O impacto do uso de PCM?s nas condições térmicas internas em habitação unifamiliar de pequeno porte em sistema de construção leve nas condições climáticas brasileiras

Abstract

Diversos estudos ao redor do mundo vêm avaliando os impactos da utilização de materiais de mudança de fase, ou também chamados de Phase Change Material (PCM) nas vedações de edificações. No Brasil, esse tipo de material ainda é pouco utilizado e não se sabe o real efeito de sua implementação na construção civil para as condições climáticas do país, especialmente em climas com maior amplitude térmica diária e em edificações com sistemas de níveis de construção. A presente tese busca identificar o impacto do uso de PCM's nas condições térmicas internas em habitação unifamiliar de pequeno porte (HUPP's) em sistema de construção leve nas condições climáticas brasileiras que requerem maior inércia térmica. Por meio da revisão bibliográfica, foi possível estabelecer condições climáticas, construtivas, e de uso nas quais o PCM se mostra benéfico às condições térmicas internas de edificações. O material é mostrado mais promissor quando aplicado em edificações sob condições climáticas de grande amplitude térmica, junto à face interna da envoltória e sob o regime de ventilação noturna. O estudo comparativo, feito por meio de um modelo computacional elaborado e simulado no software EnergyPlus 9.2, apresenta resultados que indicam que a utilização do PCM pode ser benéfica, contribuindo para o aumento das condições de conforto térmico ao usuário, gerando uma menor amplitude térmica diária. no interior do modelo em condições climáticas dotadas de amplitude térmica diária suficiente para fazer o material passar pelo seu ciclo de troca de fase mais vezes ao longo do ano. Desta forma,a associação do PCM ao drywall apresentou melhorias significativas no desempenho térmico do HUPP's em regiões do Brasil que abrangem mais de 60% da população do país. Em comparação com os envoltórios tradicionais de alvenaria e mesmo com o drywall sem PCM, a implementação desse material proporcionou um ambiente interno mais confortável, aumentando as horas na faixa de temperatura desejada em uma área que abrange mais de um terço da população nacional. O aprimoramento do desempenho térmico do HUPP's com sistema leve de construção no Brasil pode ter um grande impacto na construção civil, melhorando a produtividade, a velocidade de execução e a redução de resíduos, e assim, podendo contribuir para a redução do déficit habitacional de forma sustentável.

Abstract: Several studies around the world have been evaluating the impacts of using phase change materials, or also called Phase Change Material (PCM) in building seals. In Brazil, this type of material is still little used and the real effect of its implementation in civil construction for the country's climatic conditions is unknown, especially in climates with a greater daily temperature range and in buildings with lightweight construction systems. This thesis seeks to identify the impact of the use of PCM's on internal thermal conditions in small single-family housing (HUPP's) in a lightweight construction system in Brazilian climatic conditions that require greater thermal inertia. Through the literature review, it was possible to establish climatic, constructive and use conditions in which PCM is beneficial to the internal thermal conditions of buildings. The material proved to be more promising when applied to buildings under climatic conditions with a wide range of temperatures, close to the internal surface of the envelope and under night-time ventilation. The comparative study, carried out using a computational model prepared and simulated in the EnergyPlus 9.2 software, presents results that indicate that the use of PCM can be beneficial, contributing to increasing thermal comfort conditions for the user, generating the lowest daily thermal amplitude inside the model in climatic conditions with sufficient daily temperature range to make the material go through its phase change cycle more times throughout the year. Thus, the use of PCM associated with drywall demonstrated significant improvements in the thermal performance of HUPPs in regions of Brazil with more than 60% of the population. Compared to traditional masonry envelopes and even PCM-free drywall, the implementation of this material provided a more comfortable indoor environment, increasing hours in the desired temperature range in an area covering more than a third of the national population. Improving the thermal performance of HUPPs with a lightweight construction system in Brazil can have a great impact on civil construction, improving productivity, speed of execution and reducing waste, and thus, can contribute to reducing the housing deficit.