Desempenho termo-óptico de revestimentos na mitigação do aquecimento de fachadas urbanas

Abstract

O adensamento dos centros urbanos causa modificações ambientais que podem afetar o clima das cidades, contribuindo, por exemplo, com o fenômeno das ilhas de calor. Neste contexto, a temperatura do ar está se elevando cada vez mais. A radiação solar incidente nas superfícies urbanas resultam grande armazenamento de calor nas estruturas das cidades. Sendo assim, as envoltórias das edificações podem ser determinantes no conforto térmico dos habitantes, podendo também influenciar na demanda energética para resfriamento. Diversas pesquisam relatam a contribuição dos materiais reflexivos presentes em pavimentos, coberturas e fachadas na redução dos ganhos de calor das superfícies. Considerando que o desempenho das superfícies pode ser avaliado a partir de parâmetros morfológicos e ópticos dos revestimentos que as constituem, este trabalho tem como objetivo avaliar revestimentos cerâmicos comumente utilizados em fachadas para estabelecer como suas características de refletância solar e cor influenciam no comportamento térmico. Para tanto, foram selecionadas 18 amostras de cerâmica extrudada de diferentes cores e acabamentos, que foram fixadas em painéis verticais posicionados em diferentes orientações (norte, sul, leste e oeste). O experimento foi realizado em dois dias estáveis e sem precipitação, em diferentes estações do ano (verão e inverno). Foram realizadas medições de temperatura superficial dos revestimentos expostos ao sol com câmera de infravermelho e também foram coletadas refletâncias solares em laboratório com um espectrômetro portátil. A amplitude entre temperaturas máximas e temperaturas mínimas de revestimentos cerâmicos pode alcançar até 72,2°C. O revestimento branco, com refletância de 50,5% atingiu a temperatura máxima de 55,5°C, enquanto o revestimento preto, com refletância de 0,3% registrou 76,1°C, demonstrando que cor suave e refletividade mais alta podem potencializar o desempenho térmico. A fachada oeste apresentou maior aquecimento que as demais, podendo ganhar em média até 49,6°C na temperatura superficial durante um dia. Nesta superfície, com temperatura do ar a 33°C, as temperaturas superficiais máximas dos revestimentos estiveram entre 53,6 e 76,1°C. Aumentando o albedo da fachada oeste, a redução da temperatura superficial é significativa. Com o aumento do albedo de 0,31 para 0,45 é possível reduzir a temperatura superficial máxima em 7,6°C e a temperatura máxima do ar em 2,1°C. Esta pesquisa pode contribuir para o desenvolvimento de estratégias mitigativas de aquecimento urbano a partir do desempenho termo-óptico de revestimentos de fachadas.

The densification of urban centers causes environmental changes that can affect the climate of cities, contributing, for example, to the phenomenon of heat islands. In this context, the air temperature is rising more and more. Incident solar radiation on urban surfaces result in large heat storage in city structures. Therefore, the envelopes of buildings can be decisive in the thermal comfort of the inhabitants, and can also influence the energy demand for cooling. Several studies report the contribution of reflective materials present in pavements, roofs and facades to reduce surface heat gains. Considering that the performance of the envelopes can be evaluated from morphological and optical parameters of the coverings that constitute them, this work aims to evaluate ceramic claddings commonly used in facades to understand how their characteristics such as solar reflectance and color influence their thermal behavior. For that, 18 samples of extruded ceramics of different colors and finishes were selected. They were fixed on vertical panels positioned in different orientations (north, south, east and west). The experiment was carried out on two sunny days in different seasons, summer and winter. Surface temperature measurements of the claddings exposed under the sun were carried out with an infrared camera and the their solar reflectances were also collected in the laboratory with a portable spectrometer. The amplitude between maximum and minimum temperatures of ceramic claddings can reach up to 72.2°C. The white cladding, with a reflectance of 50.5% reached a maximum temperature of 55.5°C, while the black cladding, with a reflectance of 0.3% recorded 76.1°C, demonstrating that light-colored and high reflectivity can rise the thermal performance. The west façade presented greater heat than the others, reaching an average of up to 49.6°C in surface temperature during a day. On this surface, with an air temperature of 33°C, the maximum surface temperatures of the claddings were between 53.6 and 76.1°C. By increasing the albedo of the west façade, the surface temperature reduction is significant. With the increase from 0.31 to 0.45 it is possible to reduce the maximum surface temperature by 7.6°C, and the maximum air temperature by 2.1°C. This research can contribute to the development of mitigating strategies for urban heating based on the thermal-optical performance of envelope facades.