Telhas de Telhado Adaptáveis Podem Ser a Chave para Reduzir o Consumo de Energia de Aquecimento/Refrigeração

De acordo com estimativas de pesquisa de mercado, o mercado global de telhados pode ultrapassar US$ 140 bilhões em 2033, a partir de quaseUS$ 82 bilhões em 2023. Nenhum trabalho de construção está completo sem uma solução de telhado. É igualmente essencial para estruturas residenciais e comerciais. O mercado tem uma natureza dinâmica, pois os telhados requerem substituição em intervalos frequentes. Em toda a América do Norte, de acordo com uma estimativa de pesquisa de mercado,94% dos projetos de telhado são substituições de telhado.

Substituir telhados antigos é frequentemente sobre torná-los sustentáveis ambientalmente e energeticamente eficientes. Telhados frescos, capazes de refletir radiação solar e reduzir a temperatura do telhado, podem economizarUS$ 0,50 por pé quadrado, como mostram alguns estudos.

Algumas estimativas esperam que o mercado global de telhados frescos cresça a uma taxa de5,7% até 2025. Materiais de telhado reflexivos, como membranas ou revestimentos brancos, podem reduzir a temperatura da superfície do telhado em até50 graus Fahrenheit.

Enquanto as propriedades de resfriamento ou aquecimento se tornaram uma característica definidora para soluções de telhado, o interesse em sustentabilidade e economia de energia mostra que as soluções devem ser eficientes.

Vamos começar nossa discussão de hoje com uma solução que chamou a atenção em toda a indústria de telhados em todo o mundo.

Telhas de Telhado Adaptáveis: Sensíveis à Temperatura Externa; Ajuda a Reduzir o Consumo de Energia

Cientistas da Universidade da Califórnia, Santa Bárbara, desenvolveram uma pesquisa acadêmica que detalha como as telhas de telhado podem cortar os custos de aquecimento e resfriamento.

O objetivo dos três pesquisadores envolvidos neste projeto, Charlie Xiao, Elliot Hawkes e Bolin Lao, era reduzir as contas de energia dos americanos e reduzir a necessidade de combustíveis fósseis necessários para operar sistemas de HVAC em casa.

Essas telhas adaptáveis vêm com um interruptor radiativo para ajudar a alternar entre estados de aquecimento e resfriamento. Ele pode alternar entre resfriamento e aquecimento em 3 graus Celsius da temperatura de commutação. Ele pode reduzir as necessidades de resfriamento e aquecimento em mais de 2,5 vezes em comparação com dispositivos estáticos.

O ‘interruptor’ ou o dispositivo de termorregulação passiva é um quadrado de 4 polegadas. Ele serve como uma superfície móvel que pode alterar suas propriedades térmicas para responder a uma variedade de temperaturas.

De acordo com o pesquisador Charlie Xiao:

“Ele alterna entre um estado de aquecimento e um estado de resfriamento, dependendo da temperatura da telha.”

Os pesquisadores desenvolveram a solução visando uma temperatura de 65 graus Fahrenheit, que é de cerca de 18 graus Celsius.

Mas por que essa solução é recebida com tanta antecipação pela indústria de telhados? Chegar ao fundo dessa pergunta requer uma compreensão do cenário de consumo de energia de edifícios nos EUA.

50% do Consumo de Energia de Edifícios nos EUA Vai para Aquecimento e Resfriamento

A quantidade de energia consumida que vai para o aquecimento e resfriamento de edifícios nos EUA é enorme. De acordo com aAdministração de Informações de Energia dos EUA, o consumo de energia de uso final combinado pelos setores residencial e comercial representou cerca de 29% do consumo de energia de uso final total nos EUA em 2022. Se incluirmos as perdas de energia do sistema elétrico, os setores residencial e comercial representaram 38% do consumo de energia total nos EUA em 2022.

Com 50% do consumo de energia de edifícios nos EUA indo para aquecimento e resfriamento, o sistema precisa ser energeticamente eficiente a qualquer custo. Além disso, as mudanças climáticas e o aquecimento global aumentarão a necessidade de resfriamento. No entanto, haverá áreas onde a demanda por aquecimento também permanecerá alta e pode até aumentar.

Os sistemas de telhado fresco tradicionais, incluindo revestimentos reflexivos, membranas, telhas ou telhas, funcionam nos princípios de resfriar as casas refletindo a radiação solar. Essas soluções também liberam parte do calor armazenado como radiação térmica infravermelha. No entanto, o problema com essas soluções surge quando os sistemas de telhado fresco continuam a radiar calor no inverno, aumentando os custos de aquecimento. Em resumo, falta eficiência energética e eficácia.

Levando em conta todos esses aspectos mencionados acima, uma solução que pode alternar entre estados de aquecimento e resfriamento em resposta à temperatura externa não é menos do que um divisor de águas, mais ainda porque ela funciona sem eletricidade.

A solução também é considerada desempenhar um papel definidor para a indústria porque pode atender às necessidades de aquecimento e resfriamento no mesmo edifício no mesmo dia. Não há muitas tecnologias disponíveis atualmente que possam alternar automaticamente entre aquecimento passivo e resfriamento. As soluções disponíveis, no entanto, são em grande parte ineficazes para a alternância diária, pois requerem uma grande faixa de temperatura para ciclo de estados.

Os pesquisadores também afirmam que seu design é altamente adaptável. Ele pode alcançar diferentes pontos de temperatura alterando o material de mudança de fase. Para um resfriamento radiativo melhorado, desempenho de aquecimento e durabilidade superior, as telhas adaptáveis apenas precisam alterar seu revestimento.

Outra característica que torna a solução lucrativa é seu design simples e potencial de produção de baixo custo.

Enquanto todas essas vantagens e benefícios esperam ser aproveitados pela indústria e produzidos em uma escala de empresa maior, várias outras soluções de edifícios estão trabalhando para reduzir o consumo de energia de aquecimento/resfriamento. Vamos ver algumas dessas soluções.

Revestimento Inteligente de Telhado para Economia de Energia em Todas as Estações

Cientistas envolvidos em um estudo liderado porJunqiao Wu, um cientista da faculdade na Divisão de Ciências de Materiais do Laboratório de Berkeley e um professor de ciência e engenharia de materiais da UC Berkeley, desenvolveram um revestimento inteligente de telhado para todas as estações para manter as casas quentes no inverno e frescas no verão.

Assim como a solução anterior, essa também não requer gás natural ou eletricidade.

De acordo com Junqiao Wu:

“(Nossa) cobertura de telhado inteligente para todas as estações alterna automaticamente de manter você fresco para quente, dependendo da temperatura do ar externo. É ar condicionado e aquecimento sem energia, tudo em um dispositivo.”

Para alcançar seu objetivo, os cientistas desenvolveram um novo material chamado revestimento radiativo adaptável à temperatura ou TARC. O TARC desliga automaticamente o resfriamento radiativo no inverno, garantindo que não haja resfriamento excessivo e desperdício de energia.

Com o TARC no lugar, os cientistas esperam que a casa média nos EUA economize até10% na eletricidade. A solução é capaz de refletir 75% da luz solar o ano todo. No entanto, quando a temperatura ambiente está acima de 25 graus Celsius ou 77 graus Fahrenheit, sua emissividade térmica chega a cerca de 90%.

Junqiao Wu, expressando sua empolgação com o que a solução pode alcançar, disse:

“Nós originalmente pensamos que a alteração de aquecimento para resfriamento não seria tão dramática. Nossas simulações, experimentos ao ar livre e experimentos de laboratório provaram o contrário – é realmente emocionante.”

Os pesquisadores tinham planos para desenvolver protótipos de TARC adequados para aplicações em larga escala. Eles estavam esperançosos de que o TARC provasse seu valor como um revestimento termicamente protetor para prolongar a vida útil da bateria em smartphones e laptops. Seus outros usos poderiam incluir proteger satélites e carros de temperaturas extremamente altas ou baixas e fazer tecido de regulação de temperatura para tendas, coberturas de estufa, chapéus e jaquetas.

Soluções de energia eficientes para edifícios nos EUA, especialmente com foco em telhados eficientes, estão disponíveis em nível de empresa. Vamos ver algumas dessas soluções.

1. Whitco Roofing, Inc.

A Whitco se posiciona como o maior contratante de telhados comerciais em Atlanta e um dos principais contratantes de telhados na América do Norte. A Whitco é uma das poucas empresas de telhados comerciais na América do Norte que tem Profissionais de Telhado Verde Certificados como pessoal. Ela também oferece painéis solares que podem fornecer eficientemente mais de 25% da energia total de um edifício. Suas soluções também incluem isolamento de telhado de poliisocianurato. Aplicado corretamente, essa solução pode diminuir significativamente os custos de aquecimento e resfriamento em cenários de uso comercial e industrial.

Fundada em 2005, a Whitco Roofing é umaempresa de capital fechado com sede em Atlanta, Geórgia, EUA.

2. Grundfos

Quando se trata de uma abordagem holística para reduzir o consumo de energia de aquecimento ou resfriamento em edifícios, a Grundfos é o nome que aparece no topo. Suas soluções atendem a edifícios comerciais e residenciais.

Para tornar oaquecimento comercial energeticamente eficiente, a Grundfos oferece bombas circuladoras, loops de mistura, soluções de bombagem distribuída, conjuntos de reforço, bombas de estágio único inline, hidro reforçadores e muito mais. Para o aquecimento eficiente emconfigurações domésticas, a Grundfos depende principalmente de bombas circuladoras.

No ano fiscal de 2022, a Grundfos registrou um faturamento líquido deDKK 33,3 bilhões (2021: DKK 28,7 bilhões). Ela testemunhou um crescimento de vendas de 12,1% em moeda local em relação ao último ano fiscal (2021). O retorno sobre as vendas em 2022 aumentou para 11,8% em 2022, em comparação com 11,4% em 2021.

3. Tesla Solar Roofs

A instalação de telhados solares da Tesla vem com a oportunidade de alimentar sua casa com um sistema de energia solar e armazenamento de energia totalmente integrado. solar e armazenamento de energia. Ele oferece uma garantia de 25 anos e proteção contra blecautes 24 horas por dia, 7 dias por semana. O telhado solar é complementado pelo Powerwall, uma bateria doméstica compacta para segurança energética em tempo real. Essas baterias ajudam a armazenar a energia produzida pelo telhado solar para alimentar a casa a qualquer momento.

Em termos de composição, um telhado solar é composto por telhas solares de vidro e telhas de aço. As telhas solares de vidro produzem energia. As telhas de aço arquitetônicas são destinadas a conferir longevidade e resistência à corrosão ao telhado.

De acordo com números oficialmente publicados pela empresa, a equipe interna de profissionais de energia da Tesla instalou cerca de 4 gigawatts de energia solar em quase 480.000 telhados. Cumulativamente, esses telhados geram mais de 25 TWhs de energia limpa.

O conjunto também inclui inversores solares da Tesla para manter o sistema bem integrado, seguro, confiável e pronto para blecautes. Com o aplicativo da Tesla, é possível monitorar a produção de energia em tempo real. É possível controlar o sistema de qualquer lugar com alertas instantâneos e acesso remoto.

No trimestre 3 de 2023, a Tesla registrou uma receita de mais de US$ 21,4 bilhões. A margem operacional foi de 17,2%.

Edifícios e Eficiência Energética: O Caminho à Frente

O aquecimento global e as mudanças climáticas são uma preocupação civilizacional. Governos, órgãos reguladores, conselhos de nações e empresas estão todos ansiosos para desenvolver soluções que ajudem a alcançar módulos de energia eficientes. Além de soluções especializadas, há muitas maneiras pelas quais podemos lidar com essas preocupações, fazendo modificações pequenas e diárias em nossos sistemas de edifícios.

O Escritório de Eficiência Energética e Energia Renovável dos EUA recomenda muitas dessas soluções, como adicionar isolamento, usar iluminação LED, instalar bombas de calor, etc.

As pessoas que vivem em climas quentes e úmidos podem usar tubos de calor desumidificantes para reduzir a umidade interna e melhorar o conforto. Minimizar as perdas de energia nos dutos é outra maneira de encorajar a eficiência energética. Isolar os dutos e vedar o ar pode ser útil.

Para sistemas de aquecimento de água eficientes em energia em edifícios, é possível pensar em soluções eficientes em energia, como bobinas sem tanque, aquecedores de água indiretos, aquecedores de água solares, etc. Introduzir processos como recuperação de calor de água de drenagem também pode ser útil.

Há muitos benefícios em reduzir o consumo de energia de aquecimento/resfriamento. Não é apenas sobre reduzir o custo. Tem benefícios comunitários mais amplos. Eles ajudam a construir resiliência comunitária e um sistema que é energeticamente sensato e equitativo. Há comunidades carentes em cada região que precisam da ajuda de tecnologias e infraestrutura de baixo custo para obter acesso a um fornecimento de energia ininterrupto.

Sistemas de energia eficientes também levam a menos poluição do ar, beneficiando a saúde geral da comunidade. A queima de combustíveis fósseis também é benéfica para nossa ecologia, as plantas e animais que nos rodeiam.

Seu benefício para a economia de infraestrutura do país também é significativo. Sistemas de energia eficientes tiram a carga dos grids. Isso ajuda a minimizar a congestão e o estresse na distribuição de energia em qualquer momento.

Os benefícios são tão amplos e de longo alcance em seu impacto que precisamos de mais soluções como telhas de telhado adaptáveis no futuro. É definitivamente um marco encorajador na jornada em direção à eficiência e sustentabilidade.

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