import numpy as np def calcular_densidade_ar(altitude): """ Calcula a densidade do ar com base na altitude usando a fórmula barométrica. altitude em metros. Se altitude for None, assume 0 metros (nível do mar). """ if altitude is None: altitude = 0 # Define altitude padrão como 0 se não for fornecido # Parâmetros para o cálculo T0 = 288.15 # Temperatura ao nível do mar (K) L = 0.0065 # Gradiente térmico (K/m) p0 = 101325 # Pressão ao nível do mar (Pa) R = 287.05 # Constante dos gases para o ar (J/(kg·K)) g = 9.80665 # Aceleração da gravidade (m/s²) # Temperatura a uma dada altitude T_h = T0 - L * altitude # Pressão a uma dada altitude p_h = p0 * (T_h / T0) ** (g / (R * L)) # Densidade do ar a uma dada altitude densidade_ar = p_h / (R * T_h) return densidade_ar def calcular_cargas_termicas_ambiente(termicos): """ Calcula as cargas térmicas do ambiente com base nos dados fornecidos. Utiliza a área do piso para ajustar a carga térmica de iluminação e outras fontes. """ # Número de horas para o dia horas_dia = 13 # Assume-se um ciclo térmico de 06:00 até 18:00 # Inicializando arrays para as cargas térmicas carga_sensivel_total = np.zeros(horas_dia) carga_latente_total = np.zeros(horas_dia) carga_iluminacao = np.zeros(horas_dia) carga_equipamentos = np.zeros(horas_dia) # Carga térmica sensível e latente por pessoa carga_sensivel_pessoas = termicos.calor_sensivel_pessoa * termicos.numero_pessoas carga_latente_pessoas = termicos.calor_latente_pessoa * termicos.numero_pessoas # Carga térmica de iluminação carga_iluminacao += termicos.taxa_iluminacao * termicos.area_piso # Carga térmica de equipamentos dissipacao_equipamentos_horaria = termicos.dissipacao_equipamentos carga_equipamentos += np.array([dissipacao_equipamentos_horaria] * horas_dia) # Adicionando cargas térmicas totais (ajustando a carga sensível sem somar à carga latente neste momento) carga_sensivel_total += carga_sensivel_pessoas + carga_iluminacao + carga_equipamentos carga_latente_total += carga_latente_pessoas # Resultados finais com arredondamento para duas casas decimais carga_sensivel_total = np.round(carga_sensivel_total, 2) carga_latente_total = np.round(carga_latente_total, 2) carga_iluminacao = np.round(carga_iluminacao, 2) carga_equipamentos = np.round(carga_equipamentos, 2) carga_sensivel_pessoas = np.round(carga_sensivel_pessoas, 2) carga_latente_pessoas = np.round(carga_latente_pessoas, 2) return { "carga_sensivel_total": carga_sensivel_total, "carga_sensivel_total": carga_sensivel_total, "carga_latente_total": carga_latente_total, "carga_iluminacao": carga_iluminacao, "carga_equipamentos": carga_equipamentos, "carga_sensivel_pessoas": carga_sensivel_pessoas, "carga_latente_pessoas": carga_latente_pessoas, } def calcular_vazao_ar_infiltracao(area_piso, pe_direito, horas_dia=13): """ Calcula a vazão de ar externo devido à infiltração, constante para cada hora do dia. """ vazao_infiltracao = 1.5 * area_piso * pe_direito # m³/h vazao_horaria_infiltracao = np.array([vazao_infiltracao] * horas_dia) return vazao_horaria_infiltracao def calcular_vazao_ar_renovacao(numero_pessoas, taxa_renovacao, horas_dia=13): """ Calcula a vazão de ar externo devido à renovação, constante para cada hora do dia. """ vazao_renovacao = numero_pessoas * taxa_renovacao # m³/h vazao_horaria_renovacao = np.array([vazao_renovacao] * horas_dia) return vazao_horaria_renovacao def calcular_vazao_total_ar_exterior(area_piso, pe_direito, numero_pessoas, taxa_renovacao, horas_dia=13): """ Calcula a vazão total de ar externo (infiltração + renovação) para cada hora do dia. """ vazao_infiltracao_horaria = calcular_vazao_ar_infiltracao(area_piso, pe_direito, horas_dia) vazao_renovacao_horaria = calcular_vazao_ar_renovacao(numero_pessoas, taxa_renovacao, horas_dia) vazao_total_ar_exterior = vazao_infiltracao_horaria + vazao_renovacao_horaria return vazao_total_ar_exterior def calcular_calor_sensivel_ar_exterior(termicos, temperaturas_externas, temperatura_interna, vazao_total_ar_exterior): """ Calcula o calor sensível devido à vazão de ar exterior em cada hora do dia, com o resultado em W (watts). """ densidade_ar = calcular_densidade_ar(termicos.altitude) # Densidade do ar ajustada para a altitude capacidade_calorifica_ar = 1005 # J/kg°C # Calor sensível horário em W calor_sensivel = (densidade_ar * capacidade_calorifica_ar * vazao_total_ar_exterior * (temperaturas_externas - temperatura_interna)) / 3600 return calor_sensivel def calcular_calor_latente_ar_exterior(densidade_ar, vazao_total_ar_exterior, umidade_absoluta_externa, umidade_absoluta_interna, hlv=2440): """ Calcula o calor latente devido à vazão de ar exterior em cada hora do dia, com o resultado em W (watts). Parâmetros: - densidade_ar: Densidade do ar (kg/m³), ajustada para a altitude do projeto. - vazao_total_ar_exterior: Vazão total de ar exterior (m³/h). - umidade_absoluta_externa: Umidade específica externa (g/kg). - umidade_absoluta_interna: Umidade específica interna (g/kg). - hlv: Calor latente de vaporização da água (kJ/kg), com valor padrão de 2440 kJ/kg. Retorna: - Calor latente (W). """ # Converter h_lv de kJ/kg para J/kg hlv_joules = hlv * 1000 # Convertendo de kJ/kg para J/kg # Diferença de umidade específica em kg/kg (conversão de g/kg para kg/kg) umidade_absoluta_diferenca = (umidade_absoluta_externa - umidade_absoluta_interna) / 1000 # Convertendo vazão de ar total de m³/h para m³/s if vazao_total_ar_exterior is not None: vazao_total_ar_exterior_m3_s = vazao_total_ar_exterior / 3600 else: raise ValueError("A vazão total de ar exterior é None e não pode ser usada no cálculo.") # Verificar se densidade_ar é um número e não None if densidade_ar is None: raise ValueError("A densidade do ar é None e não pode ser usada no cálculo.") # Calor latente (Q_L) em W, conforme a equação fornecida calor_latente = densidade_ar * vazao_total_ar_exterior_m3_s * hlv_joules * umidade_absoluta_diferenca return calor_latente