Análise térmica de janela termotrópica em edifício na cidade de Porto Alegre

Abstract

Buscando-se maximizar os benefícios da disponibilidade de luz natural, edifícios comerciais e residencias utilizam alto nível de envidraçamento. Isto pode significar considerável aumento da demanda energética do edifício, caso o projeto esteja inadequado. As janelas termotrópicas exploram a propriedade de termocromismo de alguns materiais, para alterar dinamicamente a transmitância e a refletância da luz solar, e deste modo, se obter uma redução dos ganhos de calor solar. O presente trabalho visa verificar os efeitos da aplicação de janelas termotrópicas feitas com camada de hidroxipropilcelulose (HPC) em um escritório pequeno na cidade de Porto Alegre, RS. São analisadas diferentes concentrações de HPC: 2%, 4% e 6%; em variados ângulos de inclinação da janela: 90°, 60°, 30° e 0°. A análise térmica é realizada através do software EnergyPlus. A redução mais significativa de ganho de calor solar ocorre para a concentração de 6% de HPC, com a janela sendo utilizada como claraboia (0°), na qual se obtém uma carga solar 49% menor quando comparada com uma janela de vidro duplo comum. Entretanto, esse comportamento acarreta em um aumento de 16% no consumo com iluminação.

Commercial buildings and residences utilize a high level of glazing, seeking to maximize the benefits of the availability of natural light. If the project is inadequate, so much glass can increase the building energy demand. Thermotropic windows exploit the thermochromism property of some materials. This property dynamically changes the transmittance and reflectance of sunlight. Thus, obtaining a reduction in solar heat gains (SHG). The present work aims to verify the effects of applying thermotropic windows made with a layer of hydroxypropyl cellulose (HPC) in a small office in the city of Porto Alegre, RS. Different concentrations of HPC were analyzed: 2%, 4%, and 6%; at different angles of window inclination: 90°, 60°, 30°, and 0°. The EnergyPlus is used to perform the thermal analysis. The most significant reduction in solar heat gain occurs for the concentration of 6% HPC, with the window as a skylight (0°). A 49% lower solar load is obtained compared to an ordinary double-glazed window. However, electricity consumption with lighting increased by 16%.