Como calcular a transmitância térmica (valor U) na envoltória de um edifício?

Archdaily
Ao projetar a fachada de nossos projetos, devemos prestar atenção especial a cada um dos elementos que a compõem, uma vez que cada uma dessas camadas possui qualidades específicas que serão decisivas no comportamento térmico do edifício como um todo. Como determinar esse comportamento?
Se dividirmos 1 m² de nossa envoltória pela diferença de temperatura entre suas faces, obteremos um valor que corresponde à transmitância térmica, também chamado de Valor U. Esse valor permite conhecer o nível de isolamento térmico em relação à porcentagem de energia que atravessa a envoltória; se o número resultante for baixo, teremos uma superfície bem isolada. Ao contrário, um número alto nos alertará sobre uma superfície termicamente deficiente.
 
Expresso em W/m²•K, o valor U depende da resistência térmica de cada um dos elementos que compõem a superfície (percentual em que um elemento construtivo se opõe à passagem de calor), e isso, em particular, obedece à espessura de cada camada e sua condutividade térmica (capacidade que cada material possui de conduzir o calor). A seguir, vamos rever as fórmulas necessárias para calcular a transmitância térmica de nossas envoltórias.
Envoltória Térmica
A envoltória térmica é definida como a "pele" do edifício, o que permite resguardar o conforto térmico e acústico de seus interiores. Este é constituído pelos seus fechamentos opacos (paredes, pisos, tetos), seus elementos operáveis (portas e janelas) e suas pontes térmicas, que são todos aqueles pontos que permitem que o calor passe mais facilmente (pontos com variações geométricas ou mudanças de materiais).
No caso de envelopes que não são completamente homogêneos em toda a sua extensão, por exemplo em estruturas metálicas ou de madeira, é possível realizar cálculos diferenciados para suas diferentes áreas e assim obter uma maior precisão nos resultados. O total, então, é calculado com base nas porcentagens aproximadas de cada uma delas, que podem ser encontradas na norma local correspondente à implantação do projeto.
Cálculo da Transmitância Térmica
A fórmula geral para calcular o Valor U é:
U = 1/Rt
Onde:
• U = Transmitância Térmica (W/m²•K)*
• Rt = Resistência Térmica Total do elemento composto por camadas (m²•K/W), que se obtém segundo:
Rt = Rsi + R1 + R2 + R3 + ... + Rn + Rse
Onde:
• Rsi = Resistência Térmica Superficial Interior (segundo norma por zona climática)
• Rse = Resistência Térmica Superficial Exterior (segundo norma por zona climática)
• R1, R2, R3, Rn = Resistência Térmica de cada camada, que se obtém segundo:
R = e / ?
Onde:
• e = Espessura do Material (m)
• ? = Condutividade Térmica do Material (W/K•m) (segundo cada material)
Podemos notar então que a Transmissão Térmica é inversamente proporcional à Resistência Térmica: quanto maior a resistência dos materiais que compõem uma envoltória, menor a quantidade de calor que se perde através dela.
U = 1/R
R = 1/U
Zonas Climáticas
Ao obter nosso valor U, devemos compará-lo com o valor da máxima transmitância térmica (ou limite) especificado para a zona climática em que nosso projeto está localizado, no inverno e no verão. Este número foi determinado por normativas locais oficiais, que você deve rever cuidadosamente para garantir o funcionamento adequado de sua obra.
* W = Potência (Watts) - K = Diferença de temperaturas (Kelvin)

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