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Desenvolvimento de uma aplicação computacional para o cálculo de cargas térmicas em edifícios
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Authors
Abstract(s)
O presente trabalho visa o desenvolvimento de uma aplicação computacional para o cálculo de cargas térmicas em edifícios que possa ser utilizada através da internet. A modelação dos edifícios é realizada através da definição e parametrização dos vários elementos construtivos dos espaços, nomeadamente, paredes exteriores e interiores, cobertura, pavimento e vãos envidraçados. A aplicação também permite parametrizar as cargas térmicas internas existentes num edifício, tais como, a iluminação, equipamentos e cargas adicionadas devido à atividade humana. Esta parametrização é realizada através de uma interface gráfica inserida numa arquitetura cliente-servidor, desenvolvida em HTML e PHP, sendo os dados armazenados numa base de dados em MySQL, para permitir a utilização através da internet, num sistema multiutilizador. O cálculo das cargas térmicas foi desenvolvido em Python, implementando o método da função de transferência. A transmissão de calor que ocorre no edifício é calculada com base nos mecanismos de condução, convecção e radiação, considerando as condições climatéricas, materiais, elementos construtivos, espaços, iluminação, equipamentos, perfis de ocupação, entre outros. Além disso, foi integrado o cálculo da radiação solar incidente, a complementar as condições climatéricas. Os resultados obtidos pelos módulos de cálculo desenvolvidos foram validados através da comparação com um programa comercial destinado ao cálculo de cargas térmicas. Como caso de estudo, analisou-se um espaço de escritórios, tendo-se observado um desvio máximo de 5,8%, na carga térmica de uma parede orientada a norte. No que respeita à carga térmica sensível total, obteve-se um valor de 4301 W com um desvio relativo de apenas 0,2% face ao programa comercial utilizado, evidenciando a boa concordância do programa de cálculo desenvolvido. Estes resultados permitiram validar o programa de cálculo desenvolvido em Python, assim como a eficácia da aplicação web proposta.
Abstract The aim of this work is to develop a computational application for the calculation and analysis of thermal loads in buildings that can be used via web. The modelling of a building involves the definition and parameterisation of the various constructive elements, including external and internal walls, roof, floor and glazed surfaces. Moreover, the application also allows the parameterisation of internal thermal loads, including lighting, equipment and occupancy. This parameterisation is carried out through a graphical user interface based on a client-server architecture, using HTML and PHP, being the data stored in a MySQL database, allowing web use and a multi-user system. The thermal load calculation modules have been developed in Python, implementing the transfer function Method. The quantification of the heat transfer occurring in the building considers the phenomena of conduction, convection and radiation, based on climatic conditions, materials, construction elements, lighting, equipment and occupancy profiles, among other factors. Incident solar radiation is also calculated to support the climatic data. The results obtained by the calculation modules were validated with a commercial thermal load calculation application. The validation was carried out on an office space, where the maximum deviation was 5.8% for a north-facing wall load. The sum of all loads resulted in a sensible load of 4301 W, resulting in a deviation of 0.2% in relation to the commercial application. This allowed the validation of the calculation program developed in Python, as well as the web application.
Abstract The aim of this work is to develop a computational application for the calculation and analysis of thermal loads in buildings that can be used via web. The modelling of a building involves the definition and parameterisation of the various constructive elements, including external and internal walls, roof, floor and glazed surfaces. Moreover, the application also allows the parameterisation of internal thermal loads, including lighting, equipment and occupancy. This parameterisation is carried out through a graphical user interface based on a client-server architecture, using HTML and PHP, being the data stored in a MySQL database, allowing web use and a multi-user system. The thermal load calculation modules have been developed in Python, implementing the transfer function Method. The quantification of the heat transfer occurring in the building considers the phenomena of conduction, convection and radiation, based on climatic conditions, materials, construction elements, lighting, equipment and occupancy profiles, among other factors. Incident solar radiation is also calculated to support the climatic data. The results obtained by the calculation modules were validated with a commercial thermal load calculation application. The validation was carried out on an office space, where the maximum deviation was 5.8% for a north-facing wall load. The sum of all loads resulted in a sensible load of 4301 W, resulting in a deviation of 0.2% in relation to the commercial application. This allowed the validation of the calculation program developed in Python, as well as the web application.
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Keywords
Cargas térmicas Aplicação computacional Desenvolvimento web Python Base de dados relacional Thermal loads Computational application Web development Relational database