Estudo de um edifício solar passivo com parede de trombe usando PCMs

Abstract

A presente dissertação teve como principal objetivo estudar o comportamento de um compósito com PCM parafínico microencapsulado numa matriz de Leca® e cimento, tendo em vista a redução de consumos energéticos em climatização e melhoria do conforto térmico. Para tal, foram produzidas lajetas e aplicadas como parede de Trombe numa célula de teste, segundo as práticas utilizadas em edifícios solares passivos de ganho indireto. Ensaios experimentais foram realizados em dois compartimentos de uma célula de teste, a fim de avaliar o desempenho térmico das lajetas com PCM usando um sistema de monitorização existente para o efeito. Posteriormente procedeu-se a uma comparação com os resultados obtidos usando um modelo parametrizado, de acordo com as opções disponibilizadas pelos programas de simulação Google SketchUp e EnergyPlus. A comparação permitiu concluir que existe uma boa concordância entre os dados obtidos na estação meteorológica medidos na Universidade de Aveiro, os valores experimentais medidos na célula de teste e os resultados numéricos. O estudo revelou ainda a importância da existência da parede de Trombe com PCM incorporado, verificando-se quer nas medições, quer no modelo de simulação, uma redução média da temperatura interior, sobretudo nos valores máximos. Por fim, através do estudo da simulação de um edifício solar passivo de ganho direto, aplicando os mesmos parâmetros da parede de Trombe, mostrou-se que esta é mais eficiente do que o sistema de ganho direto, uma vez que consegue atenuar os picos de temperatura.

The main objective of this thesis is to study the behavior of a composite with microencapsulated paraffin PCM in a matrix composed of Leca® and cement, in order to reduce energy costs in air conditioning and improve thermal comfort. In order to reach this goal, slabs were produced and used as aTrombe wall in a test cell, following the best practices of indirect-gain passive solar building design. Experimental tests in a two-compartment test cell enabled the evaluation of the thermal performance of the slabs with PCM through a monitoring system installed for this purpose. Subsequently, a comparison between experimental data and numerical resultswas performed using of a parameterized model, according to the input data provided by the simulation programs Google SketchUp andEnergyPlus. Good agreement was found between the data obtained from the weather station data, measured at the University of Aveiro, the experimental values measured in the test cell and the numerical results. The study highlighted the relevance of the Trombe wall with embedded PCM, observed both in the measurements and in the simulation model, in particular, an average reduction in the values of maximum indoor temperature.Finally, simulating a direct gain passive solarbuilding and using the same parameters used in the Trombe wall model, it can be concluded thatit is more efficient than the direct gain system,since it can most effectively attenuate maximum indoor temperature values.