Enunciado

Por que são consideradas três regiões nas janelas quando analisamos a transferência de calor através delas? Nomeie essas regiões e explique a forma como o valor U global da janela é determinado quando os coeficientes de transferência de calor para todas as três regiões são conhecidos.

Passo 1

Para janelas, são consideradas três regiões ao analisar a transferência de calor através delas, porque a estrutura e as propriedades do quadro são bem diferentes das do vidro. Como resultado, a transferência de calor através da armação e a seção de borda da vidraça adjacente à armação é bidimensional. 

Mesmo na ausência de radiação solar e infiltração de ar, a transferência de calor pelas janelas é mais complicada do que parece. Portanto, é habitual considerar as janelas em três regiões ao analisar a transferência de calor através delas. Eles são:

(1) Centro de vidro

(2) Borda de vidro

(3) Regiões da estrutura

Passo 2

Podemos calcular a transferência de calor para cada região da seguinte maneira:

Transferência de calor através do centro de vidro da janela.

Q c e n t r o = A c e n t r o U c e n t r o

Transferência de calor através da borda de vidro da janela.

Q b o r d a = A b o r d a U b o r d a

Transferência de calor através da estrutura de armação da janela.

Q a r m a ç ã o = A a r m a ç ã o U a r m a ç ã o

Conhecendo a geometria da janela, as áreas de todas as três regiões acima podem ser calculadas. Portanto, se conhecermos o fator  U  para todas as três regiões, podemos determinar o fator U geral da janela usando a seguinte expressão:

U j a n e l a = A c e n t r o U c e n t r o + A b o r d a U b o r d a + A a r m a ç ã o U a r m a ç ã o A j a n e l a

Além disso, o inverso do fator  U  é o valor  R , que é a resistência térmica unitária da janela (resistência térmica para uma área unitária).

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