Como foi anteriormente referido o cenário 1 decorreu entre os dias 17 de maio e 1 de junho de 2013 e o sistema de obstrução utilizado foi a persiana. Este sistema esteve fechado durante alguns dias do período de medição e aberto durante outros, como se indica nos gráficos seguintes com 1 para a persiana fechada e 0 para aberta.
No gráfico 2 são apresentados os valores obtidos para a temperatura exterior e para a intensidade da radiação solar durante esse período.
A curva relativa à radiação solar nos diferentes cenários apresenta grandes oscilações durante o período diurno, isto deve-se ao facto de existirem obstáculos que em determinadas horas do dia provocam sombra no sensor.
Relativamente à temperatura exterior verifica-se que os seus valores oscilaram ao longo do período considerado, principalmente no que se refere aos valores máximos obtidos. Entre os dias 23 e 26 de maio de 2013 atingiu o valor máximo de 28ºC durante o dia e mínimo de 8ºC durante a noite, enquanto nos períodos de 17 a 20 e de 26 a 28 de maio de 2013, estes valores apenas atingiram os máximos de 15 e 22ºC durante o dia e mínima de 4 e 7.5ºC durante a noite, respetivamente.
Consultando o gráfico 2 verifica-se que do dia 17 para o dia 18 existe uma redução da intensidade da radiação solar de 0.48 para 0.27 kW/m2, o mesmo acontece entre os dias 20 e 21 com uma redução de 0.1 kW/m2 e do dia 27 para 29 uma descida de 0.26 kW/m2.
42 Influência dos Elementos de Obstrução no Desempenho Térmico da Parede de Trombe. Entre os dias 22 e 28 de maio a radiação solar é muito semelhante contrariando os valores da temperatura exterior uma vez que existe uma redução desta a partir do dia 26. Nos dias 26 a 28 o valor da radiação solar é um pouco inferior em relação ao período entre 22 e 25 de maio. Contudo a diferença entre eles é menor do que a diferença entre as temperaturas exteriores nesses mesmos períodos.
0 5 10 15 20 25 30 ºC 17/50 18/5 19/5 20/5 21/5 22/5 23/5 24/5 25/5 26/5 27/5 28/5 29/5 30/5 31/5 1/6 2/6 0.2 0.4 0.6 0.8 Dias k W / m 2 Te RS
Gráfico 2 – Variação da temperatura exterior (Te) e da intensidade de radiação solar (RS) (cenário1).
No gráfico 3 e nos restantes gráficos representativos dos valores obtidos nos diversos sensores utilizados é também apresentada de forma esquemática a indicação da abertura e do fecho da persiana exterior para uma melhor interpretação dos resultados e da influência do seu funcionamento na variação da temperatura na parede de Trombe. Durante o período em que a legenda superior é zero, a persiana não está ativa. Quando esta é 1 significa que o sistema de oclusão está ativo, ou seja, que a persiana está fechada.
Os valores da temperatura exterior e da intensidade de radiação solar conduzem consequentemente à variação das temperaturas obtidas na caixa-de-ar como se pode verificar no gráfico 3. Neste gráfico são apresentadas as curvas da temperatura na base (Tca1) e no topo (Tca2) da caixa-de-ar.
Analisando as curvas Tca1 e Tca2 pode concluir-se que as suas temperaturas médias são respetivamente 17,3ºC e 19,7ºC. No sensor Tca1 a temperatura máxima registada durante o dia foi de 37ºC e a mínima registada à noite foi de 8ºC, sendo que no sensor Tca2 registaram- se as temperaturas de 40ºC e 10ºC respetivamente. T (º C ) R S ( k w /m 2 )
Influência dos Elementos de Obstrução no Desempenho Térmico da Parede de Trombe. 43 Analisando o gráfico 3 verifica-se que entre os dias 17 e 20 de maio a persiana se encontrava aberta sendo as temperaturas registadas na caixa-de-ar superiores comparativamente às exteriores, o mesmo aconteceu entre os dias 27 e 31 de maio. Se compararmos os períodos em que a persiana se encontrava aberta com os dias em que estava fechada conclui-se que o diferencial entre as temperaturas é diferente, sendo menor quando a persiana se encontrava ativa. Entre os dias 24 e 26 a persiana encontrou-se fechada e as temperaturas registadas na caixa-de-ar foram inferiores às exteriores, sendo por isso a influência da persiana muito elevada.
Sempre que a persiana se encontrava fechada e se procedeu à sua abertura ocorreu um aumento rápido da temperatura na caixa-de-ar. Um exemplo deste aumento ocorreu entre os dias 18 e 22 de maio estando a persiana aberta, exceto a partir da tarde do dia 20 quando foi fechada e posteriormente reaberta no final da tarde do dia 21. Isto levou a um aumento da temperatura no sensor Tca1 de 9.5ºC e no sensor Tca2 de 8.2ºC, representando assim um acréscimo de 34%. 17/5 18/5 19/5 20/5 21/5 22/5 23/5 24/5 25/5 26/5 27/5 28/5 29/5 30/5 31/5 1/6 2/6 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Dias º C Tca2 Tca1 Te 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1
Gráfico 3 – Variação da temperatura na caixa-de-ar: Tca1 (temperatura na base); Tca2 (temperatura no topo); 1-persiana fechada; 0-persiana aberta (cenário 1).
No gráfico 4 apresentam-se os resultados obtidos pelos sensores localizados na superfície da parede acumuladora, estando estes localizados a diferentes cotas, como se pode verificar na figura 19.
T
(º
44 Influência dos Elementos de Obstrução no Desempenho Térmico da Parede de Trombe. As temperaturas superficiais médias nos sensores 1, 2 e 3 são respetivamente 19.1ºC, 20.4ºC e 20.5ºC.
Analisando as três curvas do gráfico 4, pode verificar-se que, no cimo da parede de Trombe as temperaturas são superiores às temperaturas nos pontos de cota inferior. Isto prova que o ar frio proveniente da habitação entra no orifício de ventilação inferior e depois de aquecido no interior da caixa-de-ar sobe e saí nos orifícios de ventilação superiores em direção ao interior do compartimento.
Se se compararem as temperaturas registadas nos dias 18 a 20 de maio, onde a persiana se encontrava aberta, com as temperaturas registadas nos dias 24 a 27 de maio em que a persiana estava fechada, conclui-se que a temperatura superficial média no primeiro período foi de 17,3ºC e no segundo 18,3ºC. Também se constata que a temperatura máxima no primeiro período atingiu cerca de 35ºC e no segundo cerca de 22ºC. A temperatura registada durante o primeiro período teve uma maior amplitude, ao contrário do que aconteceu no segundo caso, onde se verificou uma menor oscilação. Isto deve-se ao facto da persiana diminuir a quantidade de energia que a parede de Trombe acumula durante o dia e também de diminuir a quantidade de energia que esta perde para o exterior durante a noite.
A utilização do sistema de oclusão permitiu, além da diminuição da amplitude térmica, que a temperatura média interior aumentasse 1ºC.
Entre os dias 23 e 27 de maio os valores da radiação solar foram semelhantes assim como as temperaturas exteriores como se pode observar no gráfico 2. Analisando o gráfico 4 pode ver- se que a partir do dia 24, quando a persiana foi fechada, a temperatura superficial da parede acumuladora desceu para os 24ºC. Sabendo que no dia 22 as temperaturas atingiram um máximo de 44ºC na superfície da parede acumuladora para intensidades de radiação solar iguais ao período referido anteriormente, pode afirmar-se que o fecho da persiana permitiu reduzir a temperatura superficial em 20ºC.
Assim pode-se afirmar que estando a persiana fechada, em dias com os valores da radiação solar semelhantes, a contribuição deste elemento de oclusão é muito significativa.
Analisando as curvas do gráfico 4, verifica-se que nos períodos em que a persiana se encontrava fechada as diferentes temperaturas superficiais estão próximas, sendo o seu diferencial reduzido. Pelo contrário quando a persiana está aberta o seu diferencial é maior, ou seja, a diferença entre as temperaturas Tsup 1, 2 e 3 é mais acentuada, sendo mais elevada a Tsup3 e menor a Tsup1. A localização do sensor 1 é no fundo, o 2 no meio e o 3 no topo da caixa-de-ar.
Influência dos Elementos de Obstrução no Desempenho Térmico da Parede de Trombe. 45 As temperaturas máximas registadas durante o dia ocorreram a 22 de maio, sendo a temperatura no sensor Tsup1 44ºC, no Tsup2 41ºC e no Tsup3 36ºC. Contrariando o que aconteceu anteriormente as temperaturas mais elevadas registaram-se no fundo da caixa-de-ar e foram diminuindo no sentido ascendente. Isto aconteceu devido à presença da pala horizontal que proporcionou mais tempo de sombra na zona superior do envidraçado.
Todos os dias durante o período noturno a temperatura mínima registada foi sempre no sensor Tsup1, tendo sido o seu mínimo 10ºC
17/5 18/5 19/5 20/5 21/5 22/5 23/5 24/5 25/5 26/5 27/5 28/5 29/5 30/5 31/5 1/6 2/6 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Dias º C Tsup3 Tsup2 Tsup1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1
Gráfico 4 - Temperaturas superficiais da parede acumuladora no interior da caixa-de-ar; 1-persiana fechada; 0-persiana aberta (Cenário 1).
O gráfico 5 é composto por 3 curvas Tsup2, Tip e Tsup5.
A curva Tsup2 diz respeito à temperatura superficial da parede acumuladora no interior da caixa-de-ar no seu ponto central, a curva Tip representa a temperatura verificada no interior da parede acumuladora e a curva Tsup5 a temperatura superficial dessa mesma parede no lado do interior do compartimento, como se pode ver na figura 17.
Como já foi referido a temperatura média do sensor Tsup2 é de 20,4ºC e por sua vez as temperaturas médias nos sensores Tip e Tsup5 são 18,9ºC e 17,4ºC respetivamente.
A temperatura na curva Tsup2 é superior às restantes pois esta superfície está pintada de cor preta e o sensor estava localizado na superfície da parede acumuladora que está em contacto com a caixa-de-ar, local onde ocorre o efeito de estufa e a temperatura é mais elevada.
T
(º
46 Influência dos Elementos de Obstrução no Desempenho Térmico da Parede de Trombe. 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 leva a pensar que parte da energia é perdida para o exterior pelo envidraçado. Este acontecimento foi o que levou à colocação da persiana nas horas em que não existe radiação solar e que a temperatura no interior é superior à exterior. Sendo de aplicar este sistema apenas em alturas em que é necessário o aquecimento do compartimento interior.
Como se pode ver no gráfico 5 entre os dias 18 e 21 de maio a persiana esteve aberta sendo a diferença entre a temperatura superficial, da parede acumuladora da fase que está em contacto com a caixa-de-ar, é muito maior comparando com o período entre os dias 24 e 27 quando esta esteve fechada.
17/5 18/5 19/5 20/5 21/5 22/5 23/5 24/5 25/5 26/5 27/5 28/5 29/5 30/5 31/5 1/6 2/6 10 15 20 25 30 35 40 45 Dias ºC Tsup2 Tip Tsup5 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1
Gráfico 5 - 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 1).
No gráfico 6 apresenta-se 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 foi de 17,4ºC, e por sua vez a temperatura que se fazia sentir no exterior desta foi em média 14ºC.
Esta diferença entre as temperaturas favorece a utilização da parede de Trombe como sistema de aquecimento passivo pois ajuda a aumentar a temperatura do interior da célula de teste.
T
(º
Influência dos Elementos de Obstrução no Desempenho Térmico da Parede de Trombe. 47 Como já foi referido a persiana foi fechada durante a noite e aberta durante os dias 27 e 31 de maio para reduzir as perdas pela sua envolvente e minimizar o efeito de inversão do fluxo de calor do interior para o exterior. Durante este período a temperatura no interior da célula de teste foi sempre superior à registada no exterior permitindo que esta se aproxima-se, em média, da temperatura de conforto de 20ºC para a estação de aquecimento.
Analisando o gráfico 6 verifica-se que em geral a temperatura interior foi superior à exterior, contudo nos dias 23 a 25 a temperatura exterior manteve-se constante e a temperatura interior apresenta um decréscimo ao longo desses dias, fazendo com que esta seja inferior à anterior. Um motivo para este acontecimento é que a temperatura acumulada no interior da célula de teste vai sendo dissipada em direção ao exterior pelas envolventes e como a persiana se encontrava fechada não existia forma de voltar a aquecer novamente.
17/5 18/5 19/5 20/5 21/5 22/5 23/5 24/5 25/5 26/5 27/5 28/5 29/5 30/5 31/5 1/6 2/6 0 5 10 15 20 25 30 35 Dias º C Te Ti 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1
Gráfico 6 – Variação da temperatura interior (Ti) e da temperatura exterior (Te) (Cenário 1).