Thermoenergetic analysis with an emphasis on the roofing of a single-family building located in bioclimatic zones 01 and 08
DOI:
https://doi.org/10.46421/encac.v17i1.3860Keywords:
roofs, energy efficiency, computer simulationAbstract
Buildings designed to have good thermal energy performance can reduce energy consumption, make a more thermally pleasant environment, and help mitigate the effects of urban heat islands. In addition to the climate in which the dwelling is located, the solar reflectance and thermal emittance of the materials that constitute the envelope components can influence the heat exchanges between the building and the external environment. In this regard, the present study aims to comparatively analyze the thermal energy behavior of roofs with conventional low solar reflectance tiles and cool roofs with high solar reflectance tiles, with and without resistive thermal insulation, in a single-family dwelling, considering two Brazilian bioclimatic zones (ZB 01 and ZB 08). The adopted methodology was based on computational simulations carried out using the EnergyPlus software, which provides output data necessary for calculating the following indicators: percentage of occupied hours within an operative temperature range (PHFT), thermal load consumption, roof surface temperature, and heat flux in the roof. Regarding thermal performance, in the colder climate (ZB 01), roofs with resistive thermal insulation obtained better PHFT and thermal load results, particularly those with low solar reflectance tiles. On the other hand, in the hot climate (ZB 08), cool roofs without resistive thermal insulation achieved better thermal performance indices. As for the reduction in external surface temperature and heat emissions, it was observed that the use of cool roofs led to the greatest reductions in these parameters in both bioclimatic zones.
References
ANH, L. D. H.; PÁSZTORY, Z. An overview of factors influencing thermal conductivity of building insulation materials. Journal of Building Engineering. V. 44. 2021. ISSN 2352-7102. Disponível em: <https://doi.org/10.1016/j.jobe.2021.102604>.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 15220-3: Desempenho térmico de edificações: Zoneamento bioclimático brasileiro e diretrizes construtivas para habitações unifamiliares de interesse social. Rio de Janeiro: ABNT, 2005. 30 p.
_____. ABNT NBR 15575-1: Edificações habitacionais — Desempenho - Parte 1: Requisitos Gerais. Rio de Janeiro: ABNT, 2021. 98 p.
BRASIL. Lei nº 10.295, de 17 de outubro de 2001. Dispõe sobre a Política Nacional de Conservação e Uso Racional de Energia e dá outras providências. Diário Oficial da União: Brasília, DF, 2001.
EPE - Empresa de Pesquisa Energética (Brasil). Ministério de Minas e Energia (org.). Consumo Mensal de Energia Elétrica por Classe (regiões e subsistemas). Rio de Janeiro, 2022. Disponível em: https://www.epe.gov.br/pt/publicacoes-dados-abertos/publicacoes/consumo-de-energia-eletrica. Acesso em: 25 set. 2022.
_____. Ministério de Minas e Energia (org.). Balanço Energético Nacional 2021: Ano base 2020. Rio de Janeiro, 2021. 292 p. Disponível em: https://www.epe.gov.br/pt/publicacoes-dados-abertos/publicacoes/balanco-energetico-nacional-2021. Acesso em: 30 jul. 2022.
KUMAR, D.; ALAM, M.; ZOU, P. X. W.; SANJAYAN, J. G.; MEMON, R. A. Comparative analysis of building insulation material properties and performance. Renewable and Sustainable Energy Reviews. v. 131. 2020. ISSN 1364-0321. Disponível em: <https://doi.org/10.1016/j.rser.2020.110038>.
MAESTRI, Alexandre. AVALIAÇÃO DA REFLETÂNCIA SOLAR EM COBERTURAS NO CAMPUS DA UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA. Florianópolis, 2017. 212 p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil), Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2017.
OLIVEIRA, Roberta Bastos de. AVALIAÇÃO DE DESEMPENHO TÉRMICO DO SISTEMA DE VEDAÇÃO VERTICAL DE HABITAÇÕES DE INTERESSE SOCIAL PARA ATENDIMENTO DA ABNT NBR 15575:2013. Uberlândia, 2017. 71p. Monografia (Graduação em Engenharia Civil), Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2017.
PEREIRA, Cláudia Donald. INFLUÊNCIA DA REFLETÂNCIA E DA EMITÂNCIA DE SUPERFÍCIES EXTERNAS NO DESEMPENHO TÉRMICO DE EDIFICAÇÕES. Florinópolis, 2014. 185 p. Tese (Doutorado em Engenharia Civil), Universidade Federal de Santa Catarina, Florinópolis, 2014.
PISELLI, Cristina et al. Optimization of roof solar reflectance under different climate conditions, occupancy, building configuration and energy systems. Energy and Buildings, v. 151, p. 81–97, 2017.
ROLIM, Cristiane Sonego. ANÁLISE DA VARIAÇÃO DE CUSTOS RELACIONADA AO DESEMPENHO TÉRMICO DE DIFERENTES ALVENARIAS EM FACE DA NORMA BRASILEIRA 15.575. Ijuí, 2015. 84 p. Monografia (Graduação em Engenharia Civil), Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul, Ijuí, 2015.
SOARES, Renan Gustavo Pacheco, et al. Comparison of methodologies for determining the thermal performance of houses with a concrete wall-type structural system. Research, Society And Development, v. 10, p. 01-16, 2021.
TESTA, Jenna; KRARTI, Moncef. A review of benefits and limitations of static and switchable cool roof systems. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 77, p. 451–460, 2017.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2023 ENCONTRO NACIONAL DE CONFORTO NO AMBIENTE CONSTRUÍDO
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.