Avaliação da refletância solar em coberturas no Campus da Universidade Federal de Santa Catarina

Abstract

Estudos demonstram que a pintura de coberturas com tintas de alta refletância gera melhor desempenho térmico e economia de energia elétrica. A Universidade Federal de Santa Catarina vem aplicando esta técnica nas coberturas de suas edificações desde 2013. Este trabalho visa medir e analisar as refletâncias de coberturas de diferentes idades verificando o quanto a superfície se degradou ao longo dos anos de exposição em comparação com outras coberturas recentemente pintadas e com amostras ensaiadas em laboratório. Buscou-se estudar, ainda, os efeitos da nebulosidade, horário de medição e altura do piranômetro nos testes de campo. As medições utilizaram como base os procedimentos técnicos da ASTM E1918 método de campo e a ASTM E903 método de laboratório. A pesquisa foi dividida em quatro etapas 1) levantamento de dados, 2) comparação de resultados de campo e laboratório, 3) avaliação de envelhecimento e 4) avaliação das condições de medição em campo. As coberturas envelhecidas (>20 anos) apresentaram valores de refletância solar global na ordem de 0,18. O processo de pintura mostrou um maior incremento da refletância na primeira demão, de 0,37 para as amostras de laboratório e 0,20 para o campo. Os testes de campo realizados nas coberturas de 2013 a 2016 apresentaram uma grande dispersão de valores não sendo possível estabelecer uma linearidade de degradação em razão de que se situam em diferentes áreas do campus e apresentaram diferentes características, associado a uma pequena população de estudo. Testes realizados ao longo de um ano (2016 a 2017) para um ponto mostraram um valor da refletância solar próxima a 0,64 ± 0,04 para uma cobertura de 2014. Os resultados mostraram, ainda, que, para janeiro, é possível realizar as medições em períodos nublados com erros absolutos inferiores a 0,02. Mostrou-se ainda que a altura de montagem do sensor em ± 15 cm não afeta significativamente os resultados de refletância, e testes prolongando os horários recomendados em norma mostraram erros inferiores a 0,02.

Abstract: Studies have shown that increasing roofs reflection through high reflection painting can improve overall thermal comfort and reduce energy costs. At Federal University of Santa Catarina the process boils down to replace the old fiber cement tiles and paint them with white conventional coatings. Therefore, this work aims in measuring and analyzing the solar reflectance of these tiles with different ages and compare how they have degraded over the years related with recently painted tiles and samples produced with the same white paint and tested in laboratory. In addition, tests were performed to analyze the influence of clouds, extended hours of measurement and the distance between the pyranometer and the surface. Measures will proceed in accordance with the technical specifications of ASTM E1918 field method and ASTM E903 laboratory method. The research was divided in four steps data survey, field and laboratory comparison, aging evaluation and field conditions errors estimation. Tests performed on aged roofs (> 20 years) has shown a mean solar reflectance of 0.18. The biggest improvement along the roof paint processes occurred in the first paint layer, where a 0.37 improvement was observed in laboratory, and a 0.20 improvement in the field. Results obtained on the field tests for roofs painted from 2013 to 2016 were very scattered and as consequence of the different characteristics and environment, associated with small statistical population, it was inaccurate to stablish a linear degradation of the reflection. Tests had been performed in the course of a year (2016 to 2017) for a single roof point painted in 2014 and the values of reflectance fluctuate around 0.64 ± 0.04. Further studies have showed that for January it was possible to realize E1918 tests during cloud days with error inferior to 0.02. It was also tested and demonstrated that small changes in the sensor s height (± 15 cm) does not affect the values of solar reflectance, and broaden hour measurements produced error lesser than 0.02.