Revestimentos refletivos

Os revestimentos com alta refletância são aqueles que refletem a maior parte da radiação solar e por isso, durante o dia, ficam com temperaturas superficiais mais baixas que os demais materiais. Uma menor temperatura superficial em um componente construtivo resultaria em menor fluxo de calor transmitido ao interior de um ambiente, diminuindo a necessidade de gastos energéticos com condicionamento de ar para resfriamento. Com isso, quando utilizados em climas quentes, permitiriam a manutenção de ambientes confortáveis termicamente, resultando na melhoria do desempenho térmico das edificações. Além disso, por contribuírem com o não aquecimento do ar do seu entorno, os materiais refletivos seriam capazes de melhorar o microclima.

Muitos experimentos já foram realizados avaliando a eficiência dos materiais refletivos na redução do consumo energético para resfriamento em edificações. Akbari et al. (1997) avaliaram, em três edificações, a economia de energia para resfriamento decorrente da alteração da refletância de seus telhados. O estudo foi realizado na cidade de Sacramento, na Califórnia (EUA), nos meses de verão. Uma edificação

residencial e dois bangalôs escolares foram monitorados durante algumas semanas com a cobertura original (baixa refletância) e, posteriormente, após a pintura da cobertura com uma tinta de alta refletância, foram monitorados por mais algumas semanas (o tempo de monitoramento foi diferente em cada edificação). Os resultados indicaram que, durante toda a estação quente, a economia de energia para resfriamento poderia chegar a cerca de 80% na residência e cerca de 35% nos bangalôs escolares.

Na pesquisa de Akbari et al. (1997) também foram realizadas simulações computacionais, utilizando o programa DOE-2.1E, porém foram verificadas discrepâncias entre os valores simulados e os medidos. Eles consideraram que a economia de energia para resfriamento foi significativamente subestimada nas simulações, de forma que não puderam confiar nos resultados obtidos por simulação.

A pesquisa de Jo et al. (2010) apresenta um método que integra o uso de dados de um edifício real e a simulação computacional, a fim de analisar a economia de energia alcançada pelo uso de material refletivo na cobertura de um edifício comercial em Phoenix, Arizona. A cidade é caracterizada por altas médias de temperaturas e baixa umidade ao longo do ano. O edifício estudado passou por retrofit em metade do seu telhado, recebendo nessa parte da cobertura um material refletivo composto por agregado de mármore branco.

A cobertura da edificação foi monitorada por Jo et al. (2010), sendo obtidas as refletâncias e as temperaturas superficiais nas duas áreas de telhado (com e sem retrofit) em um período de 40 dias. Também foram medidas a temperatura do ar e a umidade relativa durante o período analisado. Dados climáticos obtidos em uma estação meteorológica, nos 40 dias de monitoramento, foram utilizados para calibrar um modelo computacional no programa EnergyPlus. As temperaturas superficiais do telhado medidas e simuladas foram comparadas e o resultado demonstrou que elas ficaram semelhantes, com diferenças consideradas aceitáveis. A análise de correlação entre temperaturas superficiais medidas e simuladas obteve coeficiente de determinação R² de aproximadamente 0,97.

O modelo computacional foi usado para simular a edificação em três casos: com a cobertura original, com 50% do telhado com material refletivo, com 100% do telhado com material refletivo. Os resultados de Jo et al. (2010) indicaram que

a adoção do material refletivo em 100% da cobertura reduziria o consumo anual de energia da edificação em 3,16%, correspondente a uma economia por área de 23,9 kWh/m². A economia mensal de energia para resfriamento ficaria entre 8,4% e 12,6%. O percentual de economia obtido não foi elevado talvez porque o consumo energético do edifício era muito alto e também devido ao isolamento térmico existente na cobertura. Apesar da economia pequena em termos percentuais, ela foi elevada em termos absolutos (redução de 245.120,94 kWh por ano).

Comparando os resultados dos estudos de Akbari et al. (1997) e Jo et al. (2010) verifica-se que ambos obtiveram redução do consumo de energia para resfriamento pelo uso de revestimentos de alta refletância na cobertura. Porém, tais pesquisas apontam valores muito diferentes de percentual de economia de energia obtido. Isso indica que não é possível determinar de forma generalizada o potencial de economia de energia para resfriamento pelo uso de revestimentos refletivos. Esse potencial depende de outros fatores, tais como o clima do local (quantidade de horas de desconforto por calor), a transmitância térmica e capacidade térmica do envoltório, as cargas térmicas internas da edificação, etc.

A fim de comparar o desempenho de diferentes materiais refletivos, Synnefa et al. (2006) realizaram medições de temperatura superficial em amostras de quatorze tipos de revestimentos brancos e prateados, disponíveis comercialmente para uso em edificações e no meio urbano. Também foram medidos, para comparação, um revestimento preto, telha de concreto aparente, mármore branco e cerâmica branca. Foram utilizados sensores de temperatura superficial conectados a data- loggers que mediam os valores a cada 10 minutos. Complementarmente, uma câmera de infravermelho foi usada para observar a distribuição térmica na superfície das amostras. A emitância e a refletância das amostras também foram medidas. Dados do ambiente foram obtidos em uma estação meteorológica localizada próxima ao local dos experimentos. As imagens termográficas (da câmera de infravermelho) mostraram que a temperatura na superfície das amostras era quase uniforme, apenas com um gradiente de temperatura nas bordas.

Synnefa et al. (2006) concluíram que, no período diurno, a temperatura superficial das amostras era influenciada principalmente por sua refletância solar. Por isso, durante o dia,

as amostras brancas (maior refletância) apresentaram menor temperatura superficial que as amostras prateadas. Já no período noturno, quando não há radiação solar, a emitância se tornava o fator predominante no desempenho térmico das amostras. Sendo assim, à noite, a amostra de maior emitância (que era também branca) tinha a menor temperatura superficial. A amostra com maiores temperaturas à noite era prateada, ou seja, a amostra com menor emitância. Para os autores, isso significou que os revestimentos brancos tiveram melhor desempenho que os prateados e que, quanto maiores os valores de refletância e emitância, mais frio o revestimento se mantém.