Academic literature on the topic 'Piso radiante hidráulico - Desempenho térmico'

Neste trabalho foi estudado o desempenho térmico de um piso radiante com dois tipos de acabamento de superfície, estudo este realizado numa câmara climática com ambiente controlado. Este estudo teve como objectivo caracterizar o desempenho térmico do piso para cada tipo de acabamento da superfície e o seu impacto nas condições de conforto térmico no interior da câmara. Para a realização deste estudo inicialmente simulou-se condições de verão e de inverno no interior da câmara climática, utilizando-se posteriormente o piso para arrefecer e aquecer (respectivamente) o interior da câmara. Este protocolo de ensaio foi utilizado para o ensaio do piso com os dois tipos de acabamento superficial. A análise do conforto térmico no interior da câmara climática foi feita seguindo-se a norma ISO 7730, a qual utiliza o modelo desenvolvido por Fanger [1] numa câmara climática, para tal foram calculados os índices de conforto térmico (PMV e PPD) através de folhas de cálculo auxiliadas pelo programa VISUAL BASIC. Estas análises revelaram-se inconclusivas para a determinação de qual o acabamento de superfície do piso radiante com melhor desempenho a nível térmico e de conforto, para o funcionamento em modo de aquecimento, pois ambos os acabamentos de superfície testados apresentaram desempenhos semelhantes. Em modo de arrefecimento o piso com acabamento em cerâmica apresentou um melhor desempenho tanto em termos térmicos como também a nível de conforto.
In this work was studied the thermal performance of a radiant floor with two types of surface finish, this study was conducted in a climatic chamber with controlled environment. This study aimed to characterize the thermal performance of the floor for each type of surface finish and its impact on thermal comfort conditions inside the chamber. For this study were initially simulated conditions of summer and winter climate in the chamber, the floor was then used to cool and heat (respectively) the chamber. This test protocol was used for testing the floor with the two types of surface finish. The analysis of thermal comfort inside the climatic chamber was performed according to ISO 7730, which uses the model developed by Fanger (1982) [1] in a climatic chamber. Thermal comfort indices (PMV and PPD) were calculated using spreadsheets assisted by the program VISUAL BASIC. These tests proved to be inconclusive in determining which surface finish of the floor had the best thermal and comfort performance in heating mode, because both surface finishes tested presented similar results. In cooling mode, the floor with the ceramic finish presented a better thermal performance, as well in terms of comfort.

Nesta dissertação pretendeu-se estudar o desempenho térmico de um piso radiante hidráulico com diferentes acabamentos. Construiu-se um provete de um sistema de piso radiante hidráulico em que se fez variar o tipo de acabamento. Estudaram-se quatro tipos de revestimento superficial, o piso flutuante sintético de 7 mm de espessura assente num feltro de 1 mm, o piso flutuante sintético de 7 mm de espessura assente num feltro de 3 mm de espessura, um piso flutuante de madeira com 14 mm de espessura assente num feltro com 3 mm de espessura e o piso cerâmico com 7 mm de espessura assente em cimento cola com 4 mm de espessura. Na realização dos testes recolheram-se as temperaturas registadas em todas as camadas do piso radiante hidráulico. O estudo foi realizado em regime transitório, fazendo-se variar a temperatura do banho térmico de 20 a 45ºC, com intervalos de 5ºC. A duração de cada ensaio estende-se até à estabilização das temperaturas, o registo das temperaturas foi feito com intervalos de 15 minutos. Analisou-se os diferentes revestimentos e foi verificado qual o piso que apresenta uma temperatura à superfície mais elevada ou baixa para cada uma das variações da temperatura no banho térmico. Foi verificado que o revestimento cerâmico tem um comportamento que o coloca como o melhor revestimento superficial. O revestimento cerâmico tem resultados que superam o piso radiante sem revestimento. Com o aumento da temperatura do banho, diminui o tempo de resposta para todos os sistemas, e aumenta o tempo de estabilização. Visto este estudo não ser realizado numa sala com temperatura ambiente constante, a temperatura pelo qual foi estabilizado todo o provete para dar início à experiencia, teve que ser adaptada com o aumento das condições de temperatura ambiente.

Devido à climatização dos ambientes internos condicionar o bem estar e o conforto térmico das pessoas é que se fazem necessárias novas pesquisas que procurem potencializar as tecnologias existentes e reduzir tanto os custos de instalação quanto o consumo de energia. É sabido que os sistemas convencionais de calefação proporcionam um alto consumo de energia e uma emissão de níveis de ruído muitas vezes inaceitáveis, entretanto os sistemas radiantes ganham, a cada dia, uma maior abrangência como alternativa de climatização devido às suas vantagens comparativas com relação aos sistemas convencionais. O emprego de sistemas de calefação por piso radiante em muitos países é limitada pelo preço da instalação como consequência do elevado custo dos materiais como é o caso da fabricação das tubulações. Estas geralmente são fabricadas de polietileno ou de cobre, sendo este ultimo o que entrega um maior desempenho térmico e, por conseguinte um melhor fornecimento de energia, mas o elevado custo deste material restringe o seu uso principalmente ao setor residencial, podendo atingir um mercado maior que compreenda edifícios públicos, de escritório, escolas, hospitais, etc. Com isso, este trabalho procura reduzir a quantidade de materiais de tubulação necessários para garantir o desempenho do sistema e o conforto térmico de uma habitação aquecida com um sistema radiante. Para isto, foi desenvolvida a resolução numérica do modelo matemático da transferência de calor no interior do piso pelo método dos volumes finitos na formulação implícita e implementada em código computacional na linguagem Matlab. Para isto, foram considerados dois parâmetros fundamentais para garantir o conforto térmico da habitação que correspondem à temperatura da água e a distancia entre os tubos que compõem o sistema. A análise corresponde ao cálculo da temperatura superficial do piso para distintas temperaturas da água e distintas distâncias, obtendo resultados interessantes que permitem reduzir o custo da instalação em até um 40%.
Due to temperature control of interiors conditioning the well-being and the thermal comfort of people, it is necessary to make new researches aiming to improve the existing technologies and to reduce both installation costs and energy consumption. It is known that the use of traditional heating systems involves high energy consumption and, in some cases, unacceptable noise levels; while radiant systems are gaining a wider scope as a heating alternative due to its advantages compared to conventional systems. The use of radiant floor heating systems in Brazil is limited by installation cost due to the high price of required materials. This fact restricts the use of these systems primarily to the residential sector. However, it may be possible for this technology to reach a larger market, including public buildings, offices, schools and hospitals. Therefore, to optimize the most relevant design parameters relating to the thermal performance of the system and reduce both the amount of required materials and the system operating time, this paper elaborates on a method consisting of a high-resolution numerical mathematical model of the heat transfer within a floor using a finite control volume method with an implicit solution scheme. In this work, we consider how the properties of the materials, environmental thermal comfort factors and the performance of the system work together with the theoretical underpinnings of the heat transfer phenomenon to define the design parameters to optimize the materials and provide greater control over the energy consumption. This optimization is achieved without changing any environmental thermal comfort conditions or the well-being of the occupants. Finally, a numerical solution for the heat transfer within the floor is implemented using the computer code Matlab.

A presente dissertação debruça-se sobre a avaliação dos pavimentos radiantes, focando especificamente sobre o estudo de betonilhas de preenchimento usado nestes sistemas. Para esse efeito foi construído três lajes com sistemas de piso radiante hidráulico com as mesmas medidas, forma e passo. Cada laje foi executada com uma formulação de betonilha diferente de modo a puder comparar os resultados entre estas. A dissertação está estruturada em seis capítulos. É feito o enquadramento e motivação do estudo, apresentado os tipos de sistemas de pavimento radiante e suas componentes, de seguida é feita a apresentação dos materiais utilizados na construção das lajes da campanha experimental, metodologia de ensaios seguida e os principais resultados obtidos. Por fim são apresentadas as principais conclusões. A campanha experimental consistiu em três ensaios. O primeiro ensaio consistiu em analisar o comportamento térmico das betonilhas com o sistema de aquecimento do circuito de água quente das três lajes. Este ensaio teve como objetivo determinar o tempo de resposta de aquecimento de cada uma das betonilhas utilizadas. Após um determinado tempo de aquecimento, o sistema de aquecimento foi desligado de modo a poder observar o modo e calcular o tempo e taxa de arrefecimento das lajes. Durante a fase de aquecimento foram sendo registadas imagens termográficas. O segundo ensaio consistiu em deixar ligado o sistema de aquecimento ligado durante um período de 24 horas. Durante este tempo pode-se analisar o comportamento térmico e taxa de aquecimento de todas as betonilhas. O terceiro ensaio consistiu no estudo do sistema em respeito ao tempo de funcionamento da fonte de calor para manter a temperatura da superfície da betonilha das lajes entre um intervalo de temperatura de trabalho (máximo e mínimo). Por comparação, foi possível identificar quais das soluções é mais eficiente em respeito à economia de energia, isto é, menor tempo de funcionamento da fonte de calor.
This dissertation focuses on the evaluation of radiant floor systems, focusing specifically on the study of mortar screeds used with these systems. For this purpose, three slabs were built with a hydraulic radiant floor system of the same size, shape and pitch. Each slab was executed with a different mortar screed formulation in order to compare the results between them. The dissertation is structured in six chapters. The study is framed and motivated, presenting the types of radiant floor heating systems and their components, followed by the presentation of the materials used in the construction of the slabs of the experimental campaign, the test methodology followed, and the main results obtained. Finally, the main conclusions are presented. The experimental campaign consisted of three tests. The first test consisted in analysing the thermal behaviour of the mortar screeds with the heating system of the hot water circuit of the three slabs. This test aimed to determine the heating response time of each of the mortar screeds used. After a certain heating time, the heating system was turned off in order to observe the mode and calculate the slab cooling time and rate. During the heating phase thermographic imaging was done. The second test consisted in leaving the heating system on for a period of 24 hours. During this time, it was analysed the thermal behaviour and heating rate of all mortar screed solutions. The third test consisted in studying the system with respect to the heat source operating time to maintain the slab screed surface temperature between a working temperature range (maximum and minimum). By comparison, it was possible to identify which of the solutions is the most efficient in terms of energy saving, this is, the shortest operating time of the heat source.
Mestrado em Engenharia Civil

Esta dissertação apresenta uma alternativa de controlo, regulação e comando de pisos radiantes hidráulicos, inovadora, mais flexível e eficiente que garante ótimos níveis de conforto térmico à custa do mínimo de energia. Atualmente, o controlo dos pisos radiantes hidráulicos é feito, na maioria dos sistemas, recorrendo a termostatos que comandam os atuadores do sistema de modo a regular a temperatura do ar do(s) compartimento(s). É sabido que o conforto térmico do ocupante (traduzido pelo índice PMV) não depende somente da temperatura do ar, mas de outros fatores como por exemplo, da humidade do ar, da temperatura radiante, entre outros. Deste modo não é suficiente manter a temperatura do ar do compartimento para assegurar conforto térmico. Este estudo consiste no desenvolvimento de um algoritmo que tem todos os fatores supracitados, comandando desta forma os atuadores do PRH de forma a manterem constantemente uma temperatura que permita atingir ótimo conforto térmico, com o mínimo de intervenção por parte do utilizador. A pensar no futuro, o algoritmo de controlo foi implementado num controlador com capacidade de comunicação wireless com sensores com captação de energia residual (Energy Harvesting). O estudo experimental de verificação do desempenho do algoritmo de controlo implementado no controlador da EnOcean, considerou a sua aplicação a um provete de sistema de PRH com revestimento em piso flutuante inserido numa câmara climática. Foram considerados dois ensaios experimentais com condições climáticas da estação de Inverno. No primeiro ensaio, a temperatura da água à entrada possui o valor de 35 ºC enquanto no segundo possui o valor de 40 ºC. No primeiro o controlador ligou/desligou o atuador com menos frequência obtendo-se maior estabilidade e manteve a superfície do piso a uma temperatura inferior a 29 ºC tal como é recomendado pelas normas internacionais. Apesar de ter levado mais tempo para atingir condições de conforto térmico o controlador foi 100% eficaz. No segundo essas condições foram atingidas mais rapidamente mas à custa de mais trabalho por parte do atuador que teve de ligar/desligar mais vezes provocando um stress térmico maior. Para este último caso contudo o controlador não foi 100% eficaz já que parte do piso excedeu os 29 ºC, chegando aos 30 ºC durante parte do tempo de ensaio.