Estimativa de propriedades termofísicas em campo usando modelos de transferência de calor e umidade

Ano: 2010 | Volume: 10 | Número: 4

Autores: Martin Ordenes, Saulo Guths, Roberto Lamberts

Palavras-chave: ensaio não destrutivo, estimativa de propriedades termofísicas, modelo de transferência de calor e umidade

Resumo Português:

A conducao de calor através dos componentes opacos da envoltória é um dos parâmetros que caracterizam o desempenho térmico das edificações e suas consequências em termos de consumo energético e conforto térmico. A envoltória pode ser descrita termicamente a partir de dois parâmetros: a condutividade térmica (λ); e a capacidade térmica volumétrica (ρ∙c). Estimar essas propriedades termofísicas em campo permite caracterizar elementos construtivos considerando aspectos como comportamento térmico em condições climáticas específicas, variação na qualidade de materiais, soluções locais de construção e desgaste de materiais. Este trabalho apresenta um método para estimar λ e ρ∙c em elementos homogêneos usando um teste não destrutivo que aproveita as oscilações naturais do clima. A temperatura e o calor superficial são medidos em uma amostra de concreto (com propriedades conhecidas) e os dados são tratados com uma técnica de processamento de sinal. A estimativa é executada com um modelo de transferência de calor e umidade integrado. As medições foram realizadas em seis dias durante um período de um mês, registrando dias com diferentes condições de céu, visando mostrar a importância da radiação solar como fonte de calor. Os resultados apresentaram uma diferença de 10-14% na estimativa das propriedades termofísicas.

Resumo Inglês:

Conduction heat transfer through opaque envelope components is one of the parameters that characterize the thermal performance of buildings and its consequences in terms of energy consumption and thermal comfort. A building envelope can be thermally described by two parameters: thermal conductivity (λ) and heat capacity (ρ∙c). Estimating these thermal properties in situ allows the characterization of real building elements considering different aspects such as thermal behaviour under specific weather conditions, quality variability in materials, local construction technologies and material deterioration. This paper presents a method to estimate the thermal conductivity and volumetric heat capacity of a homogeneous element using a non-destructive test considering natural oscillations. Surface temperature and heat flow were measured in a concrete sample (with known thermal properties) and data was treated with a signal processing technique. Estimation is carried out with a heat and moisture transfer model. The measurements were performed on six days under different sky conditions over a month period, showing the importance of solar radiation as a heat source. Results gave acceptable estimations (average inaccuracy of 10-14%) of thermo-physical properties.