Avaliação experimental do desempenho térmico de coberturas

Autor:
Caren Michels
Orientador:
Saulo Güths
Resumo:

Telhados situados em países tropicais são expostos a intensa radiação solar, que afeta a carga necessária para resfriamento em edificações condicionadas e o conforto térmico nas não condicionadas. Reduzir o ganho térmico através da cobertura é uma das maneiras de diminuir o gasto com energia e de proporcionar conforto térmico aos usuários. Desta forma, este trabalho apresenta uma bancada experimental construída em campo que avalia o desempenho térmico simultâneo de oito coberturas em escala reduzida na cidade de Florianópolis (Brasil). Todas as coberturas possuem uma cavidade de ar trapezoidal de iguais dimensões. Nos ensaios de calibração foi investigada se todas as coberturas estavam expostas as mesmas condições de temperaturas, fluxo de calor e resistência térmica para os sentidos de fluxo de calor ascendente e descendente. Além disso, também foram realizadas simulações computacionais e medições em um telhado de dimensões reais para verificar se a bancada experimental fornece resultados compatíveis com os de uma situação real. Os resultados da calibração mostram boa concordância entre os resultados das 8 coberturas, com variação máxima de 8,7% nos valores de resistência térmica. Comparando-se os valores de resistência térmica obtidos entre a bancada experimental e a simulação, houve uma diferença de 21% para o sentido de fluxo ascendente e de 34% para o sentido descendente. Em relação a comparação dos resultados obtidos entre a bancada experimental e as medições no telhado de dimensões reais, encontrou-se uma diferença de 19% para o sentido de fluxo ascendente e de 10% para o sentido de fluxo descendente. Analisouse o desempenho térmico das coberturas instaladas na bancada experimental para o sentido de fluxo de calor ascendente e descendente ao longo de seis meses de medições e chegou-se a conclusão que a cobertura verde foi a que mais contribuiu para evitar as perdas de calor (no caso do sentido de fluxo ascendente), com uma taxa de redução de 62,3%, e também a que mais evitou os ganhos térmicos (no caso do sentido de fluxo descendente), com proporção de redução no fluxo de calor de 85,2%. A cobertura com poliestireno expandido foi a segunda cobertura com melhor desempenho, evitando as perdas de calor em 57,8% para o sentido de fluxo ascendente e em 68,9% para o sentido de fluxo descendente, resultados similares aos obtidos com a cobertura com barreira radiante, a qual evitou as perdas térmicas em 51% e os ganhos em 66,2%. A cobertura com telhas brancas apresentou bom desempenho para diminuir os ganhos térmicos (reduziu a transferência de calor para o interior em 59,6%), e aumentou as perdas térmicas em 4,3%, assim como a cobertura com telhas cerâmicas porosas, a qual evitou o ganho térmico de 34,6% e aumentou as perdas térmicas em 2,2%. A cobertura com telhas cerâmicas impermeáveis evitou as perdas térmicas em 11,1% e os ganhos térmicos em 24,7% e cobertura com telhas de fibrocimento e laje de concreto evitou as perdas térmicas em 17,7% e os ganhos em 32,1%. Além desses resultados, avaliou-se a efeito da adsorção ao vapor da água, o efeito da absorção da água proveniente da condensação noturna e o efeito da absorção da água da chuva no desempenho térmico de telhas cerâmicas porosas ao realizar a comparação dos resultados com os obtidos para telhas cerâmicas impermeáveis. Somente com a absorção da água da chuva foi possível observar a redução no ganho térmico em função da evaporação da água, que chegou a 22,5% ao longo de 3 dias. Assim, a bancada experimental se apresentou como uma ferramenta adequada para analisar o desempenho térmico de coberturas em escala reduzida, com resultados que podem ser aplicados a uma situação real.

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