Desenvolvimento e otimização de um produto com PCM macroencapsulado de forma a melhorar o seu desempenho térmico e energético - Quintas, Eunice Ferreira (2023)
O maior consumo de energia de edifícios e emissões de CO₂ está relacionado com os sistemas de aquecimento ambiente. Os sistemas de armazenamento de energia térmica, usando materiais de mudança de fase, são mecanismos amplamente investigados e uma área de estudo em vertiginoso desenvolvimento. No entanto, a sua baixa condutividade térmica pode limitar a sua potencial utilização, pois diminui a resposta da transferência de calor associada aos processos de carga e descarga. O uso de PCM macroencapsulado surge assim como uma potencial solução para aumentar a eficiência térmica de várias aplicações, uma vez que pode armazenar grandes quantidades de energia sob a forma de calor latente, e libertá-la quando requerida, auxiliando os sistemas elétricos, reduzindo os consumos energéticos. O presente trabalho consistiu no desenvolvimento e otimização de uma solução com PCM macroencapsulado de forma a melhorar o seu desempenho global. O comportamento térmico do PCM foi estudado, tanto para a carga como para a descarga, através das curvas de fração líquida e calor específico efetivo do PCM, em função da temperatura. Foram analisadas diferentes formas de carregar o PCM e a influência do isolamento das placas com PCM, tendo em conta os tempos de carga e descarga e a taxa de transferência de calor no PCM. Para a solução mais eficiente, foi estudada a influência do macroencapsulamento com dois materiais distintos, alumínio e polietileno de alta densidade (HDPE), nos processos de carga e de descarga do PCM, através da análise da taxa de transferência de calor no PCM. Foram discutidas as vantagens da sua aplicação em sistemas ativos de aquecimento ambiente. A comparação entre o HDPE e o alumínio como macrocápsulas para o mesmo PCM deve ser feita com base em vários critérios, incluindo a sua condutividade térmica, gama de temperaturas de fusão e solidificação, e influência de encapsulamento, sendo a escolha entre ambas baseada nas necessidades da aplicação em causa.