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.Abstract Phase Change Materials (PCMs) have significantly higher thermal capacity than traditional materials. PCMs increase the thermal inertia of buildings and improve their thermal performance depending on the climate conditions. PCMs are generally used in buildings exposed to the Northern Hemisphere's climate conditions; however, there is very little information about the effect of these materials in buildings located in tropical areas. This paper presents the essential thermal characteristics that these materials require (latent heat and melting point) to be able to contribute to improve the thermal performance of Brazilian buildings. Simulations of the thermal response of buildings with and without PCMs were carried out. The first stage aimed to reproduce the thermal behaviour of a real prototype - with PCMs available in the market in order to validate the simulations. The second stage included parametric simulations of the thermal response of a prototype with hypothetical PCMs. The characteristics of these hypothetical materials were obtained from variations of the original ones. The results show the values of the latent heat and melting point most appropriate to Brazilian buildings.