Revestimentos frios

A partir de estudos com resultados como o de Synnefa et al. (2006), os pesquisadores passaram a chamar de revestimentos frios aqueles que apresentam refletância e emitância elevadas (como por exemplo grande parte das tintas brancas). Tais materiais refletem grande parte da energia solar incidente e irradiam grande parte do calor absorvido, não aumentando consideravelmente sua temperatura superficial. Dentre as opções de materiais refletivos, basicamente apenas os revestimentos metálicos, ou com pigmentos metálicos, não poderiam ser considerados materiais frios. Nenhum dos estudos encontrados determina valores mínimos de refletância e emitância para que determinado revestimento possa ser considerado um revestimento frio, sendo esse um conceito aparentemente ainda em formação. A maior parte das pesquisas estuda a aplicação de tais materiais em coberturas ou pavimentos externos, pois estas seriam as superfícies com maior incidência de radiação solar.

Akbari et al. (2005) realizaram estudo buscando expandir a base de dados de monitoramento do desempenho de coberturas frias na Califórnia, com medições em uma escola primária, um armazém refrigerado de frutas e uma loja de varejo. Os resultados deste estudo, combinado a outros, permitiram a estimativa da economia obtida com a implementação do Programa Telhados Frios na Califórnia. A loja possuía cobertura composta por forro de madeira compensada e placas finas minerais de cor cinza. A cobertura da escola era composta por

placas finas minerais cinza sobre uma camada de isolamento térmico de 20 cm de lã de vidro. O armazém possuía um setor com cobertura metálica (sem pintura) e outro coberto com uma membrana preta.

As três edificações estudadas por Akbari et al. (2005) passaram por um retrofit que revestiu os telhados originais (com refletâncias entre 0,04 e 0,30) com revestimentos frios (com refletâncias entre 0,63 e 0,83). Os autores não apresentaram informações sobre a emitância dos revestimentos. Tais edificações foram monitoradas antes e após o retrofit, sendo medidas as temperaturas superficiais externa e interna, temperaturas do ar interna e externa, umidade relativa externa, velocidade do ar, insolação, consumo de energia com condicionamento de ar e consumo total de energia. Para estimar a economia de energia para resfriamento foram usados dados de consumo diário de energia com condicionadores e chillers. A economia de energia resultante do retrofit do telhado foi calculada pela diferença entre a média de consumo durante o período anterior e o posterior à alteração (considerando períodos de um mês). Porém, tendo em vista algumas diferenças apresentadas entre os dois períodos (diferenças nas cargas internas, na temperatura interna, nas condições operacionais e nas condições climáticas), foram realizados ajustes nos dados de consumo para resfriamento.

Os estudos de Akbari et al. (2005) apresentaram que, como resultado do retrofit, a maior economia na média do consumo energético com condicionamento artificial ocorreu no caso da loja: 52%. A economia obtida foi elevada mesmo nos horários de pico da demanda de condicionamento (redução de 51%). Na escola, a economia no consumo médio energético com condicionamento foi de aproximadamente 18% e, no pico da demanda, a economia média foi de 11%. No caso do armazém, a economia média no pico da demanda foi de 7%.

Além disso, Akbari et al. (2005) realizaram simulações computacionais (para a escola e a loja), utilizando modelos calibrados no programa DOE-2, a fim de extrapolar os resultados para diferentes climas da Califórnia. No caso do armazém refrigerado, a extrapolação para outros climas foi obtida a partir de correlações empíricas; a simulação não foi utilizada, pois o programa computacional apresenta limitações para simular o tipo de sistema de condicionamento presente no armazém. Os dados

medidos, juntamente com dados de simulação, foram utilizados para estimar a economia de energia pelo retrofit do telhado, em edificações similares, para todas as zonas climáticas da Califórnia. Esse estudo indicou que em todos os tipos de clima da Califórnia haveria economia de energia pela adoção de telhados frios nesses tipos de edificações. Essa economia seria sempre maior para a loja, provavelmente porque ela apresentava pouco isolamento na cobertura e muitas horas de uso de condicionamento artificial.

Romeo e Zinzi (2013) se propuseram a estudar o impacto da aplicação de material frio na cobertura de uma escola na Sicília, Itália. Segundo os autores, tal região apresenta edificações caracterizadas por uma alta demanda de energia para resfriamento. O telhado existente na edificação era de telha de concreto, escurecida pela sujeira acumulada ao longo dos anos, sem isolamento térmico. Tal cobertura passou por um retrofit, recebendo duas demãos de tinta branca com um acabamento lavável. A edificação foi monitorada, antes e após o retrofit, e esses dados foram utilizados na calibração de um modelo para simulação computacional no programa TRNSYS (Versão 16). Após a calibração, o modelo foi simulado com condicionamento artificial para um ano típico. Eles variaram a refletância da cobertura do modelo entre 0,25 (correspondendo à refletância antes do retrofit) e 0,82 (refletância depois do retrofit). Os valores intermediários de refletância também simulados foram 0,30; 0,45; 0,50; 0,60 e 0,70. O valor definido para a emitância foi 0,9, e tal dado não foi variado. Os autores também simularam o modelo com isolamento térmico na cobertura.

Os resultados das simulações de Romeo e Zinzi (2013) mostraram que, para o caso sem isolamento térmico na cobertura, a demanda por aquecimento foi maior que a por resfriamento. Nesse caso, a menor demanda total por condicionamento (aquecimento+ resfriamento) ocorreu para a refletância de 0,7. Isso significa que o material usado no retrofit não foi a melhor solução para a edificação estudada. Já para a simulação do modelo com isolamento térmico na cobertura, a demanda por resfriamento foi maior e a menor demanda total por condicionamento ocorreu para a refletância mais alta (0,82). Essa pesquisa demonstrou que, em locais com necessidade tanto de resfriamento quanto de aquecimento, não se deve

generalizar as vantagens do uso de materiais frios para qualquer edificação.

Brito Filho et al. (2011) buscaram avaliar os efeitos da refletância solar e também da emitância na temperatura superficial e no fluxo de calor de coberturas de edificações condicionadas artificialmente, para a cidade de São Paulo. As análises foram baseadas na análise do fluxo de calor da cobertura através de equações matemáticas. Foram estudadas duas configurações de cobertura (com e sem isolamento térmico) variando os valores de refletância e emitância de 0,3 a 0,9.

Os resultados de Brito Filho et al. (2011) mostraram, conforme já era esperado, que as coberturas com maior refletância apresentam melhor desempenho. As menores temperaturas superficiais foram obtidas pela cobertura sem isolamento térmico, com alta refletância e alta emitância. O menor fluxo de calor ocorreu na cobertura com isolamento, com alta refletância e alta emitância. Com isso verifica-se que a refletância e a emitância elevadas favoreceriam o desempenho térmico do caso estudado. Porém, destaca-se que os resultados demonstraram que as coberturas com menor temperatura superficial nem sempre correspondem àquelas com menor fluxo de calor para o interior. Os resultados mostraram ainda que, na cobertura sem isolamento térmico, a emitância praticamente não teve efeito sobre o fluxo de calor, apesar de ter influenciado a temperatura superficial.

Borge-Diez et al. (2013) testaram a aplicação de estratégias passivas de condicionamento para abrigos no Haiti. Um terremoto em tal país resultou em grande número de desabrigados, e na necessidade por abrigos de baixo custo. A impossibilidade do uso de resfriamento artificial faz com que a adoção de estratégias passivas seja a única opção para otimizar as condições térmicas desses ambientes, proporcionando condições dignas aos seus ocupantes. Os pesquisadores testaram três estratégias para a cobertura: uso de revestimento frio, isolamento térmico e ventilação natural. Eles realizaram simulação computacional no programa EnergyPlus, modelando a edificação (ventilada naturalmente) com as três estratégias e combinações delas. Os resultados apontaram o uso de revestimento frio e ventilação natural na cobertura (sem isolamento) como a combinação que proporcionou menores

temperaturas internas no modelo. Essa solução seria capaz de elevar o conforto térmico em até 16%.

É possível verificar que as pesquisas citadas têm em comum o fato de testarem a aplicação de revestimentos frios em coberturas de edificações. A cobertura sempre é destacada como sendo o componente do envoltório mais indicado para receber tal estratégia por estar mais exposto à radiação solar. Verifica-se ainda que a refletância é sempre a propriedade mais destacada, pois exerce maior influência sobre os resultados. Os estudos, tanto em edificações reais quanto com simulações computacionais, apontam que o uso de revestimentos com maior refletância resulta em menores temperaturas superficiais e em redução da demanda por resfriamento artificial. Isto é vantajoso no caso de edificações inseridas em climas predominantemente quentes. Porém, em regiões com clima temperado (com estação quente e estação fria) pode resultar em elevação na demanda por aquecimento.

2.2.3 Revestimentos com alta refletância ao