As superfícies transparentes são bastante frágeis no que se refere ao ganho de calor, permitindo facilmente a entrada da radiação solar no interior das edificações. A proporção entre as superfícies transparentes e as opacas de uma edificação constitui um fator decisivo no conforto ambiental, já que grandes áreas envidraçadas usadas sem nenhum critério são as principais responsáveis pelo ganho de calor no interior dos edifícios. O objetivo do trabalho é estudar o comportamento dos vidros refletivos pirolíticos e metalizados a vácuo em fachadas com relação ao ganho de calor solar. Para tanto, foram realizadas medições em células-teste construídas na UNICAMP com janelas providas desses vidros. Foram analisados nove tipos de vidros, sendo dois planos, quatro refletivos pirolíticos e três refletivos metalizados a vácuo, cuja caracterização através do espectrofotômetro já havia sido feita anteriormente. Analisou-se o desempenho térmico de cada vidro, tendo como referência o vidro plano incolor. A pesquisa consistiu na obtenção de dados através de ensaios de campo e no cálculo do ganho de calor. Dessa forma foi possível fazer uma análise das condições térmicas proporcionadas por esses vidros, verificando se eles constituem uma boa opção para a arquitetura contemporânea e se eles resultam em uma melhor eficiência energética. Dentre os vidros analisados, os vidros refletivos metalizados a vácuo apresentaram o melhor desempenho térmico no que se refere ao menor ganho de calor solar. / The glassed surfaces are so fragile concerning gain of heat, allowing the easy entrance of solar radiation in the interior of buildings. The proportion between glassed surfaces and opaque ones of a building is a decisive factor in the environment comfort, as the big glassed areas used without criterion are the principal responsible for the gain of heat in the interior of buildings. The objective of the work is to study the performance of the reflective glasses produced by pyrolitic process and the reflective glasses obtained by vacuum metal deposition in façades with reference to the gain of solar heat. For this, measurements were made in test-cells constructed at UNICAMP with windows with these glasses. Nine types of glasses were analyzed, two float glasses, four reflective glasses produced by pyrolitic process and three reflective glasses obtained by vacuum metal deposition, whose spectrophotometrical characterization was made before. It was analyzed the thermal performance of each glass, having as reference the colorless float glass. The search consisted of the acquisition of results through measurements in field and through the calculation of heat gain. This way, it was possible to make an analysis of the thermal conditions provided by these glasses, checking if they are a good option for the contemporary architecture and if they result in better energy efficiency. Among the analyzed glasses, the reflective glasses obtained by vacuum metal deposition presented the best thermal performance with reference to solar heat gain.

As superfícies transparentes são bastante frágeis no que se refere ao ganho de calor, permitindo facilmente a entrada da radiação solar no interior das edificações. A proporção entre as superfícies transparentes e as opacas de uma edificação constitui um fator decisivo no conforto ambiental, já que grandes áreas envidraçadas usadas sem nenhum critério são as principais responsáveis pelo ganho de calor no interior dos edifícios. O objetivo do trabalho é estudar o comportamento dos vidros refletivos pirolíticos e metalizados a vácuo em fachadas com relação ao ganho de calor solar. Para tanto, foram realizadas medições em células-teste construídas na UNICAMP com janelas providas desses vidros. Foram analisados nove tipos de vidros, sendo dois planos, quatro refletivos pirolíticos e três refletivos metalizados a vácuo, cuja caracterização através do espectrofotômetro já havia sido feita anteriormente. Analisou-se o desempenho térmico de cada vidro, tendo como referência o vidro plano incolor. A pesquisa consistiu na obtenção de dados através de ensaios de campo e no cálculo do ganho de calor. Dessa forma foi possível fazer uma análise das condições térmicas proporcionadas por esses vidros, verificando se eles constituem uma boa opção para a arquitetura contemporânea e se eles resultam em uma melhor eficiência energética. Dentre os vidros analisados, os vidros refletivos metalizados a vácuo apresentaram o melhor desempenho térmico no que se refere ao menor ganho de calor solar. / The glassed surfaces are so fragile concerning gain of heat, allowing the easy entrance of solar radiation in the interior of buildings. The proportion between glassed surfaces and opaque ones of a building is a decisive factor in the environment comfort, as the big glassed areas used without criterion are the principal responsible for the gain of heat in the interior of buildings. The objective of the work is to study the performance of the reflective glasses produced by pyrolitic process and the reflective glasses obtained by vacuum metal deposition in façades with reference to the gain of solar heat. For this, measurements were made in test-cells constructed at UNICAMP with windows with these glasses. Nine types of glasses were analyzed, two float glasses, four reflective glasses produced by pyrolitic process and three reflective glasses obtained by vacuum metal deposition, whose spectrophotometrical characterization was made before. It was analyzed the thermal performance of each glass, having as reference the colorless float glass. The search consisted of the acquisition of results through measurements in field and through the calculation of heat gain. This way, it was possible to make an analysis of the thermal conditions provided by these glasses, checking if they are a good option for the contemporary architecture and if they result in better energy efficiency. Among the analyzed glasses, the reflective glasses obtained by vacuum metal deposition presented the best thermal performance with reference to solar heat gain.

O objetivo desta pesquisa foi avaliar o desempenho térmico de brises transparentes, por meio de medidas em células-teste construídas em escala 1:1, na cidade de Campinas, São Paulo. Trata-se de um estudo que faz avaliação comparativa das temperaturas internas e superficiais dos brises e do vidro da janela em seis células-teste, quatro delas protegidas com brises transparentes horizontais e verticais combinados, constituídos por vidros, outra protegida com brise-soleil metálico horizontal e uma sem dispositivo de proteção solar, sendo esta considerada de referência. Foram selecionados quatro tipos de vidro com diferentes características ópticas: vidro float comum incolor, vidro impresso mini-boreal, vidro float comum azul e vidro refletivo metalizado a vácuo prata médio. Foi possível concluir que os brises de vidro refletivo prata, float azul e impresso possuem um desempenho térmico similar entre si e ao brise metálico estudado, e que o brise de vidro float incolor não apresenta um resultado de desempenho térmico satisfatório. Com relação aos procedimentos de medidas de campo, foram verificadas as modificações necessárias, para trabalhos futuros que tenham o mesmo objetivo dessa pesquisa, ou similares a esse. Além da avaliação do desempenho térmico, foi também iniciada uma avaliação do desempenho luminoso dos brises. Por meio das medidas dos níveis de iluminação natural dentro das células-teste constatou-se que o brise de vidro impresso apresentou um ótimo desempenho luminoso e que o brise de vidro refletivo prata reduziu significativamente a iluminância dentro da célula-teste, obtendo um desempenho luminoso inferior até mesmo ao brise metálico / This research intended to evaluate thermal performance of transparent solar protections using measurements in full scale test cells, located in the city of Campinas, São Paulo, Brazil. Surface (window and shading device) and internal air temperatures were compared for six test cells. One of them was unprotected, for reference purposes, another was obstructed with a metallic shading device and the other four had transparent glass horizontal and vertical shades installed. Four different types of glass with different optical properties were selected: float clear glass, mini-boreal printed glass, float blue glass and metallic silver reflective glass. The results of the thermal appraisal showed that silver reflective glass, float blue and printed glass shadings achieved similar performance, not very different to the ones obtained for the metallic shading device. Therefore the float clear glass shading did not attain a satisfactory result. The field measurements procedures were also evaluated and test cells characteristics problems were identified, in order to suggest changes for future research in this area. This research began to evaluate light performance of the same solar protections. For light performance evaluation were measured the daylight in the center of each test cell and outside. It was concluded that printed glass shadings presented very good results and silver reflective glass reduced the daylight inside the test cell

Este trabalho de caráter investigativo analisou a distribuição espacial de temperaturas superficiais internas (TSI) e temperatura interna do ar ou de bulbo seco (TBS), em duas células de teste distintas, para dois dias típicos experimentais, um sob a influência da massa tropical, e outro sob o domínio da massa polar atlântica. O objetivo desta pesquisa é fornecer diretrizes para coleta de dados experimentais de temperatura, visto que não existe uma norma adequada que oriente este procedimento metodológico em edificações. Esta investigação foi realizada a partir das abordagens espacial e temporal da Climatologia Dinâmica, como forma de conhecer a influência das flutuações do tempo meteorológico (episódios climáticos), sobre os valores das temperaturas internas das duas edificações experimentais. As séries de dados de temperaturas de bulbo seco e superficiais internas foram coletadas em uma células de teste com cobertura verde e outra com telhado cerâmico convencional, por meio de termopares instalados em locais prédeterminados. Os dados de radiação solar global e das principais variáveis climáticas foram registrados pela estação meteorológica automática do Centro de Ciências da Engenharia Aplicadas ao Meio Ambiente (CCEAMA), da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC-USP). Os resultados foram analisados a partir da elaboração de gráficos e tabelas, com auxílio das cartas sinóticas e imagens de satélite, para identificação do episódio representativo e escolha dos dois dias típicos experimentais. Concluiu-se que, em cada célula de teste, a distribuição das temperaturas superficiais internas é praticamente uniforme, mas em relação à temperatura de bulbo seco existe um pequeno gradiente vertical de temperatura na célula convencional. Neste sentido, as temperaturas superficiais podem ser coletadas de qualquer ponto, desde que a superfície seja uniforme. Para as coletas de temperaturas de bulbo seco é recomendado que sejam realizadas em local equidistante de todas as superfícies, mas a altura para posicionamento dos sensores poderá variar de acordo com cada estudo. Portanto, este trabalho contribuirá de maneira significativa para futuros estudos na área da conforto humano e adequação ambiental de edificações. / This investigative work analyzed the spatial distribution of internal surface temperature (IST) and internal air temperature or dry bulb (TBS), in two different test cells, for two typical experimental days, one under the influence of tropical mass and another one dominated by the polar Atlantic mass. The main goal of this research is to provide guidelines to collect temperature data experimentally, since there is not an appropriate standard to guide this methodological procedure in buildings. This research was based on the spatial and temporal approaches of dynamic climatology to know the influence of weather fluctuations (climatic episodes) on internal temperatures of values. The data series of dry bulb temperature and internal surface temperatures were measured in a test cell with green roof and the other with conventional ceramic roof by thermocouples installed at predetermined locations. The data of solar radiation and the main climatic variables were recorded by the automatic weather station at the Center of Science Engineering Applied to the Environment (CCEAMA), School of Engineering of São Carlos (EESC-USP). The results were analyzed by means of charts and tables, and verified by satellite imagery and synoptic maps for the identification of the representative episode and choice of two typical experimental days. The results led to the conclusion that the distribution of the internal surface temperature is almost uniform in the two test cells, but in relation to the dry bulb temperature there is a small vertical temperature gradient in the conventional cell. In this way, the surface temperature can be collected at any point, provided that the surface is uniform. For the measurement of dry bulb temperature is recommended to be performed in place equidistant from all surfaces, but the height for positioning of sensors may vary according to each study. Therefore, this work will contribute significantly to future studies in the area of human comfort and environmental suitability of buildings.

Este trabalho de caráter investigativo analisou a distribuição espacial de temperaturas superficiais internas (TSI) e temperatura interna do ar ou de bulbo seco (TBS), em duas células de teste distintas, para dois dias típicos experimentais, um sob a influência da massa tropical, e outro sob o domínio da massa polar atlântica. O objetivo desta pesquisa é fornecer diretrizes para coleta de dados experimentais de temperatura, visto que não existe uma norma adequada que oriente este procedimento metodológico em edificações. Esta investigação foi realizada a partir das abordagens espacial e temporal da Climatologia Dinâmica, como forma de conhecer a influência das flutuações do tempo meteorológico (episódios climáticos), sobre os valores das temperaturas internas das duas edificações experimentais. As séries de dados de temperaturas de bulbo seco e superficiais internas foram coletadas em uma células de teste com cobertura verde e outra com telhado cerâmico convencional, por meio de termopares instalados em locais prédeterminados. Os dados de radiação solar global e das principais variáveis climáticas foram registrados pela estação meteorológica automática do Centro de Ciências da Engenharia Aplicadas ao Meio Ambiente (CCEAMA), da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC-USP). Os resultados foram analisados a partir da elaboração de gráficos e tabelas, com auxílio das cartas sinóticas e imagens de satélite, para identificação do episódio representativo e escolha dos dois dias típicos experimentais. Concluiu-se que, em cada célula de teste, a distribuição das temperaturas superficiais internas é praticamente uniforme, mas em relação à temperatura de bulbo seco existe um pequeno gradiente vertical de temperatura na célula convencional. Neste sentido, as temperaturas superficiais podem ser coletadas de qualquer ponto, desde que a superfície seja uniforme. Para as coletas de temperaturas de bulbo seco é recomendado que sejam realizadas em local equidistante de todas as superfícies, mas a altura para posicionamento dos sensores poderá variar de acordo com cada estudo. Portanto, este trabalho contribuirá de maneira significativa para futuros estudos na área da conforto humano e adequação ambiental de edificações. / This investigative work analyzed the spatial distribution of internal surface temperature (IST) and internal air temperature or dry bulb (TBS), in two different test cells, for two typical experimental days, one under the influence of tropical mass and another one dominated by the polar Atlantic mass. The main goal of this research is to provide guidelines to collect temperature data experimentally, since there is not an appropriate standard to guide this methodological procedure in buildings. This research was based on the spatial and temporal approaches of dynamic climatology to know the influence of weather fluctuations (climatic episodes) on internal temperatures of values. The data series of dry bulb temperature and internal surface temperatures were measured in a test cell with green roof and the other with conventional ceramic roof by thermocouples installed at predetermined locations. The data of solar radiation and the main climatic variables were recorded by the automatic weather station at the Center of Science Engineering Applied to the Environment (CCEAMA), School of Engineering of São Carlos (EESC-USP). The results were analyzed by means of charts and tables, and verified by satellite imagery and synoptic maps for the identification of the representative episode and choice of two typical experimental days. The results led to the conclusion that the distribution of the internal surface temperature is almost uniform in the two test cells, but in relation to the dry bulb temperature there is a small vertical temperature gradient in the conventional cell. In this way, the surface temperature can be collected at any point, provided that the surface is uniform. For the measurement of dry bulb temperature is recommended to be performed in place equidistant from all surfaces, but the height for positioning of sensors may vary according to each study. Therefore, this work will contribute significantly to future studies in the area of human comfort and environmental suitability of buildings.

O objetivo desta pesquisa foi avaliar o desempenho térmico de brises transparentes, por meio de medidas em células-teste construídas em escala 1:1, na cidade de Campinas, São Paulo. Trata-se de um estudo que faz avaliação comparativa das temperaturas internas e superficiais dos brises e do vidro da janela em seis células-teste, quatro delas protegidas com brises transparentes horizontais e verticais combinados, constituídos por vidros, outra protegida com brise-soleil metálico horizontal e uma sem dispositivo de proteção solar, sendo esta considerada de referência. Foram selecionados quatro tipos de vidro com diferentes características ópticas: vidro float comum incolor, vidro impresso mini-boreal, vidro float comum azul e vidro refletivo metalizado a vácuo prata médio. Foi possível concluir que os brises de vidro refletivo prata, float azul e impresso possuem um desempenho térmico similar entre si e ao brise metálico estudado, e que o brise de vidro float incolor não apresenta um resultado de desempenho térmico satisfatório. Com relação aos procedimentos de medidas de campo, foram verificadas as modificações necessárias, para trabalhos futuros que tenham o mesmo objetivo dessa pesquisa, ou similares a esse. Além da avaliação do desempenho térmico, foi também iniciada uma avaliação do desempenho luminoso dos brises. Por meio das medidas dos níveis de iluminação natural dentro das células-teste constatou-se que o brise de vidro impresso apresentou um ótimo desempenho luminoso e que o brise de vidro refletivo prata reduziu significativamente a iluminância dentro da célula-teste, obtendo um desempenho luminoso inferior até mesmo ao brise metálico / This research intended to evaluate thermal performance of transparent solar protections using measurements in full scale test cells, located in the city of Campinas, São Paulo, Brazil. Surface (window and shading device) and internal air temperatures were compared for six test cells. One of them was unprotected, for reference purposes, another was obstructed with a metallic shading device and the other four had transparent glass horizontal and vertical shades installed. Four different types of glass with different optical properties were selected: float clear glass, mini-boreal printed glass, float blue glass and metallic silver reflective glass. The results of the thermal appraisal showed that silver reflective glass, float blue and printed glass shadings achieved similar performance, not very different to the ones obtained for the metallic shading device. Therefore the float clear glass shading did not attain a satisfactory result. The field measurements procedures were also evaluated and test cells characteristics problems were identified, in order to suggest changes for future research in this area. This research began to evaluate light performance of the same solar protections. For light performance evaluation were measured the daylight in the center of each test cell and outside. It was concluded that printed glass shadings presented very good results and silver reflective glass reduced the daylight inside the test cell

Submitted by JOSIANE SANTOS DE OLIVEIRA (josianeso) on 2017-06-05T14:55:48Z No. of bitstreams: 1 Bruna Liliane Brenner_.pdf: 2490760 bytes, checksum: 60445eff926b3f639cef6a24f01ba88f (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-05T14:55:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bruna Liliane Brenner_.pdf: 2490760 bytes, checksum: 60445eff926b3f639cef6a24f01ba88f (MD5) Previous issue date: 2017-03-14 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A necessidade da minimização dos impactos ambientais causados pelas mais diversas atividades humanas fica mais evidente a cada ano. Esta realidade leva pesquisadores a buscar alternativas para a otimização do uso de recursos naturais como a água e a energia. A energia proveniente de fontes hidrelétricas e termoelétricas é um recurso largamente consumido no Brasil, em grande parte pelas edificações. Diversas discussões a respeito da ampliação da eficiência energética nos edifícios levam, consequentemente, à questão do desempenho térmico. Em alternativa às soluções para ampliação do desempenho térmico com custo elevado, exigência de mão de obra especializada e acréscimo de tempo ao cronograma da obra em edificações, esta pesquisa teve como objetivo analisar o efeito do uso de isolantes térmicos no interior das cavidades dos blocos cerâmicos componentes da alvenaria. Esta apresenta-se como uma opção de isolamento facilitada em relação a outras técnicas conhecidas no mercado. O estudo foi realizado através de análises em protótipos de escala reduzida. Foram construídos quatro protótipos experimentais na cidade de São Leopoldo, RS sendo um deles utilizado como referência, representando a forma convencional de construção da alvenaria de blocos e os demais com as cavidades de seus blocos constituintes preenchidas com três diferentes tipos de isolantes térmicos: Esferas soltas de EPS, EPS de baixa densidade e perlita expandida. Nesta pesquisa foi utilizado EPS em forma de resíduo de uma empresa da região. Após a realização da pesquisa, coleta de dados e análise dos resultados verificou-se que os protótipos com isolamento apresentaram oscilações térmicas diárias minimamente menores em relação ao referência sendo as mais baixas obtidas pelo protótipo com preenchimento em EPS de baixa densidade, seguido pela perlita expandida e EPS em esferas. Apesar disto devido ao fato de estas terem sido muito pequenas não é possível afirmar que a utilização de isolantes térmicos no interior das cavidades de blocos cerâmicos constituintes da alvenaria pode trazer benefícios para o desempenho térmico em edificações em escala real. A utilização de isolantes em forma de resíduos apresentou-se como uma alternativa para reduzir custos com isolamento. / The need to minimize the environmental impacts caused by the most diverse human activities is more evident each year. This reality leads researchers to seek alternatives for optimizing the natural resources use such as water and energy. Energy from hydroelectric and thermoelectric sources is a widely used resource in Brazil, largely by buildings. Several discussions about increase energy efficiency in buildings therefore lead to the issue of thermal performance. As an alternative to solutions to increase the thermal performance with high cost, demand of specialized labor and increase of time to the work schedule in buildings, this research had as objective to analyze the effect of the use of thermal insulation inside the cavities of the ceramic blocks components of masonry. This is presented as an easier insulation option in relation to other techniques known in the market. The study was carried out through small scale prototype analyzes. Four experimental prototypes were constructed in São Leopoldo, RS, one of them being used as reference, representing the conventional construction form of the blocks masonry and the others with the cavities of its constituent blocks filled with three different thermal insulation types: EPS spheres, low density EPS and expanded perlite. In this research EPS was used in waste form from a company in the region. After the research, data collection and the results analysis, it was verified that the prototypes with insulation presented daily thermal oscillations minimally smaller in relation to the reference, being the lowest ones obtained by the prototype with low density EPS filling, followed by the expanded perlite and EPS spheres. Despite the fact that these diferences were very small, it is not possible to state that the use of thermal insulation inside the ceramic block cavities constituent of the masonry can bring benefits to the thermal performance in real buildings. The use of insulators in the form of residues was presented as an alternative to reduce costs with insulation.

Le bâtiment est l'un des secteurs les plus consommateurs d'énergie et producteurs de CO2 au monde. Au Maroc, ce secteur représente actuellement 33% de la consommation totale d’énergie à l'échelle nationale. Le nouveau règlement thermique au Maroc vise à introduire des pratiques éco énergétiques dans ce secteur pour réduire ces consommations. En effet, dans la région méditerranéenne, l’architecture du bâtiment a un impact primordial sur sa performance énergétique et thermique. Par ailleurs, l’intégration des techniques passives et l’utilisation des matériaux locaux pourraient réduire considérablement la consommation d’énergie dans le secteur du bâtiment. C’est dans ce contexte que se situe cette thèse de doctorat dont l’objectif est d’évaluer la capacité de rafraîchissement de quelques techniques passives pour la protection solaire des toitures et de montrer l’importance de l’utilisation des matériaux naturels locaux dans le climat chaud et semi-aride de Marrakech. En effet, trois techniques passives de rafraîchissement de l'air dans les bâtiments sont testées dans des conditions climatiques réelles dans la ville de Marrakech. Les techniques passives, à savoir la peinture blanche, l'ombrage et l'isolation thermique, sont appliquées sur les toits de trois cellules test métalliques placées à l’extérieur. Les performances thermiques de ces techniques sont évaluées simultanément via un monitoring de 29 jours d’été de quatre cellules test identiques, dont une cellule test de référence à toit nu (sans traitement). Ces cellules test ne représentent pas des bâtiments réels là où nous pouvons mener une étude approfondie. Pour cela, nous avons construit un bâtiment réel qui représente une salle de classe dans le milieu rural du Sud marocain, et ceci en utilisant des matériaux naturels et en intégrant des techniques passives dans la toiture. Les performances thermiques et énergétiques des mêmes techniques sont évaluées par le biais des simulations thermiques dynamiques sur l’outil TRNSYS ainsi qu’une étude expérimentale. / The building is one of the most energy-consuming and CO2-producing sectors in the world. Nowadays, this sector accounts for 33% of total energy consumption in Morocco. The new thermal regulation in Morocco aims to introduce eco-energy practices in this sector to reduce this consumption. Indeed, in the Mediterranean region, building architecture has a major impact on its energy and thermal performance. In addition, the integration of passive techniques and the use of local materials could significantly reduce energy consumption in the building sector. In this context where this thesis is located and whose objective is to evaluate the cooling capacity of some passive techniques for the solar protection of roofs and to show the importance of the use of local natural materials in the hot and semi-arid climate of Marrakech. Indeed, three passive cooling techniques are tested in real conditions in the Marrakech region. Passive techniques, namely white paint, shading and thermal insulation, are applied to the roofs of three outside test cells. The thermal performances of these techniques are evaluated simultaneously via a 29-day summer monitoring of four identical test cells, including a bare roof reference test cell (without treatment). Small scale test cells do not represent real buildings where an in-depth study can be conducted. To remedy this, we built a single-zone building that represents a classroom in rural region in southern Morocco, using natural materials and incorporating passive techniques into the roof. The thermal and energetic performances of the same techniques are evaluated by means of dynamic thermal simulations on TRNSYS as well as an experimental study.