10.1 Introdução
materiais de isolamento Térmico são escolhidos para reduzir o fluxo de calor através de uma média, e elas podem ser feitas de um único ou de múltiplos materiais. Materiais de isolamento térmico salvar a indústria dos EUA mais de 60 bilhões de dólares / ano em custos de energia (Cengel, 1998, pp. 158-159). Portanto, o significado dos materiais de isolamento motiva os engenheiros de energia a melhorar as características térmicas dos materiais de isolamento térmico para maior resistência térmica., As substâncias fibrosas, celulares e granulares são materiais de isolamento usados em edifícios. A seleção de material de isolamento térmico é baseada em sua condutividade térmica, massa térmica, temperatura de espaços interiores e exteriores, durabilidade, custo e outros fatores. As propriedades termo-físicas dos materiais utilizados no invólucro do edifício afectam fortemente os consumos de energia de aquecimento ou arrefecimento. A condutividade térmica afeta o fluxo de calor em estado estacionário., Para uma condição transitória, o calor específico também afeta o fluxo de calor, absorvendo e armazenando o calor na forma de calor sensível. A intensidade solar e a temperatura do ar exterior variam com o tempo; assim, a condutividade térmica e o calor específico dos materiais utilizados em envelopes de construção afetam o fluxo de calor. As isolações térmicas preferidas são materiais com alta capacidade térmica e baixa condutividade térmica., Uma revisão abrangente de material de isolamento térmico design economia foi realizado por Turner & Malley, e Torgal, Mistretta, Kaklauskas, Granqvist, & Cabeza (2013) explicou em seu livro como lidar com os desafios da reabilitação de edifícios para quase zero de energia.a incorporação de material de mudança de fase (PCM) no invólucro do edifício foi investigada como uma técnica rentável para reduzir as cargas de arrefecimento., Os PCMs são substâncias orgânicas ou inorgânicas com baixa temperatura de fusão e alto calor latente de fusão, como a parafina e o sal. Os PCMs são classificados como um tipo capacitivo de materiais de isolamento, porque eles desaceleram o fluxo de calor, absorvendo o calor. Durante os tempos de alta temperatura ao ar livre, o PCM derrete e armazena parte do calor à medida que se transfere do exterior para o interior, e em tempos de baixa temperatura ao ar livre, o PCM solidifica e libera o calor armazenado., Durante o processo de fusão, o calor específico do PCM aumenta para mais de 100 vezes, o que lhe permite absorver uma grande quantidade de energia em uma quantidade relativamente pequena de PCM. O uso de PCM no material de construção foi sugerido por Barkmann & Wessling (1975). Morikama, Suzuki, Okagawa e Kanki (1985) introduziram o conceito de encapsulação de PCM em uma matriz de poliéster insaturado para materiais de construção., Uma revisão recente do PCM para a construção de envelopes podem ser encontrados nas referências (Osterman, Tyagi, Butala, Rahim, & Stritih, 2012; Pomianowski, Heiselberg, & Zhang, De 2013; Soares, Costa, Gaspar, & Santos, De 2013; Waqas & Din, 2013). Dependendo do componente do envelope, a pesquisa para PCM pode ser classificada em três grupos: Tijolos, telhados e janelas., Para Tijolos, Alawadhi (2008) apresentou uma análise térmica de tijolos com cavidades cilíndricas cheias de PCM, e os resultados indicam que o ganho de calor pode ser reduzido em 17,55% para certas condições de projeto e clima. Zhang, Chen, Wu, & Shi (2011) reported the thermal characteristics of brick with PCM under real Floating temperature. A resposta térmica representada pela temperatura da superfície da parede interna da parede de tijolos cheia de PCM é avaliada e comparada com a da parede de tijolos sólidos., Chwieduk (2013) publicou um artigo sobre a possibilidade de substituir os tijolos exteriores grossos e pesados de massa térmica usados em países de alta latitude por tijolos finos e leves de massa térmica. O efeito da orientação, posição da camada PCM, temperatura de mudança de fase e condições meteorológicas foi estudado por Izquierdo-Barrientos et al. (2012), e eles descobriram que o PCM ajuda a reduzir a amplitude máxima do fluxo de calor instantâneo.
para telhados, Alawadhi& Alqallaf (2011) investigou um telhado de concreto com furos de frustum de cone vertical cheios de PCM., O objetivo do telhado PCM é reduzir o fluxo de calor do exterior para o interior, aumentando a massa térmica do telhado. A forma para os recipientes PCM mantém a força física do telhado, pode ser substituído facilmente se necessário, e permite que o PCM para expandir durante o processo de fusão na direção ascendente. O fluxo de calor na superfície interior do telhado pode ser reduzido em 39%, como relatado., A análise numérica da transferência de calor através da estrutura do telhado com PCM é por Ravikumar & Sirinivasan (2011), e aproximadamente 56% da redução do ganho de calor na sala é obtida com uma estrutura do telhado PCM quando comparada com um telhado convencional. Por outro lado, o conceito de camadas duplas de PCM em um telhado de construção foi proposto por Pasupathy & Velraj (2008) para uma gestão térmica durante todo o ano. A dupla camada de PCM no telhado é recomendada para reduzir o fluxo de calor através do telhado.,
a Pesquisa para PCM no windows também foi realizada como uma técnica para reduzir o ganho de calor através do windows. As janelas representam uma grande percentagem do ganho de calor durante o dia, e a energia penetra as janelas através da radiação solar e convecção. Portanto, reduzir o ganho de calor através das janelas é o fator chave para a economia de energia nos edifícios, e para reduzir o ganho de calor, obturadores externos são instalados para eliminar o efeito da radiação solar., Um obturador de janelas cheio de PCM foi proposto e analisado por Alawadhi (2012), e um estudo paramétrico é realizado para avaliar o efeito de diferentes parâmetros de projeto, como o tipo de PCM e a quantidade no obturador. Foi comunicado que a temperatura de fusão de PCM deve estar próxima da temperatura exterior máxima durante o dia, e a quantidade de PCM deve ser suficiente para absorver grandes quantidades de ganho de calor. Goia et al. (2012) described the termo-physical behavior of PCM glazing system configurations., Janelas de vidro cheias de PCM para reduzir a radiação solar entrando no espaço interior através das janelas também foi investigada (Ismail, Salinas, & Henriquez, 2008), e a eficácia do sistema é comparada com janelas cheias de gases refletivos.
