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Mémoire de Maîtrise
DOI
https://doi.org/10.11606/D.102.2023.tde-06062023-155549
Document
Auteur
Nom complet
Marcela Macedo de Andrade
Unité de l'USP
Domain de Connaissance
Date de Soutenance
Editeur
São Carlos, 2023
Directeur
Jury
Dornelles, Kelen Almeida (Président)
Chvatal, Karin Maria Soares
Marinoski, Deivis Luis
Souza, Roberta Vieira Gonçalves de
 
Titre en portugais
Revestimentos frios para coberturas e fachadas no Brasil: caracterização e avaliação do desempenho térmico
Mots-clés en portugais
Composição química
Desempenho térmico
Materiais frios
Propriedades radiativas
Resumé en portugais
Uma das formas para contribuir com a redução das emissões de gases de efeito estufa e da poluição do ar é diminuir o consumo de energia utilizada para resfriamento nos edifícios utilizando, dentre as soluções, os materiais frios como revestimento nas edificações. O material frio possui alta refletância dos componentes especular e difuso da radiação solar e sua superfície aquece menos do que uma convencional de mesmo acabamento. Deste modo, o objetivo da pesquisa foi avaliar as propriedades ópticas, térmicas e químicas de revestimentos frios disponíveis no Brasil e sua relação com o desempenho térmico para o envelope construtivo de edifícios. Assim, foram escolhidos revestimentos para uso em paredes e coberturas de edifícios que possuem nomenclatura térmica ou refletiva a partir de produtos disponíveis no mercado nacional. Desta forma, foram avaliados telhas, tintas e aditivo refletivo em pó (para adicionar em tintas convencionais) para coberturas e fachadas. As medições das coordenadas de cor CIELab, refletância solar e emitância térmica foram realizadas com métodos e equipamentos normatizados para 34 materiais frios e 07 de referência. Foram registradas imagens térmicas de amostras dos materiais expostos ao Sol na cidade de São Carlos (SP) e complementarmente, a análise química quantificou os elementos químicos presentes na superfície das amostras. Os resultados demonstraram que: a) a região espectral visível contribuiu com a maior redução da temperatura pela análise de regressão múltipla. Portanto, superfícies de cores mais claras esquentam menos, em maior grau, por causa da sua maior refletância no visível, e apresentaram as menores temperaturas superficiais; b) os materiais refletivos escuros apesar da maior refletância no infravermelho próximo do que no visível não obtiveram menores temperaturas superficiais em relação aos convencionais; c) todos os materiais avaliados apresentaram elevada emitância térmica com variações insignificantes no que diz respeito aos convencionais e d) as análises de correlação indicaram que quanto maior a concentração do elemento metálico titânio diminui-se a emitância térmica, contudo, não foi encontrada significância estatística entre maior quantidade de titânio ou silício, dos óxidos inorgânicos, com o aumento da refletância infravermelha próxima ou solar. Esta pesquisa teve o intuito em identificar quais componentes químicos presentes na superfície dos materiais frios interferem nos seus maiores valores de refletância solar e emitância térmica e assim contribuir com informações para auxiliar na escolha mais adequada de revestimentos refletivos para a envoltória das edificações.
 
Titre en anglais
Cool coatings for roofs and facades in Brazil: characterization and assessment of thermal performance
Mots-clés en anglais
Chemical composition
Cool materials
Radiative properties
Thermal performance
Resumé en anglais
One way to contribute with reduction of greenhouse gas emissions and air pollution is decreasing energy consumption for cooling purposes in buildings, among solutions, using cool materials as coatings in buildings. Cool material has high reflectance of specular and diffuse components of solar radiation and its surface heats up less than a conventional one with same topcoat. Thus, researchs aim was to evaluate optical, thermal and chemical properties of cool coatings available in Brazil and their relationship with thermal performance for buildings envelope. Thus, coatings were chosen for use on walls and roofs buildings which have thermal or reflective denomination from products available on national market. In this way, tiles, paints and reflective powder additive (to be added to conventional paints) for roofs and facades were evaluated. Measurements were performed of CIELab color coordinates, solar reflectance and thermal emittance were performed using standardized methods and equipment for 34 cool materials and 07 reference materials. Thermal images of samples exposed to the Sun were recorded in the city of Sao Carlos (SP) and, in addition, chemical analysis quantified chemical elements present on samples surface. Results showed that: a) visible spectral region contributed with the greatest temperature reduction by multiple regression analysis. Therefore, lighter-colored surfaces heat up less, into a greater level, because of their greater visible reflectance and had the lowest surface temperatures; b) dark reflective materials, despite greater reflectance in the near infrared than visible, did not obtain lower surface temperatures in relation to the conventional ones; c) all evaluated materials presented high thermal emittance with insignificant variations concerning conventional ones and d) correlation analyzes indicated that higher concentration of metallic element titanium decreases thermal emittance, however, no statistical significance was found between greater amounts of titanium or silicon, from inorganic oxides, with increased near-infrared or solar reflectance. This research aimed for identify which chemical components present on cool materials surface interfere with solar reflectance and thermal emittance highest values and therefore contribute with information to assist in most appropriate choice of reflective coatings for building envelope.
 
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Date de Publication
2023-06-12
 
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