Influência da refletância e da emitância de superfícies externas no desempenho término de edificações

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2014.As edificações são responsáveis por muitos impactos ambientais, grande parte deles relacionados ao consumo de energia. Uma das principais parcelas desse consumo é destinada ao condicionamento de ar e poderia ser minimizada através da melhoria do desempenho térmico das edificações. As propriedades radiantes das superfícies (refletância solar e emitância térmica) do envoltório do edifício são essenciais nesse processo, pois são responsáveis pelo comportamento das superfícies com relação à radiação. Em alguns países, estão disponíveis materiais de construção indicados para favorecer a eficiência energética, como os chamados ?revestimentos frios?, que possuem alta refletância e alta emitância. O objetivo geral deste trabalho é analisar a influência da refletância solar e da emitância térmica de superfícies externas no desempenho térmico de edificações nos diferentes climas brasileiros. Foram realizados experimentos e simulações computacionais. Na análise experimental foram medidas e analisadas amostras de tintas com diferentes refletâncias e emitâncias ao longo de um ano. Essa análise permitiu a verificação da confiabilidade da simulação computacional e também indicou o efeito da degradação natural nas propriedades superficiais das amostras. Os resultados mostraram que a exposição às intempéries teve maior impacto sobre a refletância solar do que sobre a emitância térmica das superfícies. Nas amostras de cor branca, a exposição provocou reduções de até 15% em suas refletâncias. Verificou-se, ainda, que os impactos da exposição foram provocados principalmente pela deposição de sujeira e que com limpeza periódica é possível manter a refletância solar próxima ao valor inicial. Nas simulações computacionais, um modelo de edificação residencial, com variações nas propriedades superficiais do envoltório, foi analisado para os diferentes tipos de clima brasileiros. Tais simulações demonstraram o impacto do uso de revestimentos com diferentes valores de refletância e de emitância no desempenho termo-energético do modelo, para cidades nas diferentes zonas bioclimáticas do Brasil. Confirmou-se a indicação de revestimentos com elevada refletância solarviiipara quase todo o território brasileiro. Entretanto, o mesmo não ocorreu com relação à emitância térmica. Para cidades de clima temperado (especialmente nas zonas bioclimáticas de 1 a 3) as simulações indicaram a adoção de valores menores de emitância térmica na superfície externa do envoltório, para melhorar o desempenho térmico no balanço anual. Dessa forma, pode-se dizer que os materiais frios não devem ser indicados indistintamente para todas as cidades, mesmo no Brasil.Abstract : Buildings are responsible for many environmental impacts, mostly related to energy consumption. An important part of this consumption is due to air conditioning and could be reduced by improving the thermal performance of buildings. The radiation properties of surfaces (solar reflectance and thermal emittance) of the building envelope are essential in this process, as they are responsible for the behavior of surfaces due to radiation. In some countries, there are available construction materials indicated to increase energy efficiency, as the cool materials, which have high reflectance and high emittance. The objective of this work is to analyze the influence of solar reflectance and thermal emittance of external surfaces on the thermal performance of buildings under different Brazilians climates. Experiments and computer simulations were performed. In the experimental analysis samples of paints with different reflectances and emittances were measured and analyzed during one year. This analysis allowed the verification of the computer simulation reliability and also indicated the effect of natural degradation in radiation properties of the samples. The results showed that exposure to weather had a greater impact on the solar reflectance than on the thermal emittance of surfaces. For white color samples, exposure caused reductions of up to 15% in their reflectance. It was also found that the impacts of exposure were mainly caused by the deposition of dirt; and it was possible to keep solar reflectance close to the initial value with regular cleaning. A model of residential building, with variations in radiation properties of the envelope, was analyzed for different Brazilian climates by means of computer simulation. These simulations demonstrate the impact of the use of coating with different reflectances and emittances in the thermal performance of the model for cities in different bioclimatic zones of Brazil. The results confirmed that the use of coatings with high solar reflectance is recommended for almost all Brazilian territory. However, the same cannot be said about thermal emittance. In temperate cities (especially in bioclimatic zones 1 to 3) it would be appropriate to adopt lower values of thermal emittance on the outer surface of envelope, to improve the thermal performance on the annual balance. Therefore, it canxbe said that cool materials should not be used indiscriminately in all cities, even in Brazil