Determinar o desempenho térmico de um edifício (valor U) com uma placa de fluxo de calor e registrador de dados requer a adesão de sensores do tamanho de uma montanha-russa à superfície interna de uma parede e deixá-los no lugar normalmente por 3 a 7 dias (dependendo da massa térmica da estrutura). As sondas também são necessárias para medir temperaturas internas e externas da superfície do ar e da parede. O processo é disruptivo, demorado, caro e, em última análise, mede apenas o fluxo de calor através do ponto específico de conexão do sensor. As paredes são não homogêneas por natureza e o sensor pode ser colocado sobre uma articulação de argamassa ou amarração de parede, por exemplo, fornecendo subsequentemente dados não representativos.

Uma maneira mais rápida e precisa de medir valores U com tecnologia de infravermelho

O Heat3D foi desenvolvido em conjunto pela BTS para abordar o tempo e o custo de realizar uma inspeção, bem como a necessidade de medir a perda de calor em toda a seção da parede, não em pontos isolados. Ele segue a ISO 9869-2, que abrange a medição in situ da resistência térmica e transmitância térmica dos elementos da construção. A Parte 2 refere-se especificamente ao uso da tecnologia de infravermelho.

Embora os inspetores de edifícios tenham aproveitado as câmeras termográficas de infravermelho Flir por muitos anos, principalmente para fins de inspeção, com o Heat3D BTS identificando um novo caso de uso potencial para essa tecnologia inovadora. Ao emparelhar um Flir One® Pro com outro hardware personalizado e um aplicativo móvel proprietário, seria possível não apenas inferir a temperatura através da superfície da parede, mas também a taxa real de transferência de calor através da parede. 

“A Word está se espalhando rapidamente sobre o potencial dessa nova tecnologia patenteada”, relata Luke Smith, diretor administrativo da BTS. “Uma série de propriedades já se beneficiou, com o marco arquitetônico e cultural da Abadia de Westminster entre os mais notáveis.” 

A Abadia de Westminster testa o Heat3D para melhorias na eficiência energética

A propriedade da Abadia de Westminster compreende uma gama diversificada de edifícios que estão passando por melhorias de eficiência energética para reduzir o impacto do carbono e garantir resiliência para as gerações futuras. O Deanery de Grau I, por exemplo, partes que datam do século XIII, se destacou por seu alto consumo de energia. Com suas espessas paredes de alvenaria, painéis de madeira e janelas originais com moldura metálica, foi um bom ponto de partida para uma avaliação orientada por dados.  

Para entender o desempenho térmico do edifício e realizar uma avaliação detalhada, a Westminster Abbey nomeou a consultora multidisciplinar de propriedades e construção Keegans, que investiu na tecnologia Heat3D da BTS para medir o valor U das paredes de tijolo do edifício principal, bem como a extensão de parede de pedra. 

Os resultados foram surpreendentes. Os valores U da parede foram muito mais baixos [melhores] do que o presumido. Por exemplo, o valor U previsto para a parede principal (tijolo sólido renderizado) foi de 1,7 W/m2K. O valor real medido foi de apenas 0,8 W/m2K, cerca de 53% melhor do que o esperado. Da mesma forma, o valor previsto para a parede de pedra de face justa do século XIII da extensão foi de 2 W/m2K, enquanto o valor real foi de 0,9 W/m2K, uma diferença de 55%. 

Dados precisos de valor U impulsionam decisões mais inteligentes de adaptação e conservação

Ao capturar medições mais precisas de valores U (e permeabilidade ao ar), os inspetores podem fornecer aos clientes estimativas mais precisas dos custos anuais de energia. No caso do Deanery at Westminster Abbey, o modelo calibrado baseado em medições reais forneceu um valor 16% mais preciso para os custos anuais de energia, o que equivale a uma diferença financeira na economia prevista de mais de £ 1.000. Isso é apenas para um edifício. A Westminster Abbey agora planeja aplicar testes semelhantes em sua propriedade. 

Essencialmente, a percepção permitiu que a Abadia de Westminster tivesse certeza de que investir em atualizações como envidraçamento secundário, melhores controles de aquecimento e proteção direcionada contra chope provaria ser uma opção econômica, mas suficiente, em comparação com a instalação de isolamento interno, o que as medições confirmaram ser desnecessário. 

“Isso permitiu essencialmente que a equipe de gestão melhorasse a eficiência sem comprometer a integridade histórica do Deanery”, explica Luke Smith. “Sem esses dados, teria sido fácil recomendar mudanças que fossem caras, perturbadoras e desnecessárias. Com seus painéis internos luxuosos, córnices e saias, além do exterior de pedra ornamentada, poderia custar dezenas de milhares de libras apenas na restauração do tecido do edifício após a instalação do isolamento.” 

Como o Heat3D mede os valores U usando o Flir One® Pro

O Heat3D calcula os valores U usando hardware personalizado e um aplicativo iOS. Um dispositivo móvel, como um iPhone ou iPad, é montado em um tripé com a câmera portátil Flir One® Pro conectada e apontando para a parede a uma distância de cerca de 2 m.

Para maximizar a precisão das leituras absolutas de temperatura do sistema, dois alvos de calibração são suspensos a partir de um monopé inclinado contra a parede na imagem da câmera. Um é um alvo de temperatura corporal preto (fosco) que incorpora um sensor Bluetooth preciso de 0,1 °C. Ela é dimensionada o suficiente para representar uma grande quantidade de pixels que a câmera pode detectar. O segundo é um alvo de temperatura radiativa - um refletor isotrópico - que é representativo da temperatura radiativa que a superfície da parede pode receber de outros lugares da sala.

O Flir One® Pro captura uma imagem de infravermelho a cada minuto por uma hora. Usando essas medições, o aplicativo calcula a transferência de calor em toda a superfície interna das paredes externas. Ele cria um mapa de transferência de calor 3D que não apenas permite a quantificação da perda de calor, mas também a identificação de pontes térmicas ou defeitos, levando a ação subsequente.

Os benefícios dessa tecnologia comercial totalmente exclusiva são extensos em comparação com o método de placa de fluxo térmico estabelecido: configuração rápida em 15 minutos; sem potencial para desprendimento do sensor; medição de perda de calor em uma seção de parede muito maior; resultados disponíveis em uma hora; e todos os dados carregados na nuvem on-line da BTS e armazenados com segurança para diagnóstico e análise de dados.

“Com esse método rápido, não invasivo e de baixo custo de medir o fluxo de calor e os valores U dos elementos da construção, os inspetores podem mais do que reduzir pela metade o custo de suas pesquisas”, revela Luke Smith. “É fácil concluir uma pesquisa em uma visita ao local, enquanto o método de fluxo de calor requer pelo menos duas visitas ao longo de duas semanas. Também vale a pena destacar que o preço do Heat3D é cerca de 20% menor do que o sistema de placa de fluxo de calor que oferecemos.”

Validado e comprovado: a ciência por trás da medição de valor U infravermelho da Heat3D

O Heat3D é o produto de anos de pesquisa e testes do mundo real em técnicas quantitativas de termografia infravermelha. Um extenso trabalho de validação envolvendo mais de 500 comparações de medição entre o Heat3D e o método de placa de fluxo de calor prova que a tecnologia é robusta e repetível. Grande parte da pesquisa foi realizada com parceiros respeitáveis do Reino Unido, como as instalações da Energy House na Universidade de Salford e o Laboratório Físico Nacional. O desenvolvimento ocorreu desde o início com base no Flir One® Pro.

“Escolhemos o iOS porque ele foi propício para o nosso projeto com o uso do ARKit da Apple [realidade aumentada]”, explica Luke Smith. “Por sua vez, o Flir Mobile SDK permite que desenvolvedores de iOS criem aplicativos que utilizam os recursos de imagem térmica e detecção do Flir. Isso levou ao nosso uso da tecnologia Flir e é uma parceria que estamos muito felizes em manter.”

O potencial dessa nova tecnologia é realmente vasto. Longe da preservação de propriedades tradicionais, o Heat3D também é ideal para propriedades de novas construções, verificando se a casa atende ao desempenho térmico especificado pelo construtor. O kit de termografia infravermelha Heat3D e o treinamento associado estão disponíveis para compra na BTS, que também oferece serviço e calibração pós-venda.