ABNT NBR ISO 52017-1 - Desempenho Energético de Edificações - Cargas Térmicas e Temperatura Interna

ABNTCB002 PROJETO 0021350070061 ISO 520171 SET 2022 NÃO TEM VALOR NORMATIVO 14 Desempenho energético de edificações Cargas térmicas de calor sensível e latente e temperatura interna Parte 1 Procedimentos de cálculo genérico Energy performance of buildings Sensible and latent heat loads and internal temperatures Part 1 Generic calculation procedures Prefácio nacional A Associação Brasileira de Normas Técnicas ABNT é o Foro Nacional de Normalização As Normas Brasileiras cujo conteúdo é de responsabilidade dos Comitês Brasileiros ABNTCB dos Organismos de Normalização Setorial ABNTONS e das Comissões de Estudo Especiais ABNTCEE são elaboradas por Comissões de Estudo CE formadas pelas partes interessadas no tema objeto da normalização Os Documentos Técnicos ABNT são elaborados conforme as regras da ABNT Diretiva 2 A ABNT chama a atenção para que apesar de ter sido solicitada manifestação sobre eventuais direitos de patentes durante a Consulta Nacional estes podem ocorrer e devem ser comunicados à ABNT a qualquer momento Lei nº 9279 de 14 de maio de 1996 Os Documentos Técnicos ABNT assim como as Normas Internacionais ISO e IEC são voluntários e não incluem requisitos contratuais legais ou estatutários Os Documentos Técnicos ABNT não substituem Leis Decretos ou Regulamentos aos quais os usuários devem atender tendo precedência sobre qualquer Documento Técnico ABNT Ressaltase que os Documentos Técnicos ABNT podem ser objeto de citação em Regulamentos Técnicos Nestes casos os órgãos responsáveis pelos Regulamentos Técnicos podem determinar as datas para exigência dos requisitos de quaisquer Documentos Técnicos ABNT A ABNT NBR ISO 520171 não se aplica aos projetos de construção que tenham sido protocolados para aprovação no órgão competente pelo licenciamento anteriormente à data de sua publicação como Norma Brasileira vem como àqueles que venham a ser protocolados no prazo de 180 dias após esta data O Escopo em inglês da ABNT NBR ISO 520171 é o seguinte Scope This document specifies the general assumptions boundary conditions and equations for the calculation under transient hourly or subhourly conditions of the internal temperatures air and operative andor the heating cooling and humidification and dehumidification loads to hold a specific temperature moisture set point in a single building zone No specific numerical techniques are imposed by this document Specific calculation procedures based on the generic calculation procedures of this document are given in ISO 520161 The specific simplifications assumptions and boundary conditions in ISO 520161 are tailored to the respective application areas such as the energy need for heating and cooling and for humidification and dehumidification hourly internal temperature design heating and cooling and humidification and dehumidification load NOTE Table 1 in the Introduction shows the relative position of this document within the set of EPB standards in the context of the modular structure as set out in ISO 520001 ABNTCB002 PROJETO 0021350070061 ISO 520171 SET 2022 NÃO TEM VALOR NORMATIVO 24 Introdução Este documento faz parte de uma série destinada à harmonização internacional da metodologia de avaliação do desempenho energético das edificações Essa série denominase conjunto de normas DEE Todas as normas DEE seguem regras específicas para garantir a consistência clareza e transparência gerais Todas as normas DEE proporcionam uma certa flexibilidade relacionada aos métodos e dados de entrada requisitados além de referências para as outras normas DEE por meio da introdução de modelos normativos no Anexo A e de definiçõespadrão informativas no Anexo B Para o correto uso deste Documento é fornecido um modelo normativo no Anexo A para a especificação dessas escolhas Definiçõespadrão informativas são fornecidas no Anexo B O públicoalvo deste Documento abrange os arquitetos engenheiros e reguladores Uso por reguladores Caso o documento seja utilizado no contexto de requisitos legais nacionais ou regionais as definições obrigatórias podem ser dadas em nível nacional ou regional para aplicações específicas Essas definições tanto para os padrões informativos do Anexo B como para as escolhas adaptadas às necessidades nacionaisregionais mas em qualquer caso seguindo o modelo do Anexo A podem ser disponibilizadas como anexo nacional ou como documento separado por exemplo legal ficha de dados nacional NOTA 1 Assim neste caso os reguladores especificarão as definições o usuário individual aplicará o documento para avaliar o desempenho energético de uma edificação e desta forma usar as escolhas definidas pelos reguladores Os assuntos abordados neste Documentopodem estar sujeitos à regulamentação pública A regulamentação pública sobre os mesmos assuntos pode substituir os valores padrão do Anexo B A regulamentação pública sobre os mesmos assuntos pode inclusive para certas aplicações substituir o uso deste Documento Os requisitos e escolhas legais em geral não são publicados em normas mas em documentos legais A fim de evitar publicações duplas e a dificuldade de atualização de documentos duplos um anexo nacional pode referirse aos textos jurídicos em que as definições nacionais tenham sido estabelecidas pelas autoridades públicas Diferentes anexos nacionais ou fichas de dados nacionais são possíveis para diferentes aplicações Esperase que nos casos em que os valores padronizados as definições e as referências a outras normas DEE do Anexo B não sejam seguidos devido às regulamentações nacionais políticas ou tradições as autoridades nacionais ou regionais elaborem fichas de dados contendo as opções e os valores nacionais ou regionais de acordo com o modelo do Anexo A Neste caso um anexo nacional por exemplo NA é recomendado contendo a referência para estas fichas de dados ou por padrão o órgão de normalização nacional considere a possibilidade de adicionar ou incluir um anexo nacional conforme o modelo do Anexo A de acordo com os documentos legais que determinem as opções e os valores nacionais e regionais ABNTCB002 PROJETO 0021350070061 ISO 520171 SET 2022 NÃO TEM VALOR NORMATIVO 34 Outros grupos de interesse são as partes que promovem hipóteses mediante a classificação de desempenho energético de edificações para um estoque de edificações existentes Mais informações são fornecidas no Relatório Técnico ISOTR 5201623 que acompanha este documento O subconjunto de normas DEE preparado sob a responsabilidade do ISOTC 163SC 2 abrange entre outros procedimentos de cálculo da utilização global da energia e do desempenho energético de edificações procedimento de cálculo da temperatura interna dos edifícios por exemplo no caso de aquecimento e resfriamento do ambiente indicadores para requisitos de DEE parciais relacionados ao balanço termoenergético e às características da construção métodos de cálculo que abrangem o desempenho e as características térmicas higrotérmicas solares e visuais de partes específicas da edificação assim como de elementos e de componentes específicos do edifício como os elementos opacos da envoltória os pisos em contato com o solo as janelas e as fachadas O ISOTC 163SC 2 coopera com outros TC para o detalhamento de por exemplo equipamentos sistemas técnicos da edificação e ambiente interno Este documento destinase a ser utilizado por especialistas para desenvolver métodos para o cálculo horário ou subhorário das temperaturas internas eou das cargas de aquecimento resfriamento eou umidificação de uma zona térmica em um edifício Exemplos de aplicação de tais métodos incluem o seguinte a avaliar o risco de sobreaquecimento interno b otimizar aspectos do projeto do edifício massa térmica do edifício proteção solar taxa de ventilação etc de forma a proporcionar condições de conforto térmico c avaliar se um edifício requer resfriamento mecânico d avaliar as demandas de energia para aquecimento e resfriamento e para umidificação e desumidificação e avaliar as cargas sensíveis de aquecimento e resfriamento e de umidificação e desumidificação sob condições de projeto do sistema Não estão incluídos critérios para o desempenho do edifício Eles podem ser considerados em nível nacional Este documento também pode ser utilizado como referência para desenvolver métodos mais simplificados para as aplicações acima e similares Procedimentos de cálculo específicos baseados nos procedimentos de cálculo genéricos deste documento são fornecidos na ISO 520161 As simplificações específicas suposições e condições de contorno da ISO 520161 são adaptadas às respectivas áreas de aplicação As principais diferenças em relação à ISO 13791 são as seguintes suposições ou procedimentos que não são pertinentes para os procedimentos de cálculo genéricos foram movidos para a normacom aplicação específica e combinados com outras suposições e procedimentos específicos por exemplo a especificação dos coeficientes de transferência de calor ABNTCB002 PROJETO 0021350070061 ISO 520171 SET 2022 NÃO TEM VALOR NORMATIVO 44 por convecção o cálculo da temperatura operativa foi adicionado As soluções técnicas para o cálculo da temperatura operativa não são fornecidas neste Documento mas direcionadas para as normas de aplicações específicas por exemplo ISO 520161 as taxas de fluxos de calor que representam as cargas sensíveis de aquecimento e resfriamento e as cargas de umidificação e desumidificação para manter um setpoint específico temperatura umidade são adicionadas às equações Isso amplia o campo de aplicação dos procedimentos genéricos de cálculo sem aumentar a complexidade As soluções técnicas para o cálculo dessas cargas não são fornecidas neste Documento mas direcionadas para as normas de aplicações específicas por exemplo ISO 520161 pois são altamente dependentes da aplicação os casos de validação foram removidos pois não há necessidade de validar a implementação do método de cálculo genérico em si Critérios de conformidade e tolerâncias de desvio dependem muito da área de aplicação Além disso os resultados de referência dos principais casos de validação da ISO 13791 1 foram questionados e não puderam ser reproduzidos Em vez disso o conjunto de testes BESTEST padronizado como ANSIASHRAE 140 9 compreende vários casos de teste que são apropriados para validação opcional dos métodos de cálculo descritos neste documento O subconjunto pertinente de casos BESTEST é semelhante aos casos de teste da ISO 13791 Os casos BESTEST mais pertinentes foram adotados na ISO 520161 para verificação dos procedimentos de cálculo específicos deste Documento Alterações editoriais pertinentes foram feitas com base nas regras técnicas detalhadas para todas as normas DEE incluindo a mudança de todos os anexos informativos ainda pertinentes para um relatório técnico separado ISOTR 520162 3 A Tabela 1 mostra a relação deste Documento com o conjunto de normas DEE no contexto da estrutura modular estabelecida na ISO 520001 NOTA A mesma tabela pode ser encontrada no ISOTR 520002 6 com os números das normas DEE pertinentes e dos relatórios técnicos que estão publicados ou em preparação para cada módulo Os módulos representam as normas DEE embora uma norma DEE possa cobrir mais de um módulo e um módulo possa ser coberto por mais de uma norma DEE por exemplo um método simplificado e detalhado respectivamente Ver Seção 2 e Tabelas A1 e B1 ABNTCB002 PROJETO 0021350070061 ISO 520171 SET 2022 NÃO TEM VALOR NORMATIVO 540 Tabela 1 Relação deste Documento no caso M22 M23 M33 M43 M63 M73 com a estrutura modular do conjunto de normas DEE Geral Edificação propriamente dita Sistemas técnicos da edificação Submódulo Descrição Descrição Descrição Aquecimento Resfriamento Ventilação Umidificação Desumidificação Água quente Iluminação Automação e controle predial Fotovoltaico eólica sub1 M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 M10 M11 1 Geral Geral Geral 2 Termos e definições comuns símbolos unidades e subscritos Demanda energética da edificação ABNT NBR ISO 520171 Demanda a 3 Aplicações Livre Condições internas sem sistemas ABNT NBR ISO 520171 Carga máxima e potência ABNT NBR ISO 520171 ABNT NBR ISO 520171 ABNT NBR ISO 520171 ABNT NBR ISO 520171 4 Formas de expressar o desempenho energético Formas de expressar o desempenho energético Formas de expressar o desempenho energético 5 Categorias e limites da edificação Transferência térmica por transmissão Insuflação e controle 6 Ocupação do edifício e condições de operação Transferência térmica por infiltração e ventilação Distribuição e controle 7 Agrupamento de serviços de energia Ganhos de calor interno Armazenamento e controle ABNTCB002 PROJETO 0021350070061 ISO 520171 SET 2022 NÃO TEM VALOR NORMATIVO 640 Geral Edificação propriamente dita Sistemas técnicos da edificação Submódulo Descrição Descrição Descrição Aquecimento Resfriamento Ventilação Umidificação Desumidificação Água quente Iluminação Automação e controle predial Fotovoltaico eólica sub1 M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 M10 M11 e operadoras de energia 8 Zoneamento da edificação Ganhos de calor solar Geração e controle 9 Desempenho energético calculado Dinâmicas da edificação massa térmica Despacho de carga e condições de operação 10 Desempenho energético medido Desempenho energético medido Desempenho energético medido 11 Inspeção Inspeção Inspeção 12 Formas de expressar conforto térmico no ambiente interno BMS Automação 13 Condições ambientais externas 14 Cálculo de economia a Os módulos sombreados não são aplicáveis ABNTCB002 PROJETO 0021350070061 ISO 520171 SET 2022 NÃO TEM VALOR NORMATIVO 740 ABNTCB002 PROJETO 0021350070061 ISO 520171 SET 2022 NÃO TEM VALOR NORMATIVO 840 Desempenho energético de edificações Cargas térmicas de calor sensível e latente e temperaturas internas Parte 1 Procedimentos de cálculo genérico 1 Escopo Este documento especifica as premissas gerais as condições de contorno e as equações para o cálculo sob condições transientes horárias ou subhorárias das temperaturas internas do ar e operativa eou das cargas de aquecimento resfriamento umidificação e desumidificação de forma a manter um setpoint específico temperatura e umidade em uma única zona do edifício Nenhuma técnica numérica específica é imposta por este documento Procedimentos de cálculo específicos baseados nos procedimentos de cálculo genéricos deste documento são fornecidos na ISO 520161 As simplificações específicas as premissas e as condições de contorno da ISO 520161 são adaptadas às respectivas áreas de aplicação como a demanda de energia para aquecimento e resfriamento e para umidificação e desumidificação temperatura interna horária cargas de projeto para aquecimento resfriamento umidificação e desumidificação NOTA A Tabela 1 na Introdução mostra a relação deste documento com o conjunto de normas DEE no contexto da estrutura modular estabelecida na ISO 520001 2 Referências normativas Os documentos relacionados a seguir são citados no texto de forma que parte ou todo o seu conteúdo constituem requisitos a este documento Para o caso de referências datadas somente a edição citada se aplica Para as referências sem data adotase a última edição do documento citado incluindo quaisquer emendas ISO 7345 Thermal insulation Physical quantities and definitions ISO 13370 Thermal performance of buildings Heat transfer via the ground Calculation methods ISO 5200012017 Energy performance of building Overarching EPB assessment Part 1 General framework and procedures ABNT NBR ISO 520101 Desempenho energético de edifícios Condições climáticas externas Parte 1 Conversão de dados climáticos para cálculos de energia ISO 520161 Energy performance of buildings Energy needs for heating and cooling internal temperatures and sensible and latent heat loads Part 1 Calculation procedures NOTA 1 Por padrão as referências às normas DEE diferentes da ISO 520001 são identificadas pelo código do módulo DEE e apresentadas no Anexo A modelo normativo na Tabela A1 e no Anexo B modelo informativo na Tabela B1 EXEMPLO Código do módulo DEE M55 ou M551 caso o módulo M55 seja subdividido ou M551 caso este módulo se refira a uma seção especifica da norma cobrindo o módulo M55 NOTA 2 Neste Documentonão existem referências a outras normas que não DEE A sentença e a nota acima são incluídas para manter a uniformidade entre todas as normas DEE ABNTCB002 PROJETO 0021350070061 ISO 520171 SET 2022 NÃO TEM VALOR NORMATIVO 940 3 Termos e definições Para os efeitos deste documento aplicamse os termos e definições das ISO 7345 e ISO 520001 e os seguintes A ISO e a IEC mantêm as bases de dados terminológicos para uso na normalização nos seguintes endereços EC Electropedia disponível em httpwwwelectropediaorg ISO Online browsing platform disponível em httpwwwisoorgobp NOTA Os termos da ISO 520001 que são indispensáveis para a compreensão deste Documento são repetidos aqui 31 elemento do edifício parede telhado teto piso porta ou janela que separa o ambiente interno do ambiente externo ou de um espaço adjacente Nota de entrada 1 Na definição da ISO 520001 lêse componente integral dos sistemas técnicos da edificação ou do sistema de vedações do edifício 32 zona térmica do edifício zona térmica ambiente interno onde são assumidas condições térmicas suficientemente uniformes que permitam o cálculo de balanço térmico de acordo com os procedimentos deste Documento 33 carga de projeto valor máximo entre as médias horárias da carga que ocorrem durante um período climático de projeto sob condições de uso de projeto 34 norma DEE norma em conformidade com os requisitos das ISO 520001 CENTS 16628 5 e CENTS 16629 6 Nota de entrada 1 Estes três documentos básicos DEE foram desenvolvidos sob um mandato dado ao CEN pela Comissão Europeia e pela Associação Europeia de Livre Comércio ver Referência 7 e fornecem suporte aos requisitos essenciais da Diretiva da UE 201031EU sobre o desempenho energético dos edifícios ver Referência 8 Várias normas DEE e documentos relacionados são desenvolvidos ou revisados sob o mesmo mandato FONTE ISO 5200012017 3514 35 carga de umidificação ou desumidificação valor médio horário do fluxo de massa de vapor de água a ser fornecido ou extraído do ambiente interno de forma a manter uma umidade mínima ou máxima especificada dentro do espaço 36 ar interno ar do ambiente interno ABNTCB002 PROJETO 0021350070061 ISO 520171 SET 2022 NÃO TEM VALOR NORMATIVO 1040 37 temperatura do ar interno temperatura do ar no ambiente interno NOTA BRASILEIRA Entendese como temperatura de bulbo seco 38 ambiente interno espaço fechado delimitado do ambiente externo ou de espaços adjacentes por elementos do edifício 39 temperatura da superfície interna temperatura da superfície interna de um elemento do edifício 310 temperatura radiante média temperatura da superfície uniforme do ambiente interno em que um ocupante trocaria a mesma quantidade de calor radiante que no recinto não uniforme real 311 temperatura operativa temperatura uniforme do ambiente interno em que um ocupante trocaria a mesma quantidade de calor por radiação e por convecção que no ambiente não uniforme real 312 carga sensível de aquecimento ou resfriamento valor médio horário do fluxo de calor para aquecimento ou resfriamento fornecido ou extraído do ambiente interno para manter as condições de temperatura pretendidas 4 Símbolos e subscritos 41 Símbolos Para os efeitos deste Documento aplicamse os símbolos fornecidos na ISO 520001 Seção 4 e Anexo C e os seguintes Símbolo Grandeza Unidade A área m2 a difusividade térmica m2s C capacidade térmica JK c calor específico JkgK c coeficiente vários d espessura m Er parâmetro de ventilação F fator de forma f fator f fração ABNTCB002 PROJETO 0021350070061 ISO 520171 SET 2022 NÃO TEM VALOR NORMATIVO 1140 Símbolo Grandeza Unidade G fluxo de umidade kgs gs taxa de fluxo de calor por volume Wm3 g aceleração devido à gravidade ms2 H coeficiente de transferência de calor WK h coeficiente superficial de transferência de calor Wm2K h calor latente Jkg I irradiância Wm2 J radiosidade Wm2 l comprimento m m vazão mássica kgs p pressão Pa q densidade do fluxo de calor Wm2 qV vazão volumétrica de ar m3h R resistência térmica m2KW T temperatura termodinâmica K t tempo s U transmitância térmica Wm2K V volume m3 v velocidade ms x teor de umidade ou razão de umidade kgkg ar seco x y z coordenadas m Λ condutância térmica Wm2K Φ fluxo de calor W α absortância ε emissividade θ temperatura em graus Celsius C λ condutividade térmica WmK μ viscosidade kgms ν umidade por volume kgm3 σ constante de StefanBoltzmann 5670 108 Wm2K4 ρ refletância ρ densidade kgm3 χ transmitância térmica pontual WK Ψ transmitância térmica linear WmK ABNTCB002 PROJETO 0021350070061 ISO 520171 SET 2022 NÃO TEM VALOR NORMATIVO 1240 42 Subscritos Para os efeitos deste Documento aplicamse os subscritos fornecidos na ISO 520001 Seção 4 e Anexo C e os seguintes Subscrito Termo Subscrito Termo Subscrito Termo a ar i interna s ensolarado insolação b edifício i fontes internas sens sensível c convecção convectivo ijk índices sol solar c contato com a camada de ar in entrando entrada sa solar C resfriamentoa int interna sh sombreada cd condução lat latente sk céu DHU desumidificaçãoa ld carga sl perda solar dif difusa lr radiação de onda longa sup fornecimento dir direta m ventilação mecânica th térmica d distribuição me meio t tempo d descarga mr radiante média tb ponte térmica e externa n normal à superfície T térmicaa eq equivalente nd demanda V ventilação f piso op operativa v velocidade g solo p projetado w vento H aquecimentoa r radiação we evaporação da água HU umidificaçãoa s superfície X umidificação e desumidificaçãoa a Tipo de uso da energia 5 Breve descrição do método 51 Resultados do método Este método abrange a metodologia genérica para o cálculo transiente do balanço térmico interno de um edifício Este método pode ser usado para calcular a série temporal da temperatura interna e as cargas de calor sensível e latente O intervalo de tempo dos resultados é horário ou subhorário 52 Descrição geral do método A avaliação das séries temporais de temperatura interna cargas térmicas de calor sensível eou latente ABNTCB002 PROJETO 0021350070061 ISO 520171 SET 2022 NÃO TEM VALOR NORMATIVO 1340 de um edifício ou zona térmica do edifício envolve a solução de um sistema de equações para as transferências transientes de calor e massa entre os ambientes externo e interno por meio dos elementos opacos e transparentes que delimitam o envelope do edifício ou da zona térmica em função do fluxo de calor interno e externo das condições de temperatura e umidade 6 Método de cálculo 61 Resultados Os resultados deste método são listados na Tabela 2 Os resultados dependem da aplicação de quais são os dados de entrada e de quais são as saídas esperadas Tabela 2 Resultados deste método série temporal quantidades calculadas Descrição Símbolo Unidade Intervalo de validadea Módulo de destino pretendidob Valor variávelc Caso a carga sensível de aquecimento e resfriamento seja fornecida como dado de entrada ou seja igual a zero Temperatura do ar interior θinta C 0 a 50 NAd SIM Temperatura da superfície interna de cada elemento do edifício θs C 0 a 50 NAd SIM Temperatura radiante média θintmr C 0 a 50 NAd SIM Temperatura operativa θintop C 0 a 50 NAd SIM Caso a produção de umidade interna e a geração de umidade sejam fornecidas como dados de entrada ou sejam iguais a zero Teor de umidade xinta kgH2Okg ar seco 0 a NAd SIM Caso sejam fornecidos os setpoints de temperatura interna Sensível carga de aquecimento e resfriamento ΦHCld W a NAd SIM Caso sejam fornecidos os setpoints de umidade interna Carga de umidificação e desumidificação GDHUld kgH2Os a NAd SIM NOTA Por exemplo as normas DEE nos módulos DEE M22 e M23 são baseados neste procedimento de cálculo de referência e produzem resultados para outros módulos DEE a Faixa de intervalo prático informativo b Informativo c Valor variável o valor pode variar ao longo do tempo valores diferentes por intervalo de tempo por exemplo valores horários ou valores mensais valores não constantes ao longo do ano d Módulo DEE Não aplicável neste Documento porque este é um procedimento de cálculo de referência ABNTCB002 PROJETO 0021350070061 ISO 520171 SET 2022 NÃO TEM VALOR NORMATIVO 1440 62 Intervalo de tempo de cálculo e período de cálculo O método neste Documento é adequado para um intervalo de tempo horário ou subhorário A duração do período de cálculo depende da aplicação 63 Dados de entrada O método neste Documento é um método genérico destinado a ser utilizado por especialistas para desenvolver eou validar métodos para o cálculo horário ou subhorário da temperatura interna Os dados de entrada para este método estão listados na Tabela 3 Eles dependem da aplicação de quais são os dados de entrada e quais são os dados de resultados Tabela 3 Dados de entrada para este método série temporal Nome Símbolo Unidade Intervalo de validadea Origemb Valor variávelc Caso as cargas sejam o resultado Temperatura operativa por exemplo setpoints θintop C 0 a 50 NAd SIM Teor de umidade por exemplo setpoints xinta kgH20kg ar seco 0 a NAd SIM Caso a temperatura interna e o respectivo teor de umidade sejam os resultados Carga sensível de aquecimento e resfriamento ΦHCld W a NAd SIM Carga de umidificação e desumidificação GDHUld kgH20s a NAd SIM Geral Dados geométricos Ver 64 Como os procedimentos de cálculo são genéricos esses dados de entrada não podem ser especificados em detalhesd Parâmetros termofísicos do edifício e de elementos do edifício Ver 64 Como os procedimentos de cálculo são genéricos esses dados de entrada não podem ser especificados em detalhesd Condições operacionais e de contorno Ver 64 Como os procedimentos de cálculo são genéricos esses dados de entrada não podem ser especificados em detalhesd Constantes e dados físicos Ver 64 Como os procedimentos de cálculo são genéricos esses dados de entrada não podem ser especificados em detalhesd a Faixa de intervalo prático informativo b Por exemplo módulo DEE ou norma por exemplo de produto ou local tipo geometria c Valor variável o valor pode variar ao longo do tempo valores diferentes por intervalo de tempo por exemplo valores horários ou valores mensais valores não constantes ao longo do ano ABNTCB002 PROJETO 0021350070061 ISO 520171 SET 2022 NÃO TEM VALOR NORMATIVO 1540 Nome Símbolo Unidade Intervalo de validadea Origemb Valor variávelc d Os detalhes são fornecidos nas normas de aplicação como a ISO 520161 Os dados climáticos horários devem ser obtidos da ABNT NBR ISO 520101 64 Procedimento de cálculo 641 Intervalo de tempo aplicável Este procedimento pode ser utilizado com um intervalo de tempo de horário ou subhorário 642 Premissas As premissas gerais para o cálculo das temperaturas internas são as seguintes a temperatura do ar é uniforme em toda a zona do edifício as várias superfícies dos elementos do edifício são isotérmicas a condução de calor pelos elementos do edifício excluindo o solo é assumida como unidimensional a condução de calor para o solo pelos elementos do edifício é tratada por uma taxa equivalente de fluxo de calor unidimensional de acordo com a ISO 13370 a contribuição de armazenamento de calor de pontes térmicas lineares ou pontuais é desprezada as pontes térmicas lineares ou pontuais são diretamente acopladas termicamente às temperaturas do ar interno e externo as câmaras de ar são tratadas como camadas de ar limitadas por duas superfícies isotérmicas e paralelas os efeitos de armazenamento de calor nos vários planos de um elemento envidraçado são negligenciados a densidade da taxa de fluxo de calor devido à radiação de onda curta absorvida por cada plano de um elemento envidraçado é tratada como um termofonte 643 Cálculo de temperaturas pertinentes 6431 Temperatura operativa A temperatura operativa interna é calculada de acordo com a Equação 1 intop a inta a intmr 1 f f 1 onde θintop é a temperatura operativa interna expressa em graus Celsius C fa é a fração que a temperatura do ar contribui para a temperatura operativa ABNTCB002 PROJETO 0021350070061 ISO 520171 SET 2022 NÃO TEM VALOR NORMATIVO 1640 θinta é a temperatura do ar interno calculada de acordo com 6432 expressa em graus Celsius C θintmr é a temperatura radiante média interna a média ponderada das temperaturas da superfície interna expressa em graus Celsius C calculada de acordo com a Equação 2 s intmr j j j j j A A 2 onde θsj é a temperatura da superfície interna do elemento j do edifício calculada de acordo com 6433 expressa em graus Celsius C Aj é a área do elemento j do edifício expressa em metros quadrados m² 6432 Equação de balanço de calor sensível e temperatura do ar interno A temperatura do ar interno em um edifício ou zona do edifício em um determinado momento é obtida resolvendo a Equação 3 sendo os fluxos de calor para o ar interno tomados como positivos 1 d j N A q c V t inta ci V intc HCldc sa va tb a inta inta d j 3 onde N é o número de superfícies internas que delimitam o ar interno Aj é a área do elemento j do edifício expressa em metros quadrados m² qci é a densidade de fluxo de calor por convecção na superfície interna obtida de acordo com 64522 expressa em watts por metro quadrado Wm² Φv é fluxo de calor por ventilação obtido de acordo com 6457 expresso em watts W Φintc é a fração convectiva de fluxo de calor devido a fontes internas obtida de acordo com 6456 expressa em watts W ΦHCldc é a parte convectiva de fluxo de calor devido a cargas sensíveis de aquecimento ou resfriamento do ambiente obtida de acordo com 6457 expressa em watts W Φsa é o fluxo de calor solar para o ar obtido de acordo com 64544 expressa em watts W Φva é o fluxo de calor devido ao ar que entra na zona do edifício pelas camadas de ar dentro dos elementos que delimitam a zona obtida de acordo com 64524 expressa em watts W Φtb é o fluxo de calor devido às pontes térmicas de acordo com 6453 expressa em watts W ca é o calor específico do ar expresso em joules por quilograma e por Kelvin JkgK ρinta é a densidade do ar seco interno expressa em quilogramas por metro cúbico kgm3 ABNTCB002 PROJETO 0021350070061 ISO 520171 SET 2022 NÃO TEM VALOR NORMATIVO 1740 Vinta é o volume do ar interno expressa em metros cúbicos m³ θinta é a temperatura do ar interno expressa em graus Celsius C t é o tempo expresso em segundos s NOTA Devido ao valor muito pequeno do termo ρa Vinta o lado direito da Equação 3 pode ser assumido como zero a menos que por aproximação outros materiais sejam incluídos neste termo por exemplo móveis eou partições internas leves Alternativamente soluções técnicas específicas podem ser aplicadas para calcular a carga sensível de aquecimento ou resfriamento sob determinadas condições de temperatura no ambiente ver 644 6433 Temperatura da superfície interna A temperatura da superfície interna do elemento j do edifício é obtida resolvendo a Equação 4 onde os fluxos de calor para a superfície interna exceto qcj são considerados positivos lr sol c cd ir HCldr 0 j j j j q q q q q q 4 onde qlr é a densidade de fluxo de calor devido à radiação de onda longa trocada com outras superfícies internas obtida de acordo com 64552 expressa em watts por metro quadrado Wm² qsol é a densidade de fluxo de calor devido à radiação solar onda curta absorvida obtida de acordo com 6454 expressa em watts por metro quadrado Wm² qc é a densidade de fluxo de calor liberado por convecção para o ar da zona do edifício obtida de acordo com 64522 expressa em watts por metro quadrado Wm² qcd é a densidade de fluxo de calor por condução obtida de acordo com 6451 expressa em watts por metro quadrado Wm² qir é a densidade de fluxo de calor devido à componente radiante dos ganhos internos calculada de acordo com a Equação 6 expressa em watts por metro quadrado Wm² qHCldr é a densidade de fluxo de calor devido à componente radiante da carga sensível de aquecimento ou resfriamento do ambiente calculada de acordo com a Equação 6 expressa em watts por metro quadrado Wm² As densidades de fluxo de calor devido à componente radiante dos ganhos internos e da carga de aquecimento e resfriamento do ambiente são fornecidas pelas Equações 5 e 6 respectivamente intr ir 1 N j j q A 5 HCldr HCldr 1 N j j q A 6 ABNTCB002 PROJETO 0021350070061 ISO 520171 SET 2022 NÃO TEM VALOR NORMATIVO 1840 onde Φintr é a fração radiante do fluxo de calor devido a fontes internas obtida de acordo com 6456 expressa em watts W N é o número de superfícies que delimitam o ar interno Aj é a área do elemento j do edifício expressa em metros quadrados m² ΦHCldr é o fluxo de calor devido à componente radiante das cargas sensíveis de aquecimento ou resfriamento do ambiente obtida de acordo com 6457 expressa em watts W 6434 Temperatura da superfície delimitando duas camadas sólidas Figura 1 Superfície delimitando duas camadas A temperatura na superfície j delimitando duas camadas em um elemento ilustrada na Figura 1 é obtida resolvendo a Equação 7 cd 1 cd 1 sr 0 j j q q q j 7 onde qcd j 1 é a densidade de fluxo de calor por condução a partir da superfície j1 obtida de acordo com 6451 expressa em watts por metro quadrado Wm² qcd j 1 é a densidade de fluxo de calor por condução a partir da superfície j1 obtida de acordo com 6451 expressa em watts por metro quadrado Wm² qsol j é a densidade de fluxo de calor devido à radiação solar onda curta absorvida pela superfície j obtida de acordo com 6454 expressa em watts por metro quadrado Wm² 6435 Temperatura da superfície de uma camada de ar ABNTCB002 PROJETO 0021350070061 ISO 520171 SET 2022 NÃO TEM VALOR NORMATIVO 1940 Legenda 1 camada de ar Figura 2 Superfície delimitando uma camada de ar A temperatura na superfície j de uma camada de ar ilustrada na Figura 2 é obtida resolvendo a Equação 8 c lr cd sol 0 j j j j q q q q 8 onde qc é a densidade da taxa de fluxo total de calor liberado para a camada de ar obtida de acordo com 6452 expressa em watts por metro quadrado Wm² qlr é a densidade de fluxo de calor recebido por radiação de onda longa pela camada de ar obtida de acordo com 6455 expressa em watts por metro quadrado Wm² qcd é a densidade de fluxo de calor por condução obtida de acordo com 6451 expressa em watts por metro quadrado Wm² qsol é a densidade de fluxo de calor absorvido devido à radiação solar ou outra fonte externa de radiação de ondas curtas obtida de acordo com 6454 expressa em watts por metro quadrado Wm² 6436 Temperatura da superfície externa de um elemento do edifício ABNTCB002 PROJETO 0021350070061 ISO 520171 SET 2022 NÃO TEM VALOR NORMATIVO 2040 Figura 3 Superfície externa de um elemento A temperatura na superfície j de um elemento do edifício ilustrada na Figura 3 é obtida resolvendo a Equação 9 lr sol c cd 0 j j j j q q q q 9 onde qlr é a densidade de fluxo de calor por radiação de onda longa na superfície obtida de acordo com 64551 expressa em watts por metro quadrado Wm² qsol é a densidade de fluxo de calor devido à radiação solar onda curta absorvida pela superfície obtida de acordo com 6454 expressa em watts por metro quadrado Wm² qc é a densidade de fluxo de calor por convecção com o ar obtida de acordo com 64522 expressa em watts por metro quadrado Wm² qcd é a densidade de fluxo de calor por condução obtida de acordo com 6451 expressa em watts por metro quadrado Wm² 644 Balanço térmico da zona do edifício calor sensível Em cada equação de 643 os fluxos de calor dependentes do tempo devem ser expressos em termos de operadores que relacionam o fluxo de calor na superfície interna de cada elemento com as temperaturas nas superfícies interna e externa e esta com a temperatura do ar interno usando modelos matemáticos adequados dos processos de transferência de calor A temperatura do ar interno juntamente com as temperaturas das diferentes superfícies deve ser determinada resolvendo o sistema de equações globais em cada intervalo de tempo considerado Uma expressão geral do sistema de equações é fornecida na Equação 10 11 1 2 1 1 1 is1 1 2 1 2 2 2 2 1 is2 2 1 2 1 is 1 11 1 2 1 1 1 a N N N N N N N NN NN N N N N N N N N 10 onde ABNTCB002 PROJETO 0021350070061 ISO 520171 SET 2022 NÃO TEM VALOR NORMATIVO 2140 N é o número de elementos que delimitam a zona do edifício correspondendo às superfícies internas que delimitam o ar interno Π representa os coeficientes das temperaturas desconhecidas θ de 1 a N em relação às superfícies internas N 1 relacionado ao ar interno Γ representa os coeficientes dos termos conhecidos de 1 a N em relação às superfícies internas N 1 relacionado ao ar interno θ representa as temperaturas desconhecidas de 1 a N em relação às superfícies internas N 1 relacionado ao ar interno Os termos Π e Γ são obtidos reescrevendo as Equações 3 4 7 ou as Equações 8 e 9 para separar os parâmetros desconhecidos dos parâmetros conhecidos Os parâmetros desconhecidos são a temperatura do ar no instante t para a Equação 3 e as temperaturas das superfícies interna e externa e da superfície interior para cada componente no instante t para as outras equações A forma dessas equações depende da técnica de solução adotada Alternativamente outras técnicas de solução podem ser aplicadas para calcular a carga de aquecimento ou resfriamento sensível sob determinadas condições de temperatura ambiental 645 Componentes de transferência de calor 6451 Condução de calor através componentes Para elementos com condutividade térmica e calor específico constantes a densidade do fluxo de calor por condução é dada pelas Equações 11 e 12 11 12 onde qcdn é a densidade de fluxo de calor na direção n expressa em watts por metro quadrado Wm² θ é a temperatura do componente na direção do fluxo de calor no instante t expressa em graus Celsius C λ é a condutividade térmica do meio expressa em watts por metro por Kelvin WmK cme é o calor específico do meio expresso em joules por quilograma por Kelvin JkgK ρme é a densidade do meio expressa em quilogramas por metro cúbico kgm³ g é o termofonte de calor fluxo de calor por volume expresso em watts por metro cúbico Wm³ xyz são as coordenadas Essas equações podem ser resolvidas por qualquer procedimento apropriado que forneça resultados de acordo com o procedimento de validação fornecido em 72 ABNTCB002 PROJETO 0021350070061 ISO 520171 SET 2022 NÃO TEM VALOR NORMATIVO 2240 No caso de fluxo de calor unidimensional assumido perpendicular a cada elemento do edifício coordenada x as segundas derivadas das coordenadas y e z são omitidas na Equação 12 6452 Transferência de calor por convecção 64521 Generalidades A transferência de calor por convecção ocorre nas superfícies limítrofes de cada elemento do edifício e através das camadas de ar 64522 Taxa de fluxo de calor por convecção na superfície de um elemento A densidade de fluxo de calor por convecção nas superfícies interna e externa de um elemento qc é calculada pela Equação 13 q h c c s a 13 onde qc é o fluxo de calor por convecção na superfície expresso em watts por metro quadrado Wm² hc é o coeficiente de transferência de calor por convecção da superfície expresso em watts por metro quadrado por Kelvin Wm²K θs é a temperatura da superfície para superfícies internas obtidas de acordo com 6433 e para superfícies externas obtidas de acordo com 6436 expressa em graus Celsius C θa é a temperatura do ar do ambiente interno ou externo expressa em graus Celsius C 64523 Transferência de calor por convecção através camadas de ar não ventiladas A densidade de fluxo de calor por convecção por uma camada de ar não ventilada qc é dada pela Equação 14 c a q 14 onde qc é a densidade de fluxo de calor por convecção expressa em watts por metro quadrado Wm² Δθ é a diferença de temperatura entre as superfícies que delimitam a camada expressa em Kelvins K Λa é a condutância térmica da camada de ar expressa em watts por metro por Kelvin WmK 64524 Transferência de calor por convecção através camadas de ar ventiladas O fluxo de calor por convecção por uma camada de ar ventilada Φva depende da taxa de fluxo de ar na camada de ar Os fluxos de calor a serem considerados são a o fluxo de calor por convecção Φva devido ao ar que passa pela camada de ar e entra na zona fornecida pela Equação 15 ABNTCB002 PROJETO 0021350070061 ISO 520171 SET 2022 NÃO TEM VALOR NORMATIVO 2340 av a l inta m c va 15 onde Φva é o fluxo de calor por convecção expresso em watts W mav é o fluxo de massa de ar pela camada de ar expresso em quilogramas por segundo kgs ca é o calor específico do ar expresso em joules por quilograma Kelvin JkgK θl é a temperatura do ar que sai da camada expressa em graus Celsius C b a taxa de fluxo de calor por convecção Φcj entre superfícies e o ar é dada pela Equação 16 a c h A c eq j j h A c 1 a c 1 eq j j 16 onde Ac é a área da superfície em contato com a camada de ar expressa em metros quadrados m² ha é o coeficiente de transferência de calor por convecção para camadas ventiladas expresso em watts por metro quadrado Wm² θeq é a temperatura equivalente do ar na camada expressa em graus Celsius C j e j 1 são as superfícies que delimitam a camada de ar 6453 Pontes térmicas Assumese que as pontes térmicas lineares e pontuais não possuam capacidade térmica A densidade da taxa de fluxo de calor devido às pontes térmicas é obtida pela Equação 17 l ea H tb tb 17 com H lk k j k tb j 18 onde lk é o comprimento da ponte térmica linear k expresso em metros m Ψk é a transmitância térmica linear da ponte térmica k expressa em watts por metro Kelvin WmK χj é a transmitância térmica pontual da ponte térmica pontual j expressa em watts por Kelvin WK 6454 Transferência de calor por radiação de ondas curtas ABNTCB002 PROJETO 0021350070061 ISO 520171 SET 2022 NÃO TEM VALOR NORMATIVO 2440 64541 Transferência de calor por radiação de ondas curtas na superfície externa de elemento opaco A densidade da taxa de fluxo de calor por radiação de ondas curtas na superfície externa de um elemento opaco é fornecida pela Equação 19 sol s dir dif q f I I sole 19 onde qsole é a densidade de fluxo de calor por radiação ondas curtas solar eou outras ondas curtas na superfície externa de um elemento opaco expressa em watts por metro quadrado Wm² αsol é a absortância solar da superfície externa fs é a fração ensolarada Idir é a componente direta da radiação solar que atinge a superfície expressa em watts por metro quadrado Wm² Idif é a componente difusa da radiação solar que atinge a superfície expressa em watts por metro quadrado Wm² Os valores de absortância solar de superfícies externas opacas αsol dependem das características da superfície externa do elemento A fração ensolarada fs é obtidada pela Equação 20 s s A f A 20 onde As é a área ensolarada da parede determinada em 64545 expressa em metros quadrados m² A é a área total da parede expressa em metros quadrados m² 64542 Transferência de calor por radiação de ondas curtas na superfície interna de elementos opacos A densidade de fluxo de calor por radiação solar de ondas curtas absorvida na superfície interna de um elemento opaco é obtida pela Equação 21 1 1 sa sl soldir soldif solint d f f q f A 21 onde qsolint é a densidade de fluxo de calor por radiação solar de ondas curtas na superfície interna de um elemento opaco expressa em watts por metro quadrado Wm² fd é o fator de distribuição da radiação solar na superfície interna do elemento fsa é a fração solar da zona fsl é o fator de perda solar da zona ABNTCB002 PROJETO 0021350070061 ISO 520171 SET 2022 NÃO TEM VALOR NORMATIVO 2540 Φsoldir é o fluxo de calor devido à componente direta da radiação solar que entra na zona calculada de acordo com a Equação 22 expresso em watts W Φsoldif é o fluxo de calor devido à componente difusa da radiação solar que entra na zona calculada de acordo com a Equação 23 expresso em watts W A é a área do elemento opaco expressa em metros quadrados m² Os fluxos de calor devido às componentes diretas e difusas da radiação solar que entram na zona são fornecidas pelas Equações 22 e 23 respectivamente soldir dir dir s 1 J I A j j 22 soldif dif dif 1 J I A j j 23 onde J é o número de sistemas envidraçados Idir é a componente direta da radiação solar que atinge a superfície externa do sistema j expressa em watts por metro quadrado Wm² Idif é a componente difusa da radiação solar que atinge a superfície externa do sistema envidraçado j expressa em watts por metro quadrado Wm² τdir é a transmissividade solar direta do sistema envidraçado τdif é a transmissividade solar difusa do sistema envidraçado As é a área ensolarada do vidro expressa em metros quadrados m² A é a área envidraçada expressa em metros quadrados m² Fração solar A fração solar fsa é a fração do calor solar que entra na zona pelo vidro e é imediatamente transferido para o ar interno Essa fração depende da quantidade de itens internos com capacidades térmicas muito baixas como tapetes e móveis Assumese que seja independente do tempo Fração de rejeição solar A fração de rejeição solar fsl é a fração da radiação solar que entra na zona e é refletida de volta para o ambiente externo Ela depende das características geométricas e das propriedades solares do sistema envidraçado da exposição do envidraçamento dos ângulos solares da geometria da zona e da cor das superfícies Assumese que seja independente do tempo Fatores de distribuição Os fatores de distribuição fd determinam a quantidade de radiação solar direta absorvida por área nas diferentes superfícies internas das paredes teto piso etc Eles dependem dos ângulos solares das dimensões geométricas do envidraçamento e da zona da refletância de ondas curtas dos componentes e dos móveis Assumese que sejam independentes do tempo Uma aproximação simples do fator de distribuição é a área da superfície interna do elemento dividida pela ABNTCB002 PROJETO 0021350070061 ISO 520171 SET 2022 NÃO TEM VALOR NORMATIVO 2640 soma das áreas das superfícies internas de todos os elementos 64543 Fluxo de calor por radiação de ondas curtas para elementos transparentes incluindo persianas e cortinas A densidade de fluxo de calor para o elemento j do sistema envidraçado devido à radiação solar absorvida deve ser calculada de acordo com a Equação 24 sol sol dir s dif q I f I j j 24 onde qsolj é a densidade de fluxo de calor por radiação solar ondas curtas para o elemento j do sistema envidraçado expresso em watts por metro quadrado Wm² j é o elemento do sistema envidraçado αsol é a absortância solar equivalente Idir é a componente direta da radiação solar que atinge a superfície externa do sistema j expresso em watts por metro quadrado Wm² fs é a fração ensolarada Idif é a componente difusa da radiação solar que atinge a superfície externa do sistema envidraçado j expresso em watts por metro quadrado Wm² Se houver cortinas ou persianas podem ocorrer as seguintes situações a cortinapersiana está totalmente fechada b cortinapersiana não está completamente fechada No caso a o elemento envidraçado e a cortinapersiana são tratados como um único elemento da envoltória com coeficientes solares adequados No caso b dois componentes diferentes devem ser considerados a porção de área envidraçada não coberta pela cortinapersiana compreendendo apenas o componente envidraçado a parte da área envidraçada coberta pela cortinapersiana tratada como no caso a 64544 Fluxo de calor solar para o ar O fluxo de calor solar para o ar Φsa é o fluxo de calor devido à radiação solar que entra pelo sistema envidraçado transferido diretamente para o ar interno Ela é fornecida pela Equação 25 1 sa sa sl soldir soldif f f 25 onde Φsa é a o fluxo de calor solar para o ar expresso em watts W fsa é a fração solar da zona fsl é a fração de rejeição solar da zona ABNTCB002 PROJETO 0021350070061 ISO 520171 SET 2022 NÃO TEM VALOR NORMATIVO 2740 Φsoldir é o fluxo de calor devido à componente direta da radiação solar que entra na zona calculada de acordo com a Equação 22 expressa em watts W Φsoldif é a o fluxo de calor devido à componente difusa da radiação solar que entra na zona calculada de acordo com a Equação 23 expressa em watts W Fração solar A fração solar fsa é a fração do calor solar que entra no ambiente pelo vidro e é imediatamente transferida para o ar interno Essa fração depende da quantidade de itens internos com capacidades térmicas muito baixas como tapetes e móveis Assumese que seja independente do tempo Fração de rejeição solar A fração de rejeição solar fsl é a fração da radiação solar que entra no ambiente e é refletida de volta para o ambiente externo Ela depende das características geométricas e das propriedades solares do sistema envidraçado da exposição do envidraçamento dos ângulos solares da geometria do ambiente e da cor das superfícies Assumese que seja independente do tempo NOTA Valores típicos são fornecidos no ISOTR 520162 3 64545 Área ensolarada do elemento do ambiente Quando obstruções externas estão presentes a área de um elemento pode ser parcialmente sombreada As obstruções consideradas neste Documentosão elementos de sombreamento horizontal elementos de sombreamento vertical recuo da janela e construções do entorno A fração ensolarada é determinada na Equação 20 e pode ser adicionada para a radiação difusa nas Equações 19 e 24 6455 Transferência de calor por radiação de onda longa 64551 Fluxo de calor radiativo por radiação de onda longa na superfície externa A densidade do fluxo de calor radiante de onda longa recebido por uma superfície externa qlr é dada pela Equação 26 lr lr se sk q h q ea 26 onde qlr é a densidade do fluxo de calor radiante de onda longa recebido por uma superfície externa expressa em watts por metro quadrado Wm² hlr é o coeficiente de transferência de calor por radiação de onda longa calculado de acordo com a Equação 27 expresso em watts por metro quadrado por Kelvin Wm²K θea é a temperatura do ar externo expressa em graus Celsius C θse é a temperatura da superfície externa expressa em graus Celsius C qsk é a correção para as trocas de radiação de onda longa da parede para o céu calculada de acordo com a Equação 29 expressa em watts por metro quadrado Wm² Usando temperaturas em escala absoluta T θ 27315 o valor de hlr é aproximado pela Equação 27 ABNTCB002 PROJETO 0021350070061 ISO 520171 SET 2022 NÃO TEM VALOR NORMATIVO 2840 3 ea se 4 lr 2 T T h 27 onde ε é a emissividade de onda longa da superfície σ é a constante de StefanBoltzmann 567 108 Wm2K4 Tea é a temperatura do ar externo expressa em Kelvin K Tse é a temperatura da superfície expressa em Kelvin K Os cálculos devem ser feitos com um valor fixo de hlr EXEMPLO Os termos da Equação 27 podem ser calculados com as seguintes condições emissividade da superfície externa ε 093 temperatura de referência 283 293 K Nestas condições o valor de hlr para superfícies externas é de 48 Wm²K A correção para a radiação de onda longa emitida do elemento para o céu qsk é obtidada pela Equação 28 3 ea sk 4 sk sk ea sk 2 T T q F T T 28 onde Fsk é o fator de forma do elemento construtivo j para o céu ângulo sólido dividido por 2π Tea é a temperatura do ar externo expressa em Kelvin K Tsk é a temperatura do céu expressa em Kelvin K A temperatura do céu depende das características da atmosfera e do seu teor de vapor NOTA Valores típicos são fornecidos no ISOTR 5201623 64552 Fluxo de calor radiante de onda longa na superfície interna A densidade do fluxo de calor radiante de onda longa qlr recebido pela superfície interna j é obtida pela Equação 29 lr lr lr 1 N q F J J k j j k k j 29 onde qlr é a densidade do fluxo de calor radiante de onda longa recebido pela superfície interna j expressa em watts por metro quadrado Wm² N é o número de superfícies internas que delimitam o ar interno Fjk é o fator de forma da superfície j para a superfície k ABNTCB002 PROJETO 0021350070061 ISO 520171 SET 2022 NÃO TEM VALOR NORMATIVO 2940 Jlrj é a radiosidade de onda longa da superfície j calculada de acordo com a Equação 30 expressa em watts por metro quadrado Wm² Jlrk é a radiosidade de onda longa da superfície k calculada de acordo com a Equação 30 expressa em watts por metro quadrado Wm² A radiosidade de onda longa de uma superfície é a densidade total de fluxo de calor emitida e refletida por esta superfície sendo todas as superfícies aqui consideradas corpos cinzas Assim a radiosidade de onda longa da superfície j é mostrada na Equação 30 4 lr lr 1 N J F J T j j jk k j j k 30 onde Jlrj é a radiosidade de onda longa da superfície j expressa em watts por metro quadrado Wm² ρ é a refletância radiante de onda longa ε é a emitância radiante de onda longa σ é a constante de StefanBoltzmann 5670 108 Wm2K4 A fim de calcular o fluxo de calor radiante de onda longa trocado pelas N diferentes superfícies internas convém que a radiosidade para cada superfície Jlr seja primeiro determinada resolvendo as N equações simultâneas Convém que a solução da Equação 30 seja realizada para as várias superfícies que delimitam a zona do edifício A Equação 30 pode ser resolvida por qualquer procedimento apropriado que forneça resultados de acordo com o procedimento de validação fornecido na Seção 8 NOTA Um procedimento adequado é descrito no ISOTR 520162 3 64553 Transferência de calor radiante de onda longa pelas camadas de ar A densidade da transferência de calor radiante de onda longa pelas camadas de ar é obtida pela Equação 31 lr lr q 31 onde qlr é a densidade do fluxo de calor radiante de onda longa pela camada de ar expressa em Watts por metro quadrado Wm² Δθ é a diferença de temperatura entre as superfícies que delimitam a camada de ar expressa em Kelvin K Λlr é a condutância radiante de onda longa do ar expressa em Watts por metro quadrado KelvibWm²K 6456 Fluxo de calor devido a fontes internas Os ganhos internos geralmente derivam da iluminação equipamentos e ocupantes O fluxo de calor consiste em um componente convectivo Φintc e em um componente radiante de onda longa Φintr que estão incluídos respectivamente nas Equações 3 e 4 Supõese que a componente radiante de onda ABNTCB002 PROJETO 0021350070061 ISO 520171 SET 2022 NÃO TEM VALOR NORMATIVO 3040 longa Φintr seja uniformemente distribuída em todas as superfícies internas que limitam a zona incluindo janelas 6457 Cargas sensíveis de aquecimento ou resfriamento dos ambientes O fluxo de calor devido a cargas sensíveis de aquecimento eou resfriamento do ambiente consiste em um componente convectivo ΦHCldc e em um componente radiante de onda longa ΦHCldr que estão respectivamente incluídos nas Equações 3 e 4 Supõese que a componente radiante de onda longa ΦHCldr seja uniformemente distribuída em todas as superfícies internas que delimitam a zona incluindo janelas NOTA A carga sensível de aquecimento ou resfriamento do ambiente depende do tipo e do tamanho dos sistemas de aquecimento ou resfriamento e dos controles de temperatura Os detalhes são fornecidos nas normas que descrevem uma aplicação específica dos procedimentos de cálculo subjacentes como a ISO 520161 6458 Fluxo de calor devido à ventilação A taxa líquida de fluxo de calor sensível para o ar da zona devido à ventilação natural e mecânica deve ser calculada de acordo com a Equação 32 V a a Vin supa inta c q 32 onde ΦV é a taxa líquida de fluxo de calor para o ar da zona devido à ventilação natural e mecânica expressa em watts W ca é o calor específico do ar insuflado expressa em joules por quilograma por Kelvin JkgK ρa é a densidade do ar seco expressa em quilogramas por metro cúbico kgm³ qVin é a vazão volumétrica total de ar que entra na zona do edifício expressa em metros cúbicos por segundo m³s θsupa é a temperatura do ar insuflado expressa em graus Celsius C θinta é a temperatura do ar interno expressa em graus Celsius C NOTA A vazão volumétrica de ar e a densidade do ar seco são função da temperatura e da pressão do ar Convém que as suposições sejam consistentes de modo a garantir que a vazão de massa de ar permaneça a mesma sob variações de temperatura e pressão Por exemplo assumindo uma temperatura de referência de 20 C e pressão ao nível do mar A temperatura do ar insuflado depende da sua fonte por exemplo ar externo ou zona adjacente ou por exemplo unidade de tratamento de ar ou unidade de recuperação de calor A vazão de ar resulta de infiltração ventilação natural eou forçada O fluxo de calor latente devido à ventilação deve ser calculado de acordo com a Equação 33 we Vin supa inta h q x x Vlat a 33 onde ABNTCB002 PROJETO 0021350070061 ISO 520171 SET 2022 NÃO TEM VALOR NORMATIVO 3140 hwe é o calor latente de vaporização da água expresso em Joules por quilograma Jkg hwe 2 466 103 Jkg ma é a vazão mássica total de ar expressa em quilograma por segundo kgs xsupa é o teor de umidade do ar expresso em quilogramas de vapor por quilograma de ar seco kgkgar seco xinta é o teor de umidade interno expresso em quilogramas de vapor por quilograma de ar seco kgkgar seco Para o cálculo assumese que a temperatura do ar seja uniforme em toda a zona do edifício ver 642 646 Balanço de umidade e de calor latente na zona do edifício 6461 Equação de balanço de calor latente O cálculo considera a entrada e a saída de umidade devido à produção de umidade interna ventilação e absorção ou dessorção de umidade em paredes e outros itens internos como móveis e livros No entanto neste documento não há equações ou referências normativas para tal absorçãodessorção Esse cálculo pode ser mais complexo do que considerar apenas a temperatura pois o calor e a umidade nas paredes e outros interagem entre si NOTA 1 Referências por exemplo sobre o cálculo considerando absorção ou dessorção de umidade nas paredes e outros são fornecidas na Bibliografia do ISOTR 520162 3 Considerando essas suposições a vazão mássica para umidificação e desumidificação ou o teor de umidade do ar interno em um edifício ou zona do edifício em um determinado momento é obtido pela Equação 34 inta Vin supa inta inta absa DHUld inta inta d d q x x G G G x V t inta 34 onde ρinta é a densidade do ar seco interno expressa em quilogramas por metro cúbico kgm³ qVin é a vazão volumétrica total de ar que entra na zona do edifício expressa em quilogramas por segundo kgs xsupa é o teor de umidade do ar insuflado expresso em quilogramas de água por quilograma de ar seco kgH2Okg ar seco xinta é a razão de umidade ou teor de umidade por massa do ar interno expressa em quilogramas de água por quilograma de ar seco kgH2Okg ar seco Ginta é a produção de umidade na zona expressa em quilogramas de água por segundo kgH2Os Gabsa é a absorção de umidade valor positivo ou dessorção valor negativo em materiais na zona expressa em quilogramas de água por segundo kgH2Os GDHUld é a carga de umidificação fornecida se positiva ou carga de desumidificação remoção se negativa expressa em quilogramas de água por segundo kgH2Os ρinta é a densidade do ar seco interno expressa em quilogramas por metro cúbico kgm³ ABNTCB002 PROJETO 0021350070061 ISO 520171 SET 2022 NÃO TEM VALOR NORMATIVO 3240 Vinta é o volume do ar interno expresso em metros cúbicos m³ t é o tempo expresso em segundos s NOTA 2 Uma aplicação específica com os dados de entrada específicos suposições e condições de contorno é fornecida na ISO 520161 6462 Cargas latentes de umidificação e desumidificação O fluxo de calor para umidificação e desumidificação ΦHUld ou carga de energia latente expressa a energia latente necessária para atingir um teor de umidade específico na zona térmica dentro de um determinado intervalo de tempo É igual à carga de umidificação e desumidificação GDHUld multiplicada pelo calor latente de evaporação hwe Nesse caso a carga de umidificação e desumidificação GDHUld é a vazão mássica de umidade específica que precisa ser fornecida ou extraída da zona térmica dentro de determinado intervalo de tempo para manter uma umidade mínima ou máxima especificada dentro do ambiente A carga de energia latente depende do setpoint de umidade O valor é zero se não houver umidificação ou desumidificação A demanda de energia latente pode ser atendida por um sistema local ou um sistema central neste último caso o valor da demanda de energia latente pode ser zerado e a demanda é satisfeita pela umidade transferida pelo ar de ventilação fornecido à zona térmica As normas que descrevem uma aplicação específica dos procedimentos de cálculo subjacentes podem fornecer mais detalhes 647 Etapas de cálculo 6471 Generalidades O procedimento de cálculo envolve duas etapas consecutivas a especificação das condições iniciais b cálculo das condições internas 6472 Especificação das condições iniciais O período de cálculo real deve ser precedido por um período de inicialização suficientemente longo para que a influência das temperaturas de cada nó no início do cálculo seja desprezível quando o período de cálculo real começar O período de inicialização deve consistir no seguinte no caso de um cálculo de uma parte de um ciclo anual o período que precede o período real dezembro anterior a janeiro no caso de um ciclo curto repetir o ciclo quantas vezes forem necessárias 6473 Cálculo das condições internas As temperaturas internas são determinadas utilizando como condições iniciais as condições internas avaliadas em 6472 As temperaturas internas são determinadas a cada hora considerando os dados climáticos e as demais condições de contorno e dados de entrada conforme requeridos para o cálculo de acordo com as subseções anteriores em 64 Os valores horários da temperatura interna devem ser calculados como a média de cada hora O fluxo de calor devido a cargas de aquecimento ou resfriamento é fornecido como entrada neste cálculo ABNTCB002 PROJETO 0021350070061 ISO 520171 SET 2022 NÃO TEM VALOR NORMATIVO 3340 Dependendo da aplicação esses valores são determinados por algoritmos específicos que envolvem informações sobre o controle setpoints Tais cálculos normalmente requerem mais de um cálculo por intervalo de tempo por exemplo iteração ou extrapolação Alternativamente outros algoritmos ou algoritmos adicionais podem ser aplicados para calcular a carga sensível de aquecimento ou resfriamento sob determinadas condições de temperatura ambiente ver 644 Da forma similar a vazão mássica de umidade carga de umidade e o fluxo de calor latente relacionados à umidificação e desumidificação podem ser fornecidos como dado de entrada envolvendo informações sobre o controle setpoints Alternativamente essas quantidades podem ser produzidas como resultados com base no balanço de massa e em setpoints de umidade ver 6462 648 Condições de contorno 6481 Zona única Um modelo de zona única requer o conhecimento das condições das zonas adjacentes São consideradas as seguintes situações zona adjacente com as mesmas condições zonas semelhantes ver 6482 zona adjacente com condições internas determinadas ver 6483 ambientes não condicionados termicamente ver 6484 piso térreo ver 6485 Se as condições de contorno forem muito diferentes das acima o modelo de zona única especificado neste documento não pode ser utilizado e é necessário calcular as condições de contorno reais por um modelo multizonas capaz de considerar a transferência de calor entre as diferentes zonas Ver 6486 6482 Zonas semelhantes Se a zona no lado externo do elemento de partição do edifício for semelhante à zona analisada o fluxo transiente de calor pela partição pode ser calculado usando as condições de contorno adequadas na superfície externa da partição Distinções podem ser feitas entre por exemplo parede divisória vertical mesmas condições de superfície que na superfície interna tetopiso condições da superfície no lado externo do teto iguais às condições da superfície no lado interno do piso e viceversa e zona adjacente com valor determinado da temperatura do ar as hipóteses dependem da precisão pretendida do cálculo 6483 Zona adjacente com condições de temperatura interna determinadas As condições de temperatura interna podem ser utilizadas em vez das condições de contorno do ambiente externo 6484 Ambientes não condicionados termicamente As suposições dependem da precisão pretendida do cálculo ABNTCB002 PROJETO 0021350070061 ISO 520171 SET 2022 NÃO TEM VALOR NORMATIVO 3440 6485 Piso em contato com o solo Para piso em contato com o solo como porões cálculo conforme especificado na ISO 13370 A transferência de calor entre a zona e o ambiente externo pelo solo é calculada como a soma de um componente em regime estacionário e de um componente variável mensal A componente variável mensal é tratada como unidimensional e perpendicular à superfície do piso O procedimento de cálculo deve combinar este fluxo de calor com o armazenamento de calor no piso juntamente com uma camada de solo de 05 m de espessura abaixo dele conforme descrito na ISO 13370 As pontes térmicas das conexões paredepiso são contabilizadas separadamente na ISO 13370 6486 Cálculo multizonas com acoplamento térmico Um cálculo multizonas com interações térmicas entre as zonas pode ser executado como um cálculo de zona única calculando alternadamente uma zona e considerando as outras zonas como espaços adjacentes em cada intervalo de tempo Existe o risco de oscilação dos resultados do cálculo se a troca de calor entre as zonas for grande em comparação com os outros termos do balanço térmico Outra opção é resolver a matriz das equações combinadas para todas as zonas de uma só vez Isso pode facilmente levar a um tempo de execução de cálculo excessivo Um cálculo multizonas com interações térmicas entre as zonas requer significativamente mais dados de entrada e às vezes dados arbitrários sobre as propriedades de transmissão e a direção e proporção do fluxo de ar etc Uma complicação adicional pode ser o envolvimento de diferentes sistemas de aquecimento resfriamento e ventilação para diferentes zonas o que aumenta a complexidade e arbitrariedade dos dados de entrada e da modelagem 7 Controle de qualidade 71 Relatório do cálculo O relatório do cálculo deve incluir todos os dados de entrada referência à documentação do procedimento aplicado e os resultados do cálculo 72 Casos de validação O conjunto de testes BESTEST normalizado como ANSIASHRAE 140 9 compreende vários casos de teste que são apropriados para validação dos métodos de cálculo descritos neste documento NOTA O subconjunto pertinente de casos BESTEST é semelhante aos casos de teste da ISO 13791 1 Os casos BESTEST são referidos em muitos países em todo o mundo originários de décadas de pesquisa internacional amplamente utilizados em todo o mundo bem descritos por exemplo ANSIASHRAE 140 9 e regularmente estendidos com casos adicionais A principal vantagem dos conjuntos de testes ANSIASHRAE 140 é seu poder de diagnóstico permitindo a detecção sistemática da área de falha de um método Institutos renomados participam da configuração dos casos de teste Os resultados de cálculo de diversos softwares de renome estão disponíveis para comparação Exemplos de dados de entrada para casos BESTEST estão disponíveis para várias ferramentas de simulação de edifícios e em diferentes sites de tecnologias da informação e comunicação TIC A ausência de critérios de conformidade e tolerâncias de desvio é uma desvantagem do conjunto de testes ANSIASHRAE 140 Ao mesmo tempo os resultados disponíveis de softwares de renome não são os melhores resultados por si porque cada uma dessas ferramentas tem seu tipo específico de aplicação e escopo com limitações específicas Essa desvantagem não é um problema importante para este documento porque os critérios de conformidade e as tolerâncias de desvio dependem muito da área de aplicação A ISO 520161 é uma Norma Internacional com procedimentos de cálculo adaptados a áreas ABNTCB002 PROJETO 0021350070061 ISO 520171 SET 2022 NÃO TEM VALOR NORMATIVO 3540 de aplicação específicas com base nos procedimentos de cálculo genéricos deste Documento Como consequência os casos BESTEST mais pertinentes foram adotados na ISO 520161 Os resultados destinamse à verificação e validação dos procedimentos de cálculo horário da ISO 520161 8 Verificação de conformidade Não aplicável NOTA Esta seção é incluída para manter a uniformidade entre todas as normas DEE ABNTCB002 PROJETO 0021350070061 ISO 520171 SET 2022 NÃO TEM VALOR NORMATIVO 3640 Anexo A normativo Ficha de seleção dos dados de entrada e do método Modelo A1 Generalidades O modelo no Anexo A deste Documento deve ser usado para especificar as escolhas entre os métodos os dados de entrada necessários e as referências a outros documentos NOTA 1 Seguir este modelo não é suficiente para garantir a consistência dos dados NOTA 2 Padrões informativos são fornecidos no Anexo B Valores e definições alternativas podem ser impostos por regulamentos nacionaisregionais Se os valores e as definiçõespadrão do Anexo B não forem adotados devido aos regulamentos nacionaisregionais políticas ou tradições nacionais é esperado que as autoridades nacionais ou regionais elaborem fichas de dados contendo os valores e as definições nacionais ou regionais de acordo com o modelo do Anexo A ou por padrão o órgão de normalização nacional adicione ou inclua um anexo nacional Anexo NA a este documento de acordo com o modelo do Anexo A atribuindo valores e definições nacionais ou regionais de acordo com seus documentos legais NOTA 3 O modelo do Anexo A é aplicável a diferentes finalidades por exemplo o projeto de um novo edifício a certificação de um novo edifício a renovação de um edifício existente e a certificação de um edifício existente e a diferentes tipos de edificações por exemplo edifícios pequenos ou simples e edifícios grandes ou complexos Uma distinção entre os valores e as definições para diferentes aplicações ou tipos de edificações poderia ser feita adicionando colunas ou linhas uma para cada aplicação se o modelo permitir incluindo mais de uma versão de uma tabela uma para cada aplicação numeradas consecutivamente como a b c Por exemplo Tabela NA3a Tabela NA3b desenvolvendo diferentes fichas de dados nacionaisregionais para a mesma norma No caso de um anexo nacional à norma estes anexos serão numerados consecutivamente Anexo NA Anexo NB Anexo NC etc NOTA 4 Na Seção Introdução de uma ficha de dados nacionaisregionais podem ser adicionadas informações por exemplo sobre os regulamentos nacionaisregionais aplicáveis NOTA 5 Para certos valores de entrada a serem obtidos pelo usuário uma folha de dados seguindo o modelo do Anexo A poderia conter uma referência aos procedimentos nacionais para avaliar os dados de entrada necessários Por exemplo referência a um protocolo de avaliação nacional compreendendo árvores de decisão tabelas e pré cálculos Os campos sombreados nas tabelas fazem parte do modelo e consequentemente não podem ser preenchidos com dados de entrada A2 Referências As referências identificadas pelo código do módulo são fornecidas na Tabela A1 ABNTCB002 PROJETO 0021350070061 ISO 520171 SET 2022 NÃO TEM VALOR NORMATIVO 3740 Tabela A1 Referências Referência Documento de referência a Número Título Mxyb a Se uma referência compreender mais de um documento as referências podem ser diferenciadas b Neste documento não há alternativas de referências a outras normas DEE A tabela é utilizada para manter a uniformidade entre todas as normas DEE A3 Seleção de métodos Neste documento não há necessidade de especificar os métodos A3 é incluída para manter a uniformidade entre todas as normas DEE A4 Dados de entrada Neste documento não há necessidade de especificar os dados de entrada A seção A4 é incluída para manter a uniformidade entre todas as normas DEE ABNTCB002 PROJETO 0021350070061 ISO 520171 SET 2022 NÃO TEM VALOR NORMATIVO 3840 Anexo B informativo Ficha de seleção dos dados de entrada e do método Definiçõespadrão B1 Generalidades O modelo do Anexo A deste Documento deve ser utilizado para especificar as definições entre os métodos os dados de entrada necessários e as referências a outros documentos NOTA 1 Seguir este modelo não é suficiente para garantir a consistência dos dados NOTA 2 As definiçõespadrão informativas são dadas no Anexo B Valores e opções alternativos podem ser impostos por regulamentos nacionaisregionais Se os valorespadrão e as definições do Anexo B não forem adotados devido aos regulamentos políticas ou tradições nacionaisregionais esperase que as autoridades nacionais ou regionais preparem fichas de dados contendo os valores e definições nacionais ou regionais em conformidade com o modelo do Anexo A ou por padrão o organismo nacional de normalização adicione ou inclua um Anexo Nacional Anexo NA a este documento de acordo com o modelo do Anexo A dando valores e definições nacionais ou regionais de acordo com os seus documentos legais NOTA 3 O modelo do Anexo A pode ser adotado em diferentes aplicações por exemplo projeto de um novo edifício certificação de um novo edifício renovação de um edifício existente e certificação de um edifício existente e para diferentes tipos de edifícios ou edifícios simples e edifícios grandes ou complexos Uma distinção de valores e definições para diferentes aplicações ou tipos de construção pode ser feita adicionando colunas ou linhas uma para cada aplicação se o modelo permitir incluindo mais de uma versão de uma Tabela uma para cada aplicação numerada consecutivamente como a b c Por exemplo Tabela NA3a Tabela NA3b desenvolvendo diferentes fichas de dados nacionaisregionais para a mesma norma No caso de um anexo nacional à norma estes anexos serão numerados consecutivamente Anexo NA Anexo NB Anexo NC etc NOTA 4 Na seção Introdução de uma folha de dados nacionalregional podem ser adicionadas informações por exemplo sobre os regulamentos nacionaisregionais aplicáveis NOTA 5 Para determinados valores de entrada a serem adquiridos pelo usuário uma folha de dados seguindo o modelo do Anexo A pode conter uma referência aos procedimentos nacionais para avaliar os dados de entrada necessários Por exemplo referência a um protocolo de avaliação nacional que inclua árvores de decisão tabelas e précálculos Os campos sombreados nas tabelas fazem parte do modelo e consequentemente não são abertos para entrada B2 Referências As referências identificadas pelo código do módulo são fornecidas na Tabela B1 ABNTCB002 PROJETO 0021350070061 ISO 520171 SET 2022 NÃO TEM VALOR NORMATIVO 3940 Tabela B1 Referências Referência Documento de referência a Número Título Mxyb a Se uma referência compreender mais de um documento as referências podem ser diferenciadas b Neste documento não há alternativas de referências a outras normas DEE A tabela é utilizada para manter a uniformidade entre todas as normas DEE B3 Seleção de métodos Neste documento não há necessidade de especificar os métodos B3 é incluída para manter a uniformidade entre todas as normas DEE B4 Dados de entrada Neste documento não há necessidade de especificar os dados de entrada B4 é incluída para manter a uniformidade entre todas as normas DEE ABNTCB002 PROJETO 0021350070061 ISO 520171 SET 2022 NÃO TEM VALOR NORMATIVO 4040 Bibliografia 1 ISO 137912012 Thermal performance of buildings Calculation of internal temperatures of a room in summer without mechanical cooling General criteria and validation procedures 2 ISO 137922012 Thermal performance of buildings Calculation of internal temperatures of a room in summer without mechanical cooling Simplified methods 3 ISOTR 520162 Energy performance of buildings Energy needs for heating and cooling internal temperatures and sensible and latent heat loads Part 2 Explanation and justification of ISO 520161 and ISO 520171 4 CENTS 16628 Energy Performance of Buildings Basic principles for the set of EPB standards 5 CENTS 16629 Energy Performance of Buildings Detailed technical rules for the set of EPB standards 6 ISOTR 520002 Energy performance of buildings Overarching EPB assessment Part 2 Explanation and justification of ISO 520001 7 Mandate M480 Mandate to CEN CENELEC and ETSI for the elaboration and adoption of standards for a methodology calculating the integrated energy performance of buildings and promoting the energy efficiency of buildings in accordance with the terms set in the recast of the Directive on the energy performance of buildings 201031EU of 14th December 2010 8 EPBD Recast of the Directive on the energy performance of buildings 201031EU of 14th December 2010 9 ANSIASHRAE standard 140 Standard Method of Test for the Evaluation of Building Energy Analysis Computer Programs 2014 NOTA Ver ISOTR 520162 3 que acompanha este documento para outras referências informativas