Relação entre o Nível de Isolamento Térmico da Envolvente dos Edifícios e o Potencial de Sobreaquecimento no Verão
Résumé
There is a tendency for prescribing more and more severe restrictions for the building envelope insulation in the European legislations, in particular after the recent European Directive on the Energy Performance of Buildings. This research aims at establishing the impact of the increase of the envelope insulation upon the Summer thermal performance of buildings in Portugal and Southern European climates. The benefits of increasing the insulation thickness are evident in a typical Winter situation. However, under certain conditions, during Summer, a highly insulated envelope turns heat dissipation towards the exterior difficult, contributing to increased internal temperatures above the comfort limits.
The methodology is based on parametric studies obtained through computational simulations. Distinct building models were considered, with various internal gains, ventilation patterns and shading factors. In this way, it is possible to investigate the influence of various parameters upon the thermal building behaviour, and to make comparative analyses. It is investigated when overheating occurs and the consequences in terms of both occupant comfort and cooling consumption increase, which can undermine the Winter energy savings. The comfort analysis methodology is based on the Adaptive Approach.
The results show that, with added insulation, it is necessary to control solar and internal gains more closely to avoid overheating in Summer. Finally, a simple theoretical model, that calculates the buildings average interior temperature, was developed. The model was applied for the simulated cases and it produced good results.
The methodology is based on parametric studies obtained through computational simulations. Distinct building models were considered, with various internal gains, ventilation patterns and shading factors. In this way, it is possible to investigate the influence of various parameters upon the thermal building behaviour, and to make comparative analyses. It is investigated when overheating occurs and the consequences in terms of both occupant comfort and cooling consumption increase, which can undermine the Winter energy savings. The comfort analysis methodology is based on the Adaptive Approach.
The results show that, with added insulation, it is necessary to control solar and internal gains more closely to avoid overheating in Summer. Finally, a simple theoretical model, that calculates the buildings average interior temperature, was developed. The model was applied for the simulated cases and it produced good results.
Há uma tendência para a prescrição de restrições cada vez mais severas para o isolamento da envolvente nos edifícios nas regulamentações europeias, particularmente devido à recente Directiva sobre o Desempenho Energético dos Edifícios. O objectivo desta pesquisa é investigar a influência do aumento do isolamento da envolvente no desempenho térmico dos edifícios em Portugal e em climas do Sul Europeu, com ênfase no período do Verão. Os benefícios com o aumento da espessura do isolamento são evidentes numa situação típica de Inverno. No entanto, no Verão, em certas condições, uma envolvente altamente isolada pode dificultar a dissipação do calor para o exterior, causando um aumento da temperatura interior acima do limite de conforto.
A metodologia desenvolvida compreende estudos paramétricos obtidos em simulações computacionais. São considerados distintos modelos de edifícios, com diferentes espessuras de isolamento da envolvente, e distintos ganhos internos, padrões de ventilação e taxas de sombreamento. Dessa forma, é possível investigar a interdependência de vários parâmetros no desempenho térmico e fazer análises comparativas. São avaliadas as condições nas quais o sobreaquecimento ocorre, e as suas consequências, tanto em termos do conforto dos ocupantes, quanto do aumento do consumo de energia para arrefecimento e a correspondente potencial eliminação das poupanças de Inverno. Para a análise do conforto, utiliza-se uma metodologia baseada na Abordagem Adaptativa.
Os resultados mostraram que, quando o isolamento da envolvente é aumentado, a fim de que se possa evitar o sobreaquecimento excessivo, no Verão, é necessário controlar rigorosamente os ganhos internos e solares. Finalmente, foi desenvolvido um modelo teórico simplificado, que possibilita a previsão da temperatura média do ar no interior de edifícios multizona, sem condicionamento artificial. Esse modelo foi aplicado para casos representativos dentre os simulados e apresentou resultados fidedignos. Através dele, é possível determinar-se se a temperatura interior aumenta ou diminui, com o aumento do isolamento da envolvente, permitindo, portanto, optimizar o processo de especificação deste importante parâmetro do edifício.
A metodologia desenvolvida compreende estudos paramétricos obtidos em simulações computacionais. São considerados distintos modelos de edifícios, com diferentes espessuras de isolamento da envolvente, e distintos ganhos internos, padrões de ventilação e taxas de sombreamento. Dessa forma, é possível investigar a interdependência de vários parâmetros no desempenho térmico e fazer análises comparativas. São avaliadas as condições nas quais o sobreaquecimento ocorre, e as suas consequências, tanto em termos do conforto dos ocupantes, quanto do aumento do consumo de energia para arrefecimento e a correspondente potencial eliminação das poupanças de Inverno. Para a análise do conforto, utiliza-se uma metodologia baseada na Abordagem Adaptativa.
Os resultados mostraram que, quando o isolamento da envolvente é aumentado, a fim de que se possa evitar o sobreaquecimento excessivo, no Verão, é necessário controlar rigorosamente os ganhos internos e solares. Finalmente, foi desenvolvido um modelo teórico simplificado, que possibilita a previsão da temperatura média do ar no interior de edifícios multizona, sem condicionamento artificial. Esse modelo foi aplicado para casos representativos dentre os simulados e apresentou resultados fidedignos. Através dele, é possível determinar-se se a temperatura interior aumenta ou diminui, com o aumento do isolamento da envolvente, permitindo, portanto, optimizar o processo de especificação deste importante parâmetro do edifício.
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