Características térmicas de materiais de mudança de fase adequados para edificações brasileiras

Abstract

Resumo Materiais de mudança de fase - Phase Change Materials (PCMs) apresentam uma capacidade de armazenamento térmico substancialmente maior que os materiais convencionais. PCMs aplicados na envoltória de edificações contribuem para o aumento da inércia térmica de ambientes, proporcionando recintos com melhor desempenho térmico, dependendo do clima. Atualmente, há PCMs utilizados em edificações do hemisfério norte, especialmente, havendo poucas informações sobre seu uso em edificações em países tropicais. Neste artigo são apresentadas as características térmicas essenciais que estes materiais precisam ter, quanto à sua capacidade de armazenamento térmico latente e ponto de fusão, para contribuir para a melhoria do desempenho térmico de edificações brasileiras. Foram efetuadas simulações da resposta térmica de edificações com o programa EnergyPlus® em duas etapas: a) reproduziu-se o comportamento térmico de um modelo existente com PCMs verificando-se a similaridade entre dados medidos e simulados para indicar a confiabilidade das simulações; b) foram feitas simulações de modelos com fechamentos leves e pesados, com e sem PCMs em cidades brasileiras, variando-se as características do PCM original, quanto à capacidade de armazenamento térmico latente e o ponto de fusão. Os resultados apontam os intervalos dessas grandezas que proporcionaram melhor desempenho térmico dos recintos em função dos fechamentos e do clima do local, sendo uma referência inicial para o desenvolvimento de produtos mais adequados ao clima de regiões brasileiras.

Uso de materiais de mudança de fase em sistemas construtivos: revisão integrativa de literatura

“…Devido a essas propriedades e à ciclicidade do material, os PCMs são utilizados para o armazenamento de energia térmica em diversas aplicações. Dentre elas, em edificações para redução do consumo de energia e aumento do conforto térmico dos usuários (HUANG et al, 2017;WAHID et al, 2017;BRITO et al, 2017;SONG et al, 2018).…”

“…Pesquisas como as realizadas por Brito et al (2017), Pons e Stanescu (2017), Guichard et al (2015), Saffari et al (2017), Lei, Yang e Yang (2016), Reddy e Mudgal (2017) e Muthuvel et al (2015) apresentaram os benefícios da utilização de PCMs nessas regiões. Evidentemente, é necessário estudar o desempenho térmico e energético da edificação em relação ao clima, os parâmetros construtivos e as características do PCMs para alcançar os benefícios esperados.…”

“…Evidentemente, é necessário estudar o desempenho térmico e energético da edificação em relação ao clima, os parâmetros construtivos e as características do PCMs para alcançar os benefícios esperados. Além disso, existe a possibilidade de que no grupo equatorial e de monções, com temperaturas externas elevadas durante todo o ano e muitas vezes acima do intervalo de conforto, a utilização de PCM e consequentemente o aumento da capacidade térmica da edificação acarrete o aumento do desconforto dos usuários por calor e aumento no consumo de energia (BRITO et al, 2017;BAI et al, 2020).…”

“…De acordo com Brito et al (2017), a incorporação de PCMs a componentes construtivos é mais expressiva no Hemisfério Norte, e principalmente em altas latitudes, a despeito do maior gasto de energia em relação aos climas quentes e úmidos.…”

Influência do uso de PCMs em escritório nos climas brasileiros

“…Brito, Akutsu, Salles e Castro (2017) e Pons e Stanescu (2017) indicaram melhorias do conforto dos usuários e redução do consumo energético para edificações nas Zonas Bioclimáticas Brasileiras (ZBs) mais frias, com ênfase para as ZB1 e ZB5. Nas ZBs mais quentes, os autores recomendaram aplicação ponderada de PCMs, pois a inércia térmica adicional pode piorar as condições de conforto (Brito;Akutsu;Salles;Castro, 2017).…”