O UTROS S ISTEMAS

Um dos factores da perda de eficiência dos painéis fotovoltaicos é o seu aquecimento, uma vez que nem toda a radiação incidente é convertida em energia eléctrica, estimando-se nalguns casos perdas de 0.5% por o_{C. A utilização de painéis de PCM como meio para moderar este} aquecimento foi estudada por Huang [56]. Durante a experiência, a temperatura de transição do PCM usado era de 32 o_{C e a temperatura ambiente foi mantida nos 20} o_{C. Para uma} radiação incidente de 1000 W/m2_{, usando um painel com 20 mm de espessura, a temperatura} à superfície frontal do painel manteve-se abaixo dos 36 o_{C durante cerca de 80 minutos,} enquanto que para uma radiação incidente de 750 W/m2_{, usando um painel com 40 mm de} espessura, a temperatura à superfície frontal do painel manteve-se abaixo dos 33 o_{C durante} cerca de 150 minutos.

Diversos sistemas de aquecimento/arrefecimento possuem longas secções de tubagem para transporte dos fluidos quentes/frios utilizados. Nos sistemas convencionais, a energia térmica é transportada e transferida através do calor sensível do fluido utilizado, sendo portanto proporcional à diferença entre a temperatura da fonte quente/fria e a temperatura da zona a climatizar. Uma vez que esta diferença é muitas vezes relativamente pequena, o fluido tem de ser bombeado a elevados caudais, originando um consumo energético elevado devido à utilização das bombas. O uso de PCM sob a forma de partículas em suspensão numa fase fluida é pois uma forma de obter um fluido de aquecimento ou refrigeração com uma capacidade térmica adicional, resultante do calor latente associado à mudança de fase. Além do acréscimo de capacidade térmica, uma outra vantagem desta solução é o facto de não necessitar de equipamento adicional podendo ser bombeado e transportado por sistemas convencionais. A adaptabilidade ao uso deste tipo de suspensões de microcápsulas de PCM foi avaliada por Gschwander et al. [57]. Neste estudo diferentes concentrações (10%, 20% e 30%) foram bombeadas a 500 l/h através de um circuito de aquecimento/arrefecimento, correspondendo a cerca de 33 ciclos de fusão/cristalização por hora. As cápsulas não apresentaram degradação significativa ao fim de cerca de 12 semanas ininterruptas de ciclos (equivalente a alguns anos em aplicação real), correspondendo à solicitação. Com somente 20%, a capacidade de armazenamento deste fluido de refrigeração/aquecimento é o dobro do da água, habitualmente usada para o mesmo efeito.

Com o objectivo de verificar o efeito da impregnação por vácuo em materiais porosos (perlite, argila e cinzas volantes expandidas), nas propriedades de PCM (parafina e ácido cáprico), um importante estudo foi levado a cabo por Zhang [58]. A incorporação na estrutura porosa originou desvios de 3% e 16%, respectivamente para a parafina e para o ácido cáprico, na temperatura pico de fusão relativamente aos picos verificados para as substâncias puras. 3.2.9 APLICAÇÕES COMERCIAIS

Para além dos PCM comercializados nas suas diferentes formas, alguns já apresentados no Capítulo 2 – Tabela 2.3, existem também algumas soluções construtivas já comercializadas, assentes naturalmente na natureza do PCM e modo de suporte utilizado. Sem prejuízo de outras soluções, apresenta-se neste ponto, o conjunto de soluções com maior dinâmica de mercado, fruto de vários anos de investigação e de parceria entre diversas entidades de renome mundial, das quais se destacam: a BASF, a Maxit e o Fraunhofer Institut Solare Energiesysteme na Alemanha.

3.2.9.1 MICRONAL®PCM

O Micronal® PCM da BASF consiste em microcápsulas de PCM sintetizadas pelo processo de polimerização em emulsão e constituído por uma parede em polimetilmetacrilato (PMMA) e um núcleo em parafina. Deste processo de polimerização resulta uma suspensão de microcápsulas em água, com dimensões entre 2-20 µm, que pode depois ser seca por um processo designado de “spray drying”, transformando-se num pó com partículas de dimensões entre 100-300 µm, constituídas por microcápsulas aglomeradas (Figura 3.15).

A Tabela 3.1 apresenta as principais propriedades do Micronal® PCM. O produto é comercializado tanto em suspensão como em pó, com as designações de Micronal® DS 5008 X e Micronal® DS 5001 X.

Tabela 3.1 – Propriedades do Micronal® PCM [59].

Propriedade DS 5008 X DS 5001 X Conteúdo em sólidos (%) 99 ± 1 pH 7.5 – 8.5 (400 g/l, 20 oC) 7.5 – 8.5 (100 g/l, 20 oC) Massa Volúmica (kg/m3) 250 – 350 Temperatura de Fusão (oC) 23 26 Calor Latente (kJ/kg) 110 Temperatura de Ignição (oC) 230 500

3.2.9.2 MICRONAL®PCMSMARTBOARDTM/KNAUF PCMSMARTBOARDTM

Este produto refere-se a placas de gesso cartonado incorporando microcápsulas de PCM da BASF, disponível tanto na versão 23 (Micronal® DS 5008 X) como na versão 26 (Micronal® DS 5001 X). Comercializado pela Knauf, apresenta-se com diferentes designações comerciais, nomeadamente, Micronal®PCM SmartBoardTM _{23/26 e K764 Knauf PCM SmartBoard}TM _23/26. A Figura 3.16 apresenta esquematicamente uma destas placas e a Tabela 3.2 compila as principais propriedades das mesmas.

Figura 3.16 – Aspecto das placas PCM SmartBoard [60,61].

Tabela 3.2 – Propriedades do PCM SmartBoardTM [60,61].

Propriedade Valor Característico

Dimensões (C x L x E) (mm) 2000 x 1250 x 15 Densidade (kg/m2) 12 ± 0.5 Conteúdo em PCM (kg/m2_{) 3} Temperaturas de Fusão (o_{C) 23 / 26} Calor Latente (kJ/m2_{) (Wh/m}2_{) 330 (100)} Calor Específico (kJ/kg.o_{C) 1.20} Condutividade Térmica (W/m.o_{C) 0.20}

3.2.9.3 MAXIT®CLIMA 26

Este produto trata-se de uma massa à base de gesso, para aplicação mecânica, que incorpora microcápsulas de PCM da BASF na versão 26 (Micronal® DS 5001 X). As propriedades do produto encontram-se resumidas na Tabela 3.3. É comercializado em sacos de 30 kg ao preço de 81.90 €/saco (2730 €/tonelada) [62].

Tabela 3.3 – Propriedades do Maxit® Clima 26 [62].

Propriedade Valor Característico

Densidade Aparente (kg/m3_{) 640}

Massa Volúmica em Pasta (kg/m3_{) 1340}

Conteúdo em PCM (%) 20

Temperaturas de Fusão (o_{C) 26}

Calor Latente (kJ/kg) 18

Água de Amassadura (%) 64

Rendimento da Pasta (kg/m2) (15mm) 13

Resistência à Flexão (MPa) (28 dias) 0.7

Resistência à Compressão (MPa) (28 dias) 1.6

3.2.9.4 CELBLOC PLUS

A H+H Celcon produz este tipo de blocos em betão leve incorporando Micronal® PCM da BASF, no entanto a versão utilizada é desconhecida. A Figura 3.17 apresenta esquematicamente o aspecto destes blocos.

3.2.9.5 SISTEMA ILKATHERM

Este sistema utiliza a combinação explorada por Griffiths [45] e apresentada anteriormente no ponto 3.2.3, baseado no conceito painéis para arrefecimento de tectos falsos. Este sistema é uma parceria entre a ILKAZELL GmbH Zwickau, a BASF (PCM SmartBoard) e a Elastogran (espumas em poliuretano). As especificações técnicas do sistema e dos tipos de painéis disponíveis, apresentam-se na Tabela 3.4. Na Figura 3.18 apresenta-se esquematicamente os diversos constituintes do sistema.

Tabela 3.4 – Características do sistema ILKATHERM [64].

Propriedade / Painel IT 75 IT 100 IT 80 PCM IT 105 PCM Dimensões (C x L x E) (mm) 2600 x 625 x 75 2600 x 625 x 100 n.a. x 625 x 80 n.a. x 625 x 105 Densidade (kg/m2₎ 24 25 26 28 Isolamento Acústico (dB R’w) 32 36 32 36 U (W/m2.oC) 0.39 0.28 0.39 0.28

n.a., não aplicável (dependendo do projecto)

Figura 3.18 – Aspecto do painel ILKATHERM para arrefecimento de tectos falsos [64].

Do topo para a base, o painel representado é constituído por: (1) chapa metálica; (2) 80 mm de isolamento em espuma rígida de poliuretano; (3) rede de tubos capilares em polipropileno, distanciados entre si 10 mm e (4) placa de Micronal® PCM SmartBoard.