Considere uma casa aquecida eletricamente cujas paredes têm 3 m de altura e isolamento de
(ou seja, uma razão entre a espessura e condutividade térmica de
). A casa é composta por 4 paredes, duas das paredes da casa têm 12 m de comprimento, e as outras têm 9 m . O interior da casa é mantido a
todo o tempo, enquanto a temperatura externa varia. Com condições de vento de
no inverno a ASHRAE (Sociedade Americana de Engenheiros de Aquecimento, Refrigeração e Ar Condicionado) recomenda coeficientes de transferência de calor por convecção
para a superfície interna das paredes e
para a superfície externa das paredes. Determine a quantidade de calor perdido através das paredes da casa em um determinado dia em que a temperatura média do ar externo seja de
.
Passo 1
Beleza, vamos resumir o que o enunciado pede e ver o que precisamos.
– Enunciado: é uma casa com paredes de 3 m de altura e isolamento caracterizado por
– Enunciado: é uma casa com paredes de 3 m de altura e isolamento caracterizado por
São 4 paredes: duas de 12 m de comprimento e duas de 9 m.
Temperatura interna fixa a 25 °C e externa média de 7 °C. Para convecção nas superfícies, temos
Temperatura interna fixa a 25 °C e externa média de 7 °C. Para convecção nas superfícies, temos
Queremos a quantidade de calor perdida pelas paredes num dia inteiro.
Conteúdo envolvido:
- Cálculo de área.
- Resistências térmicas em série (convecção interna, condução na parede, convecção externa).
- Coeficiente global
e fluxo de calor . - Conversão para energia em 24 h.
Passo 2
Calcular a área total das paredes.
A casa tem perímetro
A casa tem perímetro
e altura
, então
Passo 3
Montar a resistência térmica total por metro quadrado.
Como as três resistências estão em série, soma-se:
Como as três resistências estão em série, soma-se:
Substituindo:
Logo
Passo 4
Calcular o coeficiente global
e o fluxo de calor instantâneo
.
A diferença de temperatura é
Então
Então
Passo 5
Converter o fluxo de calor contínuo em energia perdida num dia (24 h):
Em joules:
Resposta
A casa perde por dia cerca de
• 22,2 kWh
ou
• J.
• 22,2 kWh
ou
•