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

Abstract

O presente trabalho teve como principal objetivo estudar o comportamento de um compósito com PCM parafínico microencapsulado numa matriz de argila expandida (LECA®) e cimento, de forma a reduzir os consumos energéticos em climatização e melhorar o conforto térmico. Para tal, produziu-se em laboratório lajetas que foram colocadas no pavimento de uma célula de teste, projetada de acordo com os princípios fundamentais de sistemas solares passivos de ganho direto. Seguidamente, procedeu-se à monitorização do desempenho térmico da célula de teste e os dados assim obtidos foram, comparados com uma simulação utilizando o programa EnergyPlus. O facto de existir uma grande área de captação solar na célula de teste, sem a existência de capacidade de armazenamento em proporção, conduziu a um sobreaquecimento do PCM nas lajetas chegando o interior da célula de teste a atingir temperaturas máximas de 75 °C. A amplitude térmica diminuiu e verificou-se um decréscimo entre a temperatura experimental e a temperatura de referência. Verificaram-se pequenos desvios entre os dados obtidos por simulação e os obtidos experimentalmente, mas ainda assim estes encontram-se em fase.

The main objective of this thesis is to study the behavior of a composite with microencapsulated paraffin PCM in a matrix composed of LECA®XS 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 placed on the floor of a test cell, following the best practices of direct 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 results was performed using of a parameterized model, according to the input data provided by the simulation program EnergyPlus. 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 existence of a large solar area in the test cell without the existence ratio storage capacity has led to a PCM overheating in the slabs. The temperature range decreases and there is a decrease between the experimental temperature and the reference temperature. There are small differences between the data obtained by simulation and obtained experimentally but they are synchronized in fase.