Resfriamento Evaporativo + Inércia Térmica para Resfriamento

    Resfriamento Evaporativo O resfriamento evaporativo é um dos mais antigos e mais eficientes métodos de se refrigerar uma edificação em climas secos. É considerado um processo ambientalmente eficiente, já que não utiliza gazes nocivos ao ozônio, e dispende um quarto da energia utilizada em condicionamento de ar durante os meses mais quentes do ano. O processo físico do resfriamento evaporativo baseia-se no processo de evaporação da água que configura uma mudança de estado físico que consome energia. Cada grama de água evaporada sem adição de calor externo retira do ar ambiente, ou do material sobre o qual a evaporação acontece, aproximadamente 2,5kJ/g. O grau de resfriamento é determinado pela velocidade da evaporação, quanto mais rápido o processo da evaporação maior a queda de temperatura. A taxa de evaporação em um espaço aberto será mais rápida quanto maior a área superficial da água e a velocidade do ar, e menor for a umidade relativa do ar. O resfriamento evaporativo pode ser direto ou indireto. No resfriamento direto o ar é umidificado enquanto sua temperatura é reduzida. O objetivo do sistema é fazer com que a água evapore controladamente dentro do ambiente, ou seja, adicionando a quantidade correta de água para atingir resfriamento, umidificação ou melhoria da qualidade do ar no ambiente. A utilização deste sistema deve ser feita em concordância com os sistemas de ventilação (a renovação de ar natural através das aberturas, ou mecânica através de exaustores), pois a velocidade do ar é responsável pelo aumento da velocidade de evaporação. Quanto mais seco for o clima maior será a aplicabilidade de tais sistemas. Quando o ar se torna saturado, o processo de evaporação cessa e consequentemente a queda de temperatura. No resfriamento evaporativo direto a temperatura interna dependerá da taxa do fluxo de ar resfriado, da qualidade térmica do edifício e do seu ganho solar. Existem vários tipos de resfriamento evaporativo direto. Estes podem ser passivos ou ativos de baixo custo energético. No sistema de resfriamento evaporativo indireto o ar interno não é umidificado. No sistema indireto o ar pode ser resfriado evaporativamente e depois de passar por um trocador de calor resfriado, ser introduzido mecanicamente no ambiente. Outro método é o resfriamento de um elemento do edifício por evaporação, fazendo com que este elemento funcione como um captador de calor. Inércia Térmica Resfriamento No caso dos materiais e componentes construtivos da edificação, inércia térmica é a tendência do material de resistir a mudanças de temperatura. Um material de elevada inércia térmica apresenta uma maior resistência a mudanças de temperatura. Dessa forma, uma edificação de elevada inércia térmica proporcionará uma diminuição das amplitudes térmicas internas e um atraso térmico no fluxo de calor devido a sua alta capacidade de armazenamento de calor, fazendo com que o pico de temperatura interna apresente uma defasagem e um amortecimento em relação ao externo. A eficiência da massa estrutural como redutora de calor depende da capacidade térmica dos materiais, da condutividade, da espessura e da superfície em contato com o ambiente interno. A inércia térmica total da edificação vai depender das características do envelope, ou seja, do tipo de piso, parede e cobertura. Estes devem ser compostos por materiais geralmente densos, de elevada capacidade térmica, que representa uma grande capacidade do material de armazenar energia térmica. É necessário destacar que além da capacidade térmica, a admitância térmica do material vai influenciar na sua capacidade de absorção e armazenagem de calor. Um material de alta admitância térmica vai absorver e liberar o calor rapidamente. Componentes de alta inércia térmica funcionam como uma espécie de bateria térmica. Durante o verão absorvem o calor, mantendo a edificação confortável. No inverno o mesmo componente, se bem orientado, pode armazenar o calor, do sol ou de aquecedores, para liberá-lo à noite, ajudando a edificação a permanecer aquecida. O uso da estratégia de alta inércia no envelope da edificação só tem efeito se a ventilação natural através dos ambientes internos for restringida ao longo do dia, uma vez que, com a ventilação a temperatura interna aumenta diretamente, sem o atraso térmico característico do fluxo de calor através das paredes e teto. Também é importante destacar o perigo da utilização da estratégia de alta inércia térmica nos componentes de cobertura e de paredes à oeste, que devido a elevada exposição à radiação solar durante a maior parte do ano, podem transformar-se em acumuladores de calor e provocar elevado desconforto térmico interno no período de verão. Dessa forma este tipo de estratégia deve ser aplicado a estes componentes com muito critério, procurando minimizar os ganhos solares através de isolamento térmico externo ou sombreamento no período diurno. O concreto e a alvenaria cerâmica são os materiais comuns na construção civil e que apresentam capacidade térmica elevada. A capacidade térmica do material e seu respectivo atraso térmico são propriedades importantes na escolha do material a ser selecionado para os componentes do envelope, de acordo com suas respectivas orientações solares e a resposta térmica desejada. No item Componentes Construtivos são apresentados a transmitância, capacidade térmica e atraso térmico calculados para alguns componentes construtivos de parede e cobertura. A alta inércia térmica é particularmente benéfica em regiões de clima mais seco onde há uma grande diferença entre as temperaturas diurnas e noturnas externas. Quando essa diferença é pequena, inferior a 7°C, a liberação de calor, mesmo com um atraso térmico razoável, pode ser indesejável. Em climas quentes e úmidos o resfriamento passivo é geralmente mais eficaz em edifícios com pequena inércia térmica.


    Referências bibliográficas

    Microaspersão

    Torre de resfriamento evaporativo

    Fontes de água em pátios internos

    Resfriador evaporativo compacto

    Água na cobertura

    Parede verde

    Teto jardim

    Microclima local

    Piso - Ventilação noturna

    Edificação semi-enterrada

    Tubos enterrados (Ar)

    Tubos enterrados (Água)

    Parede com isolante térmico externo e Ventilação Noturna

    Paredes de água com isolante externo

    Parede verde

    Componentes internos sem exposição ao sol

    Resfriamento radiante noturno

    Aquários ou piscinas internas sem exposição ao sol

    Tanque de água na cobertura

    Teto Jardim

    Envelope de alta inércia térmica