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https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/37275| Tipo: | Tese |
| Título: | Estimativa da emissividade do céu claro e da radiação de onda longa descendente com foco na simulação termo energética de edificações |
| Autor(es): | Amorim, Rafael Ponce de Leon |
| Orientador: | Leder, Solange Maria |
| Coorientador: | Pedrini, Aldomar |
| Orientador: | Silva, Luiz Bueno da |
| Orientador: | Coelho, Victor Hugo Rabelo |
| Orientador: | Fernandes, Leandro Carlos |
| Orientador: | Callejas, Ivan Julio Apolonio |
| Resumo: | A escassez de dados medidos de radiação de onda longa descendente (OLD) no Brasil e o uso de modelos de temperatura do céu não calibrados localmente introduzem incertezas significativas nas simulações energéticas de edificações. Essas limitações comprometem a precisão das estimativas de trocas de energia térmica por radiação de onda longa, o que, por sua vez, influencia o balanço energético da edificação. Esta pesquisa investigou o impacto da parametrização da temperatura do céu na predição do desempenho térmico e energético de edificações, buscando aprimorar a confiabilidade das simulações em diferentes contextos climáticos brasileiros. O estudo analisou quatro modelos estimativos da emissividade do céu claro — Brunt (1932), Clark e Allen (1978), Idso (1981) e Martin e Berdahl (1984) — incorporados ao programa EnergyPlus, ajustando-os com dados representativos dos principais grupos climáticos brasileiros: tropical, seco e temperado. Evidenciou-se que os modelos, tanto em suas versões originais quanto nas calibradas por Li et al. (2017) e incorporadas ao EnergyPlus, tendem a superestimar a radiação OLD. Após calibração, o modelo de Berdahl e Martin (1984) ajustado localmente apresentou melhor desempenho em termos de aderência às condições atmosféricas reais. Com base em 577 arquivos climáticos TMYx, foi estimado o potencial médio de resfriamento radiativo para o céu (RRC) no Brasil de 53 W/m² (desvio padrão de 15 W/m²), com maior viabilidade em regiões de clima seco e menor eficácia em áreas úmidas. Simulações computacionais em uma habitação térrea de referência indicaram que a superestimação da radiação OLD pode elevar em mais de 20% a Carga Térmica Total anual (CgTT), especialmente em edificações com coberturas de baixa resistência térmica e em ambientes com uso noturno. Apesar dos avanços, persistem limitações quanto à disponibilidade de dados radiométricos e informações sobre cobertura do céu, o que ainda restringe a generalização dos modelos. Reforça-se, portanto, a importância de expandir a coleta de dados atmosféricos, tanto pela ampliação das áreas monitoradas por sensores de radiação de onda longa descendente, quanto pelo uso de imageômetros capazes de reduzir as incertezas na caracterização da nebulosidade. Além disso, destaca-se a necessidade de aprofundar as investigações sobre o emprego do RRC como estratégia passiva de resfriamento no contexto climático brasileiro. Como principal contribuição, aponta-se o aprimoramento dos modelos de temperatura do céu, colaborando para a elevação da acurácia das simulações energéticas em contextos climáticos variados. |
| Abstract: | The lack of measured downward longwave radiation (DLR) data in Brazil, combined with the use of sky temperature models that are not locally calibrated, introduces significant uncertainties in building energy simulations. These limitations compromise the accuracy of longwave radiative heat exchange estimations, which in turn influence the building’s overall energy balance. This study investigated the impact of sky temperature parameterization on the prediction of thermal and energy performance of buildings, aiming to improve the reliability of simulations across different Brazilian climate zones. Four clear-sky emissivity models — Brunt (1932), Clark e Allen (1978), Idso (1981) e Martin and Berdahl (1984) — implemented in the EnergyPlus software were analyzed and calibrated using data representative of Brazil's main climate groups: tropical, dry, and temperate. The results showed that the models, both in their original formulations and in the version calibrated by Li et al. (2017) and implemented in EnergyPlus, tend to overestimate DLR. After calibration, the locally adjusted version of the Berdahl and Martin (1984) model demonstrated the best agreement with actual atmospheric conditions. Based on 577 TMYx weather files, the average radiative sky cooling (RSC) potential across Brazil was estimated at 53 W/m², with a standard deviation of approximately 15 W/m². The potential was higher in dry regions and significantly lower in humid areas. Computational simulations of a single-story reference dwelling indicated that DLR overestimation could lead to an increase of more than 20% in the annual Total Thermal Load, particularly in buildings with low thermal resistance roofing and predominantly nighttime occupancy. Despite the advances, limitations remain regarding the availability of radiometric data and information on sky cover, which still restrict the generalization of the models. These findings underscore the need to expand atmospheric data collection and to further explore the use of RSC as a passive cooling strategy in the Brazilian context. The results enabled the refinement of sky temperature models, enhancing the accuracy of energy simulations across diverse climatic conditions. |
| Palavras-chave: | Resfriamento radiativo para o céu Modelos de temperatura do céu Desempenho térmico das edificações Radiative sky cooling Sky temperature models Building thermal performance |
| CNPq: | CNPQ::CIENCIAS SOCIAIS APLICADAS::ARQUITETURA E URBANISMO |
| Idioma: | por |
| País: | Brasil |
| Editor: | Universidade Federal da Paraíba |
| Sigla da Instituição: | UFPB |
| Departamento: | Arquitetura e Urbanismo |
| Programa: | Programa de Pós-Graduação em Arquitetura e Urbanismo |
| Tipo de Acesso: | Acesso aberto Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil |
| URI: | http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/ |
| URI: | https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/37275 |
| Data do documento: | 26-Jun-2025 |
| Aparece nas coleções: | Centro de Tecnologia (CT) - Programa de Pós-Graduação em Arquitetura e Urbanismo |
Arquivos associados a este item:
| Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
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