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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.102.2022.tde-06062022-143613
Document
Author
Full name
Ana Carolina Hidalgo Araujo
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2022
Supervisor
Committee
Dornelles, Kelen Almeida (President)
Krüger, Eduardo Leite
Marinoski, Deivis Luis
Roriz, Victor Figueiredo
Title in Portuguese
Absortância solar e o envelhecimento natural de telhas expostas ao tempo
Keywords in Portuguese
Absortância solar
Degradação natural
Envelhecimento
Telhas
Abstract in Portuguese
Para amenizar os efeitos decorrentes do aumento das temperaturas superficiais no ambiente construído, pode-se adotar a utilização de revestimentos externos com baixa absortância solar combinada com alta emitância térmica, denominados frios ou refletivos. No entanto, a exposição destes materiais às intempéries pode implicar em modificações nas suas propriedades ópticas iniciais (absortância e emitância), alterando o desempenho térmico das mesmas. Esta avaliação relativa ao impacto da absortância solar em decorrência da degradação natural dos materiais foi recentemente incluída na norma de desempenho NBR 15575-1 (ABNT, 2021). O objetivo principal deste trabalho é avaliar os impactos deste envelhecimento natural sobre as características de absortância solar para telhas cerâmicas (esmaltadas ou não-esmaltadas) e de concreto, ao longo de dois anos. Com isso, parte da lacuna existente em relação à falta de dados confiáveis referente à absortância solar de telhas cerâmicas e de concreto que considerem as alterações decorrentes de seus envelhecimentos naturais puderam ser preenchidas. Complementarmente, também foram avaliadas as variações das emitâncias térmicas e parâmetros de cor, além do monitoramento contínuo das temperaturas superficiais das amostras ao longo dos 24 meses de exposição ao tempo. Para viabilizar estes objetivos, uma das etapas desta dissertação consistiu no desenvolvimento de uma estação de envelhecimento baseada em normas internacionais, projetada e construída especialmente para a exposição das telhas selecionadas neste trabalho. Como diferenciais desta mesa, destaca-se seu sistema de operação, que é independente energeticamente (alimentado por um painel solar de 12V) e sua estrutura, a qual permite além da exposição das amostras, o monitoramento contínuo das temperaturas das superfícies das telhas. A partir desta exposição, verificou-se que a telha com maior aumento percentual de absortância solar, após 2 anos de degradação natural, foi a amostra com menor absortância solar inicial (telha fria). No entanto, mesmo sendo a telha com maior diminuição de sua capacidade refletiva, esta continuou apresentando uma baixa temperatura superficial ao final do período analisado, sendo que suas amplitudes térmicas e temperaturas máximas também foram os menores, quando comparado com todo o grupo analisado. Além disso, também foi verificada a influência do clima local sobre a degradação das telhas, cujas absortâncias solares variam diretamente conforme o acúmulo de poeira, nos períodos mais secos, e limpeza natural pela precipitação, nos períodos mais chuvosos.
Title in English
Solar absorptance and the natural aging process of tiles through natural weathering
Keywords in English
Natural aging
Roof
Solar absortance
Weathering
Abstract in English
To mitigate the effects resulted by the increase of urban heating, the use of materials with low solar absortance combined with high thermal emittance can be use. However, the weathering of these materials may imply changes in their initial optical properties (absortance and emittance), affecting their thermal performance. This evaluation of the impact of solar absortance due to the natural degradation of materials was recently included in the Brazilian standard NBR 15575-1 (ABNT, 2021). The main objective of this work was to evaluate the impacts of this natural aging over the characteristics of solar absortance for ceramic tiles (glazed or unglazed) and concrete, during twenty four months. Therefore, part of the existing gap related to the lack of reliable data on the solar absortance of ceramic and concrete tiles that consider the changes resulting from their natural aging, specifically for the Brazilian scenario , could be filled. In addition, variations in thermal emittances and color parameters were also evaluated, besides to the continuous monitoring of surface temperatures of the samples over the 24 months of weathering. In order to achieve these objectives, one of the stages of this dissertation consisted in the development of an aging rack based on international standards, designed and built especially for the exposure of the tiles selected in this work. As differentials of this aging rack, its operation system stands out, which is energy independent (powered by a 12V solar panel) and its structure, which allows, besides to the exposure of the samples, the continuous monitoring of the temperatures of the surfaces of the tiles. From this exposure, it was found that the tile with the highest percentage increase in solar absortance, after 24 month of natural degradation, was the sample with the lowest initial solar absortance (cold tile). However, even being the tile with the greatest decrease in its reflective capacity, it continued to present a low surface temperature at the end of the analyzed period, and both its thermal amplitudes and maximum temperatures were also the lowest, when compared to the entire analyzed group. In addition, the influence of the local climate on the degradation of the tiles was also verified. Their solar absortance varies directly according to the accumulation of dust, in the driest periods, and natural cleaning by precipitation, in the rainy periods.
 
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Publishing Date
2022-06-14
 
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