Comportamento térmico e energético de edifícios com BIO-PCMs

Abstract

O aparecimento da crise energética mundial pôs em causa o crescimento económico mundial e motivou preocupações relacionadas com a eficiência energética dos edifícios. A União Europeu sublinhou a necessidade de reduzir em 20% o consumo de energia até 2020. Atualmente, a tecnologia construtiva tem revelado grandes esforços na projeção de edifícios cada vez mais independentes a níveis energéticos, denominados por “Low Energy Buildings”. É neste contexto que surge o estudo da aplicação dos materiais de mudança de fase (PCM) no comportamento térmico e energéticos dos edifícios. O PCM tem uma grande capacidade de armazenamento de energia, acumulando calor na forma latente em temperaturas ambiente elevadas, libertando-o aquando da descida da temperatura ambiente. Nesta dissertação é avaliada a influência da introdução de materiais de mudança de fase (PCMs) no comportamento térmico e energético de um edifício. Primeiramente, é estudado o efeito da incorporação de BioPCM em soluções construtivas para controlo do sobreaquecimento e armazenamento de energia, através da monitorização de um módulo de teste. Seguidamente é avaliada a eficiência da solução de BioPCM, mediante a determinação do coeficiente de condutibilidade térmica equivalente, instrumentando dois provetes recorrendo a um equipamento HotBox. Este estudo divide-se em quatro partes. Na primeira parte, é exposto o conceito de material de mudança de fase, realizando a sua caracterização e classificação, além das formas de incorporação nos edifícios. Segue-se a descrição global do estudo executado no módulo de teste, desde a caracterização até à apresentação e discussão dos resultados. O terceiro passo consiste na apresentação da metodologia dos ensaios HotBox. Por fim, na última etapa, realiza-se a análise dos resultados da instrumentação, comparando o provete com e sem PCM, finalizando com as respetivas conclusões.

The appearance of the world energetic crisis put the world economic growth at sake and brought worries related to the energetic efficiency of the buildings. The European Union laid stress on the necessity of reducing in 20% the consumption of energy until 2020. Nowadays, the construcive technology has revealed great efforts in the projection of more and more independent buildings, as far as the energetic levels known as “Low Energy Buildings” are concerned. It is in this context that the study of application of phase change material (PCM) appear in the thermic and energetic behaviour of the buildings. The PCM has a big capacity of storing energy amassing the latent heat in high environmental temperatures, releasing it when a decrease of environmental temperatures occurs. In this essay we evaluate the influence of the introduction of phase change materials (PCMs) in the thermic and energetic behaviour. Firstly we study the effect of the incorporation of BioPCM in constructive solutions of the control of overheating and storage of energy through the monitorization of a test module. Afterwards we evaluate the influence of the solution of the BioPCM, by means of the determination of the coefficient of equivalent thermic conductibility using two test pieces with the help of a HotBox equipment. This study is divided into four parts. In the first one we show the concept of Phase Change Material, doing its characterization and classification beyond the forms of incorporation in the buildings. Then comes the global description of the study done in the test module, from its characterization to the presentation and discussion of the results. The third step consists of the presentation of the methodology of the HotBox experiment. Finally, in the last stage we do the analysis of the results of the instrumentation, comparing the test piece with and without PCM, finishing with the conclusions.