Análise do comportamento higrotérmico em regime variável de paredes sujeitas à acção da chuva incidente

A crise económica e social que assola Portugal desde 2008 e o aumento da exigência do nível de qualidade de vida dos utilizadores dos imóveis deram origem a um aumento de investimento na área de reabilitação de edifícios. A informação recolhida a partir dos Censos de 2011 mostra que existem cerca de dois milhões de imóveis, correspondentes a 34% do parque habitacional nacional, que necessitam de recuperação. Este facto ilustra bem a importância da aposta na reabilitação de edifícios no mercado português. A presente dissertação procura dar resposta a algumas das questões levantadas pela reabilitação de edifícios, nomeadamente em edifícios com paredes de tijolo maciço, através da análise higrotérmica de várias soluções construtivas que têm como camada de suporte o tijolo maciço, recorrendo ao programa WUFI® 4.2 - PRO. O WUFI® 4.2 - PRO foi um programa construído pelo Fraunhofer Institute for Building Physics que permite simular o transporte simultâneo de calor e de humidade unidimensional em elementos construtivos com várias camadas. Em primeiro lugar estudou-se o elemento construtivo com face à vista de modo a averiguar a influência da camada de tijolo maciço, seguindo-se uma análise à influência da espessura desta camada. Em segundo lugar analisou-se a influência do reboco exterior, interior e em ambas as faces na camada de tijolo maciço, tendo este estudo incluído argamassa de cal, de cal e cimento, e de cimento. Em terceiro lugar são analisadas as alterações que uma reabilitação térmica pelo interior ou pelo exterior impõem numa parede de tijolo maciço. Por último quantificou-se a diferença entre o coeficiente de transmissão térmica calculado em regime permanente e em regime variável, tendo esta análise sido efectuada para todos os elementos construtivos simulados na presente dissertação. O estudo desenvolvido permitiu corroborar o facto de que a chuva incidente é a principal responsável pelo transporte de humidade no interior do elemento construtivo, e que a quantidade de chuva incidente absorvida pela superfície exterior do elemento influencia tanto o fluxo de difusão como o fluxo capilar. As análises efectuadas permitiram clarificar a importância da camada de reboco. O reboco exterior diminui a quantidade de humidade na camada de tijolo maciço, enquanto o reboco interior implica um aumento. A aplicação de reboco em ambas as faces implica uma quantidade de humidade na camada de tijolo superior à aplicação apenas de reboco exterior. Dos rebocos analisados o único que não implica um aumento da quantidade de humidade é o reboco de cimento. Conclui-se que na aplicação de isolamento pelo exterior o reboco aplicado nas faces da camada de suporte não influencia de forma significativa o comportamento do elemento construtivo. No entanto, o mesmo não pode ser afirmado para a aplicação de isolamento pelo interior, já que o reboco exterior é principal responsável pela quantidade de humidade no elemento construtivo.

Comportamento térmico de blocos de terra comprimida ativados alcalinamente

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil

Estudo e avaliação das componentes térmicas na utilização de energia em edifícios

Este trabalho tem por objectivo desenvolver eimplementar metodologias relacionadas com a temática de térmica de edifícos, no sentido dequantificar e optimizar as perdas e ganhos decalor e os consumos de energia associados aosedifícios. Com base na teoria de transferência de calor e massa, foram construídos programas de cálculo numérico para simular, em regime estacionário (permanente) e não estacionário (transiente), os fluxos de calor e a distribuição das temperaturas em diferentes tipos de paredes comummente encontradas em Portugal e em particular na Região Autónoma da Madeira. Estes resultados permitiram analisar a eficácia dos diversos tipos de paredes estudadas bem como o risco de condensação em algumas dessas situações. Para além deste estudo houve a preocupação de desenvolver uma metodologia de análise económica relacionada com a espessura de isolamento a aplicar. Foram igualmente estudadas algumas medições simples de conservação de energia cuja implementação em edifícios será facilmente ustificada atendendo aos baixos períodos de retorno de investimento geralmente associados a estas medidas. Como resultado deste trabalho foi desenvolvida uma ferramenta de cálculo cuja aplicaçãovai permitir não só estimar o risco decondensação mas igualmente o campo de temperaturas no interior das paredes ao longo do período de tempo considerado, visando a optimização de soluções de isolamento térmico versus condições de conforto recomendadas.

Desempenho térmico de coberturas: Um estudo comparativo entre as telhas de material reciclado, de fibra e betume, fibrocimento e cerâmica

This study aims to compare the thermal performance of tiles made from recycled material (waste packaging cardboard with aluminized film) with the tiles of fiber and bitumen, fiber cement and red ceramic with the aim of verifying the suitability of tile to be used in hot and humid climate of low latitude. The samples were selected according to the availability from Natal - RN market, as they are sold to the consumers. The methodology was based on studies that used experimental apparatus composed of thermal chambers heated by banks of incandescent bulbs, to analyze the thermal performance of materials. The tiles in the study were submitted to analysis of thermal performance, thermophysical properties and absorptance, using chambers of thermal performance, measuring the thermophysical properties and portable spectrometer, respectively. Comparative analysis of thermal performance between two samples of the recycled material with dimple sizes and different amounts of aluminum were made, in order to verify, if these characteristics had some interference on the thermal performance of them; the results showed no significant performance differences between the samples. The data obtained in chambers of thermal performance and confirmed by statistical analysis, showed, that the tile of recycled material have similar thermal performance to the tile of fiber cement. In addition to these tests was carried out the automatic monitoring of a building covered with tiles of recycled material, to verify its thermal performance in a real situation. The results showed that recycled shingles must be used with technical criteria similar to those used for fiber cement tiles, with regard to the heat gain into the building. Within these criteria should be taken into account local characteristics, especially in regions with hot and humid climate, and its use must be associated, according to the literature, to elements of thermal insulation and use of passive techniques such as vented attics, ceilings and right foot higher

Fibras de sisal (Agave sisalana) como isolante térmico de tubulações

In the last decades there was a significant increasing of the numbers of researchers that joint efforts to find alternatives to improve the development of low environmental impact technology. Materials based on renewable resources have enormous potentials of applications and are seen as alternatives for the sustainable development. Within other parameters, the sustainability depends on the energetic efficiency, which depends on the thermal insulation. Alternative materials, including vegetal fibers, can be applied to thermal insulation, where its first goal is to minimize the loss of energy. In the present research, it was experimentally analyzed the thermal behavior of fiber blankets of sisal (Agave sisalana) with and without surface treatment with oxide hidroxide (NaOH). Blankets with two densities (1100/1200 and 1300/1400 g/m2) were submitted to three rates of heat transfer (22.5 W, 40 W and 62.5 W). The analysis of the results allowed comparing the blankets treated and untreated in each situation. Others experiments were carried out to obtain the thermal conductivity (k), heat capacity (C) and the thermal diffusivity (α) of the blankets. Thermo gravimetric analyses were made to the verification of the thermal stability. Based on the results it was possible to relate qualitatively the effect of the heat transfer through the sisal blankets subjected to three heat transfer rates, corresponding to three temperature values (77 °C, 112 °C e 155 °C). To the first and second values of temperature it was verified a considerable reduction on the rate of heat transfer; nevertheless, to the third value of temperature, the surface of the blankets (treated and untreated) in contact with the heated surface of the tube were carbonized. It was also verified, through the analyses of the results of the measurements of k, C e α, that the blankets treated and untreated have values near to the conventional isolating materials, as glass wool and rock wool. It could be concluded that is technically possible the use of sisal blankets as constitutive material of thermal isolation systems in applications where the temperature do not reach values greater than 112 ºC

Estudo térmico de um sistema solar de aquecimento de água residencial para duas configurações de superfície absorvedora

It presents a solar collector to be used in a system for heating water for bathing, whose main characteristics are its low cost and easy manufacturing and assembly. The absorbing surface of the collector is formed by an aluminum plate with eight flaps where they lodge PVC pipes. The catchment area of solar radiation corresponds to 1.3 meters. The collector box was made of wood, is covered by transparent glass and thermal insulation of tire chips and expanded polystyrene (EPS). Absorber tubes were connected in parallel through the use of PVC fittings and fixed to the plate by the use of metal poles and rivets. The entire absorber received paint flat black for better absorption of sunlight. The system worked on a thermosiphon assembly and absorber of the collector has been tested in two configurations: with the tubes facing up, directly exposed to the impact of sunlight and facing down, exchanging heat with the plate by conduction. It was determined the most efficient configuration for the correct purpose. The solar collector was connected to a thermal reservoir, also alternative, low-cost forming the system of solar water heating. We evaluated thermal parameters that proved the viability of the heating system studied

Desenvolvimento de compósito de pu de mamona com carga de resíduo de couro para isolação térmica

The standardization of the bovine skin thickness in the leather industry generates a residue known as wet-blue . At the end of twentieth century, the brazilian industry discarded about 131 thousand tons of this residue in nature, provoking a great environmental liability. In this paper is presented the analyses of the termophysical properties, thermal and volumetric expansion performance of a composite of vegetable resin of castor oil plant (Ricinus communis) with load of industrial residue of leather "wet-blue", for application as thermal isolation material of warm surfaces. There were considered four percentile levels of residue load in the proportions in mass of 0%, 5%, 10% and 15%, added to the expansible resin of castor oil plant in two configurations: sawed leather and crushed leather in a smaller particle (powder) by grinding in a mill of balls. Twenty-one proof bodies were produced for termophysical properties analysis (three for each configuration) and four proof bodies for rehearsals of thermal acting. Analyses of thermal acting were done in test cameras. The results of the rehearsals were compared to those obtained considering the castor oil plant foam without residue addition. A small reduction of the thermal conductivity of the composite was observed in the proportion of 10% of leather residue in both configurations. Regarding thermal conductivity, calorific capacity and diffusivity, it was verified that the proposed composite showed very close values to the commercial insulating materials (glass wool, rock wool, EPS). It was still demonstrated the technical viability of the use of composite as insulating thermal for systems of low potency. The composite presented larger volumetric expansion with 15% of sawed residue of leather.

Estudo térmico e de materiais na construção de casas populares com blocos confeccionados a partir de um composto a base de cimento, gesso, eps e raspa de pneu

We built an experimental house on an UFRN´s land using blocks made by a composite consisting of cement, plaster, EPS, crushed rubber and sand. Several blocks were made from various compositions and we made preliminary tests of mechanical and thermal resistance, choosing the most appropriate proportion. PET bottles were used inside the block to provide thermal resistance. In this work, a second function was given to the bottles: to serve as a docking between the blocks, because the ends of the cylinders came out of each block on top as well as at the bottom, with the bottom cut, allowing to fit of the extremities of the upper cylinder of a block in the lower holes of the other one, which were formed by the cutting already mentioned. Minimum compression tests were performed according to ABNT standards for walls closing blocks (fence). With that house built, we did studies of thermal performance in order to ascertain conditions of comfort, checking external and internal temperatures in the walls and in the ambient, among other variables, such as wind speed and relative humidity. The resulting blocks provided adequate thermal insulation to the environment, where the walls presented differences up to 11.7 ºC between the outer and inner faces, getting the maximum temperature inside the house around 31 °C, within the so-called thermal comfort zone for warm climates. At the end of the experiments it was evident the effectiveness of that construction in order to provide thermal comfort in the internal environment of the house, as well as we could confirm the viability of building houses from recyclable materials, reducing the constructive costs, becoming a suitable alternative for low- incoming families. Moreover, besides the low cost, the proposal represents an alternative use of various recyclable materials, therefore considered an ecological solution

Compósito para fabricação de blocos para construção de casas: estudos térmico e de materiais

We present two models of blocks made of composite material obtained from the use of cement, plaster, EPS crushed, shredded tire, mud, sand and water, for the construction of popular housing. Were made metal molds for the manufacture of blocks to be used in the construction of a residence for low-income families. Performed tests of compressive strength of the composite for various formulations that met the specific standard for blocks used in construction. To study the thermal conductivity of the composite for further study of thermal comfort generated in a residence built with the proposed composite. We also determined the mass-specific and water absorption for each formulation studied. Using a home already built with another composite material, made up the closing of a window with the building blocks and found the thermal insulation, measuring external and internal temperatures of the blocks. The blocks had made good thermal insulation of the environment, resulting in differences of up to 12.6°C between the outer and inner faces. It will be shown the feasibility of using composite for the end proposed and chosen the most appropriate wording

Estudo de um isolante térmico para tubos fabricado em material compósito

It presents a new type of insulation for ductwork hot water, which can be used in solar systems for heating water, which consists of a composite of different compositions based on plaster, cement and EPS ground, palm and water. This composite has as its main features easy assembly and manufacturing processes and low cost. Comparative results will be presented on the tests of materials and thermal tubes proposed. Four formulations were used to manufacture tubes with three diameters 70, 65 and 42mm. It was also tested conventionally used for elastomeric foam insulation to 110 ° C, for a comparative analysis with the composite pipe insulator proposed. It will demonstrate that the cost of manufacturing of such tubes is competitive with alternative elastomeric foam tested, but results of the composite tube to the temperature range studied, are lower. Another drawback of the composite insulator tube is its large mass. It would be important to test such a composite for greater levels of temperature to a diagnostic technique competitive with conventionally used insulators. A positive factor of using the proposed composite-tube would be the recycling of EPS so damaging to the environment, representing an environmentally friendly application of science

Estudo de caso do conforto térmico de dois modelos construtivos em madeira: wood frame e log home

O presente trabalho consiste em demonstrar valores referentes ao conforto ambiental de dois modelos construtivos, sendo o primeiro um edifício já executado e o outro em fase de implantação, ambos no Campus Experimental de Itapeva, aplicando alguns conceitos em habitação mais sustentáveis de madeira na região de Itapeva, estado de São Paulo, Brasil. A edificação construída sedia duas salas de aula a partir da tipologia construtiva wood frame, constituída basicamente de paredes autoportantes compostas de ossatura de madeira tratada de pinus.sp, chapas estruturais em OSB, manta de isolamento térmico/acústico e fechamento interno e externo, respectivamente em gesso e sidding (lambris de madeira). A habitação em fase de início de implantação foi idealizada a partir da tipologia construtiva log-home, e atenderá a necessidade de espaço físico para abrigar o Centro Acadêmico e a empresa-júnior “PROMAD”, ambos do curso de Engenharia Industrial Madeireira do Campus Experimental da UNESP/Itapeva. Esta construção foi elaborada a partir de técnicas de baixo impacto ambiental, levando em consideração os resultados de análise térmica obtidos na edificação anterior. Em ambos modelos construtivos foram empregados recursos renováveis abundantes na região, como a madeira de reflorestamento de Pinus e de Eucalipto. Foi acrescentado ainda ao segundo modelo a utilização de resíduos industriais lignocelulósicos, como rolete de laminação e outros materiais locais disponíveis. A metodologia básica empregada para a obtenção de dados sobre o conforto térmico em relação as edificações foi, para o primeiro caso, a coleta de dados de temperatura e umidade utilizando um termo-higrômetro, a sistematização e análise de dados reais obtidos no interior da edificação. No segundo caso, o dimensionamento do conforto térmico... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)

Contêineres metálicos para canteiros de obras: análise experimental de desempenho térmico e melhorias na transferência de calor pela envoltória.

Os contêineres metálicos foram desenvolvidos para a utilização no setor de logística e transporte, mas por sua escala adaptável à das edificações e pela mobilidade e praticidade de instalação, tiveram sua utilização apropriada também pelo setor da construção civil. Essas instalações possuem diversas qualidades ambientalmente amigáveis, mas seu aspecto térmico é extremamente insuficiente: sem isolamento térmico, demandam alta carga térmica de refrigeração e aquecimento, no verão e inverno, respectivamente e, consequentemente, um alto consumo energético. Tal característica foi crucial para que se determinassem como objetivos da presente pesquisa investigar o comportamento térmico dessas construções metálicas, avaliar seus parâmetros de desempenho, conforto e estresse térmicos, por meio de uma ampla coleta de dados experimentais. O experimento com duração de um ano - contou com três tipologias de contêiner em escala real, sendo o primeiro em aço Tipo X sem isolamento térmico, o segundo com um isolamento térmico para o fenômeno da condução e o terceiro com isolamento térmico para o fenômeno da radiação. Os diferentes tipos de tratamentos térmicos proporcionaram melhorias à envoltória dos contêineres, chegando a uma diferença nas temperaturas internas de até 9 °C. Constatou-se a extrema necessidade de adequação do tipo de isolamento térmico dos contêineres ao uso a que tais instalações se destinam escritório ou alojamento, no caso dos canteiros de obras para que as características da envoltória minimizem de fato a demanda ou mesmo atinjam a eliminação da necessidade de condicionamento artificial.

Avaliação experimental do comportamento dinâmico de paredes de alvenaria de tijolo térmico

Compete aos agentes que concebem os edifícios, bem como aos legisladores e aos promotores, dotá-los com o máximo possível de tecnologias passivas que permitam ao utilizador economizar, sem no entanto perder conforto nem salubridade. O presente estudo consiste num trabalho de revisão bibliográfica e de investigação experimental com vista à avaliação do comportamento dinâmico de paredes de alvenaria de tijolo térmico. Aferiu-se o desempenho térmico deste tipo de paredes e a viabilidade da sua utilização essencialmente numa perspetiva da redução dos consumos energéticos e de garantia do conforto térmico e salubridade nos edifícios. Os tijolos térmicos estão cada vez mais a ser introduzidos na construção devido ainda à simplicidade na construção e a possível eliminação/redução do material isolante. Neste trabalho construiu-se uma célula de teste com paredes constituídas por este tipo de tijolo, o Bloco ThermoPrélis, cedido pela empresa PRELIS Lda. Assim, mediu-se o desempenho térmico do mesmo em condições reais, em períodos nas estações de primavera e do verão. Os resultados experimentais mostram claramente as vantagens da construção com este tipo de tijolo, que apresenta um atraso térmico de 7 a 8 horas e um amortecimento da amplitude térmica no ambiente interior bastante significativo, tirando partido do mecanismo físico associado à inércia térmica. Em termos de custos, a construção com tijolo térmico apresenta vantagens, quando comparado com a construção típica em parede dupla com isolamento térmico na caixa-de-ar.

Otimização do comportamento térmico de edifícios do tipo LSF

No panorama energético atual, medidas de desenvolvimento sustentável têm uma preponderância cada vez mais significativa e, sendo os edifícios responsáveis por 40% da energia consumida na EU, enquadra-se o desafio de integrar medidas de eficiência energética nos novos edifícios desde a fase de conceção. Sendo que este setor se encontra em contínua expansão, a redução dos consumos passará largamente pela otimização do comportamento térmico dos edifícios e dos sistemas energéticos que os equipam. No presente trabalho estudou-se o papel da inércia térmica na redução das necessidades de energia para climatização de edifícios com o objetivo de identificar estratégias destinadas ao melhoramento do comportamento térmico e desempenho energético de edifícios construídos com recurso à técnica construtiva LSF, caracterizados por uma fraca inércia térmica quando comparados com edifícios em tudo semelhantes mas construídos recorrendo a tecnologias convencionais sem esquecer as questões relacionadas com a respetiva viabilidade económica. Com resultado geral destaca-se desde logo a importância do local onde é mais benéfico adicionar massa térmica (paredes exteriores, cobertura, paredes interiores), assim como a necessidade de utilização de um material com elevada densidade energética e baixo custo. A análise comparativa dos diferentes modelos de edifício simulados com recurso ao software DesignBuilder/EnergyPlus, foi realizada recorrendo a uma metodologia em que cada modelo construtivo é avaliado considerando quatro níveis de isolamento térmico e duas condições de cargas térmicas internas. A análise energética e económica foi realizada tendo como referência um período de 20 anos. O custo das soluções construtivas foi maioritariamente obtido através da ferramenta computacional Gerador de Preços, da Cype, SA©, tendo-se considerado um consumo energético anual constante e igual às necessidades de climatização anuais, assim como taxas de atualização de capital e de inflação do custo da energia constantes. De uma forma geral conclui-se que edifícios do tipo LSF melhorados através da adição criteriosa de massa térmica em determinados elementos construtivos, apresentam necessidades de climatização anuais na maioria dos casos estudados, inferiores àquelas verificadas em edifícios convencionais com inércia térmica média/forte. Conclui-se, também, que o método construtivo LSF se apresenta mais eficaz em termos energéticos e económicos quando comparado com soluções semelhantes construídas com recurso a um método convencional. Na secção seguinte são identificadas as principais conclusões deste trabalho.

Desempenho térmico de coberturas: Um estudo comparativo entre as telhas de material reciclado, de fibra e betume, fibrocimento e cerâmica

This study aims to compare the thermal performance of tiles made from recycled material (waste packaging cardboard with aluminized film) with the tiles of fiber and bitumen, fiber cement and red ceramic with the aim of verifying the suitability of tile to be used in hot and humid climate of low latitude. The samples were selected according to the availability from Natal - RN market, as they are sold to the consumers. The methodology was based on studies that used experimental apparatus composed of thermal chambers heated by banks of incandescent bulbs, to analyze the thermal performance of materials. The tiles in the study were submitted to analysis of thermal performance, thermophysical properties and absorptance, using chambers of thermal performance, measuring the thermophysical properties and portable spectrometer, respectively. Comparative analysis of thermal performance between two samples of the recycled material with dimple sizes and different amounts of aluminum were made, in order to verify, if these characteristics had some interference on the thermal performance of them; the results showed no significant performance differences between the samples. The data obtained in chambers of thermal performance and confirmed by statistical analysis, showed, that the tile of recycled material have similar thermal performance to the tile of fiber cement. In addition to these tests was carried out the automatic monitoring of a building covered with tiles of recycled material, to verify its thermal performance in a real situation. The results showed that recycled shingles must be used with technical criteria similar to those used for fiber cement tiles, with regard to the heat gain into the building. Within these criteria should be taken into account local characteristics, especially in regions with hot and humid climate, and its use must be associated, according to the literature, to elements of thermal insulation and use of passive techniques such as vented attics, ceilings and right foot higher