Para estudar os diferentes tipos de sombreamento/oclusão foi necessário dividir o estudo em diferentes cenários para, desta forma, se poder analisar a influência de cada um dos tipos de dispositivos utilizados.
Para recolher os dados foram utilizados sensores de temperatura localizados na célula de teste. Estes sensores foram localizados em sítios específicos de forma a facilitar a comparação dos resultados.
Na figura 19 apresenta-se um esquema em corte da célula de teste com a localização dos sensores e a sua designação. É de referir, que os orifícios de ventilação estiveram sempre abertos e que a localização dos sensores se manteve ao longo de todos os ensaios realizados, para que os resultados pudessem ser comparados entre si.
26 Influência dos Elementos de Obstrução no Desempenho Térmico da Parede de Trombe. A função da maior parte dos sensores, Te, Ti, Tca1, Tca2, Tsup1, Tsup2, Tsup3, Tsup5 e Tip é recolher temperaturas, enquanto a função do sensor RS é recolher a intensidade de radiação solar. Os sensores RS e Te estão localizados na parte superior da célula, os restantes estão localizados conforme a figura 19.
Figura 17 - Designação e localização dos sensores na parede de Trombe
Durante a programação deste trabalho foram definidos os tipos de sombreamento e oclusão que se se iriam utilizar. Pensou-se então em utilizar a persiana e as palas horizontais e verticais. Para além destes tipos de sombreamento, utilizou-se o sombreamento com vegetação.
No cenário 1 foi estudada a influência da colocação de uma persiana exterior de cor branca. O cenário 2 refere-se à análise da influência da introdução de palas de dimensões distintas, A e B designando-se os cenários por cenário 2A e cenário 2B.
No cenário 3 foram também introduzidas duas palas no sistema, mas neste caso verticais, colocadas a poente (pala vertical A) e a nascente (pala vertical B) designando-se os cenários por cenário 3A e cenário 3B respetivamente.
Finalmente, o cenário 4 diz respeito ao estudo da influência da vegetação no comportamento do sistema.
Legenda:
Te: Temperatura no exterior Ti: Temperatura no interior
Tca1: Temperatura na base da caixa-de-ar Tca2: Temperatura no topo da caixa-de-ar
Tsup1: Temperatura superficial na base da parede acumuladora
Tsup2: Temperatura superficial a meio da parede acumuladora, na face da caixa-de-ar
Tsup3: Temperatura superficial no topo da parede acumuladora, na face da caixa-de-ar
Tsup5: Temperatura superficial da parede acumuladora em contacto com o interior
Tip: Temperatura no interior da parede acumuladora
RS: Intensidade de Radiação solar HRe: Humidade relativa
Influência dos Elementos de Obstrução no Desempenho Térmico da Parede de Trombe. 27 Na tabela 1 estão especificadas as datas de inicio e de fim de que cada um dos diferentes cenários, a sua duração e o tipo de sombreamento utilizado.
Tabela 1- Caracterização dos cenários.
Cenário Data de Inicio Data de Fim Duração (dias) Tipo de Sombreamento 1 17/5/13 1/6/13 15 Persiana 2A 19/7/13 30/7/13 11 Pala horizontal A 2B 7/8/13 15/8/13 8 Pala horizontal B 3A 17/8/13 26/8/13 9 Pala vertical A 3B 28/8/13 8/9/13 11 Pala vertical B 4 5/10/13 12/10/13 7 Sombreamento vegetal
3.3.1 – Cenário 1 – Persiana exterior
No primeiro cenário foi testado um sistema de oclusão constituído por uma persiana localizada no exterior. Este ensaio realizou-se durante o período de tempo entre os dias 17/05/2013 e 1/06/2013.
A persiana está colocada numa caixa-de-estore situada no topo da célula de teste. É uma persiana comum, feita em PVC de cor branca para absorver o mínimo de energia possível, pois quanto mais clara for a sua cor menor será a quantidade de radiação solar absorvida e maior vai ser a refletida.
Na figura 18 apresenta-se uma imagem da célula de teste com a persiana fechada.
28 Influência dos Elementos de Obstrução no Desempenho Térmico da Parede de Trombe. Quando a intensidade de radiação solar e a temperatura exterior são elevadas os ganhos solares através da parede de Trombe. Assim a persiana foi aberta e fechada ao longo do período de recolha de dados para ser possível ver a influência que esta tem na diminuição dos ganhos térmicos e ao mesmo tempo na diminuição das perdas de energia para o exterior quando a temperatura interior é superior à temperatura exterior.
Na tabela 2 apresentam-se as horas do dia em que a persiana estava aberta ou fechada. A persiana aberta foi atribuído o número 1 e o número 0 à persiana fechada.
Tabela 2 - Períodos em que a persiana estava aberta ou fechada. Dia Hora 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 1 0:00 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 3:00 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 6:00 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 9:00 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 12:00 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 15:00 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 18:00 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0 1 21:00 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0:00 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1
3.3.2 – Cenário 2 – Palas horizontais
Neste cenário foi colocado uma pala horizontal localizada de segunda no topo da parede de Trombe (figura 19 e 20). O estudo decorreu entre os dias 19/07/2013 e 30/07/2013.
A pala horizontal A utilizada tinha 2,60 m de largura e 0,56 m de comprimento útil, como se pode ver no esquema da figura 21. Esta pala foi construída em XPS, como já foi referida
Na figura 20 b) apresenta-se um corte da célula de teste onde se pode ver a localização exata da pala horizontal e o seu comprimento útil.
Durante a realização deste ensaio as aberturas de ventilação existentes na parede acumuladora estiveram sempre abertas.
As dimensões atribuídas à pala horizontal A foram escolhidas pensando-se que o sombreamento provocado iria abranger todo o envidraçado, pois foi feito um esquema utilizando o Google Sketchup.
Influência dos Elementos de Obstrução no Desempenho Térmico da Parede de Trombe. 29
Figura 19 - Pala horizontal A.
Figura 20 - Pala horizontal A: a) Planta; b) Corte AA'.
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30 Influência dos Elementos de Obstrução no Desempenho Térmico da Parede de Trombe. Após aplicação da pala horizontal A verificou-se que as dimensões da pala não eram suficientes, para que quando o sol estivesse no ponto mais alto, todo o envidraçado estivesse em sombra. Assim sendo foram aumentadas as suas dimensões dando origem ao cenário 2B.
As dimensões da pala horizontal B tinha 3,0 de largura e 1,2 m de comprimento, como se pode ver na figura 21.
Este novo cenário decorreu durante o período de tempo entre os dias 7/08/2013 e 15/08/2013.
Nas figuras 21 a) e b) pode ver-se a posição da pala horizontal e a sua localização em planta e em corte.
Figura 21 - Pala horizontal B: a) Planta; b)Corte BB'. 3.3.2.2 – Cenário 2 B
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Influência dos Elementos de Obstrução no Desempenho Térmico da Parede de Trombe. 31 Na figura 22 apresentam-se fotografias tiradas às 17:30 h do dia 31/07/2014. A proteção solar exterior encontra-se fechada para que seja possível visualizar melhor a sombra provocada pela pala horizontal B.
Ao aplicar a pala horizontal B na parte superior da célula de teste verificou-se que a caixa de estore impedia um correto assentamento desta. Para que a pala horizontal ficasse estável e conseguisse colocar-se pesos em cima, para que não sofresse deslocamentos devido à ação do vento, foi necessário cria um muro para suportar a parte de trás da mesma, como se vê na figura 22 a).
Figura 22 – Pala horizontal B ativa, vista a) e b).
3.3.3 – Cenário 3 – Palas verticais
Outro tipo de sombreamento que pode ser utilizado na parede de Trombe são as palas verticais, o qual é constituído por uma pala vertical localizada perpendicularmente à face da parede de Trombe.
Este ensaio foi realizado entre os dias 17/08/2013 e 26/08/2013.
3.3.3.1 – Cenário 3 A
32 Influência dos Elementos de Obstrução no Desempenho Térmico da Parede de Trombe. A pala vertical utilizada tem 3.0 m de altura e 1.3 m de comprimento, foi construída em XPS e localiza-se do lado direito da célula de teste, lado poente, como se pode ver na figura 23.
Figura 23- Pala vertical colocada a poente: a) Planta; b) Corte DD'.
Para se conseguir fazer uma pala com estas dimensões em XPS foi necessário juntar várias placas para aumentar a sua área. Para juntar as placas foi utilizada espuma de poliuretano e ripas de madeira em ambos os lados como se pode ver na figura 24.
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Influência dos Elementos de Obstrução no Desempenho Térmico da Parede de Trombe. 33
Figura 24 - Pala vertical A.
A pala vertical utilizada no cenário 3 B foi a mesma do 3 A, apenas se colocou no lado oposto, ou seja, a nascente.
Este ensaio decorreu entre os dias 28/08/2013 e 8/09/2013.
Na figura 25 apresenta-se a planta da célula de teste com esta pala colocada.
Figura 25 - Pala vertical B. 3.3.3.2 – Cenário 3 B
34 Influência dos Elementos de Obstrução no Desempenho Térmico da Parede de Trombe. O corte referente a este sombreamento é o da pala vertical a poente, apresentado na figura 23.
A colocação da pala vertical foi efetuada no lado nascente com o auxílio de tábuas de madeira (figura 26) pois as condições atmosféricas foram danificando o material durante o período de estudo.
Figura 26 - Planta vertical B.
3.3.4 – Cenário 4 – Sombreamento vegetal
A estrutura que irá suportar as plantas que irão constituir o sombreamento vegetal, foi construída em madeira de pinho e posteriormente pintada de verde para proteger a madeira e também para ajudar a integrar a estrutura com as plantas que irão ser colocadas posteriormente. Esta estrutura é composta por uma caixa de madeira com dois postes na vertical, os quais estão ligados por uma rede metálica para criar uma superfície onde as plantas possam crescer para formar uma superfície verde que permita sombrear a parede de Trombe, ver figura 27. Tem ainda 4 rodas, para permitir a sua deslocação.
A altura da estrutura do sombreamento vegetal é de 2,9 m e a largura é de 2,45 m como se pode ver na figura 28, por forma a ocultar toda a área da parede de Trombe.
Influência dos Elementos de Obstrução no Desempenho Térmico da Parede de Trombe. 35
Figura 27 - Estrutura de suporte para a vegetação
Como a célula de teste está construída num local que não está pavimentado, ou seja, num solo compactado, o qual não permite deslocar a estrutura do sombreamento vegetal, foi construída uma superfície em cimento como se pode ver na figura 29.
Figura 28 - Sombreamento vegetal visto em alçado
36 Influência dos Elementos de Obstrução no Desempenho Térmico da Parede de Trombe. Foi colocada vegetação de folha caduca na estrutura de madeira previamente construída. O tipo de vegetação escolhida foi o prunus laurocerasus que é mais conhecido como falsa cerejeira e a Lonicera mais conhecida como Madressilva (figura 29). Estas plantas possuem muita folhagem e são de folha caduca.
Inicialmente o sombreamento vegetal iria ser apenas constituído por Parthenocissus tricuspidata (Vinha Virgem), mas como as plantas teriam de crescer pela rede a fim de ocuparem uma área suficiente para sombrearem o envidraçado e não existia tempo suficiente para esperar por esse acontecimento, optou-se pelas plantas atrás referidas, pois estas já possuíam mais folhagem e eram de dimensões superiores.
Este cenário foi definido com o intuito de incentivar o recurso a vegetação como elemento de sombreamento, nomeadamente nas grandes cidades.
Figura 29 - Sombreamento vegetal.
3.4 – Conclusões
Durante a realização dos ensaios nos vários cenários de estudo foram encontrados problemas.
Inicialmente o material escolhido para executar as palas horizontas foi a madeira. Quando se tentou fazer a primeira verificou-se que para conseguir uma superfície com a área desejada ter-se-ia que utilizar muito material, e consequentemente o seu peso próprio iria ser elevado, o
Influência dos Elementos de Obstrução no Desempenho Térmico da Parede de Trombe. 37 que dificultava a sua aplicação na parte superior da célula de teste. Além do peso próprio da pala feita em madeira também existiu a questão da caixa de estore, pois esta está localizada no local onde as palas horizontais apoiam. Assim teve que se optar pela utilização de um material mais leve e ao mesmo tempo resistente, para que o vento não o danificasse. No laboratório de Engenharia Civil da UTAD existia uma quantidade em stock suficiente de XPS utilizado em trabalhos anteriores e que cumpria os requisitos anteriores. Utilizou-se então esse material para as palas horizontais e verticais.
Como quer as palas horizontais quer as palas verticais tinham dimensões muito elevadas durante os períodos de estudo existiram alguns problemas com o vento. Em certas ocasiões as palas quebraram tendo que ser repetidos novamente os ensaios.
Durante a construção do sombreamento vegetal verificou-se que não existia tempo para que as plantas tivessem tempo de crescer e de ocupar a área total da rede de galinheiro aplicada na estrutura. Para se conseguir realizar os ensaios tiveram de ser adquiridas plantas de outra espécie com folhagem mais densa e que permitissem criar uma sombra suficiente.
Devido a todos os atrasos encontrados durante a realização dos ensaios e durante a aplicação e construção dos elementos de sombreamento dos vários cenários, o cenário 4 foi realizado num período de intensidade de radiação solar mais baixa, uma vez que já estávamos no outono. Estas dificuldades impediram também a realização de outros cenários de estudo, como estava inicialmente previsto, que permitisse o estudo combinado dos diferentes tipos de obstrução e sombreamento utilizados.
Influência dos Elementos de Obstrução no Desempenho Térmico da Parede de Trombe. 39