INFORMATION TABLE TO KNOW WHICH CLIMATE DATA SHOULD BE USED FOR THERMAL LOAD SIZING
REGISTRO DOI: 10.69849/revistaft/dt10202510201809
Alexandre F. Santos; Heraldo José Lopes de Souza; Darlo Torno; Sariah Torno; Eliandro B. Aguiar; Marcia C. de Oliveira F. Santos; Fabio F. Ferreira; Luis Fernando Santos; Natalia TinTi; Daiane Busanello; Gustavo Lira
RESUMO
Os dados climáticos utilizados na NBR 16401-2024 são fundamentados no manual ASHRAE Fundamentals 2017, abrangendo 52 cidades brasileiras. Para o dimensionamento de sistemas, é crucial considerar variáveis como a temperatura de bulbo seco, temperaturas de bulbo seco coincidentes com a máxima de bulbo úmido, a temperatura de bulbo úmido associada à máxima de bulbo seco e a temperatura do ponto de orvalho, todas catalogadas em três níveis de concentração. A escolha da temperatura adequada para o cálculo da carga térmica pode ser desafiadora, pois depende das condições específicas de cada projeto. Este artigo apresenta uma tabela de decisão que orienta os profissionais sobre qual tipo de temperatura utilizar em diferentes situações, esclarecendo assim as diretrizes da norma. Com essa ferramenta, será possível otimizar o dimensionamento de sistemas de climatização, garantindo eficiência energética e conforto térmico. Ao integrar essas informações e decisões, os engenheiros e projetistas estarão mais bem preparados para selecionar os dados climáticos corretos, promovendo a eficácia dos sistemas e o bem-estar dos usuários. Assim, a compreensão adequada dos dados climáticos e a aplicação da tabela de decisão se tornam fundamentais para a eficiência dos projetos de climatização.
Palavras-chave: ASHRAE, RTSM, Resfriamento.
ABSTRACT
The climatic data used in NBR 16401-2024 is based on the ASHRAE Fundamentals 2017 manual, covering 52 Brazilian cities. For system sizing, it is crucial to consider variables such as dry bulb temperature, coincident dry bulb temperatures with maximum wet bulb temperatures, wet bulb temperature associated with maximum dry bulb temperature, and dew point temperature, all cataloged at three concentration levels. Choosing the appropriate temperature for calculating thermal load can be challenging, as it depends on the specific conditions of each project. This article presents a decision table that guides professionals on which type of temperature to use in different situations, thereby clarifying the guidelines of the standard. With this tool, it will be possible to optimize the sizing of air conditioning systems, ensuring energy efficiency and thermal comfort. By integrating this information and decision-making, engineers and designers will be better prepared to select the correct climatic data, promoting system effectiveness and user well-being. Thus, a proper understanding of climatic data and the application of the decision table become essential for the efficiency of air conditioning projects.
Keywords: ASHRAE, RTSM, Cooling.
1. INTRODUÇÃO
Como já dizia Lord Kelvin: “Costumo dizer que quando você consegue medir aquilo sobre o qual está falando e expressá-lo em números, você sabe algo sobre isso; mas quando você não consegue medi-lo, quando não consegue expressá-lo em números, seu conhecimento é escasso e insatisfatório”. Essa reflexão destaca a importância da quantificação em diversos campos do conhecimento, especialmente na engenharia e, mais especificamente, na climatização de ambientes (Santos, 2012).
No contexto da climatização, um dos questionamentos mais frequentes entre os consumidores é: ‘Qual o tamanho do ar-condicionado que devo comprar?’ No entanto, a pergunta mais pertinente deveria ser: ‘Qual a capacidade de remoção de calor que realmente necessito para o meu espaço?’ De acordo com a ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers), a definição de carga térmica refere-se à quantidade de calor que precisa ser adicionada ou removida de um espaço para manter uma temperatura desejada. Essa carga pode ser dividida em cargas de aquecimento (calor adicionado) e cargas de resfriamento (calor removido).
Além disso, as características do envelope da edificação desempenham um papel crucial na determinação da carga térmica. Como afirmado pelo Green Building Certification (GBC), ‘O envelope da edificação é extremamente importante na Certificação de Edifícios Verdes, pois impacta significativamente a eficiência energética, o conforto interno e a sustentabilidade geral. Um envelope bem projetado e construído minimiza a perda e ganho de calor, reduz o consumo de energia e protege a estrutura contra umidade e danos ambientais (ASHRAE, 2025).’
No entanto, além das características do envelope, um aspecto fundamental para mensurar a carga térmica é a localização geográfica da edificação. A norma NBR 16401-1 fornece uma série de dados climáticos, incluindo temperaturas de bulbo seco e bulbo úmido em diferentes concentrações anuais, a serem considerados no cálculo da carga térmica. Contudo, surge a dúvida: qual desses dados de temperatura deve ser utilizado e como isso impacta na tomada de decisões?
Com esse propósito, este artigo visa esclarecer a importância de cada um desses dados climáticos e orientar os profissionais sobre quando e como utilizá-los de maneira eficaz. Ao fornecer uma tabela de decisão, buscamos oferecer uma ferramenta que não apenas otimize o dimensionamento de sistemas de climatização, mas também garanta eficiência energética e conforto térmico aos usuários. A compreensão adequada dos dados climáticos, aliada à aplicação dessa tabela de decisão, se torna essencial para o sucesso dos projetos de climatização, promovendo um ambiente mais confortável e sustentável.”
2. ESTADO DA ARTE
O cálculo de cargas de resfriamento em projetos de sistemas de climatização e na construção civil é uma tarefa crítica que exige precisão e um profundo conhecimento da dinâmica térmica. Existem dois métodos amplamente reconhecidos para essa finalidade: o Método de Séries Temporais Radiantes (RTSM) e o Método de Balanço de Calor ASHRAE (HBM). Entre esses, o RTSM é mais conhecido pela sua simplicidade, focando em excitações periódicas estáveis para calcular as cargas de resfriamento. Este método utiliza séries temporais de condução predefinidas e coeficientes de ganho de calor solar, simplificando o processo computacional. Ele aborda principalmente os ganhos de calor condutivo e radiante através de elementos de construção sob condições externas periódicas (IESVE, 2025).
No entanto, o RTSM pode não capturar completamente os processos transitórios de transferência de calor que são cruciais em projetos arquitetônicos complexos. Segundo Zhang (2022), embora o RTSM seja eficiente e fácil de usar, pode não alcançar o nível de precisão do HBM em cenários que envolvem envelopes de construção complexos ou o uso de materiais variados.
2.1 Avaliando a Precisão e a Aplicabilidade
Uma comparação abrangente realizada por Mao et al. (2018) revelou que o HBM é considerado o método mais preciso entre os cinco métodos publicados pela ASHRAE, incluindo o RTSM. Essa descoberta se baseia em uma análise detalhada das cargas de resfriamento sensíveis da envoltória do edifício, onde a abordagem completa do HBM para o balanço térmico se mostrou superior na captura das interações diferenciadas das propriedades térmicas.
2.2 Adaptabilidade a Condições Climáticas Variadas
Mui e Wong (2007) discutiram a adaptabilidade do RTSM em climas subtropicais, demonstrando sua aplicação prática em diferentes localizações geográficas. No entanto, em climas com variações significativas de temperatura diurna ou características arquitetônicas únicas, a capacidade do HBM de considerar uma gama mais ampla de dinâmicas térmicas confere-lhe uma vantagem distinta.
2.3 Método de Balanço de Calor ASHRAE (HBM)
A equação geral para o HBM pode ser simplificada da seguinte forma:
Q = U.A.(Tout-Tin) + Qinternal+Qsolar (1)
Onde:
• Q é o ganho ou perda total de calor através de um elemento de construção.
• U é o coeficiente geral de transferência de calor.
• A é a área do elemento de construção.
• (Tout) e (Tin) são as temperaturas externa e interna, respectivamente.
• (Qinternal) é o ganho de calor interno proveniente de ocupantes, equipamentos, etc.
• (Qsolar) é o ganho de calor da radiação solar.
Esta equação faz parte de um conjunto muito maior de equações simultâneas que são resolvidas iterativamente para levar em conta a interação entre todos os elementos do edifício e o ambiente interno.
2.4 Método de Séries Temporais Radiantes (RTSM)
A forma geral da equação utilizada no RTSM é:
Q = A.(CLTD + SC.SCL) (2)
Onde:
• Q é a carga de resfriamento.
• A é a área do elemento (como uma parede ou janela).
• CLTD é a diferença de temperatura da carga de resfriamento.
• SC é o coeficiente de sombreamento.
• SCL é o fator de carga de resfriamento solar.
Essa equação utiliza fatores pré-calculados, como CLTD e SCL, normalmente obtidos de tabelas ou software, e se baseiam em diversos parâmetros, como orientação, localização e horário.
Essas equações simplificadas capturam a essência dos métodos utilizados nos cálculos de carga de resfriamento pelo HBM e pelo RTSM. Para uma aplicação detalhada e precisa, recomenda-se a consulta aos manuais e diretrizes específicos da ASHRAE, pois esses métodos envolvem cálculos abrangentes e ajustes contextuais. O HBM se destaca por sua abordagem abrangente ao modelar os mecanismos de transferência de calor dentro de uma edificação. Este método incorpora equações detalhadas de balanço térmico que consideram tanto os componentes de transferência de calor convectiva quanto radiativa, além dos fluxos de calor latentes.
O HBM calcula as cargas de resfriamento realizando balanços térmicos simultâneos em vários elementos da edificação (incluindo paredes, tetos e janelas) e nas zonas de ar internas. Ele considera fatores como condutividade térmica, calor específico, emissividade da superfície e ganhos de calor interno de ocupantes e equipamentos. Um estudo de Rees et al. (2000) destaca a capacidade do HBM em modelar com precisão os principais mecanismos de transferência de calor, fornecendo previsões mais realistas dos picos de carga de resfriamento em comparação com métodos mais simples.
É importante ressaltar que ambos os métodos oferecem grande precisão na avaliação da carga térmica. Nesse contexto, dois conceitos fundamentais podem simplificar o entendimento sobre carga térmica:
1. Carga Térmica de Demanda: Refere-se à carga térmica da pior situação a ser considerada, ou seja, é um ponto de dimensionamento de equipamento para atender a uma condição extrema.
2. Carga Térmica de Consumo: Corresponde à carga térmica integral ao longo de um período, frequentemente analisada em um ano, para simular e comparar essa carga térmica com múltiplos sistemas utilizando índices como NPLV (Non-Standard Part Load Value), que descreve a eficiência de um equipamento quando operando sob condições não padrão especificadas pelo ARI (American Refrigeration Institute).
Embora a carga térmica de consumo seja essencial, pois define os gastos energéticos de um sistema ao longo do ano, é a carga térmica de demanda que determina o tamanho do sistema HVAC e sua demanda de energia. Nesse contexto, a temperatura do ar externo é crucial para a carga térmica de demanda, seja para definir a pior carga térmica de ar externo (que em um auditório pode representar até 50% da carga térmica) ou para a questão da condução de calor em uma edificação. Apesar da ênfase na carga térmica de consumo, é a carga térmica de demanda que, na prática, definirá o tamanho da geração de energia para alimentar o sistema.
A ABNT, com base no manual ASHRAE Fundamentals 2017, apresenta, para efeitos de dimensionamento do sistema, os dados climáticos de projeto relativos a 52 cidades brasileiras. As temperaturas apresentadas são (ASHRAE, 2017):
• Temperatura de Bulbo Seco.
• Temperatura de Bulbo Seco coincidente com a máxima temperatura de Bulbo Úmido.
• Temperatura de Bulbo Úmido coincidente com a máxima temperatura de Bulbo Seco.
• Valor de frequência anual acumulativa de verão nas proporções de 0,4%, 1% e 2%.
• Valor da frequência anual acumulativa da ocorrência de inverno de 99% e 99,6%.
Essas informações são essenciais para garantir um dimensionamento adequado e eficiente dos sistemas de climatização, assegurando conforto térmico e eficiência energética.
3. MATERIAIS E MÉTODOS
Os dados fornecidos pela ABNT são fundamentais na avaliação das cargas térmicas, tanto para o verão quanto para o inverno. No entanto, a escolha entre quais dados utilizar é crucial para garantir um dimensionamento adequado e eficiente dos sistemas de climatização. Para a inserção nas análises de carga térmica, é necessário considerar dois dados de temperatura. A temperatura de bulbo seco, por si só, é útil para a condução de calor, mas ao se tratar da carga térmica do ar externo injetado, é imprescindível utilizar tanto a temperatura de bulbo seco quanto a de bulbo úmido.
O ar externo em alguns recintos é muito significativo, por exemplo na cidade de Manaus o ar externo numa sala de aula pode representar até 50% da carga térmica.
Mas qual associação de temperaturas são indicadas a serem usadas numa carga térmica?
Gráfico 1 – Distribuição da carga térmica do ar externo de acordo com o recinto.

Assim, existem três associações possíveis que os profissionais devem conhecer e considerar:
1. Temperatura de Bulbo Seco coincidente com a máxima Temperatura de Bulbo Úmido.
2. Temperatura de Bulbo Úmido coincidente com a máxima Temperatura de Bulbo Seco.
3. Máxima Temperatura de Bulbo Seco com a máxima Temperatura de Bulbo Úmido.
Quando Utilizar Cada Associação:
1. Temperatura de Bulbo Seco coincidindo com a máxima Temperatura de Bulbo Úmido: Esta associação deve ser utilizada quando a necessidade do cliente está voltada para a ênfase no calor latente. Em outras palavras, é indicada quando o controle da umidade relativa é prioritário e existe uma tolerância em relação ao calor sensível. Um exemplo claro disso é a produção de cogumelos, que requer uma faixa de temperatura tolerável, mas uma exigência rigorosa quanto à umidade. Por exemplo, os cogumelos de Paris são cultivados em um composto de palha que necessita de aclimatação em temperaturas variáveis de 18 a 25 °C, com níveis de umidade entre 80% e 90%. Essa necessidade não se limita apenas à produção de fungos, mas também se aplica a outras situações, como salas de aclimatação de papel e ambientes industriais onde o controle da umidade é vital (Santos, ).
2. Temperatura de Bulbo Úmido coincidente com a máxima Temperatura de Bulbo Seco: Esta é a associação mais comum, utilizada quando a ênfase está no calor sensível. Um exemplo típico é o ambiente de um escritório, onde a temperatura de bulbo seco é o indicador mais popular entre os ocupantes. A norma NBR 17037 estabelece um limite generoso para a umidade relativa, variando de 35% a 65%. Nesse contexto, um sistema de ar-condicionado, mesmo com um desempenho de desumidificação modesto, dificilmente falhará em manter a umidade dentro desses limites de tolerância. Além disso, essa configuração ajuda a evitar o ressecamento da garganta e a reduzir irritações nos olhos. Portanto, essa associação é a mais indicada para cargas térmicas voltadas ao conforto dos usuários.
3. Máxima Temperatura de Bulbo Seco com a máxima Temperatura de Bulbo Úmido: Esta associação tende a gerar a maior carga térmica de demanda e deve ser utilizada em ambientes que exigem alta precisão, onde falhas são inaceitáveis. Um exemplo disso são os laboratórios de metrologia certificados, que necessitam de um controle rigoroso tanto da temperatura quanto da umidade relativa. Em tais contextos, tanto o calor sensível quanto o calor latente são essenciais, e qualquer desvio pode comprometer a integridade dos resultados experimentais.
Além das temperaturas, é importante considerar também as frequências anuais. No Brasil, as frequências de verão mais utilizadas são de 0,4%, 1% e 2%. Esses valores referem-se às médias ponderadas das horas mais quentes do ano. Por exemplo, as médias podem ser de 35,04, 87,6 e 175,2 horas. Portanto, não é adequado dimensionar o ar-condicionado apenas para a hora mais quente do ano, mas sim para a média das 35,04 horas mais quentes. Esses índices estão relacionados ao nível de precisão necessário, seja sensível (bulbo seco) ou latente (bulbo úmido).
Por exemplo, se uma igreja optar pelo índice de 2%, isso pode reduzir a carga térmica de demanda, resultando em uma temperatura um pouco mais alta nas situações mais críticas, mas ainda dentro dos limites de conforto térmico. Por outro lado, em um laboratório de metrologia, o índice a ser utilizado deve ser de 0,4%, garantindo assim a máxima precisão. Em ambientes como uma agência bancária, o departamento de engenharia do banco, em conjunto com o projetista, pode facilmente definir os índices de 1% ou 2%, conforme a necessidade específica do local.
3.1 Tabelas de Decisão
Com base nas considerações acima, foram elaboradas tabelas de decisão simplificadas para auxiliar na escolha dos índices adequados, conforme as diferentes ênfases e precisões necessárias, baseados em quatro quadrantes:
Tabela 1 – Tabela de decisão simplificada

No primeiro quadrante, as temperaturas a serem utilizadas correspondem à “Máxima Temperatura de Bulbo Seco com a máxima Temperatura de Bulbo Úmido”. Esta associação é crucial em situações em que a precisão na manutenção de condições ambientais é fundamental, como em laboratórios ou ambientes de alta tecnologia, onde tanto o calor sensível quanto o calor latente precisam ser controlados com rigor.
No segundo quadrante, as temperaturas a serem utilizadas são as da “Temperatura de Bulbo Seco coincidente com a máxima Temperatura de Bulbo Úmido”. Esta configuração é ideal quando a prioridade é o controle da umidade relativa, permitindo um manejo eficiente do calor latente. É particularmente útil em ambientes onde a umidade é crítica, como em salas de armazenamento de produtos sensíveis à umidade ou em sistemas de climatização voltados para o conforto humano.
No terceiro quadrante, as temperaturas a serem empregadas são as da “Temperatura de Bulbo Úmido coincidente com a máxima Temperatura de Bulbo Seco”. Essa associação é frequentemente utilizada em ambientes como escritórios, onde o foco principal está no conforto térmico dos ocupantes e a temperatura de bulbo seco é o indicador mais relevante. Essa escolha proporciona um equilíbrio entre o calor sensível e latente, garantindo uma atmosfera interna agradável e saudável.
No quarto quadrante, a lógica sugeriria a utilização das temperaturas coincidentes de bulbo seco e úmido das máximas. No entanto, essa opção pode não ser viável devido à complexidade dos ambientes em que se aplicaria. Nesses casos, o uso do índice de 2% pode ser considerado, sempre optando pela “Temperatura de Bulbo Úmido coincidente com a máxima Temperatura de Bulbo Seco”. Essa abordagem é mais prática e pode resultar em um controle eficiente da umidade, mesmo em situações que exigem uma resposta rápida às variações climáticas.
Quanto às distribuições de temperatura relativas a 0,4%, 1% e 2%, a decisão sobre qual nível de precisão adotar deve ficar a critério do profissional responsável pelo projeto. Essa escolha deve ser baseada na análise das necessidades específicas do espaço, levando em consideração fatores como o tipo de atividade desenvolvida, a sensibilidade dos ocupantes e os requisitos operacionais dos sistemas de climatização.
Por se tratar de algo importante, mas qualitativo, foi elaborada uma tabela de tipos de recintos e qual quadrante é indicado, baseado na NBR 16401-3 de 2008.
Tabela 2 – Tabela padrão NBR 16401-3/2008 Indicação de quadrante de decisão de temperatura

Essas tabelas de decisão são ferramentas valiosas que permitem uma avaliação rápida e eficaz das condições e necessidades específicas de cada projeto. Elas facilitam a tomada de decisões informadas sobre os dados a serem utilizados no cálculo das cargas térmicas. A escolha correta não apenas garante a eficiência do sistema de climatização, mas também assegura o conforto e a segurança dos ocupantes dos ambientes projetados. Além disso, a implementação dessas diretrizes pode resultar em economias significativas em custos operacionais, ao otimizar a eficiência energética dos sistemas de climatização.
Portanto, ao adotar essas práticas, os profissionais não só melhoram a qualidade do ambiente construído, mas também contribuem para a sustentabilidade e a redução do impacto ambiental, promovendo um uso mais responsável dos recursos naturais.
4. ANÁLISE DOS RESULTADOS
A análise das temperaturas de bulbo seco e bulbo úmido, assim como as frequências anuais, é fundamental para a correta definição da carga térmica em projetos de climatização. A escolha dessas variáveis não só influencia diretamente a eficiência do sistema de climatização, mas também pode impactar o conforto e a saúde dos ocupantes dos ambientes projetados.
Por exemplo, ao considerar uma cidade como Foz do Iguaçu, a aplicação das máximas de bulbo seco e úmido para um ambiente com 30 pessoas, utilizando a Portaria 3523 e uma vazão de 27 m³/h por pessoa, revela diferenças significativas na carga térmica calculada. Ao utilizar uma concentração de 0,4% e uma temperatura interna de 23ºC com 50% de umidade relativa, obtém-se uma carga térmica externa de 9,08 kW. Essa carga é substancial e representa um desafio para a climatização, especialmente em ambientes com alta concentração de ocupantes, como um laboratório, onde a precisão das condições ambientais é crítica (MS, 1998).
Por outro lado, ao adotar uma concentração de 2% e utilizar a temperatura de bulbo seco e a temperatura de bulbo úmido coincidente, a carga térmica é reduzida para apenas 5,7 kW. Essa diferença substancial de 3,38 kW demonstra como a escolha dos dados climáticos pode resultar em economias significativas em termos de energia e custos operacionais. Em ambientes como auditórios, onde o controle da temperatura não é tão restrito quanto em laboratórios, a opção de usar 2% pode ser uma escolha viável e eficaz.
Considerando um COP de 3,2 kW/KW de eficiência, o ponto de demanda de energia na opção de 2% com temperatura de bulbo seco e a temperatura de bulbo úmido coincidente, será de apenas 1,78 kW de alimentação elétrica, enquanto utilizando 0,4% no sistema com aplicação das máximas de bulbo seco e úmido será de 2,84 kW, isso falando apenas de ar externo para 30 pessoas, se fosse um Teatro para 3000 pessoas essa diferença seria de 106 kW uma diferença de demanda considerável.
Essa análise enfatiza a importância de se considerar o contexto específico de cada projeto ao selecionar os dados a serem utilizados. A natureza do ambiente, o número de ocupantes, a atividade realizada e os requisitos de conforto térmico devem ser cuidadosamente avaliados para garantir que a solução de climatização proposta atenda a todas as necessidades.
Além disso, as tabelas de decisão apresentadas anteriormente tornam-se ferramentas essenciais para os profissionais envolvidos na climatização. Elas facilitam a escolha adequada entre as diferentes associações de temperaturas e as frequências, permitindo uma avaliação rápida e precisa das condições específicas do projeto. A utilização dessas tabelas pode otimizar o processo de dimensionamento e garantir que as escolhas feitas sejam baseadas em dados concretos e relevantes.
5. CONCLUSÃO
A compreensão e a aplicação adequada dos dados climáticos são fundamentais para o sucesso de projetos de climatização. A integração de temperaturas de bulbo seco e bulbo úmido, junto com a consideração das frequências anuais, fornece uma base sólida para o cálculo das cargas térmicas. A escolha correta não só assegura a eficiência energética e a performance do sistema, mas também promove o conforto e a saúde dos ocupantes. Portanto, é essencial que engenheiros e projetistas estejam bem informados e capacitados a utilizar essas informações, garantindo que seus projetos não apenas atendam às normas, mas também ofereçam ambientes agradáveis e sustentáveis.
A implementação dessas diretrizes não apenas contribui para a eficiência energética, mas também representa um passo importante em direção à sustentabilidade ambiental, demonstrando que o uso responsável dos recursos naturais é possível através de um planejamento cuidadoso e embasado em dados precisos. Diante do cenário atual de mudanças climáticas e da crescente demanda por soluções sustentáveis, a adoção dessas práticas se torna cada vez mais relevante e necessária.
A tabela um e dois apesar de serem qualitativas ajudam a comunidade científica e mais importante esclarecem aos engenheiros possibilidades nas tomadas de decisão de que temperaturas podem ser usadas e mais importante são instrumentos para a qualidade do projeto e economia de energia.
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