Testando as propriedades térmicas dos modernos sistemas de fixação de fachadas ventiladas

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 946 (2023) Citar este artigo

714 acessos

Detalhes das métricas

O estudo relatado neste artigo investigou um conjunto de fixadores prediais utilizados em fachadas ventiladas. Para os fixadores prediais atualmente presentes no mercado industrial foram medidos experimentalmente os valores da condutividade térmica efetiva. Esses valores foram usados ​​a seguir em simulações numéricas executadas com o aplicativo de software COMSOL Multiphysics. A validação do modelo de simulação foi feita em teste experimental adicional específico. O artigo apresenta um método para determinar o coeficiente de condutividade térmica efetivo para fixadores com um design inovador. Distribuições de temperatura e fluxos de calor foram determinados para diferentes variantes de paredes multicamadas com os fixadores. O cálculo do coeficiente de condutividade térmica efetiva para um perfil estrutural é baseado no balanço de calor do suporte de medição. Os ensaios realizados mostram não só uma redução esperada no valor do coeficiente para estruturas em que é utilizado aço inoxidável. Os resultados também demonstram que os fixadores com furos em suas estruturas possuem coeficientes de condutividade térmica efetiva significativamente menores do que aqueles com paredes sólidas. Este efeito pode ser justificado pela formação de estreitamentos labirínticos que estendem o caminho do fluxo de calor condutivo no fixador. Como resultado final dos testes experimentais e das simulações do COMSOL, é proposta a aplicação da condutividade térmica efetiva como o novo indicador de eficácia térmica de fixadores prediais na prática industrial. Conseqüentemente, o design dos fixadores de edifícios com vários formatos de orifícios é recomendado para melhorar suas características de isolamento.

No passado, os critérios para selecionar fixadores de construção para a construção de uma parede ventilada eram principalmente resistência e propriedades mecânicas. Depois de apertar os regulamentos sobre as condições de isolamento que devem ser atendidas pelas paredes dos edifícios e a alta eficiência dos materiais isolantes da superfície das paredes, descobriu-se que as perdas para as quais o fluxo de calor transmitido pelas estruturas de suporte, incluindo fixadores de edifícios é responsável, é uma participação crescente em perdas de calor total. Essa situação obriga os projetistas a usar fixadores de construção com parâmetros de isolamento cada vez melhores. Uma nova solução, ainda não amplamente utilizada, mas como esta pesquisa mostrou - o uso de estender os orifícios do caminho do fluxo de calor em fixadores é eficaz. Os autores do artigo usaram métodos padrão para avaliar as propriedades térmicas dos fixadores testados: testes experimentais e simulações numéricas.

Simulações numéricas e testes experimentais são amplamente utilizados para estudar as propriedades de vários fixadores de construção1,2 em termos de resistência3,4 e materiais utilizados. A imagem térmica permite a identificação das propriedades térmicas dos fixadores5,6 e seu impacto em sistemas de parede com múltiplas camadas. Os sistemas de fachada ventilada, solução desejável pela economia de energia que proporcionam7,8, são estudados por meio de simulações numéricas9. Os estudos concentram-se principalmente nos efeitos do clima sazonal nas características de desempenho de uma fachada10 ou na influência de fachadas ventiladas na demanda energética dos edifícios11. Em12, os autores investigaram os coeficientes de transferência de calor de paredes com diferentes quantidades de fixadores utilizados para fixar o painel na fachada. Eles encontraram um aumento significativo nos valores dos coeficientes dos painéis ventilados em comparação com os sistemas tradicionais de fachada ventilada. O presente artigo mostra que também elementos individuais de fachadas ventiladas têm impacto na condução de calor.

As fachadas ventiladas consistem em uma camada interna, isolamento, câmara de ventilação e acabamento externo (painéis externos). O sistema reduz as cargas térmicas devido à radiação solar e protege contra intempéries13. Hoje, há muita pesquisa sobre fachadas sendo um elemento indispensável da arquitetura de arranha-céus das cidades modernas14. O uso de fachadas ventiladas foi analisado em detalhes em15.