Identificação do tipo e quantidade de PCM adequado ao clima Português

Abstract

Os edifícios de habitação e serviços são responsáveis por grande parte da energia consumida mundialmente. O aumento dos níveis de conforto destes edifícios tem sido feito com base no consumo de energias não renováveis, o que provoca graves impactos no meio ambiente e tem originado preocupações na sociedade em geral. A comunidade científica centra atualmente a investigação na procura de soluções construtivas inovadoras e na utilização de novos materiais que assegurem os mesmos níveis de conforto, mas que contribuam para a diminuição da fatura energética. Os materiais de mudança de fase (PCM, do inglês Phase Change Materials) possuem a capacidade de armazenamento térmico de energia sob a forma de calor latente. A utilização destes materiais permite regular a temperatura no interior dos edifícios mantendo os níveis de conforto, diminuindo o recurso a equipamentos de climatização alimentados por energias poluentes provenientes de combustíveis fósseis. Esta dissertação tem por objetivo estudar o impacto energético resultante da incorporação de PCM nas soluções construtivas de uma habitação unifamiliar em diferentes zonas de Portugal (Bragança, Porto e Évora). O primeiro passo foi identificar o tipo e as quantidades de PCM adequados ao clima português, e de seguida analisar os ganhos energéticos resultantes da utilização de energia passiva nessas cidades. A metodologia utilizada para a concretização dos objetivos foi a simulação da inclusão de PCM numa parede simples e para o efeito, utilizou-se a ferramenta de simulação computacional de comportamento térmico de edifícios – EnergyPlus. Da utilização de dois tipos e de duas quantidades de PCM, obtiveram-se resultados diferenciados e após a análise desses resultados, definiram-se as poupanças energéticas associadas ao uso e à quantidade de determinado PCM. Os resultados obtidos confirmam que a utilização de PCM sem outros sistemas de climatização não asegura as condições de conforto térmico ideais dentro das habitações; no entanto foi possível verificar que em cidades com o mesmo tipo de clima que na cidade do Porto, existe algum potencial na utilização deste tipo de materiais.

Residential and office buildings are responsible for a great amount of the world’s energy consumption. The increase in the comfort levels of these buildings has been granted mainly using of non-renewable energies sources, which have a great impact in the environment and concerns the society, the scientific community is focusing its research in the search for innovative construction solutions and materials, to the same comfort levels while contributing towards the reduction of the energy consumption. Phase change materials (PCM) have the capacity to store thermal energy as latent heat. The use of these materials enables the control of temperature in buildings while maintaining comfort levels, reducing the need to use HVAC systems that, in general, use energies sources, derived from fossil fuels. The aim of this dissertation is to study the energetic impact that results from the incorporation of PCM in the construction of a single house family in different areas in Portugal (Bragança, Porto and Évora). First, has been identified the type and quantity of PCM that is most suitable for the Portuguese climate and then has been optimized the energy gains that result from the usage of passive energy. In order to fulfill this objective, the methodology consisted on a simulation of the inclusion of PCM in a simple wall, using a simulation software for thermal behavior in buildings – EnergyPlus. A differentiated result was obtained, for two kinds and two quantities of PCM, which was then analyzed and used for defining the energetic savings associated with the usage and quantity of a type of PCM. The conclusions allow an assessment of the incorporation of PCM in situations similar to the ones in this study.