Lâmi‘î Çelebi, Şehr-engîz-i Bursa

O comportamento térmico dos solários depende das trocas de calor ocorridas entre o ambiente exterior, o solário e o ambiente interior.

2.2.3.1.T

O vão envidraçado desempenha um papel fundamental no funcionamento do solário pois é o elemento responsável pela absorção e transmissão da radiação solar para os elementos estruturais da habitação, onde é convertida em calor. Na figura 2.7 é possível observar as trocas de calor por radiação ocorridas entre o envidraçado do solário e a parede comum ao solário e à habitação.

Figura 2.7- Esquema exemplificativo de trocas de calor por radiação nos elementos do solário: parcela da radiação absorvida (α), parcela da radiação reflectida (ρ) e parcela da radiação transmitida (τ)

A radiação solar incidente num elemento pode ser absorvida, transmitida ou reflectida, conforme sejam os seus coeficientes de absorção, α, de transmissão, Շ, e de reflexão, ρ. Apenas os corpos transparentes são capazes de transmitir parte da radiação incidente. No geral, a parcela reflectida será tanto maior quanto o ângulo de incidência da radiação solar. A parcela absorvida é convertida em calor no interior do elemento, podendo ser reemitida sob a forma de radiação de onda longa [19]. Deste modo, o tipo de vidro deve ser escolhido em função do objectivo a atingir - potenciar ou minimizar os efeitos da radiação. Existem vários tipos de vidros, como os coloridos, que possuem reduzido coeficiente de transmissão e elevado coeficiente de absorção, os reflectantes, que reflectem a radiação solar, os de baixa emissividade, que reduzem a emissividade da radiação de onda longa, e os translúcidos, que têm baixa transmissão térmica e são difusos à passagem da luz solar. É também possível alterar as propriedades dos vidros com a aplicação de tintas ou capas [19].

Os envidraçados são caracterizados por serem transparentes à radiação de onda curta e por serem opacos à radiação de onda longa, o que origina o efeito de estufa no interior do solário, já que a radiação de onda longa emitida pelos elementos do edifício não é transmitida ao exterior, acabando por ser absorvida e transmitida na forma de calor.

Os dispositivos de sombreamento tanto podem ser exteriores como interiores e têm como propósito diminuir o coeficiente de transmissão do sistema. A sua utilização é prática corrente na estação de arrefecimento de modo a evitar o sobreaquecimento do sistema [19].

No quadro 2.1 encontram-se descritas as propriedades dos vidros correntemente utilizados.

Quadro 2.1 - Propriedades dos vidros correntemente utilizados [20]

Tipo de vidro  Transmissão (%)  Reflexão (%) Absorção (%) 

Simples  79  7  14 

Duplo  67  13  20 

2.2.3.2.A

C

A radiação solar, após ser transmitida através dos envidraçados, é absorvida pelos elementos estruturais e transformada em calor. Uma característica fundamental neste processo é a inércia térmica dos elementos que absorvem a radiação solar, pois quanto maior a inércia térmica do elemento maior capacidade o elemento tem de moderar e desfasar o fluxo de calor que o atravessa [21]. A inércia térmica varia em função da massa e da condutibilidade térmica do elemento, já que quanto maiores estas características maior será a inércia térmica do elemento.

As paredes comuns ao solário e à habitação devem ter uma boa inércia térmica para armazenarem e transmitirem de forma eficaz o calor para o interior da habitação. Para desempenhar esta função são geralmente utilizadas paredes simples de tijolo, pedra ou betão [19].

No quadro 2.2 apresentam-se as propriedades dos materiais constituintes dos elementos de armazenamento de calor.

Quadro 2.2 - Propriedades de materiais correntemente utilizados com boa inércia térmica [22]

Material Massa Condutibilidade térmica [Kg/m3] [w/(m.ºC)]

Pedra (Granito) 2600 2,8

Betão 2500 2,0

Tijolo (0,20m) 1900 0,38

2.2.3.3.T

C

A condução é um fenómeno de transferência de calor que ocorre em duas zonas do solário: entre o ambiente exterior e o solário, através do envidraçado, e entre o solário e o interior da habitação, através da paredes e janelas, como se pode observar na figura 2.8.

Figura 2.8 - Esquema exemplificativo do fluxo de calor por condução no solário

O envidraçado é o elemento que separa o solário do ambiente exterior. Sendo um material com um coeficiente de transmissão térmica elevado, as trocas de calor entre o ambiente exterior e o interior ocorrem mais facilmente, pelo que a temperatura exterior tem elevado impacte na temperatura do solário. Neste elemento de separação é comum utilizar-se vidro simples ou duplo com caixa-de-ar, que actua como isolamento térmico, pelo que o vidro duplo tem menor coeficiente de transmissão térmica do que o vidro simples, o que se reflecte em menores trocas por condução através do vidro. A escolha do tipo de vidro a aplicar estará dependente do clima exterior [23].

É desejável que uma das características dos elementos de separação entre o solário e a habitação seja um elevado coeficiente de transmissão térmica, de modo a transmitir, por condução, os ganhos solares para o interior da habitação [19].

No quadro 2.3 apresentam-se os coeficientes de transmissão térmica de várias soluções construtivas. De referir que as soluções construtivas dos envidraçados possuem caixilharia de alumínio. Estes valores foram obtidos através de consulta do ITE50 [22].

Quadro 2.3 - Coeficientes de Transmissão Térmica dos elementos do sistema

Elemento  Solução construtiva  U  ⁄ . °  

Envidraçado  Vidro Simples 3,5mm  5,2 

Vidro Duplo 3,5mm com caixa‐de‐ar  2,8 

Parede 

Parede Simples Tijolo 20'  1,37  Parede Simples de Betão  3,24  Parede Simples de Pedra  3,57 

2.2.3.4.T

C

A abertura de janelas ou portas entre o solário e a habitação desencadeia trocas de calor por convecção que aceleram o aquecimento do interior da habitação [23], já que o ar frio daí proveniente é aquecido no solário e posteriormente conduzido para o seu interior.

Da mesma forma, na estação de arrefecimento, a abertura de janelas do solário provoca trocas de calor por convecção com o exterior, o que faz com que a temperatura no interior do solário diminua, contribuindo assim para evitar o sobreaquecimento do espaço.

Na figura 2.9 é possível observar-se as trocas de calor por convecção referidas.