Contenido

Véase vidrio aislado en relación con las ventanas.

Envelope do edifício

A envolvente térmica define o espaço condicionado ou habitável de uma casa. O sótão ou cave podem ou não estar incluídos nesta área. A redução das correntes de ar internas para externas pode ajudar a reduzir significativamente a transferência de calor por convecção.[4]​.

Garantir uma baixa transferência de calor por convecção também requer atenção à construção civil (ar condicionado) e à correta instalação de materiais isolantes.[5]​[6]​.

Quanto menos fluxo de ar natural dentro de um edifício, mais ventilação mecânica será necessária para apoiar o bem-estar humano. A alta umidade pode ser um problema significativo associado à falta de fluxo de ar, causando condensação, apodrecendo materiais de construção e estimulando o crescimento microbiano, como fungos e bactérias. A umidade pode reduzir drasticamente a eficácia do isolamento, criando uma ponte térmica (veja abaixo). Os sistemas de troca de ar podem ser incorporados ativa ou passivamente para resolver esses problemas.

ponte térmica

As pontes térmicas são pontos na envolvente do edifício que permitem que ocorra a condução de calor. Como o calor flui pelo caminho de menor resistência, as pontes térmicas podem contribuir para uma baixa eficiência energética. Uma ponte térmica aparece quando os materiais criam um caminho contínuo através de uma diferença de temperatura, no qual o fluxo de calor não é interrompido por um isolante térmico. Os materiais de construção comuns são isolantes fracos, como vidro e metal.

O projeto de um edifício pode ter capacidade de isolamento limitada em algumas áreas da estrutura. Um projeto de construção comum é baseado em paredes, nas quais são comuns pontes térmicas em madeira ou vigotas, que comumente são unidas com metal. As áreas notáveis ​​que mais frequentemente carecem de isolamento suficiente são cantos de edifícios e áreas onde o isolamento foi removido ou deslocado para dar espaço à infra-estrutura do sistema, tais como caixas eléctricas (tomadas e interruptores de luz), fios condutores, equipamento de alarme de incêndio, etc.

As pontes térmicas também aparecem devido à construção descoordenada, por exemplo, fechando partes de paredes externas antes de estarem totalmente isoladas. A existência de vazios inacessíveis dentro da cavidade da parede e sem isolamento pode ser uma fonte de pontes térmicas.

Algumas formas de isolamento transferem calor mais facilmente quando molhados e podem, portanto, também formar uma ponte térmica neste estado molhado.

A condução de calor pode ser minimizada por qualquer uma das seguintes formas: reduzindo a área seccional de cruzamento "Seção (geometria)") das pontes, aumentando o comprimento da ponte ou diminuindo o número de pontes térmicas.

Um método para reduzir os efeitos da ponte térmica é instalar uma placa isolante (por exemplo, placa de espuma EPS XPS, placa de fibra de madeira, etc.) na parede externa. Outro método é o uso de estruturas de madeira que impedem a ruptura térmica dentro da parede.[7]​.

Instalação

Isolar edifícios durante a construção é muito mais fácil do que renová-los, pois o isolamento fica escondido e partes dos edifícios precisam ser desconstruídas para chegar até eles.

climas frios

Em condições de frio, o principal objectivo é reduzir o fluxo de calor para fora do edifício. Os componentes da envolvente do edifício - janelas, portas, telhados, pisos/fundações, paredes e barreiras de infiltração de ar - são todos fontes importantes de perda de calor;[8][9]​ Em uma casa bem isolada, as janelas se tornam uma importante fonte de transferência de calor.[10]​ A resistência à perda de calor condutiva para vidros simples&action=edit&redlink=1 "Vidros (janelas) (ainda não elaborados)") corresponde a um padrão R&action=edit&redlink=1 "Valor R (isolamento) (ainda não elaborado)") de aproximadamente 0,17 m⋅K⋅W ou mais do que o dobro do vidro duplo típico (em comparação com 2–4 m⋅K⋅W para lã de vidro a granel[11]​). As perdas podem ser reduzidas através de um bom ar condicionado, isolamento de massa e minimização da quantidade de vidros não isolantes (particularmente não voltados para o sol). A radiação térmica interior também pode ser uma desvantagem com vidros seletivos espectrais (baixa E). Alguns sistemas de envidraçamento isolante podem duplicar ou triplicar os valores R.

Painéis de vácuo e isolamento de superfície de aerogel são duas tecnologias que podem melhorar o desempenho energético e a eficácia do isolamento térmico de edifícios residenciais e comerciais em regiões de clima frio, como Nova Inglaterra e Boston. No passado, o preço dos materiais de isolamento térmico que apresentavam alto desempenho de isolamento era muito alto. Especialmente em áreas de clima frio, é necessária uma grande quantidade de isolamento térmico para lidar com as perdas de calor causadas pelo clima frio (infiltração, ventilação e radiação). Existem duas tecnologias que vale a pena discutir:

Os VIPs destacam-se pela sua resistência térmica ultra-elevada,[13]​ a sua capacidade de resistência térmica é quatro a oito vezes superior à dos materiais de isolamento de espuma convencionais, levando a uma menor espessura de isolamento térmico na estrutura do edifício em comparação com os materiais tradicionais. Os VIPs são geralmente compostos de painéis centrais e gabinetes de metal.[13] Os materiais comuns usados ​​para produzir painéis centrais são sílica pirogênica e precipitada, poliuretano de célula aberta (PU) e diferentes tipos de fibra de vidro. E o painel central é coberto pelo invólucro de metal para criar um ambiente de vácuo, o invólucro de metal pode garantir que o painel central permaneça no ambiente de vácuo.[13]​ Embora este material tenha alto desempenho térmico, ele ainda mantém um preço alto nos últimos vinte anos.

O aerogel foi descoberto pela primeira vez por Samuel Stephens Kistle em 1931.[14]​ É uma espécie de gel em que a parte líquida é substituída por gás, na verdade, é composto de 99% de ar.[14]​ Este material tem um valor R relativamente alto de cerca de R-10 por polegada, que é consideravelmente maior em comparação com materiais de isolamento de espuma plástica convencionais. Mas as dificuldades de processamento e a baixa produtividade limitam o desenvolvimento de aerogéis,[14]​ o preço de custo deste material ainda permanece em patamar elevado. Apenas duas empresas nos Estados Unidos oferecem o produto comercial de aerogel.

climas quentes

Em condições quentes, a maior fonte de energia térmica é a radiação solar.[15]​ Esta pode entrar nos edifícios diretamente através das janelas ou pode aquecer a estrutura do edifício a uma temperatura superior à ambiente, aumentando a transferência de calor através da envolvente do edifício.[16]​[17]​ O Coeficiente de Ganho de Calor Solar (SHGC)[18]​ (uma medida de transmissão de calor solar) de vidros simples padrão pode ser em torno de 78-85%. O ganho solar pode ser reduzido por meio de proteção solar adequada, telhados de cores claras, tintas e revestimentos espectralmente seletivos (refletores de calor) e vários tipos de isolamento para o restante do envelope. Vidros com revestimento especial podem reduzir o SHGC para cerca de 10%. As barreiras radiantes são altamente eficazes para espaços de sótão em climas quentes.[19]​ Nesta aplicação, elas são muito mais eficazes em climas quentes do que em climas frios. Para o fluxo de calor descendente, a convecção é fraca e a radiação domina a transferência de calor através de um espaço de ar. As barreiras radiantes devem enfrentar um entreferro adequado para serem eficazes.

Se o ar condicionado refrigerado for utilizado num clima quente e húmido, é particularmente importante vedar a envolvente do edifício. A desumidificação da infiltração de ar úmido pode desperdiçar energia significativa. Por outro lado, alguns projetos de edifícios dependem de ventilação cruzada eficaz, em vez de ar condicionado de refrigeração, para fornecer resfriamento por convecção a partir das brisas predominantes.

Em regiões de clima quente e seco como Egito e África, o conforto térmico no verão é a questão principal, quase metade do consumo de energia em áreas urbanas é esgotado por sistemas de ar condicionado para atender à demanda das pessoas por conforto térmico, muitos países em desenvolvimento em regiões de clima quente e seco sofrem com a escassez de eletricidade no verão devido ao uso crescente de máquinas de resfriamento. o isolamento térmico pode causar o efeito de intervalo de tempo que pode diminuir a taxa de transferência de calor durante o dia e manter a temperatura interior num determinado intervalo (regiões de clima quente e seco geralmente têm uma grande diferença de temperatura entre o dia e a noite).

Cool Roof é uma tecnologia de baixo custo baseada na refletância solar e emissão térmica, que utiliza materiais reflexivos e cores claras para refletir a radiação solar.[21]​[22]​ A refletância solar e a emissão térmica são dois fatores-chave que determinam o desempenho térmico do telhado, e também podem melhorar a eficácia do isolamento térmico, uma vez que cerca de 30% da radiação solar é refletida de volta para o céu.[22]​ A forma do telhado também é levada em consideração, o telhado curvo pode receber menos energia solar. em comparação com formas convencionais.[21]​[23]​ Entretanto, a desvantagem desta tecnologia é óbvia: a alta refletividade pode causar desconforto visual. Por outro lado, a elevada reflectividade e emissão térmica da cobertura aumentará a carga de aquecimento do edifício.

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Véase vidrio aislado en relación con las ventanas.

Envelope do edifício

A envolvente térmica define o espaço condicionado ou habitável de uma casa. O sótão ou cave podem ou não estar incluídos nesta área. A redução das correntes de ar internas para externas pode ajudar a reduzir significativamente a transferência de calor por convecção.[4]​.

Garantir uma baixa transferência de calor por convecção também requer atenção à construção civil (ar condicionado) e à correta instalação de materiais isolantes.[5]​[6]​.

Quanto menos fluxo de ar natural dentro de um edifício, mais ventilação mecânica será necessária para apoiar o bem-estar humano. A alta umidade pode ser um problema significativo associado à falta de fluxo de ar, causando condensação, apodrecendo materiais de construção e estimulando o crescimento microbiano, como fungos e bactérias. A umidade pode reduzir drasticamente a eficácia do isolamento, criando uma ponte térmica (veja abaixo). Os sistemas de troca de ar podem ser incorporados ativa ou passivamente para resolver esses problemas.

ponte térmica

As pontes térmicas são pontos na envolvente do edifício que permitem que ocorra a condução de calor. Como o calor flui pelo caminho de menor resistência, as pontes térmicas podem contribuir para uma baixa eficiência energética. Uma ponte térmica aparece quando os materiais criam um caminho contínuo através de uma diferença de temperatura, no qual o fluxo de calor não é interrompido por um isolante térmico. Os materiais de construção comuns são isolantes fracos, como vidro e metal.

O projeto de um edifício pode ter capacidade de isolamento limitada em algumas áreas da estrutura. Um projeto de construção comum é baseado em paredes, nas quais são comuns pontes térmicas em madeira ou vigotas, que comumente são unidas com metal. As áreas notáveis ​​que mais frequentemente carecem de isolamento suficiente são cantos de edifícios e áreas onde o isolamento foi removido ou deslocado para dar espaço à infra-estrutura do sistema, tais como caixas eléctricas (tomadas e interruptores de luz), fios condutores, equipamento de alarme de incêndio, etc.

As pontes térmicas também aparecem devido à construção descoordenada, por exemplo, fechando partes de paredes externas antes de estarem totalmente isoladas. A existência de vazios inacessíveis dentro da cavidade da parede e sem isolamento pode ser uma fonte de pontes térmicas.

Algumas formas de isolamento transferem calor mais facilmente quando molhados e podem, portanto, também formar uma ponte térmica neste estado molhado.

A condução de calor pode ser minimizada por qualquer uma das seguintes formas: reduzindo a área seccional de cruzamento "Seção (geometria)") das pontes, aumentando o comprimento da ponte ou diminuindo o número de pontes térmicas.

Um método para reduzir os efeitos da ponte térmica é instalar uma placa isolante (por exemplo, placa de espuma EPS XPS, placa de fibra de madeira, etc.) na parede externa. Outro método é o uso de estruturas de madeira que impedem a ruptura térmica dentro da parede.[7]​.

Instalação

Isolar edifícios durante a construção é muito mais fácil do que renová-los, pois o isolamento fica escondido e partes dos edifícios precisam ser desconstruídas para chegar até eles.

climas frios

Em condições de frio, o principal objectivo é reduzir o fluxo de calor para fora do edifício. Os componentes da envolvente do edifício - janelas, portas, telhados, pisos/fundações, paredes e barreiras de infiltração de ar - são todos fontes importantes de perda de calor;[8][9]​ Em uma casa bem isolada, as janelas se tornam uma importante fonte de transferência de calor.[10]​ A resistência à perda de calor condutiva para vidros simples&action=edit&redlink=1 "Vidros (janelas) (ainda não elaborados)") corresponde a um padrão R&action=edit&redlink=1 "Valor R (isolamento) (ainda não elaborado)") de aproximadamente 0,17 m⋅K⋅W ou mais do que o dobro do vidro duplo típico (em comparação com 2–4 m⋅K⋅W para lã de vidro a granel[11]​). As perdas podem ser reduzidas através de um bom ar condicionado, isolamento de massa e minimização da quantidade de vidros não isolantes (particularmente não voltados para o sol). A radiação térmica interior também pode ser uma desvantagem com vidros seletivos espectrais (baixa E). Alguns sistemas de envidraçamento isolante podem duplicar ou triplicar os valores R.

Painéis de vácuo e isolamento de superfície de aerogel são duas tecnologias que podem melhorar o desempenho energético e a eficácia do isolamento térmico de edifícios residenciais e comerciais em regiões de clima frio, como Nova Inglaterra e Boston. No passado, o preço dos materiais de isolamento térmico que apresentavam alto desempenho de isolamento era muito alto. Especialmente em áreas de clima frio, é necessária uma grande quantidade de isolamento térmico para lidar com as perdas de calor causadas pelo clima frio (infiltração, ventilação e radiação). Existem duas tecnologias que vale a pena discutir:

Os VIPs destacam-se pela sua resistência térmica ultra-elevada,[13]​ a sua capacidade de resistência térmica é quatro a oito vezes superior à dos materiais de isolamento de espuma convencionais, levando a uma menor espessura de isolamento térmico na estrutura do edifício em comparação com os materiais tradicionais. Os VIPs são geralmente compostos de painéis centrais e gabinetes de metal.[13] Os materiais comuns usados ​​para produzir painéis centrais são sílica pirogênica e precipitada, poliuretano de célula aberta (PU) e diferentes tipos de fibra de vidro. E o painel central é coberto pelo invólucro de metal para criar um ambiente de vácuo, o invólucro de metal pode garantir que o painel central permaneça no ambiente de vácuo.[13]​ Embora este material tenha alto desempenho térmico, ele ainda mantém um preço alto nos últimos vinte anos.

O aerogel foi descoberto pela primeira vez por Samuel Stephens Kistle em 1931.[14]​ É uma espécie de gel em que a parte líquida é substituída por gás, na verdade, é composto de 99% de ar.[14]​ Este material tem um valor R relativamente alto de cerca de R-10 por polegada, que é consideravelmente maior em comparação com materiais de isolamento de espuma plástica convencionais. Mas as dificuldades de processamento e a baixa produtividade limitam o desenvolvimento de aerogéis,[14]​ o preço de custo deste material ainda permanece em patamar elevado. Apenas duas empresas nos Estados Unidos oferecem o produto comercial de aerogel.

climas quentes

Em condições quentes, a maior fonte de energia térmica é a radiação solar.[15]​ Esta pode entrar nos edifícios diretamente através das janelas ou pode aquecer a estrutura do edifício a uma temperatura superior à ambiente, aumentando a transferência de calor através da envolvente do edifício.[16]​[17]​ O Coeficiente de Ganho de Calor Solar (SHGC)[18]​ (uma medida de transmissão de calor solar) de vidros simples padrão pode ser em torno de 78-85%. O ganho solar pode ser reduzido por meio de proteção solar adequada, telhados de cores claras, tintas e revestimentos espectralmente seletivos (refletores de calor) e vários tipos de isolamento para o restante do envelope. Vidros com revestimento especial podem reduzir o SHGC para cerca de 10%. As barreiras radiantes são altamente eficazes para espaços de sótão em climas quentes.[19]​ Nesta aplicação, elas são muito mais eficazes em climas quentes do que em climas frios. Para o fluxo de calor descendente, a convecção é fraca e a radiação domina a transferência de calor através de um espaço de ar. As barreiras radiantes devem enfrentar um entreferro adequado para serem eficazes.

Se o ar condicionado refrigerado for utilizado num clima quente e húmido, é particularmente importante vedar a envolvente do edifício. A desumidificação da infiltração de ar úmido pode desperdiçar energia significativa. Por outro lado, alguns projetos de edifícios dependem de ventilação cruzada eficaz, em vez de ar condicionado de refrigeração, para fornecer resfriamento por convecção a partir das brisas predominantes.

Em regiões de clima quente e seco como Egito e África, o conforto térmico no verão é a questão principal, quase metade do consumo de energia em áreas urbanas é esgotado por sistemas de ar condicionado para atender à demanda das pessoas por conforto térmico, muitos países em desenvolvimento em regiões de clima quente e seco sofrem com a escassez de eletricidade no verão devido ao uso crescente de máquinas de resfriamento. o isolamento térmico pode causar o efeito de intervalo de tempo que pode diminuir a taxa de transferência de calor durante o dia e manter a temperatura interior num determinado intervalo (regiões de clima quente e seco geralmente têm uma grande diferença de temperatura entre o dia e a noite).

Cool Roof é uma tecnologia de baixo custo baseada na refletância solar e emissão térmica, que utiliza materiais reflexivos e cores claras para refletir a radiação solar.[21]​[22]​ A refletância solar e a emissão térmica são dois fatores-chave que determinam o desempenho térmico do telhado, e também podem melhorar a eficácia do isolamento térmico, uma vez que cerca de 30% da radiação solar é refletida de volta para o céu.[22]​ A forma do telhado também é levada em consideração, o telhado curvo pode receber menos energia solar. em comparação com formas convencionais.[21]​[23]​ Entretanto, a desvantagem desta tecnologia é óbvia: a alta refletividade pode causar desconforto visual. Por outro lado, a elevada reflectividade e emissão térmica da cobertura aumentará a carga de aquecimento do edifício.