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Calcular o valor U segundo a DIN EN ISO 6946: método e fontes de erro

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O valor U é o inverso da resistência térmica total. O método consta da DIN EN ISO 6946, edição 2018-03, «Bauteile – Wärmedurchlasswiderstand und Wärmedurchgangskoeffizient – Berechnungsverfahren» (componentes de edifícios – resistência térmica e coeficiente de transmissão térmica – método de cálculo). A edição substitui a de 2008-04 e foi retificada pela retificação 1 de 2023-04. O cálculo em si é curto; os erros surgem nos valores de entrada e têm especial peso em edifícios existentes, porque aí a composição e o estado das camadas raramente estão documentados.

O método em três passos

  1. Resistência da camada: R = d / λ, ou seja, a espessura da camada em metros dividida pela condutibilidade térmica em W/(m·K).
  2. Resistência total: RT = Rsi + R1 + R2 + … + Rse, isto é, a soma das resistências das camadas mais as duas resistências térmicas superficiais, interior e exterior.
  3. Valor U: U = 1 / RT em W/(m²·K).

As resistências superficiais não se calculam, retiram-se das tabelas da norma. Distinguem-se apenas pela posição do elemento construtivo e não podem ser influenciadas nem pela escolha do material nem pela espessura do elemento. Para uma parede exterior, o Fraunhofer IBP calcula numa publicação de 2022 com Rsi = 0,13 e Rse = 0,04 m²K/W e designa-o como o cálculo atualmente habitual.

Exemplo numérico: parede de pano simples, sem e com isolamento

As condutibilidades térmicas são pressupostos para este exemplo; num projeto, valem os valores de cálculo da norma ou da documentação do produto.

Camada d [m] λ [W/(m·K)] R [m²K/W]
Superficial interior (Rsi) – – 0,13
Reboco interior 0,015 0,70 0,021
Alvenaria 0,365 0,40 0,913
Reboco exterior 0,020 0,87 0,023
Superficial exterior (Rse) – – 0,04
Soma RT 1,127

Daqui resulta U = 1 / 1,127 ≈ 0,89 W/(m²·K). Se se acrescentarem no exterior 12 cm de isolante com λ = 0,035 W/(m·K), a resistência aumenta 0,12 / 0,035 = 3,43 m²K/W. Então RT = 4,555 m²K/W e U ≈ 0,22 W/(m²·K).

Variante com fachada ventilada: o revestimento suspenso fica atrás de uma caixa de ar fortemente ventilada e não é considerado, o reboco exterior deixa de existir, e para Rse vale o valor de Rsi. Então RT = 0,13 + 0,021 + 0,913 + 3,429 + 0,13 = 4,623 m²K/W e U ≈ 0,22 W/(m²·K). O resultado é aqui quase igual, porque o isolamento domina a composição; com isolamento mais fino ou inexistente, a diferença seria maior.

O que o número significa: o valor U descreve o fluxo de calor que atravessa o elemento por metro quadrado de superfície e por kelvin de diferença de temperatura. Com 100 m² de superfície de parede e 20 K de diferença, seriam, no exemplo sem isolamento, cerca de 1 770 W e, no exemplo isolado, cerca de 440 W. Trata-se de um instantâneo em pressupostos estacionários e não de um balanço anual.

Inversamente, é possível determinar a espessura de isolamento necessária para um valor-alvo: d = (1/Unovo − 1/Uexistente) · λ. Para Unovo = 0,24 W/(m²·K), resulta (4,167 − 1,127) · 0,035 ≈ 0,106 m. A fórmula pressupõe camadas homogéneas; acrescem correções para buchas e outras influências.

O valor 0,24 é o valor máximo que o anexo 7 da Gebäudemodernisierungsgesetz (GModG, lei de modernização dos edifícios) indica para paredes exteriores de edifícios de habitação quando camadas de isolamento são aplicadas no lado exterior de uma parede existente. Quando este requisito se aplica e que exceções existem, consta do artigo A GEG chama-se agora GModG.

Fontes de erro típicas

  • Resistência interior errada: A verificação de bolor calcula, nas pontes térmicas, com Rsi = 0,25 em vez de 0,13 m²K/W. Quem transpõe esse valor para o cálculo do valor U subestima o valor U: no exemplo, 0,80 em vez de 0,89 W/(m²·K) sem isolamento, 0,21 em vez de 0,22 com isolamento. Porque a verificação de bolor aplica o valor mais elevado, explica-o o artigo sobre o critério de bolor.
  • Fachada ventilada: Numa caixa de ar fortemente ventilada, deixam de contar a resistência da caixa de ar e a de todas as camadas exteriores a ela; para Rse vale o valor de Rsi do mesmo elemento. É assim que o resume a lista de FAQ técnicas do BAFA sobre a BEG (versão 5.0, 03/2023). É determinante a versão atual em cada momento.
  • Valor nominal em vez de valor de cálculo: O método assenta em valores de cálculo da condutibilidade térmica. A condutibilidade térmica depende ainda da humidade; um material existente encharcado tem um valor diferente do da tabela.
  • Camadas heterogéneas: Barrotes de madeira ao lado de espaços isolados ou fixações metálicas requerem o método aproximado da norma. O fator de correção do anexo F abrange fixações metálicas; outros casos em que o metal faz ponte sobre o isolamento ficam fora da norma.
  • Âmbito de aplicação errado: Janelas, fachadas-cortina e elementos com troca de calor com o terreno de fundação estão excluídos.
  • Esperar pontes térmicas no valor U: Não estão incluídas. São consideradas no balanço através de uma majoração sobre toda a superfície da envolvente.
  • Unidades: Introduzir espessuras em centímetros ou milímetros e a condutibilidade térmica em W/(m·K): o erro é um fator de 100 ou 1000 e só se nota quando o resultado é inverosímil.
  • Arredondar cedo demais: Arredondar as resistências das camadas só no fim. Quem arredonda cada valor intermédio a uma casa decimal falseia precisamente a parede sem isolamento: no exemplo, o valor U ficaria então em 1,0 em vez de 0,89 W/(m²·K).

Edifício existente: a composição é a maior incógnita

Em paredes existentes, raramente a fórmula é o problema, mas sim a pergunta sobre o que há na parede. A Gebäudemodernisierungsgesetz permite, no § 38 n.º 4, para a avaliação energética de edifícios existentes, utilizar, na falta de valores característicos, valores empíricos seguros para elementos construtivos de classes de idade comparáveis. É uma simplificação para o balanço, não um substituto do conhecimento das espessuras e do estado das camadas.

Um exemplo numérico como o anterior mostra o método de cálculo, mas não substitui uma verificação. O seu poder de afirmação é tão grande quanto os pressupostos sobre a espessura, a condutibilidade térmica e o estado de humidade das camadas existentes.

Fontes

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