Publicação
Estudo de tecnologias e materiais de mudança de fase para armazenamento de energia térmica na envolvente de edifícios
| Resumo: | O consumo e a produção de energia estão associados a impactes ambientais muito elevados. O sector dos edifícios é um dos que mais contribui para estes impactes. Isto deve-se em parte à existência de padrões de conforto, cada vez mais exigentes e a um elevado ritmo de crescimento da população. O consumo de energia nos edifícios residenciais está maioritariamente associado ao aquecimento e arrefecimento do ambiente interior. Uma solução para reduzir estes consumos é a implementação de tecnologias e materiais de mudança de fase para o armazenamento de energia térmica de forma a obter um maior rendimento económico e conforto térmico. O número de estudos sobre esta temática tem aumentando ao longo dos anos, o que demonstra as expectativas benéficas deste tipo de tecnologias. Esta dissertação tem por objetivo o estudo dos materiais de mudança de fase e análise da sua viabilidade económica quando aplicados no Norte de Portugal. Para isso, foram analisados oito PCMs com diferentes temperaturas de fusão num edifício de geometria simples com soluções construtivas de uma habitação unifamiliar em diferentes zonas do Norte de Portugal (Bragança, Montalegre, Porto e Vila Real). Durante o desenvolvimento do trabalho foram utilizadas ferramentas de simulação dinâmica, o DesignBuilder e o EnergyPlus, de modo a estudar o edifício em questão. Numa primeira fase identificou-se o tipo e a quantidade de PCMs para as quatro zonas de estudo. De seguida estudaram-se as soluções construtivas ou o suporte que melhor se comporta com os materiais de mudança de fase. Numa última fase estudaram-se, para as quatro cidades, os PCMs que obtiveram melhor desempenho térmico na primeira fase com a melhor solução construtiva, no edifício em questão. Para a solução otimizada do Porto foi efetuada uma análise económica e uma análise de conforto térmico para os utilizadores do edifício. O estudo constata a relevância da incorporação dos PCMs na envolvente do edifício obtendo reduções nas necessidades energéticas e vantagens do ponto de vista do conforto térmico. Contudo numa análise custo/beneficio conclui-se que o custo da aquisição deste material não pode ser recuperado tão facilmente. Em suma, os PCMs implementados no edifício analisado apresentam grandes benefícios em termos energéticos e conforto. |
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| Autores principais: | Pinheiro, José André Gomes |
| Assunto: | Materiais de mudança de fase Energia Armazenamento de energia térmica Calor latente Phase change materials Energy Thermal energy storage Latent heat |
| Ano: | 2017 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | dissertação de mestrado |
| Tipo de acesso: | acesso aberto |
| Instituição associada: | Universidade do Minho |
| Idioma: | português |
| Origem: | RepositóriUM - Universidade do Minho |
| Resumo: | O consumo e a produção de energia estão associados a impactes ambientais muito elevados. O sector dos edifícios é um dos que mais contribui para estes impactes. Isto deve-se em parte à existência de padrões de conforto, cada vez mais exigentes e a um elevado ritmo de crescimento da população. O consumo de energia nos edifícios residenciais está maioritariamente associado ao aquecimento e arrefecimento do ambiente interior. Uma solução para reduzir estes consumos é a implementação de tecnologias e materiais de mudança de fase para o armazenamento de energia térmica de forma a obter um maior rendimento económico e conforto térmico. O número de estudos sobre esta temática tem aumentando ao longo dos anos, o que demonstra as expectativas benéficas deste tipo de tecnologias. Esta dissertação tem por objetivo o estudo dos materiais de mudança de fase e análise da sua viabilidade económica quando aplicados no Norte de Portugal. Para isso, foram analisados oito PCMs com diferentes temperaturas de fusão num edifício de geometria simples com soluções construtivas de uma habitação unifamiliar em diferentes zonas do Norte de Portugal (Bragança, Montalegre, Porto e Vila Real). Durante o desenvolvimento do trabalho foram utilizadas ferramentas de simulação dinâmica, o DesignBuilder e o EnergyPlus, de modo a estudar o edifício em questão. Numa primeira fase identificou-se o tipo e a quantidade de PCMs para as quatro zonas de estudo. De seguida estudaram-se as soluções construtivas ou o suporte que melhor se comporta com os materiais de mudança de fase. Numa última fase estudaram-se, para as quatro cidades, os PCMs que obtiveram melhor desempenho térmico na primeira fase com a melhor solução construtiva, no edifício em questão. Para a solução otimizada do Porto foi efetuada uma análise económica e uma análise de conforto térmico para os utilizadores do edifício. O estudo constata a relevância da incorporação dos PCMs na envolvente do edifício obtendo reduções nas necessidades energéticas e vantagens do ponto de vista do conforto térmico. Contudo numa análise custo/beneficio conclui-se que o custo da aquisição deste material não pode ser recuperado tão facilmente. Em suma, os PCMs implementados no edifício analisado apresentam grandes benefícios em termos energéticos e conforto. |
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