Análise de eficiência energética de um edifício construído por módulos multifuncionais

• Autor(a) principal: Macedo, Marta Machado Gonçalves de
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10773/31410
• topic: Modularidade; PCM; Inércia térmica; Conforto térmico; Eficiência energética

O presente trabalho visa estudar a importância da inércia térmica no desempenho energético de uma solução construtiva inovadora, BrickItSmart, caracterizada por uma reduzida massa específica. Para o efeito, foi definida uma metodologia centrada na utilização de técnicas de simulação computacional para a análise das cargas térmicas em regime transitório (DesignBuilder/Energy Plus) para garantir um padrão de conforto previamente definido, de um módulo de 9 m2 considerando diferentes modos de utilização e clima. Considerou-se que o módulo estudado poderá cumprir três funções distintas, com dois horários de ocupação diferentes em duas localizações climáticas de implantação, originando doze cenários tipo diferentes entre si. A inércia térmica de um material está intimamente relacionada com a sua capacidade de armazenar calor. Este efeito pode ser conseguido através do armazenamento de calor sensível ou latente, no primeiro caso à custa do aumento da massa, no segundo através da mudança de fase, não sendo desejável o aumento da massa dos elementos construtivos para não desvirtuar a proposta de valor que lhes é intrínseca, o estudo debruçou-se sobre a segunda possibilidade, através da integração de materiais com mudança de fase (PCM - Phase Change Materials). A elevada capacidade dos PCM para armazenar calor por unidade de massa a uma temperatura praticamente constante e pré-definida, antecipa-se como uma mais valia para o incremento da inércia térmica desta solução construtiva, sem que daí resulte um aumento proporcional da massa dos elementos construtivos utilizado. Foi determinado o consumo energético e a potência de climatização necessários para garantir um nível de conforto definido por um PMV no intervalo de -0.25 a 0.25 considerando a solução construtiva de referência, e diferentes cenários de utilização. Tendo-se selecionado o tipo de PCM a utilizar, foi identificada a temperatura de mudança de fase que melhor se adequa a cada cenário, sendo esta a que se traduz em maiores reduções do consumo energético. Posteriormente, foi avaliado o impacto da implementação de diferentes espessuras do PCM selecionado, em diferentes localizações da envolvente do edifício sobre o consumo energético. Além disso, a potência de climatização e a temperatura de set-point, também serão influenciadas pelo elemento inercial e pela atividade considerada, e, como tal, também foram alvo de estudo. Por fim foi realizada uma análise económica, que tem como objetivo quantificar e comparar os custos associados aos consumos elétricos do módulo e ao investimento inicial no elemento inercial, para cada cenário. Assim, foi possível perceber qual a combinação de espessura de PCM e localização na envolvente, e qual o tipo de utilização do módulo, que acarreta mais benefícios, quer do ponto de vista energético, quer económico. A configuração de aplicação de PCM na envolvente que revelou ser mais vantajosa, de ambos os pontos de vista, foi a combinação da espessura mínima de material com a localização de pavimento, revelando-se uma forma efetiva de controlar a inércia térmica do edifício e de melhorar o seu desempenho energético, com os menores custos associados. Quanto ao tipo de utilização do módulo, concluiu-se que o desenvolvimento de atividades moderadas durante curtos períodos de tempo em climas moderados implica os maiores benefícios energéticos, e que a prática de atividades sedentárias por longos períodos de tempo em climas frios implica as maiores vantagens económicas, ainda que, no mínimo, sejam necessários cerca de 8 anos para recuperar o investimento no material adicionado à solução construtiva.