes t rmicas e o conforto t rmico No quarto cap tulo abordado o software
75. ms Using Infrared Thermography Snell Infrared Montpelier Vermont 2002 35 WILD W Application of Infrared Thermography in Civil Engineering Proc Estonian Acad Sci Eng 4 2007 p 436 444 36 KALAMEES T Air tightness and air leakages of new lightweight single family detached houses in Estonia Building and Environment ISSN 0360 1323 Vol 42 n 6 2007 p 2369 2377 37 JAWORSKI J The infrared thermography of buildings proceeding its surrounding and their thermal performance 9th International Conference on Quantitative InfraRed Thermography Poland 2008 38 WROBEL A KISILEWICZ T Detection of thermal bridges aims possibilities and conditions 9th International Conference on Quantitative InfraRed Thermography Poland 2008 39 KISILEWICZ T WROBEL A Quantitative infrared wall inspection 10th International Conference on Quantitative InfraRed Thermography Canada 2010 83 40 Fokaides P A Kalogirou S A Application of infrared thermography for the determination of the overall heat transfer coefficient U value in building envelopes Appl Energy 88 2011 p 4358 4365 41 GONZALEZ AGUILERA D LAGUELA S amp RODRIGUEZ GONZALEZ P Image based thermographic modeling for assessing energy efficiency of buildings facades Energy and Buildings 65 2013 p 29 36 42 EDIS Essem FLORES COLEN In s BRITO Jorge de Passive thermographic detection of moisture problems
76. nde foram obtidos os termogramas 91 o Termogramas representativos das zonas analisadas revelando partes da envolvente onde se encontraram irregularidades Os termogramas devem ser complementados com informa o a descrever o local do edif cio representam assim como a posi o da c mara em rela o ao local Cada termograma deve ser analisado de forma cr tica que se deve traduzir num pequeno texto ou coment rio Se poss vel devem ser obtidos termogramas de zonas sem anomalias para servirem como termo de compara o p Identifica o das partes do edif cio que foram sujeitas a an lise q Os resultados da an lise a cada anomalia observada incluindo o tipo e a extens o As zonas com anomalia devem ser comparadas com zonas semelhantes sem anomalias e devem ser registadas as diferen as observadas r Resultados de medidas ou investiga es suplementares 92 Anexoll Relat rio de Ensaio Edif cio 1 Data da termografia 23 03 2014 93 Requisitos ao n vel do Equipamento O equipamento utilizado no ensaio foi uma c mara termogr fica da marca FLIR Systems modelo ThermaCam B4 Este equipamento cumpre com os requisitos impostos pela Norma Europeia EN 13187 1999 nomeadamente no que diz respeito s capacidades do sensor de infravermelho que opera na gama entre os 7 5 um e os 13 um a norma imp e que o sensor opere acima dos 2 um No que diz respeito aos demais requisitos ao n vel do equipamento a ThermaCam B
77. necess rio obter os valores para cada um dos pontos definidos individualmente compatibilizando as dist ncias observadas na escala com as dist ncias no pormenor modelado Para este processo recorreu se a uma ferramenta do output gr fico do programa BISCO que apresenta uma representa o das linhas isot rmicas que delimitam os 45 intervalos de temperatura sendo desta forma mais f cil determinar a temperatura em pontos espec ficos como ilustrado na figura 5 7 No entanto em certas zonas do pormenor construtivo como no paramento exterior onde a varia o de temperatura menor procedeu se a um refinamento das linhas isot rmicas em intervalos menores de temperatura e com um menor intervalo de temperatura entre elas como est representado na figura 5 8 es eo w o in 70 Figura 5 7 Representa o das linhas isot rmicas que atravessam o pormenor construtivo Ks o o bed o o o fad 4 o D w w o N 9 o o o bad o Figura 5 8 Exemplo de refinamento das linhas isot rmicas no pormenor construtivo 46 5 6 An lise dos edif cios 5 6 1 Edif cio 1 Figura 5 9 Planta do edif cio 1 O primeiro edif cio analisado trata se de um edif cio unifamiliar cuja constru o foi conclu da no ano de 1993 O edif cio constitu do por paredes exteriores duplas com caixa de ar e isolamento em Poliestireno expandido EPS
78. nsmiss o t rmica linear P expresso em W m C As pontes t rmicas pontuais ocorrem geralmente da intersec o entre pontes t rmicas lineares em pontos onde se cria um v rtice como por exemplo nos v rtices da envolvente onde se encontram dois elementos verticais e um horizontal s pontes t rmicas pontuais est sempre associado um coeficiente de transmiss o t rmica pontual y expresso em W C Nas zonas de ponte t rmica ocorre uma maior concentra o das linhas de fluxo o que resulta numa maior perda de calor para o exterior Esta perda de calor vai provocar uma redu o das temperaturas superficiais relativamente s zonas correntes podendo dar origem a anomalias 3 3 1 Anomalias associadas s pontes t rmicas A exist ncia de pontes t rmicas na envolvente de um edif cio frequentemente apontada como uma das causas mais comuns para a ocorr ncia de diversas anomalias nomeadamente Acr scimo de perda t rmica Agravamento do risco de condensa es superficiais internas Desenvolvimento de bolores Heterogeneidade de temperaturas superficiais VV vv WV Degrada o de revestimentos 27 Acr scimo de perda t rmica Durante a esta o de arrefecimento a exist ncia de pontes t rmicas na envolvente de um edif cio ir resultar no aumento da transmiss o de calor para o exterior Este acr scimo de perda t rmica vai comprometer o conforto t rmico no interior resultando num aumento das necess
79. ntificar se o aumento da espessura da camada de isolamento do sistema ETICS se traduz numa melhoria significativa da distribui o de temperaturas As temperaturas para o ambiente interior e exterior definidas foram as que se verificaram no decorrer do ensaio termogr fico 6 2 1 Edif cio 1 Zona do quarto de dormir Relativamente distribui o de temperaturas a introdu o do sistema ETICS resulta num aumento significativo das temperaturas A aplica o do sistema EPS30 resulta num aumento de cerca de 3 C na temperatura m dia do paramento exterior No paramento interior regista se um aumento da temperatura na zona corrente A adop o de um sistema com uma maior espessura de isolamento t rmico resulta sobretudo na uniformiza o das temperaturas nos paramentos exterior e interior A solu o EPS80 apresenta resultados que indicam uma diferen a m dia de apenas 3 C entre a superf cie dos paramentos interior e exterior 16 17 C no paramento interior e 13 14 C no paramento exterior sendo que a solu o existente apresenta uma diferen a na ordem dos 8 C 70 18 17 15 14 12 11 3 4 J Figura 6 3 Compara o entre a distribui o de temperaturas 1 Solu o existente 2 ETICS com 3 cm de EPS 3 ETICS com 5 cm de EPS 4 ETICS com 8 cm de EPS Zona da sala de estar A distribui o de temperaturas tamb m vai apresentar tend ncias semelhantes uma vez que se trata do mesmo pormenor construtivo
80. o o 5 67 x 1078 W m2k Constante de Stefan Boltzmann T Temperatura absoluta do corpo negro K Uma vez que se trata da derivada da Lei de Planck a radi ncia espectral total representada pela rea delimitada pela respectiva curva de Planck para uma determinada temperatura 2 4 Radia o de corpo n o negro De maneira geral os corpos reais n o apresentam as caracter sticas de um corpo negro e assim sendo quando a energia incide sobre eles uma parcela absorvida a sendo a restante reflectida p e transmitida T Estas parcelas dependem do comprimento de onda e o seu somat rio sempre igual unidade 3 a A p A T A 1 3 4 Em que a A Absor o espectral que traduz a raz o entre a radi ncia absorvida pelo objecto e a radi ncia total que sobre ele incide para um dado comprimento de onda p A Reflex o espectral que traduz a raz o entre a radi ncia reflectida pelo objecto e a radi ncia total que sobre ele incide para um dado comprimento de onda T A Transmiss o espectral que traduz a raz o entre a radi ncia transmitida pelo objecto e a radi ncia total que sobre ele incide para um dado comprimento de onda Para haver equil brio a absor o de energia de um corpo tem de ser compensada pela energia que o mesmo emite energia emitida pelo corpo d se o nome de emissividade espectral A De acordo com a lei de Kirchhoff da radia o t rmica para qualquer mat
81. o de calor provocado por um diferencial de temperatura entre dois ambientes separados por esse elemento Este coeficiente que representado pela letra U vem definido no RCCTE como a quantidade de calor por unidade de tempo que atravessa uma superf cie de rea unit ria de um elemento da envolvente por unidade de diferen a de temperatura entre os ambientes que ele separa e vem expresso em W m C O valor do coeficiente de transmiss o t rmico calculado a partir da seguinte express o 1 gt 4 10 Rsit jRj Rse Em que Rsi Resist ncia t rmica superficial interior Rye Resist ncia t rmica superficial exterior Rj Somat rio das resist ncias dos elementos que constituem o elemento Os par metros da resist ncia t rmica superficial surgem devido ao efeito da transmiss o de calor por convec o e radia o cujo efeito combinado d origem a zonas onde o fluxo de calor encontra resist ncia no contacto com a superf cie Os valores da resist ncia t rmica superficial est o definidos no quadro VII 1 do RCCTE 25 3 3 Pontes t rmicas O conceito de ponte t rmica vem definido na norma EN ISO 10211 20 como qualquer zona da envolvente de um edif cio em que a resist ncia t rmica seja significativamente alterada As causas para esta altera o podem ser devidas exist ncia de materiais com diferentes condutibilidades t rmicas ou altera o da geometria em determinadas zonas da envolvente
82. ocaliza o no edif cio EE biped dada baste ann anv ee ben aa DRAG aU ganga E a haat dE ist navoa arenas oe 56 Figura 5 27 termograma da fachada e respectivos pontos de an lise cs eeseeseeeseeeseeeeeeees 56 Figura 5 28 Representa o gr fica da distribui o de temperaturas e respectivas linhas ISOL RMICAS x AE E E sat lisse E E A cadeia pia S 57 Figura 5 29 Representa o gr fica da distribui o de temperaturas sersesseererrsrrerrrereerreress 57 Figura 5 30 Planta do edif cio 2 s isesssesaniaserilegadocnibisassaiaceitecihiacesidegaab sido dtsastiacvedostesseesidecssdeets 58 Figura 5 31 Fotografia da zona interior da sala de estar e respectiva localiza o no edif cio 58 Figura 5 32 termograma da zona interior da sala de estar e respectivos pontos de an lise 59 Figura 5 33 Representa o gr fica da distribui o de temperaturas e respectivas linhas ISOL RMICAS x zetai aeia a a i odd sehasecetscavehateevcccttey dice Sua e e a da dao 59 Figura 5 34 Representa o gr fica da distribui o de temperaturas cece eeseeeseeeseeeeeeees 60 Figura 5 35 Fotografia da zona exterior da sala de estar e respectiva localiza o no edif cio 61 Figura 5 36 Termograma da zona da sala pelo exterior e respectivos pontos de an lise 61 Figura 5 37 Representa o gr fica da distribui o de temperaturas e respectivas linhas ISOL LMICAS sis heads a er cesucted SAGAS Ld
83. oculta os diferenciais t rmicos 2 Este fen meno vai alterar a transmiss o de calor no local onde ocorre provocando o arrefecimento por interm dio da evapora o na superf cie Existem outros factores que podem ter influ ncia nas medi es e que s o dif ceis de precaver ou contrariar A Polui o do ar nem sempre percept vel no entanto se pode alterar a forma como a energia se propaga atrav s do ar 10 A mudan a repentina das condi es climat ricas pode inviabilizar os resultados de um ensaio por exemplo um s bito aumento da velocidade do vento pode arrefecer a superf cie sob an lise 20 3 T RMICA DE EDIF CIOS 3 1 Transmiss o de calor em edif cios O estudo da transmiss o de calor assenta nas leis e princ pios b sicos da termodin mica A transmiss o de calor entre dois pontos ir ocorrer sempre que se estabelecer uma diferen a de temperatura entre eles Esta transfer ncia de energia ocorre sob a forma de um fluxo de calor entre os pontos no sentido do elemento com maior temperatura para o de menor A transmiss o de calor pode ocorrer segundo tr s fen menos distintos nomeadamente Condu o convex o e radia o Figura 3 1 Mecanismos de transmiss o de calor 3 1 1 Condu o Convec o A transmiss o de calor por condu o ocorre atrav s da transfer ncia de energia cin tica a n vel molecular em elementos s lidos l quidos ou gasosos Esta transfer ncia o
84. om a folha de alum nio TERLECTOR hats es A dias da een id ed beeen oon EA ia tera pa DR 41 Figura 5 3 Reflector colocado na parede perpendicularmente c mera 42 Figura 5 4 Medi o da temperatura no reflector eee 42 Figura 5 5 Superf cie da parede coberta com fita isolante preta 43 Figura 5 6 Coloca o da escala para determina o dos pontos de an lise 45 Figura 5 7 Representa o das linhas isot rmicas que atravessam o pormenor construtivo 46 Figura 5 8 Exemplo de refinamento das linhas isot rmicas no pormenor construtivo 46 Figura 5 9 Plantaido edificio lierne a ana daase dha E I a a 47 Figura 5 10 Fotografia da zona interior do quarto e respectiva localiza o no edif cio 47 Figura 5 11 Termograma da zona interior do quarto e respectivos pontos de an lise 48 Figura 5 12 Representa o gr fica da distribui o de temperaturas e respectivas linhas ISOL RMICAS cs2 cases eves cscdageapabasieaninca duares peida Cla das EAEE EE Eea AVE E Eau ada deva bica lada rala atas 48 Figura 5 13 Representa o gr fica da distribui o de temperaturas sees eeseeeseceseeeseeees 49 Figura 5 14 Fotografia da zona exterior do quarto e respectiva localiza o no edif cio 50 Figura 5 15 Termograma da zona exterior do quarto e respectivos pontos de an lise
85. ontes de calor que possam interferir com o resultado do ensaio devem ser desligados antes 88 do in cio do mesmo Pe as de moibili rio quadros ou outros objectos que possam influenciar os resultados devem igualmente ser removidos antes do in cio do ensaio Antes do in cio do ensaio devem ser determinadas a temperatura interior e exterior com um grau de incerteza m ximo de 1 C Tendo em conta as condi es no in cio do ensaio e de acordo com as instru es o equipamento deve ser ajustado nos par metros do alcance abertura da lente e sensibilidade de forma a melhor captar a distribui o de temperaturas expect vel A varia o da temperatura radiante aparente da superf cie em an lise deve ser medida com uma incerteza m xima de 10 ou de 0 5 C Adopta se o valor que for menor Em casos em que seja necess rio um valor de refer ncia este deve ser determinado com uma incerteza m xima de 0 5 C O ensaio deve come ar pela realiza o de um teste preliminar na superf cie da envolvente Partes da envolvente de especial interesse ou que exibam anomalias devem ser analisadas com maior detalhe Os termogramas devem ser obtidos de partes da envolvente que est o a ser analisadas Esta recolha deve compreender partes aparentemente sem defeito assim como partes onde se suspeita que existam anomalias De forma a determinar se a varia o da radia o na superf cie devida a reflex es a partir de outras s
86. or ada como a ac o do vento ou um sistema de condicionamento do ar As trocas de calor por convec o podem ser de dois tipos nomeadamente convec o ar s lido que ocorre entre as faces dos elementos e o ambiente em contacto com elas interior ou exterior e convec o ar ar que ocorre entre massas de ar a diferentes temperaturas No caso da convec o ar s lido as trocas de calor s o determinadas por interm dio da lei de Newton Q hc A Os 09 W 4 6 Em que h Condut ncia t rmica do material W m2 C A rea da superf cie em contacto com o flu do m 6 Temperatura da superf cie da envolvente C 6 Temperatura do ar C 23 No caso da convec o ar ar o fluxo de calor dado pela seguinte express o Q p Cp Rpn V 0f Os W 4 7 Em que p Massa espec fica do ar K g m Cp Calor espec fico do ar Kj C Ryn Taxa de renova o do ar do local V Volume do local m 8 0s Diferen a de temperatura entre os ambientes interior e exterior 3 1 3 Radia o A transmiss o de calor por radia o ocorre devido propaga o de ondas electromagn ticas Ao contr rio da transmiss o por condu o ou convec o este processo n o necessita de um suporte f sico uma vez que a sua propaga o d se atrav s do v cuo Todos os corpos emitem e absorvem radia o electromagn tica sendo que a intensidade com que se d esta emi
87. os bidimensionais constitu dos por diversos materiais e sujeitos a diferentes condi es de fronteira O programa utiliza ficheiros em formato bitmap Bmp associando as cores do bitmap s propriedades f sicas dos materiais representados O programa permite determinar o coeficiente de transmiss o t rmica dos v rios elementos construtivos quantificar as perdas de calor atrav s das zonas de ponte t rmica calcular o coeficiente transmiss o t rmica linear determinar o risco de ocorr ncia de condensa es superficiais avaliar o desempenho t rmico de janelas portas e estores e quantificar a transfer ncia de calor atrav s do solo 13 Todas as propriedades s o calculadas tendo por base as seguintes normas europeias EN ISO 10211 2007 Thermal bridges in building construction Heat flows and surface temperatures Detailed calculations EN ISO 6946 2007 Building components and building elements Thermal resistance and thermal transmittance Calculation method EN ISO 10077 2 Thermal performance of windows doors and shutters Calculation of thermal transmittance Part 2 Numerical method for frames ISO 13370 2007 Thermal performance of buildings Heat transfer via the ground Calculation methods O BISCO tal como referido anteriormente funciona com ficheiros do tipo bitmap Para tal o programa vem acompanhado de uma ferramenta auxiliar o BiscoDxf que converte um pormenor con
88. os carregados em torno do seu centro de gravidade d o origem emiss o de ondas electromagn ticas O espectro electromagn tico abrange uma vasta gama de comprimentos de onda sendo que apenas a frac o entre os 0 35 e os 0 75 um vis vel ao olho humano RAOS C SMICOS RAIOS y VIOLE AS INFRAVERMELHOS ONDAS DE RADIO 1 ma Es he ia SS dm Ea ji UHF VHE HF ue BE mm 1 L ad aa Ee E O m 1 m nm 10 am mo 10m um tam Opm 00ym Ofcom im on im Om 100m fim Okm Mim v Hertz 3 10 3 10 310 3 10 3 10 3 10 3 10 39 310 3 10 310 30 310 340 310 3 3 10 1 104 310 Figura 2 2 Espectro electromagn tico 3 Todos os corpos com uma temperatura superior ao zero absoluto 273 C emitem energia de forma continua com diferentes intensidades e comprimentos de onda conforme a sua temperatura e caracter sticas A energia emitida pelos corpos situa se na regi o do espectro definida como infravermelhos que engloba os comprimentos de onda entre os 0 75 e os 1000um VISIVEL INFRAVERMELHOS PR XIMOS INFRAVERMELHOS M DIOS INFRAVERMEL HOS EXTREMOS 03 um 0 75 um 15 um 2 um 1000 um Figura 2 3 Espectro visivel e Infravermelho 3 A radia o infravermelha divide se em tr s categorias nomeadamente infravermelhos pr ximos 0 75 1 5um infravermelhos m dios 1 5 20um e os infravermelhos extremos 20 1000 um 2 3 Radia o de Corpo Negro A emiss o de energia por p
89. os revestimentos A presen a de humidade particularmente nociva uma vez que provoca altera o das propriedades f sicas alterando a condutibilidade t rmica dos mesmos Para al m das implica es ao n vel do desempenho a degrada o dos revestimentos provoca desconforto visual 3 4 Conforto t rmico Na fase de projecto de constru o de uma nova edifica o devem ser cumpridas as exig ncias ao n vel do conforto t rmico de forma a que o ambiente t rmico no interior da habita o seja agrad vel durante o per odo de inverno assim como no per odo de ver o sem que para tal sejam necess rios grandes encargos a n vel energ tico O conforto t rmico de uma habita o afecta directamente o bem estar e a sa de dos seus ocupantes O conforto t rmico pode ser quantificado de acordo com uma s rie de par metros que devem obedecer a patamares m nimos O RCCTE defende o conforto t rmico como sendo um direito adquirido de todos os cidad os e estabelece regras que s o aplic veis a todos os edif cios habitacionais A entrada em vigor do Decreto Lei N 118 2013 de 20 de Agosto veio promover a melhoria do desempenho energ tico dos edif cios atrav s da implementa o do Sistema de Certifica o Energ tica dos Edif cios SCE De acordo com o documento o Certificado Energ tico obrigat rio em qualquer ac o que envolva compra venda e loca o financeira ou arrendamento de im veis em Portugal 22 O
90. pa o fechado importante para manter a qualidade do ar nesse mesmo espa o A velocidade do ar representa a taxa de circula o de ar num determinado ponto independentemente da direc o e influencia directamente o conforto t rmico na medida em que promove as trocas de calor entre a pele e o meio envolvente atrav s de evapora o e convec o A taxa estabelecida pelo RCCTE de 0 6 renova es de ar por hora de forma a manter a qualidade do ar interior A humidade do ar ou humidade relativa do ar corresponde percentagem de vapor de gua contida na massa de ar A humidade relativa n o tem uma grande influ ncia no conforto t rmico excepto em situa es extremas pelo que esta se deve estar compreendida entre os 35 e os 85 A temperatura m dia radiante a temperatura m dia das superf cies envolventes de um espa o Esta pode ser superior ou inferior temperatura do ar nesse espa o Este par metro influencia o calor perdido por fen menos de radia o e de condu o atrav s do contacto entre o corpo e superf cies mais frias As grandes varia es de temperatura num determinado ambiente provocam desconforto t rmico sendo que estas varia es n o deveram ultrapassar os 5 C no sentido vertical e os 10 C no sentido horizontal 30 4 AN LISE NUM RICA 4 1 Software de modela o BISCO O software BISCO Physibel 2006 um programa de an lise num rica que efectua a an lise t rmica de object
91. propaga o atmosf rica os gradientes t rmicos e a turbul ncia criam heterogeneidades no ndice de refrac o do ar o que resulta na degrada o da qualidade da imagem obtida atrav s do equipamento A atenua o atmosf rica a principal causa de problemas durante as medi es uma vez que acarreta erro sistem tico que fun o da gama espectral utilizada da dist ncia de observa o e das condi es meteorol gicas Assim sendo todas as medi es efectuadas a uma dist ncia superior a 10 metros devem ser corrigidas 3 2 6 Termografia infravermelha no ramo da Engenharia Civil Existem v rias aplica es para a termografia por infravermelhos uma vez que se trata de uma t cnica n o evasiva As suas aplica es mais comuns s o nas reas de diagn stico e manuten o de edif cios A utiliza o da termografia infravermelha permite a detec o de problemas ainda numa fase inicial possibilitando uma interven o atempada e evitando assim males maiores Uma inspec o termogr fica permite identificar o seguinte gt Visualiza o de perdas de energia gt Detec o da falta de isolamento ou defeitos no isolamento 12 Vv Detec o de fugas ou infiltra es de ar v Detec o de humidade no isolamento no tecto ou nas paredes tanto no interior como no exterior Detec o de bolor e reas mal isoladas Localiza o de pontes t rmicas e elementos estruturais Localiza o de fugas em co
92. r que atravessa a zona de ponte t rmica Para calcular um fluxo de calor necess rio um coeficiente associado a uma diferen a de temperatura Assim sendo necess rio calcular o coeficiente de transmiss o t rmica linear y da ponte t rmica de forma a determinar a quantidade de calor perdido atrav s dessa zona De acordo com a norma EN ISO 10211 2 14 para calcular o coeficiente de transmiss o t rmica linear y utilizando um programa de c lculo num rico necess rio que o pormenor construtivo seja modelado de acordo com determinadas regras Cada elemento que constitui o pormenor deve ter uma extens o m nima din at zona de ponte t rmica que n o pode ser inferior a 1 metro e a tr s vezes a espessura do elemento em causa figura 4 4 Esta imposi o ao n vel das dimens es fundamental para que se d a estabiliza o do fluxo de calor ao longo do elemento permitindo que as linhas de fluxo de calor assumam novamente um comportamento unidireccional figura 4 5 2dmin Zdinin Figura 4 4 Posicionamento dos planos de corte dist ncia din da ponte t rmica 14 34 Figura 4 5 Linhas de fluxo 14 O fluxo de calor que atravessa uma ponte t rmica dado pela seguinte equa o Q YB O 0e 5 1 Em que Y Coeficiente de transmiss o t rmica linear W m C B Dimens o linear da ponte t rmica m 6 Temperatura do ambiente
93. ra a realiza o de um ensaio est dependente do cumprimento de uma s rie de requisitos Assim sendo o aparelho tem de apresentar as seguintes caracter sticas a Estar equipado com um sensor de radia o infravermelha que opere numa gama superior aos 2 um Possuir a capacidade para captar radia o aparente e com resolu o suficiente b Estar equipado com um sistema para visualiza o de uma imagem t rmica da temperatura radiante aparente da superf cie em an lise e ter capacidade de captar e guardar essa imagem c Estar equipado com um sistema que permita a determina o dos n veis de temperatura da superf cie em an lise d Possuir um sistema de suporte trip que permita ao equipamento estar estabilizado durante a realiza o do ensaio Este aspecto muito importante uma vez que n o pode haver qualquer perturba o no aparelho durante o processo de recolha das imagens t rmicas 87 Requisitos para a realiza o de um ensaio termogr fico Para a realiza o de um ensaio termogr fico necess rio que se conjuguem v rios elementos de forma a obter um resultado que espelhe as reais condi es em que se encontra o alvo desse mesmo ensaio a Conhecer as especifica es e caracter sticas do equipamento utilizado b Conhecer as caracter sticas da envolvente do edif cio o tipo e a localiza o dos sistemas de aquecimento os elementos estruturais e o tipo de isolamento t rmico existente c As prop
94. ransmiss o t rmica das paredes superior resultando num coeficiente de transmiss o t rmica linear inferior tal como demonstrado pela equa o 5 5 Quadro 5 14 Compara o do coeficiente de transmiss o t rmica linear para zonas semelhantes Edif cio 2 Edif cio 1 Y W m C 0 333 0 439 O termograma seguinte ilustra uma parte da fachada com orienta o Norte Poente A zona onde se encontram os pontos corresponde pelo exterior zona interior da sala estudada acima A semelhan a dos casos estudados anteriormente procedeu se a um refinamento das linhas isot rmicas para determinar as temperaturas provenientes da an lise num rica 60 Figura 5 35 Fotografia da zona exterior da sala de estar e respectiva localiza o no edif cio Figura 5 36 Termograma da zona da sala pelo exterior e respectivos pontos de an lise Quadro 5 15 Valores de temperatura obtidos atrav s da termografia infravermelha e atrav s da an lise num rica 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Termografia C 9 3 9 4 9 8 10 0 9 7 9 2 9 0 9 0 9 2 9 4 BISCO C 8 4 8 5 8 5 8 7 8 6 8 5 8 6 8 7 8 7 8 7 Diferen a C 0 9 0 9 1 3 1 3 1 1 0 7 0 4 0 3 0 5 0 7 61 So F FB BB eAHK Bw ES amp 6 oo amp amp amp ao a o o p p p ga e o o b a io o a o q on im x o o o i gt i a 5 E 5 10 15 20 25 30 35 4
95. registou se o valor obtido De seguida efectuou se a medi o da temperatura da superf cie adjacente zona coberta pela fita isolante Uma vez que a superf cie possui uma emissividade diferente da fita o valor obtido para a temperatura da zona adjacente diferente De seguida ajustou se o valor da emissividade at o valor da temperatura da superf cie coincidir com o valor obtido para a temperatura da fita Para minimizar erros de medi o repetiu se o processo tr s vezes e adoptou se o valor m dio como valor para a emissividade da superf cie em an lise Quadro 5 3 Resultados da medi o da emissividade Emissividade Medi o n 1 0 82 Medi o n 2 0 84 Medi o n 3 0 83 M dia 0 83 Este tipo de ensaio bastante simples no entanto alguns factores podem resultar em erros de medi o O tempo de espera necess rio para a homogeneiza o das temperaturas entre a superf cie e a fita isolante ter de ser cumprido caso contr rio o valor determinado para a temperatura pode estar errado A falta de ader ncia entre a fita e a superf cie analisada tem influ ncia nos resultados No in cio da realiza o do ensaio a fita utilizada estava com problemas de ader ncia superf cie devido natureza rugosa da mesma pelo que teve de se refor ar os cantos da rea coberta de forma a manter a ader ncia entre a fita e a superf cie 44 5 5 Metodologia Tendo por base os termogramas r
96. resultados obtidos durante uma medi o Para o uso correcto do equipamento importante conhecer estas condicionantes associadas sua utiliza o Estas podem ser divididas em tr s categorias gt Condicionantes de medi o Emissividade adoptada temperatura do ambiente dist ncia entre a c mara e o objecto e defini es do equipamento gt Condicionantes t rmicas Condi es do objecto e da sua envolvente no per odo anterior e durante a realiza o ensaio gt Condicionantes devido a fontes externas A influ ncia de factores n o relacionados com o objecto como sombras ou reflex o proveniente de outros objectos 18 Ajuste incorrecto da emissividade A emissividade varia consoante o comprimento de onda a direc o ou ngulo de observa o em rela o superficie e a temperatura superficial A defini o correcta da emissividade bastante importante para a obten o de valores correctos da temperatura superficial Reflectividade dos materiais A reflectividade de um material o resultado da radia o emitida pelo corpo devido s suas propriedades e da radia o emitida pelo corpo devido reflex o da radia o incidente proveniente de outros objectos E necess rio eliminar ou limitar ao m ximo a influ ncia de outros objectos na temperatura da superf cie em an lise Defini o incorrecta da temperatura aparente reflectida O par metro da temperatura ambiente reflectida pode ser
97. riedades dos materiais do revestimento d Os factores clim ticos e Os acessos para a realiza o da inspec o f As influ ncias ambientais g Outros factores relevantes Para a que se possa proceder realiza o do ensaio a diferen a de temperatura atrav s da envolvente deve ser suficiente para permitir a detec o de irregularidades t rmicas O ensaio deve ser levado a cabo quando as temperaturas sejam constantes ou seja em per odos em que n o se registem grandes varia es da temperatura exterior ou interior Para tal devem ser evitados per odos de exposi o solar directa ou quando se registe uma velocidade do vento significativa Este conjunto de requisitos deve ser considerado de acordo com o edif cio em an lise as caracter sticas da envolvente do equipamento utilizado e do clima local Procedimentos para realiza o do ensaio Os desenhos e outros documentos relativos envolvente do edif cio devem ser previamente consultados e analisados A emissividade da superf cie deve ser estimada a partir de tabelas de refer ncia ou atrav s de m todo pr tico Deve ser registada a informa o sobre a temperatura exterior nebulosidade precipita o poss vel humidade na envolvente condi es do vento e a orienta o das fachadas de acordo com os pontos cardeais Devem ser calculados os efeitos produzidos por ventila o ou fontes de calor instaladas no edif cio Se poss vel f
98. rior depende do ambiente exterior e das suas condi es do coeficiente de transmiss o t rmica linear da capacidade t rmica e da estanquidade O autor defende o uso do m todo radiom trico baseado na determina o da distribui o da intensidade de radia o t rmica em tempo real para a an lise do processo de perda de energia por parte de um edif cio No estudo levado a cabo por WR BEL e KISILEWICS 38 em 2008 os autores estudam os diversos par metros que condicionam a recolha de dados fi veis para um estudo quantitativo das pontes t rmicas de um edif cio Os autores usam a an lise termogr fica e an lise computacional para estudar esses par metros Os mesmos KISILEWICS e WR BEL 39 em 2010 efectuaram um estudo quantitativo de uma parede A parede com bom isolamento foi colocada numa c mara clim tica em laborat rio de forma a eliminar as varia es de temperatura que ocorrem durante um ensaio in situ Os autores conclu ram que caso os valores da transmiss o t rmica sejam determinados correctamente a precis o da c mara termogr fica suficiente para uma an lise quantitativa parede Em caso de uma an lise in situ os autores defendem a realiza o de v rios ensaios espa ados no tempo e a utilizam de valores m dios de forma a eliminar eventuais erros de medi o devido a flutua es das condi es durante a realiza o dos ensaios 17 Em 2011 FOKAIDES e KALOGIROU 40 avaliaram a aplica o da termograf
99. rmograficamente a envolvente de 5 grandes edif cios p blicos sendo que a an lise foi efectuada exclusivamente pelo exterior de forma a contornar limita es de acesso aos edif cios em causa De acordo com a metodologia proposta o estudo revelou ser poss vel identificar a localiza o e extens o de zonas onde se registam grandes fugas de ar zonas com isolamento t rmico deficit rio infiltra es de humidade em sistemas do tipo ETICS e perdas de calor excessivas na zona das portas e janelas entre outros No entanto o estudo revela que a metodologia tem algumas limita es n o sendo poss vel detectar zonas onde as infiltra es de ar ocorrem do exterior para o interior assim como quantificar desempenhos energ ticos e outras anomalias que apenas podem ser identificadas numa an lise pelo interior Os autores elaboraram ainda um protocolo de inspec o a edif cios exclusivamente pelo exterior para servir de gui o em an lises semelhantes CANDOR 32 em 2008 estudou a utiliza o da termografia infravermelha na detec o de falhas no isolamento t rmico de edif cios O autor utiliza este m todo para analisar anomalias frequentes atestando sua utilidade na detec o de falhas devido inexist ncia ou insufici ncia de isolamento SUONKETO et al 33 em 2009 propuseram se analisar termogr ficamente 3 edif cios unifamiliares na Finl ndia de forma a verificar a estanquidade dos mesmos Neste estudo a t cnica de termo
100. rocedeu se determina o da emissividade de uma parede atrav s do m todo experimental O m todo escolhido foi o que vem descrito como Reference emissivity material method na norma ISO 18434 1 Condition monitoring and diagnosis of machines Thermography 26 Este m todo prev a utiliza o de um material que possua um valor de emissividade conhecido e que este seja um valor elevado O mais comum a utiliza o de fita isolante preta cuja emissividade 0 95 Para a realiza o do ensaio foi escolhida uma sala com temperatura constante e no in cio do ensaio a temperatura registada era de 20 C Utilizou se a fita para cobrir uma rea grande o suficiente para preencher o campo de vis o do equipamento Figura 5 5 Superf cie da parede coberta com fita isolante preta Ap s a coloca o da fita esta foi deixada na parede durante algumas horas para que as temperaturas estabilizassem uma vez que logo ap s a coloca o da fita a sua temperatura diferente da temperatura da parede e este m todo requer que a temperatura do material seja igual temperatura da superf cie 43 De seguida colocou se a c mara na posi o para efectuar a medi o e foram introduzidas a emissividade da fita isolante e o valor da temperatura aparente reflectida A emissividade da fita 0 95 e no momento da medi o a sua temperatura igual temperatura da parede Efectuou se a medi o da temperatura da fita e
101. rrer do ensaio n o se verificava nenhuma brisa digna de registo J A temperatura interior registada oscilava entre os 17 4 17 6 C verificando se uma varia o de temperatura ao longo da envolvente de cerca de 9 C k N o foi considerado necess rio contabilizar diferen as de press o atmosf rica uma vez que a ac o do vento n o era significativa e o edif cio n o possui equipamento de ventila o mec nica D N o se verificou qualquer mudan a ao n vel das condi es atmosf ricas m O ensaio decorreu sem qualquer tipo de contratempo e sempre de acordo com os objectivos tra ados n No relat rio termogr fico est o devidamente assinaladas as locais de onde foram recolhidos os termogramas 0 Uma inspec o termogr fica deste tipo normalmente efectuada quando necessidade de detectar anomalias e determinar a sua origem O objectivo desta inspec o passava por efectuar um levantamento do comportamento t rmico da envolvente do edif cio Dada a natureza do ensaio n o 106 foram detectadas anomalias ao n vel de infiltra es danos no revestimento ou isolamento entre outras anomalias que podem ser detectadas num ensaio termogr fico p As partes do edif cio que foram analisadas est o representadas no relat rio termogr fico q N o h nada a registar neste campo r N o foram efectuados qualquer ensaio ou investiga o complementar 107 108 Anexo IV Regis
102. s is a quick and efficient non destructive method for analysis which represents a valuable asset in the field of building maintenance and diagnostics The main goal of this work is to evaluate the thermal behavior of the building envelopes through an experimental analysis using infrared thermography The analysis was performed on two residential buildings from the 80 s and the 90 s on which thermal images were recorded in order to analyze the temperature distribution throughout the building envelope The results were analyzed and compared with the equivalent obtained using BISCO software for numerical modeling The comparison of the results obtained using both methods allowed the identification of the differencs between them In the last section of this work an improvement proposal is suggested Using numerical modeling the introduction of different insulation reinforcement solutions were simulated in order to determine the impact they would have in the thermal behavior of the analyzed buildings Keywords thermal performance infrared thermography numerical modeling BISCO insulation reinforcement IND CE INTRODU O 1 1 Enquadramento 1 2 Objectivos 1 3 Plano de trabalho TERMOGRAFIA INFRAVERMELHA 2 1 Radia o Infravermelha 2 2 Espectro electromagn tico e a radia o infravermelha 2 3 Radia o de Corpo Negro 2 4 Radia o de corpo n o negro 2 5 Factores que influenciam a medi o da radia o 2 5 1 Emi
103. s o espectral em corpos idealizados 9 Quadro 3 2 Valores tabelados para a emissividade de alguns materiais 11 Quadro 5 1 Condutibilidade t rmica dos materiais ceccscccceesseceeeesnececeeaeeeceeaeeeesenaeeeeseaas 33 Quadro 6 1 Especifica es da Flir ThermaCam modelo B4 39 Quadro 6 2 Resultados da medi o da temperatura aparente reflectida 00 ee eects 42 Quadro 6 3 Resultados da medi o da emissividade eee 44 Quadro 6 4 Valores de temperatura obtidos atrav s da termografia infravermelha e atrav s da an lise num rica Quadro 6 5 Valores do coeficiente de transmiss o t rmica linear 49 Quadro 6 6 Valores de temperatura obtidos atrav s da termografia infravermelha e atrav s da an lise NUm riCa ecesceeccaciescacsdiekcaediehacklevsascaclvsnaccleuseseaediebacdeavascasWanacclevealcdedvsabeddevvaseacdvbencedeteens 51 Quadro 6 7 Valores do coeficiente de transmiss o t rmica linear 51 Quadro 6 8 Valores de temperatura obtidos atrav s da termografia infravermelha e atrav s da an lise MUMENI CA mreno aae o oa Eiaa evs Ea TAAT EE AE eu Tua dead ani sta dad santas aca deli vendia 53 Quadro 6 9 Valores de temperatura obtidos atrav s da termografia infravermelha e atrav s da an lise NUM rICA 2 7 sao arara n o shee E asda CN E Eq AEN EA Ada E alan au do 55 Quadro 6 10 Valores do coeficiente de transmiss o t rmica linear 55 Quadro 6 11 V
104. s qualitativas e quantitativas t m sido utilizadas por diversos autores no estudo de v rios tipos de anomalias associadas a edif cios A an lise qualitativa apresenta menores condicionantes e geralmente utilizada em estudos de car cter mais geral uma vez que se trata de uma an lise mais simples em que se pretende registar a diferen a local da temperatura superficial de forma a identificar anomalias LI et al 28 em 2000 utilizaram a termografia infravermelha na detec o de azulejos descolados em fachadas de edif cios e desta forma identificar anomalias relacionadas com infiltra o de humidade Em 2002 GRINZATO et al 29 utilizaram a t cnica de termografia no estudo de edif cios hist ricos detectando elementos ocultos nas paredes de diferentes materiais Os autores detectaram ainda restauros efectuados anteriormente OCANA et al 30 levaram a cabo em 2004 um estudo onde analisam 2 edif cios rurais em Espanha um de constru o moderna e outro com constru o do final do s culo XIX Os autores avaliam a utilidade do uso da termografia infravermelha para avaliar a qualidade da envolvente dos edif cios em causa e conclu ram que a termografia um m todo adequado para a compara o das perdas de energia entre edif cios e que consoante o tipo de edif cio pode ser mais proveitoso realizar o ensaio termogr fico durante a noite ou durante a madrugada 15 WOERNER et al 31 em 2006 analisaram te
105. s do sistema de aquecimento Informa o complementar ao relat rio termogr fico A informa o que se segue serve como complemento ao relat rio termogr fico efectuado no edif cio 1 O modelo seguido o descrito no anexo I a O ensaio foi realizado de acordo com o planeado tendo sido recolhidos termogramas de duas divis es distintas do edif cio As divis es em an lise foram o quarto principal e sala de estar uma vez que s o as divis es do edif cio onde os seus ocupantes passam mais tempo b O projecto deste edif cio data de 1992 sendo que a sua constru o foi conclu da j no ano de 1993 O edif cio constituido por paredes exteriores duplas com caixa de ar e isolamento em Poliestireno expandido EPS de 2 cm e paredes interiores simples rebocadas de acordo com a Figura 4 Argamassa de assentamento Argamassa de assentamento 1 Reboco 1 5 cm 1 Reboco 1 5 cm Tijolo vazado 11 cm Tijolo vazado 11 cm Poliestireno expandido EPS 2 cm Reboco 1 5 cm Caixa de ar 3 cm Tijolo vazado 11 cm Reboco 2 cm Figura 4 Parede dupla esquerda parede simples direita 96 c As paredes analisadas s o de alvenaria de tijolo e possuem reboco de argamassa base de cimento e areia A emissividade seleccionada para a realiza o do ensaio foi de 0 86 Este valor o valor que vem tabelado no menu da c mara para paredes de reboco plaster Figura 5 Localiza o do edif
106. spectivas linhas isot rmicas rc o Ran B BN N B a O O O aA O OQ O Ga O ES o mh 5 amp amp amp T e oa e o e a re e O 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 4 Termografia E An lise Num rica Figura 5 29 Representa o gr fica da distribui o de temperaturas Nesta zona verifica se que o comportamento semelhante na an lise pelos dois processos mas o ensaio termogr fico revela uma varia o mais acentuada das temperaturas indicando um efeito de ponte t rmica mais acentuado 57 5 6 2 Edif cio 2 Figura 5 30 Planta do edif cio 2 O segundo edif cio analisado trata se de um edif cio unifamiliar constru do em 1985 semelhan a do primeiro edif cio este constitu do por paredes exteriores duplas com caixa e paredes interiores simples rebocadas O edif cio n o possui qualquer tipo de camada de isolamento t rmico na constitui o das suas paredes O primeiro termograma analisado neste edif cio pertence zona da sala de estar e mostra a zona de liga o entre duas paredes A semelhan a do que se realizou para o primeiro edif cio a an lise foi realizada segunda uma das direc es sendo que os pontos definidos est o mais concentrados na zona de liga o onde ocorrem as maiores varia es de temperatura Figura 5 31 Fotografia da zona interior da sala de estar e respectiva localiza o no edif cio
107. ss o de energia depende da temperatura absoluta do corpo e do estado da sua superf cie Tal como descrito no cap tulo anterior cada corpo ou superf cie possui uma emissividade pr pria que define a capacidade deste para emitir radia o Um corpo que funciona como um emissor perfeito emitindo a totalidade da radia o que nele incide denominado de corpo negro A quantidade de calor radiado por um corpo negro pode ser calculada atrav s da express o determinada por Stefan e Boltzmann tendo em conta o local onde se d a propaga o de energia No caso de se considerar a emiss o livre para o espa o utiliza se a seguinte express o Q e c ATW 4 8 No caso de se considerar a emiss o de um corpo temperatura T para outro corpo a temperatura T ent o utiliza se a express o Q eoA T TOW 4 9 24 Em que emissividade da superf cie o Constante de Stefan Boltzman 5 67 x 108 W m K A rea da superf cie emissora m T Temperatura absoluta da superf cie emissora K T Temperatura absoluta da superf cie receptora K 3 2 Coeficiente de transmiss o t rmica A envolvente de um edif cio composta por diversos elementos que por sua vez s o constitu dos por diferentes materiais As trocas de energia que ocorrem atrav s da envolvente s o definidas atrav s do coeficiente de transmiss o t rmica que quantifica a capacidade de um elemento em ser atravessado por um flux
108. ssividade dos materiais 292 Reflectividade dos materiais 2 5 3 Atenua o atmosf rica 2 6 Termografia infravermelha no ramo da Engenharia Civil 2 7 Casos de aplica o da termografia no ramo da Engenharia Civil 2 8 Avalia o dos par metros relevantes na obten o de termogramas T RMICA DE EDIF CIOS 3 1 Transmiss o de calor em edif cios 3 1 1 Condu o 3 1 2 Convec o 3 1 3 Radia o 3 2 Coeficiente de transmiss o t rmica 3 3 Pontes t rmicas 3 3 1 Anomalias associadas s pontes t rmicas 3 4 Conforto t rmico AN LISE NUM RICA 4 1 Software de modela o BISCO 4 2 C lculo do fluxo de calor coeficiente de transmiss o t rmica e coeficiente de transmiss o t rmica linear AN LISE EXPERIMENTAL 5 1 Descri o da an lise 5 2 Prepara o do ensaio termogr fico 5 3 Equipamento utilizado O O tata Am So Ww N N N N N NY NNN aca RF ta m e e NA a A WO me me me CO NN NH KF Oo 33 37 37 37 38 5 4 C lculo da emissividade e da temperatura ambiente reflectida atrav s do m todo experimental 40 54 1 M todo experimental para a determina o da temperatura aparente reflectida 40 5 4 2 M todo experimental de c lculo da emissividade da superficie 43 5 5 Metodologia 45 5 6 An lise dos edif cios 47 5 6 1 Edificio 1 47 5 6 2 Edificio 2 58 5 6 3 An lise dos resultados 65 6 PROPOSTA DE MELHORIA 69 6 1 Modela o do sistema 69 6 2 Constitui o do sistema ETICS 69 6 2
109. strutivo desenhado em AUTOCad formato Dxf num ficheiro do tipo bitmap Na fase de constru o do bitmap importante que no BiscoDxf os diferentes materiais fiquem bem definidos cada qual com a sua respectiva cor uma vez que depois o programa BISCO vai atribuir as propriedades com base nas cores do bitmap Ap s a abertura do ficheiro bitmap o programa divide se em quatro janelas nas quais se v o introduzir as informa es acerca do pormenor constructivo 31 eme Cale Output Window Settings aj alela l lalu sixilo M oale gt sjm mele SJB e a amp Measures Eee SRR RRR RR Ses Col Width Width Height Height Area Zones Triang Sas io 5 A esse SesesbSo o SS pix mJ pix m pix pix 232032920 oss Bunsen nesnesine eent 1 0 010 1 0 0010 aranna setores seems Sosssssssssesesssssessbesos All 1481 14810 1481 14810 500 Ce aaa ssecscesssstesetet nesaat uuena n etsn 2 1262 1 2620 1262 12620 424000 4 500 Sosa Sono sois eee peer tea Ranens Eetsse caneta 3 1282 12820 1282 12820 80655 2 500 esses Rsa SSR sees 4 262 0 2620 262 02620 68644 1 5 00 cessa eee cesso cette sans ees 6 385 09850 985 09850 970225 1 detento SEER 7 1481 14810 1481 14810 549837 1 eeoa Cetera Do So Seed seen 8 1136 1130 1136 11360 60000 2 500 done esse aeeoea SSRS 10 2 00200 1000 1 0000 20000 I 50 SSRS aois SS eranan 1 1000 1 0000 20 00200 20000 1 50
110. te radia o comparativamente com um corpo negro mesma temperatura A emissividade varia em fun o de tr s factores nomeadamente gt Comprimento de onda gt Direc o ou ngulo de observa o em rela o superf cie gt Temperatura da superf cie A emissividade varia com o comprimento de onde de uma forma relativamente lenta em materiais s lidos apresentando flutua es bruscas em elementos l quidos ou gasosos Nos metais a emissividade diminui com o aumento do comprimento de onda e no caso dos n o metais verifica se exactamente o contr rio ainda que de uma forma mais aleat ria 3 Em superf cies n o planas o ngulo de observa o pode influenciar a emissividade apresentando valores diferentes de ponto para ponto mesmo n o havendo altera o do material da superf cie Em elementos n o met licos a varia o da emissividade praticamente nula para ngulos entre os 0 e 60 em rela o perpendicular superf cie Para ngulos superiores a 70 a emissividade decai rapidamente at zero Nos metais verificam se valores baixos e sem grande varia o para ngulos entre os 0 e 40 registando um aumento acentuado para ngulos superiores 3 Existem diversos materiais cuja emissividade pode ser considerada independente da direc o da radia o e do comprimento de onda Neste tipo de materiais poss vel considerar a emissividade constante para uma determinada temperatura A este
111. tem CO2 Di xido de Carbono SCE Sistema Nacional de Certifica o Energ tica e da Qualidade do Ar Interior RCCTE Regulamento das Caracter sticas do Comportamento T rmico dos Edif cios ISO International Organization of Standardization LCD Liquid Crystal Display ASTM American Society for Testing and Materials LNEC Laborat rio Nacional de Engenharia Civil XPS Poliestireno expandido extrudido EPS Poliestireno expandido moldado ICB Placas de aglomerado de corti a expandida c Velocidade da luz m s h Constante de Planck J s k Constante de Boltzmann J K T Temperatura absoluta de um corpo negro K Comprimento de onda um R Radi ncia espectral total do corpo negro W m a Constante de Stefan Boltzmann W m K Q Fluxo de calor W Condutibilidade t rmica do material W m C A rea da superf cie m e Espessura do elemento m 6 Temperatura no interior C 8 Temperatura no exterior C Rj Resist ncia t rmica do elemento j m2 C W h Condut ncia t rmica do material W m C Os Temperatura da superf cie da envolvente C 0 Temperatura do ar C p Massa espec fica do ar Kg m Cp Calor espec fico do ar Kj C Rpn Taxa de renova o do ar do local AD XIII V Volume do local m e emissividade da superficie Y coeficiente de transmiss o t rmica linear
112. temperatura retiraram se as seguintes conclus es gt Na zona do pilar foram registadas as maiores diferen as de temperatura pontos 3 4 e 5 no edif cio 1 e pontos 4 5 6 e 7 no edif cio 2 indicando efeitos de ponte t rmica mais acentuados do que os indicados pela an lise num rica gt No edif cio 1 verificam se maiores diferen as de temperatura na zona corrente do piso n o aquecido No caso do edif cio 2 esta diferen a n o se verifica gt De forma geral as diferen as de temperatura registadas na an lise desta zona dos edif cios foram superiores s registadas nas outras zonas 68 6 PROPOSTA DE MELHORIA Neste cap tulo apresentam se propostas para a melhoria do desempenho t rmico dos edif cios analisados A op o recaiu sobre a aplica o de um Sistema Comp sito de Isolamento T rmico pelo Exterior ETICS para refor o do isolamento t rmico A solu o escolhida foi modelada e analisada recorrendo ao programa BISCO e os resultados foram comparados aos obtidos para a solu o construtiva actual No anexo V encontra se uma descri o detalhada do sistema ETICS assim como os materiais constituintes m todo de aplica o e principais vantagens deste tipo de sistema 6 1 Modela o do sistema A aplica o de um sistema de refor o do isolamento t rmico resultaria numa melhoria significativa do desempenho t rmico Para a simula o dessas mesmas melhorias foi modelada atrav s do programa BISCO
113. to de temperaturas Para a realiza o dos ensaios foi efectuado um acompanhamento das temperaturas interior e exterior em ambos os edif cios Para o controlo das temperaturas interiores foi colocado um termohigr metro em cada um dos edif cios efectuando medi es de forma cont nua com intervalos de 10 minutos entre medi es Para as temperaturas exteriores efectuou se a medi o da temperatura exterior com recurso a um term metro e foram recolhidos dados da esta o meteorol gica mais pr xima de forma a verificar a evolu o da temperatura durante o ensaio e nos per odos que o antecederam e sucederam O per odo de acompanhamento das temperaturas iniciou se s 18h00 do dia 22 de Mar o de 2014 e teve conclus o s 6 00 do dia 24 de Mar o de 2014 Foram criados gr ficos para uma mais f cil interpreta o das temperaturas sendo que o per odo durante o qual decorreram os ensaios est assinalado no gr fico com uma cor diferente 109 Edif cio 1 Temperatura interior 0 8T OZ LT OT 9T 00 ST OS ET Ov cT OE TT Oc OT OT 6 00 8 05 9 Ors otr temperatura durante o ensaio temperatura Temperatura exterior My SE 8T 0 Z1 ST 9T OZ ST ST vT 60 T vo ct SS 0T 60 6 Sv 8 vel 62 9 ves 6T i Temperatura durante o ensaio Temperatura 110 Edif cio 2 Temperatura interior 0 8T OZ LT OT 9T 00 ST OSET Ov ct O TT Oc OT OT 6 00 8 05 9 Or s 0 b
114. trav s da termografia a revelarem um efeito de ponte t rmica bem mais pronunciado Na sala de estar foi efectuada ainda uma an lise zona de liga o entre a laje do piso interm dio e as paredes que constituem a fachada Esta zona caracterizada por uma laje aligeirada de vigotas e abobadilhas cer micas e com revestimento de piso em ladrilhos cer micos Foi analisada a distribui o de temperaturas no paramento exterior em particular a varia o de temperatura provocada pela heterogeneidade dos materiais na zona de ponte t rmica O coeficiente de transmiss o t rmica linear calculado encontra se entre o valor da norma e o do RCCTE no entanto estes apresentam uma grande disparidade entre eles para o valor de refer ncia Quadro 5 10 Valores do coeficiente de transmiss o t rmica linear BISCO EN ISO 14683 RCCTE Y W m C 0 426 0 25 0 95 55 Figura 5 27 termograma da fachada e respectivos pontos de an lise Quadro 5 11 Valores de temperatura obtidos atrav s da termografia infravermelha e atrav s da an lise num rica 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Termografia C 93 96 100 10 7 106 99 86 81 85 90 BISCO C 83 84 87 89 90 88 84 83 84 84 Diferen a C 1 1 2 1 5 1 8 16 11 02 0 2 0 1 0 6 56 Figura 5 28 Representa o gr fica da distribui o de temperaturas e re
115. uperf cies devem ser efectuadas medi es a partir de diferentes posi es uma vez que a reflex o varia consoante a posi o O local onde cada termograma foi recolhido deve ser representado numa planta ou esbo o do edif cio para f cil identifica o do local a que corresponde O padr o da temperatura radiante aparente deve ser determinado de acordo com as instru es de utiliza o do equipamento E essencial que os efeitos da emissividade e da reflex o sejam considerados e eventualmente compensados de forma a obter uma representa o fiel da varia o das temperaturas na temperatura Se os termogramas indicarem a exist ncia de perdas de ar estas devem ser verificadas atrav s da medi o da velocidade do ar Se for considerado necess rio os factores que influenciam o coeficiente de transfer ncia de calor na superf cie interior da envolvente corrente de ar fluxo de calor proveniente de aparelhos condensa o de humidade devem ser calculados 89 Avalia o dos termogramas A distribui o de temperaturas prevista deve ser determinada utilizando desenhos plantas e documentos referentes ao edif cio Podem ser adoptados termogramas de refer ncia de outros edif cios desde que as caracter sticas desse edif cio sejam semelhantes e que as condi es em que os termogramas foram obtidos sejam id nticas A distribui o de temperaturas deve ser avaliada a partir dos termogramas recolhidos Se esta
116. varia es de temperatura b A falta de isolamento t rmico resulta em formas regulares e bem definidas geralmente n o associadas a pormenores construtivos do edif cio Estas anomalias apresentam uma varia o de temperatura pequena ao longo da zona afectada c A presen a de humidade na estrutura geralmente origina um padr o com manchas e disperso As varia es de temperatura n o s o muito acentuadas ao longo da zona afectada 90 Sempre que se verifica uma anomalia a sua origem deve ser determinada A determina o do tipo da anomalia pode ser atrav s de c lculos investiga o recorrendo a outros m todos por compara o com termogramas de refer ncia ou simplesmente pela experi ncia pr via com situa es semelhantes Todas as conclus es relativamente s anomalias devem ser justificadas e inclu das no relat rio termogr fico No caso de anomalias devido a perdas de ar atrav s da envolvente ou por falta de isolamento a extens o das mesmas deve ser determinada Relat rio termogr fico Um ensaio termogr fico composto de um conjunto de termogramas recolhidos em v rios pontos do edif cio Os termogramas por si s n o s o suficientes para a an lise de um edif cio pelo que necess rio elaborar um relat rio no qual os termogramas s o complementados com informa es e desenhos sobre v rios aspectos do edif cio e as condi es que se registaram no decorrer do ensaio Um relat rio termogr fico dev

Avaliação da qualidade térmica da envolvente de edifícios

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