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Solar absorptance of opaque surfaces : a determination methods and data base for latex acrylic and PVA coatings

By Kelen Almeida Dornelles

Abstract

A radiação solar é responsável por importante parcela da carga térmica dos edifícios e seu impacto sobre esta carga depende, principalmente, da absortância solar do envelope construtivo. A falta de dados precisos e atualizados de absortância solar para superfícies opacas faz com que pesquisadores e especialistas utilizem a percepção visual ou adotem tabelas baseadas em cores, consagrando-se o conceito de que a absortância seria crescente na medida em que as cores fossem mais escuras. Para comprovar que a visão humana não é instrumento adequado para indicar o quanto uma superfície absorve de energia solar, este trabalho apresenta dados de absortância solar para diferentes cores e tipos de tintas utilizadas em superfícies opacas de edificações no Brasil, a partir de medições de refletância em espectrofotômetro. Com base nesses dados, são propostos métodos de determinação da absortância solar de superfícies opacas, que podem ser utilizados por projetistas, pesquisadores e especialistas. Além do espectrofotômetro, apresenta-se um método que se baseia na digitalização de amostras em scanner comum e posterior classificação de suas cores a partir dos sistemas cromáticos digitais RGB e HSL. O segundo método utiliza dados de refletância obtidos através do espectrômetro ALTA II e o terceiro método baseia-se em medidas de temperaturas superficiais das amostras, a partir de absortâncias medidas para amostras de cores branca e preta, adotadas como referência. Os dados de absortância solar obtidos com o espectrofotômetro foram ajustados ao espectro solar padrão, considerando-se que a energia solar não é constante ao longo do espectro. Este ajuste indicou que a absortância diminui quando submetida às diferentes intensidades da radiação solar. Finalmente, analisou-se o efeito da rugosidade superficial sobre a absortância solar de amostras pintadas com diferentes cores de tintas, cujos resultados indicaram que a rugosidade aumenta linearmente a absortância das superfícies. As diversas análises e discussões apresentadas neste trabalho comprovam que apenas a cor não é fator determinante da absortância de uma superfície opaca. Além disso, os métodos propostos para sua quantificação são bastante precisos e confiáveis, cujos valores estimados através dos métodos do scanner, ALTA II e medida de temperaturas superficiais apresentaram diferenças inferiores a 10%, 6,8% e 3,7%, respectivamente, quando comparados com as absortâncias medidas em espectrofotômetroSolar radiation is the main responsible factor for the thermal load of buildings, and its impact over this load depends, mainly, on the solar absorptance of the building envelope. The lack of reliable and current data implies that researchers and specialists use visual perception or adopt tables based on surface colors to quantify the solar absorptance, which enhances the concept that absorptance increases as much as colors are darker. In order to show that the human eye is not reliable indicator of how much solar energy a surface absorbs, this work presents solar absorptance data for different paint colors, which are commonly used in Brazilian façades, measured with a spectrophotometer. Based on these data, determination methods of solar absorptance are proposed and can be used by designers, researchers, and specialists. Besides the spectrophotometer, it is presented a method based on samples digital images through a scanner, in which samples were classified according to the RGB and HSL digital chromatic systems. The second method uses the reflectances of samples measured with the ALTA II spectrometer, and the third method is based on the samples surface temperatures and the absorptances of black and white reference samples. Solar absorptance data measured with the spectrophotometer were adjusted to the standard solar spectrum, because the solar energy is not constant along the solar spectrum. This correction indicated solar absorptance diminishes when submitted to different solar radiation intensities. Finally, the influence of roughness on the solar absorptance was analyzed, whose results indicated roughness linearly increases surfaces solar absorptance. The several analysis and discussions presented in this work prove that only color is not a determinant factor of the solar absorptance. Furthermore, proposed methods are very reliable to identify the solar absorptance of opaque surfaces, whose estimated values with scanner, ALTA II, and surface temperature methods presented differences under 10%, 6,8%, and 3,7%, respectively, when compared to the absorptances measured with the spectrophotomete

Topics: Conforto termico, Calor solar, Tintas, Construção civil, Thermal comfort, Solar absorptance, Opaque surfaces, Coating
Publisher: Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo
Year: 2008
OAI identifier: oai:agregador.ibict.br.BDTD_UNICAMP:oai:unicamp.br:vtls000445233
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