Determinação de propriedades térmicas de materiais em paredes compostas utilizando o método do problema inverso

Abstract

O emprego de materiais com maior resistência térmica pode representar, em muitos casos, uma redução significativa das trocas de calor com o ambiente, e consequente economia de energia, além de um maior conforto térmico, visto que o uso do ar condicionado pode causar problemas de saúde, como resfriados e alergias. O objetivo deste trabalho é desenvolver um método para o cálculo da difusividade térmica de materiais de construção utilizados nas edificações do Sul do Brasil e calcular o fluxo de calor em paredes compostas com diferentes materiais. Oito protótipos de paredes em escala real foram construídos, instrumentados e acoplados a uma câmara térmica, no Laboratório de Engenharia Civil, da UNIJUÍ (Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul), Campus de Ijuí, para a realização dos experimentos. Os dados experimentais obtidos consistem de valores de temperaturas para diferentes posições dentro da parede, ao longo do ensaio. O problema de transferência de calor nas paredes compostas foi modelado pela conhecida equação da energia, com as condições de fronteiras e iniciais, obtidas experimentalmente. O Método das Diferenças Finitas, com o esquema implícito de avanços temporais foi utilizado para calcular a distribuição da temperatura em cada ponto interno da parede (Problema Direto) e o Método de Procura em Rede foi utilizado como algoritmo de busca para estimar os valores da difusividade térmica de cada material (Problema Inverso). Também foi calculado o fluxo de calor, uma informação importante para a análise do desempenho térmico, visando uma melhor utilização dos materiais e a minimização do gasto de energia com refrigeração e aquecimento de ambientes. Notadamente, a parede com EPS (poliestireno expandido) na face exterior apresentou o melhor desempenho. O programa desenvolvido é um instrumento útil para a escolha de soluções construtivas, visando melhorar a eficiência energética das edificações; permite a simulação do desempenho térmico e econômico de outras configurações de paredes (além das já estudadas neste trabalho), sem a necessidade de construí-las, desde que se conheçam os valores das difusividades térmicas e dos custos dos materiais utilizados.