Desenvolvimento de um código computacional para calcular a transferência de calor em paredes multicamadas

Abstract

Um bom isolamento térmico residencial implica, na maioria das vezes, em maior conforto térmico e economia de energia para manter o ambiente na temperatura adequada. Infelizmente, a maioria dos locais não possuem um isolamento térmico adequado e o alto custo do uso de equipamentos que convertem trabalho em calor, como bombas de calor e refrigeradores, reduz a disponibilidade para utilização desses, principalmente por aqueles que possuem baixa renda. A fim de contornar esse obstáculo, foi elaborada essa pesquisa cujo objetivo principal é desenvolver um programa, por meio de um código computacional, para analisar o comportamento térmico de paredes submetidas a diversas situações diferentes e, assim, facilitar o projeto de locais com melhor isolamento térmico. No programa, é possível variar a quantidade de camadas na parede com diferentes materiais, alterar a cor da superfície submetida a radiação solar, bem como a orientação da parede em relação ao Sol. Utilizou-se o modelo transiente e unidimensional da equação do calor para resolver o problema. A equação da energia foi discretizada espacialmente pelo Método dos Volumes Finitos e temporal pela Formulação Implícita. Foram analisados quatro (4) exemplos com propriedades diferentes (quantidade de camadas, azimute e absortividade da superfície). A influência dessas variações foram verificadas em cada caso. Com a análise dos exemplos da simulação, foi verificado, que sem a presença do material isolante (poliestireno), a temperatura interna da parede é consideravelmente mais sensível à temperatura da superfície externa da parede, com 1,4944°C de diferença com uma parede com isolamento (Ex 1 e Ex 2). Devido questões óticas da radiação solar, notou-se que diferentes orientações resultam em diferentes temperaturas nas superfícies interna e externa. Além disso, nos resultados também verificou-se que a pintura externa de uma edificação é bastante relevante para a temperatura na parede, sendo as superfícies de menor absortividade as melhores para a diminuição da temperatura interna em ambiente tropical. Devido às inúmeras propriedades calculadas, conclui-se que o código computacional desenvolvido é uma excelente ferramenta para análise e previsão do comportamento térmico de edificações e pode ser utilizado para diversas finalidades e condições, como em projetos arquitetônicos ou de energia solar