Isolamento de sótão – Isolamento de telhado
Uma fonte muito importante de perda de calor de uma casa é através do telhado e do sótão . O isolamento do sótão é um procedimento de revestimento interno protetor e isolado termicamente, que envolve o uso de lã de vidro ou de rocha, espuma de poliuretano ou espuma fenólica. Deve-se notar que há uma diferença entre isolar um telhado inclinado e um telhado plano, e há uma diferença entre o isolamento de loft frio ou quente. Um isolamento a frio do telhado exige isolamento no nível da viga para impedir que o calor escape pelo espaço não utilizado do telhado. Um telhado quente é isolado entre e sob as vigas do próprio telhado.
O objetivo do isolamento do telhado é reduzir o coeficiente geral de transferência de calor adicionando materiais com baixa condutividade térmica. O isolamento do telhado e do sótão nos edifícios é um fator importante para obter conforto térmico para seus ocupantes. O isolamento do telhado, bem como outros tipos de isolamento, reduz a perda de calor indesejada e também o ganho de calor indesejado. Eles podem diminuir significativamente as demandas de energia dos sistemas de aquecimento e refrigeração. Deve ser adicionado, não há material que possa impedir completamente as perdas de calor, as perdas de calor só podem ser minimizadas.
Isolamento por sopro e preenchimento solto
Materiais soltos podem ser soprados em sótãos e cavidades de parede acabadas . Para edifícios existentes que não foram construídos com cavidades isoladas, um material fibroso, como isolamento de celulose ou lã de vidro, é soprado na cavidade através de orifícios adequados até preencher todo o espaço da parede. O isolamento de preenchimento solto consiste em pequenas partículas de fibra, espuma ou outros materiais. Os tipos mais comuns de materiais usados para isolamento a granel incluem celulose, lã de vidro e lã de rocha.
- O isolamento da celulose é feito de produtos de papel reciclado, principalmente jornais e tem um conteúdo muito alto de material reciclado.
- A lã de vidro (originalmente também conhecida como fibra de vidro) é um material isolante feito de fibras de vidro dispostas usando um aglutinante em uma textura semelhante à lã.
- A lã de pedra , também conhecida como lã de rocha, é baseada em minerais naturais presentes em grandes quantidades em toda a terra, por exemplo, rochas vulcânicas, tipicamente basalto ou dolomita.
Essas pequenas partículas feitas com esses materiais formam um material para isolamento que pode se adaptar a qualquer espaço sem perturbar estruturas ou acabamentos. Um dos métodos é o isolamento de celulose por spray úmido. Esse tipo de isolamento é semelhante ao isolamento de preenchimento a granel, mas é aplicado com uma pequena quantidade de água para ajudar a celulose a se ligar ao interior das cavidades das paredes abertas.
Isolamento por espuma de spray
O isolamento de espuma de spray é um tipo de isolamento que é pulverizado no lugar através de uma pistola. O isolamento de espuma de spray pode ser soprado nas paredes, lajes de concreto, superfícies de sótão ou sob pisos para isolar e reduzir o vazamento de ar. A espuma de spray pode preencher até as cavidades mais pequenas, criando uma barreira de ar eficaz. A espuma geralmente expande de 30 a 60 vezes seu volume de líquido após ser pulverizada no local. Ele oferece excelente resistência à infiltração de ar (ao contrário de mantas e mantas, que podem deixar desvios e bolsas de ar e superior a alguns tipos de preenchimento solto). Por outro lado, o custo do isolamento de espuma de spray pode ser maior em comparação com o isolamento tradicional e a maioria das espumas, com exceção das espumas cimentícias, libera vapores tóxicos quando queimam.
Existem dois tipos de isolamento de espuma de spray:
- Espuma de célula fechada . Espumas de células fechadas são melhores isolantes. Suas células de alta densidade são fechadas e preenchidas com um gás que ajuda a espuma a se expandir para preencher os espaços ao seu redor. A espuma de célula fechada é muito forte e reforça estruturalmente a superfície isolada.
- Espuma de célula aberta . As células de espuma de células abertas não são tão densas e são preenchidas com ar, o que confere ao isolamento uma textura esponjosa. A espuma de célula aberta é porosa, permitindo que o vapor de água e a água líquida penetrem no isolamento. Por outro lado, as espumas de células abertas permitirão respirar a madeira estrutural e são duas vezes mais eficazes como barreira do som.
Os materiais de isolamento de espuma disponíveis incluem:
- Cimentício
- Fenólico
- Poliisocianurato
- Poliuretano .
A maioria é tipicamente feita com poliuretano ou isocianato. As espumas cimentícias são semelhantes e podem ser aplicadas de maneira semelhante, mas não se expandem. Essas espumas têm maior resistência ao fogo em comparação com as de poliuretano ou isocianato.
Materiais de isolamento
Como foi escrito, o isolamento térmico é baseado no uso de substâncias com condutividade térmica muito baixa . Esses materiais são conhecidos como materiais de isolamento . Os materiais de isolamento comuns são lã, fibra de vidro, lã de rocha, poliestireno, poliuretano e penas de ganso, etc. Esses materiais são condutores de calor muito fracos e, portanto, são bons isolantes térmicos.
É preciso acrescentar que o isolamento térmico se baseia principalmente na condutividade térmica muito baixa dos gases. Os gases possuem más propriedades de condução térmica em comparação com líquidos e sólidos e, portanto, são um bom material para isolamento se puderem ser presos (por exemplo, em uma estrutura semelhante a espuma ). Ar e outros gases geralmente são bons isolantes. Mas o principal benefício é na ausência de convecção . Portanto, muitos materiais de isolamento (por exemplo, poliestireno) funcionam simplesmente com um grande número de bolsas cheias de gás que impedem a convecção em grande escala . Em todos os tipos de isolamento térmico, a evacuação do ar no espaço vazio reduzirá ainda mais a condutividade térmica geral do isolador.
A alternância de bolsa de gás e material sólido faz com que o calor seja transferido através de muitas interfaces, causando uma rápida diminuição no coeficiente de transferência de calor.
Para materiais de isolamento , três categorias gerais podem ser definidas. Essas categorias são baseadas na composição química do material base a partir do qual o material isolante é produzido.
Em leituras adicionais, há uma breve descrição desses tipos de materiais de isolamento.
Materiais de isolamento inorgânico
Como pode ser visto na figura, os materiais inorgânicos podem ser classificados de acordo:
- Materiais fibrosos
- Materiais celulares
- Silicato de cálcio
- Vidro celular
Materiais de isolamento orgânico
Os materiais de isolamento orgânico tratados nesta seção são todos derivados de uma matéria-prima petroquímica ou renovável (de base biológica). Quase todos os materiais de isolamento petroquímico estão na forma de polímeros. Como pode ser visto na figura, todos os materiais de isolamento petroquímico são celulares. Um material é celular quando a estrutura do material consiste em poros ou células. Por outro lado, muitas plantas contêm fibras por sua resistência, portanto quase todos os materiais de isolamento de base biológica são fibrosos (exceto cortiça expandida, que é celular).
Os materiais de isolamento orgânico podem ser classificados em conformidade:
- Materiais petroquímicos (derivados de petróleo / carvão)
- Materiais renováveis (derivados de plantas / animais)
- Celulose
- Cortiça
- Fibra de madeira
- Fibra de cânhamo
- Lã de linho
- Lã de ovelha
- Isolamento de algodão
- Outros materiais de isolamento
Exemplo de Isolamento – Lã de Vidro
A lã de vidro (originalmente também conhecida como fibra de vidro) é um material isolante feito de fibras de vidro dispostas usando um aglutinante em uma textura semelhante à lã. A lã de vidro e a lã de pedra são produzidas a partir de fibras minerais e, portanto, são frequentemente chamadas de “lã mineral”. Lã mineral é um nome geral para materiais de fibra formados por fiação ou extração de minerais fundidos. Lã de vidroé um produto de forno de vidro fundido a uma temperatura de cerca de 1450 ° C. Do vidro derretido, as fibras são fiadas. Esse processo baseia-se na fiação do vidro fundido nas cabeças rotativas de alta velocidade, semelhante ao processo usado para produzir algodão doce. Durante a fiação das fibras de vidro, um agente de ligação é injetado. A lã de vidro é então produzida em rolos ou em lajes, com diferentes propriedades térmicas e mecânicas. Também pode ser produzido como um material que pode ser pulverizado ou aplicado no local, na superfície a ser isolada.
As aplicações de lã de vidro incluem isolamento estrutural, isolamento de tubos, filtragem e isolamento acústico. A lã de vidro é um material versátil que pode ser usado para o isolamento de paredes, telhados e pisos. Pode ser um material de preenchimento solto, soprado nos sótãos ou, junto com um aglutinante ativo pulverizado na parte inferior das estruturas. Durante a instalação da lã de vidro, ela deve ser mantida seca o tempo todo, pois um aumento no teor de umidade causa um aumento significativo na condutividade térmica.
Exemplo – Perda de calor através de uma parede
Uma das principais fontes de perda de calor de uma casa é através das paredes. Calcule a taxa de fluxo de calor através de uma parede com 3 mx 10 m de área (A = 30 m 2 ). A parede tem 15 cm de espessura (L 1 ) e é feita de tijolos com condutividade térmica de k 1 = 1,0 W / mK (isolador térmico ruim). Suponha que as temperaturas interna e externa sejam 22 ° C e -8 ° C, e os coeficientes de transferência de calor por convecção nos lados interno e externo sejam h 1 = 10 W / m 2 K e h 2 = 30 W / m 2K, respectivamente. Observe que esses coeficientes de convecção dependem muito das condições ambientais e interiores (vento, umidade etc.).
- Calcule o fluxo de calor ( perda de calor ) através desta parede não isolada.
- Agora assuma o isolamento térmico no lado externo desta parede. Use um isolamento de lã de vidro com 10 cm de espessura (L 2 ) com a condutividade térmica de k 2 = 0,023 W / mK e calcule o fluxo de calor ( perda de calor ) através dessa parede composta.
Solução:
Como foi escrito, muitos dos processos de transferência de calor envolvem sistemas compostos e até envolvem uma combinação de condução e convecção . Com estes sistemas compostos, muitas vezes é conveniente trabalhar com um coeficiente de transferência total de calor , conhecido como um factor-L . O fator U é definido por uma expressão análoga à lei do resfriamento de Newton :
O coeficiente geral de transferência de calor está relacionado à resistência térmica total e depende da geometria do problema.
- parede nua
Assumindo a transferência de calor unidimensional através da parede plana e desconsiderando a radiação, o coeficiente geral de transferência de calor pode ser calculado como:
O coeficiente geral de transferência de calor é então:
U = 1 / (1/10 + 0,15 / 1 + 1/30) = 3,53 W / m 2 K
O fluxo de calor pode ser calculado simplesmente como:
q = 3,53 [W / m 2 K] x 30 [K] = 105,9 W / m 2
A perda total de calor através desta parede será:
q perda = q. A = 105,9 [W / m 2 ] x 30 [m 2 ] = 3177W
- parede compósita com isolamento térmico
Assumindo a transferência de calor unidimensional através da parede composta plana, sem resistência ao contato térmico e sem considerar a radiação, o coeficiente geral de transferência de calor pode ser calculado como:
O coeficiente geral de transferência de calor é então:
U = 1 / (1/10 + 0,15 / 1 + 0,1 / 0,023 + 1/30) = 0,216 W / m 2 K
O fluxo de calor pode ser calculado simplesmente como:
q = 0,216 [W / m 2 K] x 30 [K] = 6,48 W / m 2
A perda total de calor através desta parede será:
q perda = q. A = 6,48 [W / m 2 ] x 30 [m 2 ] = 194 W
Como pode ser visto, uma adição de isolador térmico causa uma diminuição significativa nas perdas de calor. Deve ser adicionado, uma adição da próxima camada de isolador térmico não causa economias tão altas. Isso pode ser visto melhor no método de resistência térmica, que pode ser usado para calcular a transferência de calor através de paredes compostas . A taxa de transferência constante de calor entre duas superfícies é igual à diferença de temperatura dividida pela resistência térmica total entre essas duas superfícies.
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