Neste cenário o sistema de sombreamento utilizado foi a pala horizontal.
Durante o procedimento experimental começou por utilizar-se uma primeira pala com dimensões reduzidas para ver qual o ângulo real de sombra que esta conseguia proporcionar. A dada altura constatou-se que o ângulo de sombreamento existente não era suficiente para
T
(º
48 Influência dos Elementos de Obstrução no Desempenho Térmico da Parede de Trombe. sombrear todo o envidraçado, pelo que se procedeu à aplicação de uma nova pala com dimensões superiores. Devido a este motivo a análise dos resultados deste cenário será dividida em 2 sub-cenários, cada um referente a uma das palas horizontais utilizadas.
4.3.1 – Cenário 2 A
Como já foi referido anteriormente, a pala horizontal utilizada tinha 2,60x0,56 m, como se pode ver no esquema da figura 19 e durante a realização dos ensaios as aberturas existentes na parede acumuladora estiveram sempre abertas.
O período de estudo deste cenário foi de 19 a 30 de julho de 2013.
Analisando o gráfico 7 pode verificar-se que a temperatura média verificada no exterior durante os dias do ensaio foi de 20,8ºC, sendo a máxima foi de 37,5ºC e a mínima de 11,5ºC.
Pode ver-se que entre os dias 19 e 25 de julho as temperaturas exteriores apresentaram valores semelhantes, assim como a intensidade da radiação solar. A partir desta data a temperatura exterior e a radiação solar começaram a diminuir até ao dia 29 de julho. Nos dias 29 e 30 registou-se um pequeno aumento destes valores.
Relativamente aos valores máximos diários da radiação solar, estes variaram nos primeiros 6 dias entre 0.7 e 0.8 kW/m2. A partir do dia 25 de julho apresentaram um decréscimo, atingindo o mínimo 0.35 kW/m2 no dia 28 de julho e voltando a aumentar para os 0.8 kW/m2 no dia 30.
No dia 27 de julho de 2013 houve um corte de energia, pelo que os sensores não registaram dados nesse período.
Influência dos Elementos de Obstrução no Desempenho Térmico da Parede de Trombe. 49 0 10 20 30 40 º C 19/70 20/7 21/7 22/7 23/7 24/7 25/7 26/7 27/7 28/7 29/7 30/7 31/7 0.2 0.4 0.6 0.8 Dias k W /m 2 Te RS
Gráfico 7 – Variação da temperatura exterior (Te) e da intensidade de radiação solar (RS) (cenário2a).
No gráfico 8 apresentam-se as temperaturas registadas na caixa-de-ar durante o período de recolha de dados presentes na sua legenda. Através da sua análise pode verificar-se que no sensor Tca1 a temperatura média foi de 27,3ºC e no sensor Tca2 foi de 28,5ºC.
Analisando as curvas Tca1 e Tca2 pode ver-se que a temperatura máxima registada durante o dia no sensor 1 foi de 42ºC e a mínima foi de 18ºC. No sensor 2 a temperatura máxima registada foi de 44.5ºC e a mínima de 16ºC.
Como o ar quente tem tendência a subir, normalmente as temperaturas mais elevadas são registadas nos sensores com cota superior. Neste caso as temperaturas registadas no sensor Tca2 localizado no topo da caixa-de-ar, como era previsto, registaram as temperaturas mais elevadas.
Comparando as temperaturas registadas no interior da caixa-de-ar com as exteriores, verifica-se que existe uma dependência entre estas, ou seja, sempre que a temperatura exterior varia, estas também o fazem.
T (º C ) R S ( k w /m 2 )
50 Influência dos Elementos de Obstrução no Desempenho Térmico da Parede de Trombe. 19/7 20/7 21/7 22/7 23/7 24/7 25/7 26/7 27/7 28/7 29/7 30/7 31/7 10 15 20 25 30 35 40 45 Dias º C Tca2 Tca1 Te
Gráfico 8 – Variação da temperatura na caixa-de-ar: Tca1 (temperatura na base); Tca2 (temperatura no topo); Te (temperatura exterior) (Cenário 2a).
No gráfico 9 apresentam-se os valores registados pelos sensores localizados na superfície da parede acumuladora em contacto com a caixa-de-ar. A localização dos sensores a diferentes cotas pode ser consultada na figura 19.
As temperaturas médias registadas durante o período de estudo pelos sensores Tsup1, Tsup2 e Tsup3 foram de 30,7ºC, 30,2ºC e 29,7ºC respetivamente.
A superfície da parede acumuladora em contacto com a caixa-de-ar está pintada de preto para permitir que os ganhos térmicos sejam maiores.
A curva correspondente ao sensor Tsup1, localizado no fundo da caixa-de-ar, é a que apresenta valores da temperatura mais elevados. A explicação para isto ter acontecido é o facto da sombra produzida pela pala horizontal não ser suficiente para cobrir todo o envidraçado, ficando assim a parte inferior deste exposta à totalidade da radiação solar.
T
(º
Influência dos Elementos de Obstrução no Desempenho Térmico da Parede de Trombe. 51 19/7 20/7 21/7 22/7 23/7 24/7 25/7 26/7 27/7 28/7 29/7 30/7 31/7 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Dias º C Tsup2 Tsup1 Tsup3
Gráfico 9 – Variação da temperatura superficial da parede acumuladora no interior da caixa-de-ar (Cenário 2a).
O gráfico 10 é composto por 3 curvas, nomeadamente, Tsup2, Tip e Tsup5 que representam os valores registados pelos respetivos sensores.
Estes sensores representam a transmissão da temperatura por condução através da parede acumuladora. O sensor Tsup2 está localizado na superfície da parede de Trombe que está em contacto com a caixa-de-ar, o sensor Tip está localizado no interior da parede acumuladora e o Tsup5 está localizado na superfície da parede acumuladora que está em contacto com o interior da célula de teste.
Como já foi referido a temperatura média do sensor Tsup2 é de 30,2ºC e por sua vez as temperaturas médias nos sensores Tip e Tsup5 são 28,2ºC e 25,9ºC respetivamente.
Analisando estes resultados verificamos que à medida que nos deslocamos da caixa-de-ar para o interior de compartimento a temperatura na parede acumuladora vai diminuindo, o que acontece devido à energia que é perdida para o exterior pelo envidraçado e pela energia que é transmitida através do ar que circula pelas aberturas de ventilação da parede acumuladora para o interior da célula de teste. Para além destes motivos, a principal razão para que exista tanta diferença entre a temperatura superficial 2 e as outras duas é devido à superfície onde o sensor se encontra estar pintada de preto.
A temperatura máxima registada no sensor Tsup2 foi de 44ºC, no sensor Tip foi de 33ºC e no sensor Tsup5 foi de 31ºC.
T
(º
52 Influência dos Elementos de Obstrução no Desempenho Térmico da Parede de Trombe. 19/7 20/7 21/7 22/7 23/7 24/7 25/7 26/7 27/7 28/7 29/7 30/7 31/7 15 20 25 30 35 40 45 Dias º C Tsup2 Tip Tsup5
Gráfico 10 - Transmissão da temperatura através da parede acumuladora: Tsup2 (temperatura superficial da parede acumuladora no interior da caixa-de-ar); Tip (temperatura no interior da parede acumuladora); Tsup5 (temperatura superficial da parede acumuladora em contacto com o interior da célula de teste (Cenário 2a).
No gráfico 11 apresentam-se as curvas referentes às temperaturas, exterior e interior. A temperatura média no interior da célula de teste que se verificou durante este período de ensaio foi de 25,8ºC, e por sua vez a temperatura que se fazia sentir no exterior desta foi em média 20,8ºC.
A temperatura máxima registada no interior da célula de teste durante o dia foi de 37ºC e a mínima registada durante a noite foi de 19ºC. No exterior a temperatura máxima foi de 37ºC e a mínima durante a noite foi de 12ºC.
Esta diferença entre as temperaturas interior e exterior acontece devido ao facto do sombreamento provocado pela pala horizontal utilizada no envidraçado da parede de Trombe não ser total.
A linha horizontal presente no gráfico 11 localizada nos 25ºC representa a temperatura de conforto no interior das habitações na época do verão.
Comparando as temperaturas registadas pelo sensor no interior da habitação com as curvas da temperatura de conforto de 25ºC conclui-se que as temperaturas no interior da habitação são muito superiores a esta e, com tal, o sistema de sombreamento não cumpre a sua função.
T
(º
Influência dos Elementos de Obstrução no Desempenho Térmico da Parede de Trombe. 53 19/7 20/7 21/7 22/7 23/7 24/7 25/7 26/7 27/7 28/7 29/7 30/7 31/7 10 15 20 25 30 35 40 Dias ºC Te Ti
Gráfico 11 – Variação da temperatura interior (Ti) e da temperatura exterior (Te) (Cenário 2a).
4.3.2 – Cenário 2 B
A pala horizontal utilizada tinha 3.00x1.20 m, como se pode ver no esquema das figuras 23 e 24. Durante a realização dos ensaios as aberturas existentes na parede acumuladora estiveram sempre abertas, assim como a persiana. O período de ensaio decorreu entre o dia 7/8 e 15/8 de 2013.
No gráfico 12 estão representados os valores da temperatura exterior e da intensidade da radiação solar.
Analisando o gráfico pode verificar-se que a temperatura média registada no exterior da célula de teste durante os dias do ensaio foi de 26ºC, a máxima foi de 41,8ºC e a mínima de 11,6ºC.
Os valores da radiação solar são semelhantes ao longo de todo o período de estudo, variando o seu máximo entre 0.7 e 0.8 kW/m2 durante os vários dias. O mesmo se aplica para a temperatura exterior que, exceto no dia 7 de agosto, se manteve com os valores da máxima e mínima muito parecidos ao longo dos 8 dias.
Na curva relativa à intensidade da radiação solar vêm-se alguns “picos” nas curvas, isto representa obstáculos que podem estar a causar sombra ao sensor ou então a presença de nuvens nesse determinado instante.
T
(º
54 Influência dos Elementos de Obstrução no Desempenho Térmico da Parede de Trombe. 10 20 30 40 50 º C 7/8 8/8 9/8 10/8 11/8 12/8 13/8 14/8 15/8 16/8 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 Dias k W /m 2 RS Te
Gráfico 12- Variação da temperatura exterior (Te) e da intensidade de radiação solar (RS) (cenário 2b).
No gráfico 13 são apresentadas as temperaturas registadas na caixa-de-ar durante o período de recolha de dados presentes na sua legenda. Analisado este gráfico pode verificar-se que no sensor Tca1 a temperatura média foi de 30,1ºC e no sensor Tca2 foi de 32,1ºC.
Analisando as curvas Tca1 e Tca2 pode ver-se que a temperatura máxima registada durante o dia no sensor 1 foi de 46ºC e a mínima foi de 17ºC. No sensor 2 a temperatura máxima registada foi de 44.5ºC e a mínima de 19ºC.
As temperaturas registadas no sensor Tca2 localizado no topo da caixa-de-ar foram inferiores àquelas registadas no fundo da caixa-de-ar (Tca1) e superiores às exteriores.
O ar quente é mais leve do que o ar frio e desloca-se para cima consequentemente aumentando a temperatura desse local. No caso da caixa-de-ar neste ensaio, não se verifica esse fenómeno pois, a temperatura registada no fundo é maior do que a registada em cima, isto deve-se ao facto da sombra criada pela pala horizontal proteger a parte superior do envidraçado mais tempo do que o fundo, sendo a temperatura neste local superior, ver figura 24.
Comparando estas temperaturas, verifica-se que existe uma dependência entre elas, ou seja, sempre que a temperatura exterior varia, estas também o fazem.
T (º C ) R S ( k w /m 2 )
Influência dos Elementos de Obstrução no Desempenho Térmico da Parede de Trombe. 55
Figura 30 - Sombra provocada pela pala horizontal B
7/8 8/8 9/8 10/8 11/8 12/8 13/8 14/8 15/8 16/8 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Dias º C Tca1 Tca2 Te
Gráfico 13 – Variação da temperatura na caixa-de-ar:Tca1 (temperatura na base);Tca2 (temperatura no topo); Te (temperatura exterior) (Cenário 2b).
No gráfico 14 estão representadas as curvas relativas às temperaturas superficiais da parede acumuladora no interior da caixa-de-ar.
A temperatura média registada durante o período de estudo pelos sensores Tsup1, Tsup2 e Tsup3 foi de 32,5ºC, 33,2ºC e 33,3ºC respetivamente.
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(º
C
56 Influência dos Elementos de Obstrução no Desempenho Térmico da Parede de Trombe. A temperatura máxima registada na superfície foi no sensor Tsup1, localizado no fundo da caixa-de-ar, com o valor de 50.5ºC e mais baixa foi registada no mesmo sensor com o valor de 19ºC.
Durante o dia a sombra que a pala horizontal cria, abrange mais tempo a zona superior do envidraçado por isso, a sombra faz com que as temperaturas sejam mais elevados na superfície inferior, que está mais tempo em contacto com a radiação solar. Por sua vez durante o período noturno, como já não existe radiação solar, e como o ar quente se desloca para o topo da caixa-de-ar, as temperaturas registadas nos sensores mais elevados são maiores.
Estas temperaturas são muito elevadas, quer durante o período diurno, quer durante o período noturno. Verifica-se que a pala horizontal por si só não consegue provocar um sombreamento suficiente para manter as temperaturas na zona de conforto.
7/8 8/8 9/8 10/8 11/8 12/8 13/8 14/8 15/8 16/8 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Dias ºC Tsup1 Tsup2 Tsup3
Gráfico 14 - Temperaturas superficiais da parede acumuladora no interior da caixa-de-ar (Cenário 2b).
O gráfico 15 é composto por 3 curvas, nomeadamente, Tsup2, Tip e Tsup5.
A curva Tsup2 representa a temperatura registada pelo sensor localizado na superfície da parede acumuladora em contacto com a caixa-de-ar, a curva Tip é relativa às temperaturas recolhidas pelo sensor localizado no interior da parede acumuladora e a Tsup5 é referente às temperaturas na superfície da parede acumuladora em contacto com o interior da célula de teste.
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C
Influência dos Elementos de Obstrução no Desempenho Térmico da Parede de Trombe. 57 Como já foi referido a temperatura média do sensor Tsup2 é de 33,2ºC e por sua vez as temperaturas médias nos sensores Tip e Tsup5 são 30,8ºC e 29,1ºC respetivamente.
A temperatura máxima registada no sensor Tsup2 foi de 47ºC e por sua vez a máxima registada nos sensores Tip e Tsup5 foi de 36ºC e 34.5ºC, respetivamente.
Analisando estes resultados verificamos que à medida que nos deslocamos da caixa-de-ar para o interior de compartimento a temperatura na parede acumuladora vai diminuindo, o que nos leva a pensar que parte da energia é perdida para o exterior pelo envidraçado e outra é transmitida através do ar que circula pelas aberturas.
A explicação para existir uma diferença entre a Tsup2 e as restantes é o fato da superfície desta estar pintada de preto, o que leva a um grande aumento dos seus ganhos térmicos.
7/8 8/8 9/8 10/8 11/8 12/8 13/8 14/8 15/8 16/8 20 25 30 35 40 45 50 Dias ºC Tsup2 Tip Tsup5
Gráfico 15 - Transmissão da temperatura através da parede acumuladora: Tsup2 (temperatura superficial da parede acumuladora no interior da caixa-de-ar); Tip (temperatura no interior da parede acumuladora); Tsup5 (temperatura superficial da parede acumuladora em contacto com o interior da célula de teste (Cenário 2b).
No gráfico 16 temos a comparação entre as curvas referentes às temperaturas exterior e interior. A temperatura média no interior da célula de teste que se verificou durante este período de ensaio foi de 29,4ºC, e por sua vez a temperatura que se fazia sentir no exterior desta foi em média 25,6ºC.
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58 Influência dos Elementos de Obstrução no Desempenho Térmico da Parede de Trombe. A temperatura máxima diurna registada no exterior foi de 42ºC e no interior de 39.5ºC. Quanto às temperaturas mínimas registadas durante a noite no exterior, o seu valor foi de 12.5ºC e no interior de 18.5ºC.
Esta diferença entre as temperaturas interior e exterior acontece devido ao facto do sombreamento provocado pela pala horizontal utilizada não ser suficiente para criar uma área de sombra em todo o envidraçado durante o tempo necessário. Isto levou a que grande parte da radiação solar fosse absorvida pelo sistema e levando assim a um aumento muito grande da temperatura interior.
Se compararmos as temperaturas registadas pelo sensor no interior da célula de teste, com a linha horizontal localizada na temperatura de conforto para a estação do verão, percebesse que este sistema não funciona corretamente.
7/8 8/8 9/8 10/8 11/8 12/8 13/8 14/8 15/8 16/8 10 15 20 25 30 35 40 45 Dias º C Te Ti
Gráfico 16 – Variação da temperatura interior (Ti) e da temperatura exterior (Te) (Cenário 2b).