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PTDC/EMS-ENE/6079/2014

PTDC


Código da Operação:
POCI-01-0145-FEDER-016750

Acrónimo: PCMs4Buildings

Referência: PTDC/EMS-ENE/6079/2014

Título: Sistemas com cavidade rectangulares com materiais de mudança de fase para o aproveitamento de energia solar térmica em edifícios

Área Científica: Engenharia Mecânica

Síntese do Projeto: A conjuntura económica atual e as exigentes diretrizes da UE relativamente ao desempenho energético dos edifícios desafiam a indústria da Construção e a comunidade académica para o desenvolvimento de novos produtos e tecnologias (com potencial de exportação) que possam contribuir para a redução do consumo de energia associado à climatização. O desenvolvimento de novos sistemas que tirem proveito de energias renováveis, nomeadamente da energia solar térmica, contribuirá para a construção de edifícios mais sustentáveis e com menores consumos de energia. A exportação destas tecnologias para as economias emergentes, com grande atividade no sector da Construção, pode ser uma grande oportunidade para as empresas que operam no sector, principalmente para as empresas de investigação e desenvolvimento. A otimização das novas tecnologias contribuirá também para o desenvolvimento do Sistema Científico e Tecnológico Nacional e para dar visibilidade à investigação desenvolvida nas instituições de investigação Portuguesas. A redução do consumo da energia durante o período de utilização dos edifícios é hoje um desafio, não só para as economias ocidentais e países importadores de energia, mas também, para os países exportadores de energia que têm que reduzir o consumo interno para manter a balança de exportação. De facto, a eficiência energética dos edifícios é uma área de investigação global, com um mercado exigente à procura de novas soluções que permitam aumentar a independência energética dos edifícios, impulsionando o consumo de energias renováveis e reduzindo o consumo de combustíveis fósseis. Hoje em dia, os materiais de mudança de fase (PCMs) estão a ser usados em tecnologias para armazenamento e gestão de energia solar térmica ao permitirem tirar proveito do calor latente envolvido nos processos de mudança de fase sólido-líquido. Muitos PCMs foram já identificados para integrarem sistemas de armazenamento de calor latente (sistemas LHTES). Várias técnicas de encapsulamento e confinamento para evitar fugas do PCM na fase líquida foram também já propostas, assim como diferentes técnicas para a incorporação de PCMs em diferentes materiais e sistemas de construção. Os PCMs comerciais baseados em misturas parafínicas têm geralmente baixa condutividade térmica, o que pode condicionar a eficiência dos sistemas LHTES. A incorporação de alhetas de materiais com elevada condutividade térmica em macrocápsulas de secção retangular preenchidas com PCMs é uma das técnicas utilizadas para aumentar a transferência de calor para os PCMs. Estas cápsulas podem posteriormente ser incorporadas em sistemas verticais, tais como em: paredes, tijolos, portadas, persianas, venezianas e painéis solares e fotovoltaicos. Assim, o estudo da mudança de fase em cavidades retangulares é de grande interesse, quer do ponto de vista teórico, quer para o desenvolvimento de novos sistemas LHTES para edifícios. O objetivo principal deste projeto é estudar a transferência de calor através de uma bateria de cápsulas de secção retangular empilhadas e preenchidas com diferentes tipos de PCMs para aplicação em sistemas LHTES para edifícios. As principais linhas de investigação são: (i) a caracterização da transferência de calor com mudança de fase em cavidades retangulares; (ii) a caracterização das propriedades termofísicas dos PCMs; (iii) a simulação numérica de escoamentos (CFD) considerando os fenómenos de mudança de fase, e (iv) a avaliação experimental da transferência de calor em regime transiente com mudança de fase. Pretende-se também que o projeto contribua com novos e relevantes conhecimentos nestas áreas. Os objetivos específicos do projeto são: (i) a avaliação de métodos alternativos para a caracterização das propriedades termofísicas dos PCMs; (ii) o desenvolvimento de uma metodologia de CFD para a análise detalhada e paramétrica do comportamento térmico de sistemas LHTES com cavidades retangulares preenchidas com diferentes PCMs; (iii) o desenvolvimento de uma metodologia experimental para obter resultados de referência para fins de validação numérica e para a avaliação do desempenho térmico de alguns protótipos, e (iv) a definição de protótipos à escala real para serem ensaiados experimentalmente e otimizados numericamente. A equipa de investigação interdisciplinar é constituída por investigadores com competências em materiais e em engenharia mecânica, térmica e civil.

Investigador Responsável: Doutor José Joaquim da Costa

Programa de Financiamento: PT2020 – SAICT –PTDC/ICDT

Instituição Financiadora: FCT - Fundação para a Ciência e a Tecnologia

Data de início: 02-06-2016

Data de conclusão: 01-06-2019

Instituições participantes no Projeto: Universidade de Coimbra (Proponente); Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro (Parceiro)

Custo total elegível (EUR): 80.948,00€

Apoio financeiro da UE: 68.804,80€

Apoio financeiro público nacional: 12.142,20€

Técnico do Projeto: Rodrigo Alves

Contacto: 239247019