13 - Uma casa possui uma parede composta com camadas de madeira, isolamento à base de fibra de vidro e placa de gesso, como indicado no esboço. Em um dia frio de inverno, os coeficientes de transferência de calor por convecção são e . A área total da superfície da parede é de .

(a) Determine uma expressão simbólica para a resistência térmica total da parede, incluindo os efeitos da convecção nas superfícies interna e externa, para as condições especificadas.

(b) Determine a perda total de calor através da parede.

(c) Se o vento soprar violentamente, aumentando para , determine o aumento percentual na perda de calor.

(d) Qual é a resistência dominante que determina a quantidade de calor que atravessa a parede?

Obtenha o valor de condutividade térmica da manta de fibra de vidro na tabela "Propriedades termo físicas de materiais comuns (material e sistemas de insulto), Tabela A.3" correspondente à temperatura .

Obtenha o valor da condutividade térmica do revestimento de madeira compensada correspondente à temperatura .

Obtenha o valor de condutividade térmica da placa de gesso correspondente à temperatura .

Escreva a expressão para a resistência térmica total da parede.

Aqui,  é o coeficiente de transferência de calor por convecção no interior da parede,  é a espessura da placa de gesso,  é a espessura da manta de fibra de vidro,  é a espessura do revestimento de madeira compensada,  é a condutividade térmica da placa de gesso,  é a condutividade térmica da fibra de vidro cobertor,  é a condutividade térmica do revestimento de madeira compensada,  é o coeficiente de transferência de calor por convecção na parte externa da parede e  é a área total da superfície da parede.

Portanto, a expressão simbólica para a resistência térmica total da parede é

.

b) Para calcular a resistência total, basta substituir os valores conhecidos na equação da letra (a):

Agora podemos calcular a perda total de calor através da parede.

Aqui, a temperatura no interior da parede e   é a temperatura no exterior da parede.

Portanto, a perda total de calor através da parede é .

c)

Se o valor   mudar para   devido aos fortes ventos:

Agora podemos calcular a perda total de calor através da parede em um dia de ventos violentos.

Aqui, a temperatura no interior da parede e   é a temperatura no exterior da parede.

Portanto, a perda total de calor através da parede em dias de ventos fortes é .

Vamos calcular o aumento percentual na perda de calor.

Portanto, o aumento percentual na perda de calor é .

d)

Calcule a resistência do cobertor de fibra de vidro.

Calcule a resistência total da parede da casa no dia do vento violento.

Aqui  é a espessura da manta de fibra de vidro,  é a condutividade térmica da manta de fibra de vidro e  é a área total da superfície da parede.

A resistência da manta de fibra de vidro é  da resistência total da parede da casa.

Portanto, a resistência de controle que determina a quantidade de fluxo de calor através da parede é a resistência da fibra de vidro.