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Incorporação de materiais de mudança de fases em materiais de construção

Author(s): Silva, N. cv logo 1

Date: 2009

Persistent ID: http://hdl.handle.net/1822/9779

Origin: RepositóriUM - Universidade do Minho


Description
Dissertação de mestrado em Engenharia Civil (área de especialização Materiais, Reabilitação e Sustentabilidade das Construções) Apesar da permanente evolução tecnológica e do recurso a sistemas construtivos mais leves, como forma de minimizar os impactes ambientais provocados pela exploração dos recursos naturais utilizados na indústria da construção, o uso de equipamentos de aquecimento, ventilação e ar condicionado (AVAC) tem vindo a generalizar-se. Uma das principais causas do crescente consumo energético nos edifícios está directamente relacionada com o aumento das necessidades de conforto dos seus utilizadores. A importância atribuída à redução dos consumos energéticos nos edifícios e consequentes emissões de dióxido de carbono (CO2) tem, nos últimos 25 anos, conduzido a diversos programas de investigação orientados no sentido da conservação e armazenamento da energia, através do desenvolvimento de novos materiais e técnicas construtivas. Em particular, no que diz respeito ao desenvolvimento de novos materiais com melhor desempenho térmico, um vasto leque de estudos têm sido realizados envolvendo materiais de mudança de fase (PCM, do inglês “Phase Change Materials”). Estes materiais têm sido utilizados tanto na forma passiva, incorporados em materiais convencionais e contribuindo para o armazenamento da energia térmica, como na forma activa, utilizados em suspensão aquosa como refrigerante em sistemas de aquecimento/arrefecimento. Este trabalho apresenta um estudo sobre a incorporação de PCM microencapsulados em pastas de gesso e sua aplicação como camada de acabamento de revestimentos de paredes e tectos. Sob o ponto de vista bibliográfico pretendeu-se abranger todas áreas de utilização deste tipo de materiais na construção enquanto que, sob o ponto de vista experimental, o estudo foi limitado à aplicação acima referida. O programa experimental para este trabalho foi planeado para avaliar as propriedades mecânicas e térmicas do material, através da realização de ensaios em laboratório, em células de teste e em obra (aplicação num compartimento de um edifício habitacional). Apesar da redução das resistências mecânicas, as pastas de gesso incorporando PCM satisfazem os requisitos normativos [67]. Em células de teste, verificou-se uma redução da temperatura máxima em cerca de 5 oC atingida 3 horas mais tarde e um aumento da temperatura miníma de cerca de 1.5 oC atingida 2 horas mais tarde. One way to minimize the environmental impacts caused by the exploitation of natural resources by the construction industry is the use of lightweight building systems. Despite technology developments, the use of auxiliary heating, ventilation and air conditioning (HVAC) systems has widespread and continues to increase. One of the main causes for the increasing energy consumption in buildings is the higher comfort need by the users. The importance of energy’s consumption and carbon dioxide emissions reduction, has led, in the last twenty five years, to several research programs that aim energy conservation by thermal storage, through new materials and building techniques. Focusing on materials development with improved thermal performance, one of the major fields of study has been phase change materials (PCM). These materials have been used both in a passive way, integrated in construction materials for thermal energy storage, as well as in an active way, as cooling or heating medium in HVAC systems. This work presents a study on the incorporation of microencapsulated PCM in gypsum plasters for interior lining, as finishing layer in a multilayer system, of walls and ceilings. Concerning bibliographical research, the study aimed all areas where this type of materials has been used while in terms of experimental research, the study focused only to gypsum plasters use. The experimental programme for the complete research work was planned to evaluate both mechanical and thermal properties of the material, through laboratory, test cells and at a building under construction. The study also aimed the economical assessment of the material, by quantifying active heating and cooling energy savings, both in thermal test cells and in a full-scale residential building. Although PCM incorporation reduces the mechanical properties of the gypsum plaster, the normative requisites [67] are clearly fulfilled. In test cells, a reduction of 5 oC in the maximum temperature was observed with a time delay of about 3 hours and an increase of 1.5 oC in the minimum temperature was observed with a time delay of about 2 hours.
Document Type Master Thesis
Language Portuguese
Advisor(s) Aguiar, J. L. Barroso de; Bragança, L.
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