Análise do uso de material de mudança de fase em paredes de tijolos como forma de controle térmico passivo em edificações : análise numérica e experimental

Abstract

Paredes, telhados e janelas são importantes componentes de envoltórios de edificações. Do ponto de vista energético, estes devem atuar como barreira à perda de calor interno ou ganho de calor externo, evitando assim o aumento do consumo de energia para manutenção do conforto térmico. O consumo de energia para aquecimento e resfriamento nas edificações está diretamente relacionada à capacidade térmica dos materiais que são utilizados na sua construção. Este consumo de energia, para atender demandas com aquecimento e resfriamento, representa em média 40% do consumo final de energia em edificações. Os investimentos para eficiência energética nas edificações têm aumentado desde 2015 e impulsionado o desenvolvimento de novas tecnologias para o setor. O uso de materiais de controle passivo, adicionados aos materiais de construção convencional representam uma opção. Paredes e telhados com material de mudança de fase (Phase Change Material – PCM) podem ser projetados para regular a temperatura interna e reduzir o consumo de energia. O presente estudo avalia a aplicabilidade desta tecnologia através de uma análise experimental e numérica. Estas análises foram realizadas numa unidade de tijolo convencional de oito furos, tipicamente usado na construção civil. Estes furos do tijolo foram preenchidos com material de mudança de fase experimentalmente e nas simulações outros materiais isolantes também foram adicionados para uma avaliação comparativa. As análises experimentais e numéricas foram realizadas com o tijolo nas condições originais e nas condições modificadas. Estudos paramétricos foram conduzidos com o modelo numérico construído em Matlab®. Os resultados mostram que o uso do PCM integrado em paredes de tijolos representa uma solução que controla a transferência de calor para o interior da edificação e que este controle está diretamente associado ao armazenamento de energia no material de mudança de fase. Com o uso do PCM, a temperatura máxima do tijolo é reduzida e deslocada no tempo.