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Uso de materiais de mudança de fase em sistemas construtivos: revisão integrativa de literatura

Phase change materials in building systems: an integrative literature review

Resumo

Os materiais de mudança de fase - phase change materials (PCMs) possuem alta capacidade de armazenamento de energia na forma de calor latente e potencial para proporcionar conforto térmico aos usuários e economia de energia em edificações. Entretanto, muitos parâmetros devem ser analisados para sua escolha e utilização adequada. O objetivo deste artigo é discutir as potencialidades do uso de PCMs em sistemas construtivos a partir de uma revisão integrativa de literatura em repositórios nacionais e internacionais, identificando as classificações, critérios de seleção, incorporação, aplicação, tendências e lacunas das pesquisas. Foram encontradas 134 publicações, dentre as quais 103 representam o estado da arte nos últimos cinco anos. De maneira geral, as pesquisas encontradas demonstram que a utilização de PCMs em sistemas construtivos apresenta potencial para aumento das horas de conforto e redução do consumo de energia. As condições climáticas configuraram o parâmetro mais importante para a escolha adequada de PCMs, evidenciando a importância de pesquisas em regiões tropicais com clima quente e úmido, principalmente em baixas latitudes, como grande parte do Brasil. Também foi observado o enfoque crescente em pesquisas que utilizam simulações e otimizações multiobjetivo para avaliação simultânea dos diversos parâmetros envolvidos na associação de PCMs a sistemas construtivos.

Palavras-chave:
Material de mudança de fase; Revisão integrativa; Inércia térmica; Estratégias passivas; Conforto térmico; Eficiência energética

Abstract

Phase Change Materials (PCMs) have a high latent heat storage capacity and the potential to provide thermal comfort to users and energy savings in buildings. However, many parameters must be analysed for the adequate selection and application of these materials. This article discusses the potential of applying PCMs in construction systems based on an Integrative Literature Review of national and international publications, identifying the classification, selection, incorporation and application criteria, trends, and research gaps. The review covers 134 articles, 103 of which are state-of-the-art from the past five years. Most of the research studies examined demonstrate that using PCMs in constructive systems leads to increased comfort hours and lower energy consumption. Climate conditions proved to be the most crucial parameter for an adequate choice of PCMs, highlighting a gap in the research on tropical regions with hot and humid climates and low latitudes, such as a large portion of Brazil. This study also detected a significant growth in research using multi-objective simulations and optimisation to simultaneously evaluate the parameters involved in the association of PCMs and building systems.

Keywords:
Phase change material; Integrative review; Thermal inertia; Passive strategy; Thermal confort; Energy efficiency

Introdução

Edificações consomem mais de 40% da energia primária gerada no planeta e o uso de eletricidade em edifícios cresce em média 2,5% ao ano desde 2010. Em países em desenvolvimento, e sobretudo em locais de clima quente e parcialmente úmido, há uma demanda significativa para climatização de edificações comerciais com o intuito de proporcionar conforto térmico aos usuários (ÜRGE-VORSATZ et al., 2015ÜRGE-VORSATZ, D. et al. Heating and cooling energy trends and drivers in buildings. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 41, p. 85-98, 2015 .; INTERNATIONAL..., 2021INTERNATIONAL ENERGY AGENCY. Energy technology perspectives 2020: flagship report. Disponível em: https://www.iea.org/reports/energy-technology-perspectives-2020. Acesso em: 02 nov. 2021.
https://www.iea.org/reports/energy-techn...
). Nesse contexto, estratégias passivas de climatização possibilitam o aquecimento ou o resfriamento de ambientes sem acréscimos no consumo de energia elétrica.

Dentre as estratégias passivas de climatização, a inércia térmica é recomendada para edificações situadas em locais com grande amplitude diária da temperatura do ar externo e incidência de radiação solar intensa. Normalmente, edificações com alta capacidade térmica possuem envoltórias compostas por elementos construtivos espessos e pesados, recintos parcialmente enterrados, pequenas aberturas e elementos de sombreamento. Em oposição, edificações contemporâneas geralmente possuem baixa capacidade térmica por priorizarem o uso de fechamentos leves, devido às limitações econômicas e técnicas (BRITO, 2015BRITO, A. Contribuição da inércia térmica na eficiência energética de edifícios de escritórios na cidade de São Paulo. São Paulo, 2015. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica de Energia de Fluidos) - Escola Politécnica, Universidade de São Paulo, São Paulo, 2015. ). Sendo assim, o desempenho térmico de envoltórias exerce influência direta na manutenção das condições ambientais internas e no gasto de energia elétrica (NATEPHRA et al., 2017NATEPHRA, W. et al. Integrating 4D thermal information with BIM for building envelope thermal performance analysis and thermal comfort evaluation in naturally ventilated environments. Building and Environment , v. 124, p. 194-208, 2017.).

Em situações em que se deseja aumentar a inércia térmica de ambientes com fechamentos leves, a literatura sugere como uma das opções o uso de materiais inteligentes. Esses materiais, também conhecidos como ativos, adaptativos ou multifuncionais (em inglês smart materials), com alto desempenho e propriedades diversas, são capazes de gerar respostas para estímulos externos como temperatura, pressão, umidade e outros (FERREIRA; NÓVOA; MARQUES, 2016FERREIRA, A.; NÓVOA, P. R. O.; MARQUES, A. T. Multifunctional material systems: a state-of-the-art Review. Composite Structures, v. 151, p. 3-35, 2016.).

Nessa classificação, os materiais de mudança de fase (em inglês phase change materials - PCMs) funcionam como elementos passivos integrados ou adicionados a componentes construtivos das edificações. Em sua forma original, possuem alta capacidade de armazenamento de energia em calor latente e potencial para promover atraso térmico e amortecimento da amplitude da temperatura do ar interno em relação à amplitude do ar externo. Comparados a componentes construtivos tradicionalmente associados a alta capacidade térmica, como materiais rochosos e argila, os PCMs possuem baixos volume e massa para capacidades térmicas equivalentes. Dessa forma, quando adequadamente empregados, podem promover melhoria do desempenho térmico, aumento das horas em que os usuários sentem conforto e redução da necessidade de climatização artificial (WAHID et al., 2017WAHID, M. A. et al. An overview of phase change materials for construction architecture thermal management in hot and dry climate region. Applied Thermal Engineering , v. 112, p. 1240-1259, 2017. ; SONG et al., 2018SONG, M. et al. Review on building energy performance improvement using phase change materials. Energy and Buildings , v. 158, p. 776-793, 2018.).

De acordo com Brito et al. (2017)BRITO, A. et al. Características térmicas de materiais de mudança de fase adequados para edificações brasileiras. Ambiente Construído, Porto Aegre, v. 17, n. 1, p. 125-145, jan./mar. 2017. , a incorporação de PCMs a componentes construtivos é mais expressiva no Hemisfério Norte, e principalmente em altas latitudes, a despeito do maior gasto de energia em relação aos climas quentes e úmidos.

Destaca-se, nesse contexto, os artigos que apresentam revisões de literatura com foco no uso de PCM em edificações com uma compilação média de mais de 100. Esses estudos proporcionam ao leitor/pesquisador uma visão global do tema que é especialmente interessante em etapas iniciais de pesquisa. Dentro do tema PCM e edificações, podem ser encontrados artigos de revisão mais abrangentes, que apresentam o material, suas propriedades e aplicações (ZALBA et al., 2003ZALBA, B. et al. Review on thermal energy storage with phase change: materials, heat transfer analysis and applications. Applied Thermal Engineering , v. 23, p. 251-283, 2003.; SHARMA et al., 2007SHARMA, A. et al. Review on thermal energy storage with phase change materials and applications. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 13, n. 2, p. 318-345, 2007.; BAETENS; JELLE; GUSTAVSEN, 2010BAETENS, R.; JELLE, B. P.; GUSTAVSEN, A. Phase change materials for building applications: a state-of-the-art review. Energy and Buildings, v. 42, n. 9, p. 1361-1368, 2010.; KALNÆS; JELLE, 2015KALNÆS, S. E.; JELLE, B. P. Phase change materials and products for building applications: a state-of-the-art review and future research opportunities. Energy and Buildings, v. 94, p. 150-176, 2015.; RATHORE; SHUKLA, 2019RATHORE, P. K. S.; SHUKLA, S. K. Potential of macroencapsulated pcm for thermal energy storage in buildings: a comprehensive review. Construction and Building Materials, v. 225, p. 723-744, 2019. ; MARANI; NEHDI, 2019MARANI, A.; NEHDI, M. L. Integrating phase change materials in construction materials: critical review. Construction and Building Materials , v. 217, p. 36-49, 2019. ) ou mais específicos:

  1. com foco na eficiência energética (CUNHA; AGUIAR, 2020CUNHA, S. R. L.; AGUIAR, J. L. B. Phase change materials and energy efficiency of buildings: a review of knowledge. Journal of Energy Storage, v. 27, 2020.);

  2. PCMs para resfriamento ou em climas quentes (WAHID et al., 2017WAHID, M. A. et al. An overview of phase change materials for construction architecture thermal management in hot and dry climate region. Applied Thermal Engineering , v. 112, p. 1240-1259, 2017. ; OROPEZA-PEREZ; ØSTERGAARD, 2018OROPEZA-PEREZ, I.; ØSTERGAARD, P. A. Active and passive cooling methods for dwellings: a review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 82, n. September 2017, p. 531-544, 2018. ; FARAJ et al., 2020FARAJ, K. et al. Phase change material thermal energy storage systems for cooling applications in buildings: a review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 119, p. 109579, 2020. ; OLIVEIRA; GONZALES; CARVALHO, 2021OLIVEIRA, R. B. de; GONZALES, T. S.; CARVALHO, M. T. M. Uso de PCM para edificações em região de clima quente: uma revisão sistemática. PARC Pesquisa em Arquitetura e Construção, v. 12, p. e021001, 2021.);

  3. PCM em argamassas (FRIGIONE; LETTIERI; SARCINELLA, 2019FRIGIONE, M.; LETTIERI, M.; SARCINELLA, A. Phase change materials for energy efficiency in buildings and their use in mortars. Materials, v. 12, p. 1260, 2019. );

  4. PCMs em paredes (MEMON, 2014MEMON, S. A. Phase change materials integrated in building walls: a state of the art review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 31, p. 870-906, 2014.; CUI et al., 2015CUI, Y. et al. Review of phase change materials integrated in building walls for energy saving. Procedia Engineering, v. 121, p. 763-770, 2015.);

  5. sistemas envidraçados (LI et al., 2020aLI, D. et al. Optical and thermal performance of glazing units containing PCM in buildings: a review. Construction and Building Materials, v. 233, p. 117327, 2020a. ); e

  6. pesquisas em PCM a partir de simulação (SAFFARI et al., 2017SAFFARI, M. et al. Simulation-based optimization of PCM melting temperature to improve the energy performance in buildings. Applied Energy , v. 202, p. 420-434, 2017. ).

Embora apresentadas as vantagens desse tipo de publicação, o comum em todos estudos, com exceção de Oliveira, Gonzáles e Carvalho (2021)OLIVEIRA, R. B. de; GONZALES, T. S.; CARVALHO, M. T. M. Uso de PCM para edificações em região de clima quente: uma revisão sistemática. PARC Pesquisa em Arquitetura e Construção, v. 12, p. e021001, 2021., é a inexistência de procedimentos metodológicos bem descritos e replicáveis. Todos os artigos mencionados não apresentam seções destinadas aos procedimentos metodológicos, limitando-se a indicar o estudo como revisão no título, resumo, objetivos ou conclusão. Em alguns poucos casos a palavra revisão é acompanhada por um substantivo, como “literature”, “state-of-the-art”, “comprehensive”, “extensive” ou “critical”, que são genéricos e insuficientes para compreensão da abordagem metodológica proposta.

Portanto, o objetivo deste artigo é identificar e discutir as características, potencialidades, restrições, aplicações e propriedades dos PCMs empregados em sistemas construtivos, a partir de uma metodologia estruturada e replicável para condução de uma revisão integrativa de literatura. Também faz parte do objetivo deste trabalho apresentar o estado da arte das aplicações de PCMs em sistemas passivos de acordo com o tipo de envelope construtivo utilizando tabelas resumo, além do mapeamento e análise crítica da rede de coautores, palavras-chave e distribuição geográfica das pesquisas.

Método

O método adotado neste trabalho consiste em uma revisão integrativa de literatura com definição do estado da arte e revisão bibliométrica1 1 De acordo com Allison (2013) e Mustapha et al. (2021), uma análise bibliométrica apresenta informações críticas para a compreensão de estudos, incluindo rede de autores, grupos de pesquisa, atividade de pesquisa de acordo com a localização geográfica e principais instituições de pesquisa. . A abordagem integrativa é normalmente utilizada em revisões de literatura nas áreas das ciências da saúde (MAHMUD et al., 2021MAHMUD, I. C. et al. Tabagismo em idosos: uma revisão integrativa. Scientia Medica, Porto Alegre, v. 31, n. 2, p. 1-15, 2021.) e ciências agrárias (BASSOTTO et al., 2022BASSOTTO, L. C. et al. Eficiência produtiva e riscos para propriedades leiteiras: uma revisão integrativa. Revista de Economia e Sociologia Rural, v. 60, n. 4, p. 1-20, 2022.) e é uma das maneiras de gerar novos conhecimentos sobre determinado tema a partir de uma revisão crítica e sintética das publicações e pesquisas representativas de uma forma integrada. Além disso, ela fomenta novas estruturas e perspectivas sobre assuntos específicos (TORRACO, 2016TORRACO, R. J. Writing integrative literature reviews: using the past and present to explore the future. Human Resource Development Review, v. 15, n. 4, p. 404-428, 2016. ).

Uma revisão integrativa inclui pesquisas com diferentes metodologias e escopos, o que permite que estudos teóricos e empíricos gerem uma amostra maior, ampliando as análises e fornecendo conclusões diversificadas (MENDES; SILVEIRA; GALVÃO, 2008MENDES, K. D. S.; SILVEIRA, R. C. C.; GALVÃO, C. M. Revisão Integrativa: método de pesquisa para a incorporação de evidências na enfermagem. Texto e Contexto - Enfermagem, v. 7, 2008. ). Revisões integrativas são recomendadas para a investigação de temas dinâmicos ou emergentes, caracterizados por um aumento rápido no número de produções em que muitas vezes são encontradas contradições ou discrepância entre as publicações (TORRACO, 2016TORRACO, R. J. Writing integrative literature reviews: using the past and present to explore the future. Human Resource Development Review, v. 15, n. 4, p. 404-428, 2016. ).

Embora apresentadas as vantagens dessa abordagem metodológica, não foram encontradas revisões integrativas de literatura em periódicos nacionais ou internacionais sobre assuntos relacionados a PCMs. Pelo fato das pesquisas em PCMs serem um tema em crescente investigação e que apresentam resultados divergentes, justifica-se a aplicação dessa metodologia.

O fundamento de uma revisão integrativa é sua sistematização em tópicos ou etapas de análise. Autores como Souza, Dias e Carvalho (2010)SOUZA, M. T. de; DIAS, M.; CARVALHO, R. de. Revisão integrativa: o que é e como fazer. Einstein, v. 8, p. 102-106, 2010. dividem a revisão em seis tópicos, enquanto Mendes, Silveira e Galvão (2008)MENDES, K. D. S.; SILVEIRA, R. C. C.; GALVÃO, C. M. Revisão Integrativa: método de pesquisa para a incorporação de evidências na enfermagem. Texto e Contexto - Enfermagem, v. 7, 2008. e Whittemore e Knafl (2005)WHITTEMORE, R.; KNAFL, K. The integrative review: updated methodology. Journal of Advanced Nursing, v. 52, n. 5, p. 546-553, 2005. dividem em cinco. O conteúdo das etapas apresentadas pelos autores citados é essencialmente o mesmo. Portanto, a diferença no número de etapas ocorre pela junção ou divisão de alguns dos seguintes tópicos:

  1. identificação do tema, seleção da questão de pesquisa e da base de dados;

  2. estabelecimento de critérios de busca, inclusão e exclusão;

  3. definição das informações que foram extraídas dos estudos;

  4. forma de apresentação e agrupamento dos resultados; e

  5. interpretação dos resultados.

Na primeira etapa (a), de identificação do tema, seleção da questão de pesquisa e da base de dados, foi definido como objeto levantar e analisar as principais publicações sobre PCMs em sistemas construtivos.

Portanto, elabora-se a seguinte pergunta de pesquisa: quais as características, potencialidades, restrições, aplicações, abordagens metodológicas e propriedades do uso de PCMs em sistemas passivos em edificações?

Essa seleção e pergunta de pesquisa partem do raciocínio teórico adquirido ao longo de leituras prévias que seguiram abordagens semelhantes, como Baetens, Jelle e Gustavsen (2010)BAETENS, R.; JELLE, B. P.; GUSTAVSEN, A. Phase change materials for building applications: a state-of-the-art review. Energy and Buildings, v. 42, n. 9, p. 1361-1368, 2010., Rodriguez-Ubinas et al. (2012)RODRIGUEZ-UBINAS, E. et al. Applications of Phase Change Material in highly energy-efficient houses. Energy and Buildings , v. 50, p. 49-62, 2012., Memon (2014)MEMON, S. A. Phase change materials integrated in building walls: a state of the art review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 31, p. 870-906, 2014., Kalnæs e Jelle (2015)KALNÆS, S. E.; JELLE, B. P. Phase change materials and products for building applications: a state-of-the-art review and future research opportunities. Energy and Buildings, v. 94, p. 150-176, 2015., Jelle e Kalnæs (2017)JELLE, B. P.; KALNÆS, S. E. Phase change materials for application in energy-efficient buildings. In: PACHECO-TORGAL, F. et al. Cost-effective energy efficient building retrofitting: materials, technologies, optimization and case studies. Trondheim: Elsevier, 2017. e Faraj et al. (2020)FARAJ, K. et al. Phase change material thermal energy storage systems for cooling applications in buildings: a review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 119, p. 109579, 2020. .

Como base de dados, foi escolhida a biblioteca virtual Periódicos Capes, disponibilizada gratuitamente para as instituições públicas de ensino superior pela Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior e pelo Ministério da Educação.

Justifica-se a escolha do Periódicos Capes por conter um amplo catálogo de publicações em periódicos nacionais e internacionais, dissertações e teses, compilando pesquisas que aparecem em diretórios como Google Scholar, Scopus, SciELO e outros indexadores. O uso de uma única plataforma apresentou vantagens como o número reduzido de resultados duplicados e análise concomitante de pesquisas em inglês e português. Como limitação, o Periódicos Capes permite menos critérios de seleção de pesquisa, reduzindo o número de termos e operadores booleanos em cada pesquisa, gerando strings de busca2 2 Uma search string (strings de busca neste trabalho) é a combinação dos termos de interesse para a pesquisa, agrupados por temas e inter-relacionados utilizando operadores booleanos. As strings são inseridas nos mecanismos de pesquisa das bases de dados a fim de retornar resultados que respondam o objetivo da pesquisa. mais simplificadas.

Na segunda etapa (b) são estabelecidos os critérios de busca, inclusão e exclusão. Foram considerados artigos de periódicos e anais de congresso nacionais e internacionais revisados por pares, além de pesquisas em andamento ou finalizadas. Foram descartadas teses e dissertações devido à duplicidade de informações, já que todas encontradas possuíam publicações em periódicos. Também foram descartadas publicações em anais quando existiam correspondência entre o trabalho apresentado em congresso e posteriormente publicado em periódicos. De forma semelhante, publicações em livros não foram selecionadas ou tabuladas como estado da arte. Contudo, a construção teórica da pesquisa e o entendimento do objeto de pesquisa se embasaram em publicações teóricas também presentes nos livros dos principais pesquisadores na área de PCMs.

Foram consideradas publicações em inglês e em português com recorte temporal de 2016 a 2021. Após uma análise inicial, percebeu-se que artigos selecionados publicados em 2016 pertenciam a uma sequência de artigos que contemplavam pesquisas maiores, datando de antes de 2016. Essas publicações anteriores a 2016 traziam informações fundamentais para o entendimento das pesquisas e, por esse motivo, foram incluídas manualmente em regime de exceção.

Com a finalidade de estabelecer as principais bases de dados, palavras-chave recorrentes e as lacunas nas pesquisas em PCM uma análise anterior a este estudo foi conduzida, utilizando os artigos de revisão já mencionados anteriormente. Logo, foram selecionadas as seguintes palavras-chave para compor as strings de pesquisa:

  1. materiais de mudança de fase;

  2. PCM;

  3. inércia térmica;

  4. edificações;

  5. arquitetura; e

  6. sistemas passivos.

As palavras-chave foram inseridas em inglês e português, de maneira individual e combinada com auxílio dos operadores booleanos: AND, OR e NOT para pesquisas em inglês, e, OU e NÃO para pesquisas em português. Termos compostos foram inseridos entre aspas duplas e acentos, cedilhas e palavras não indexadas foram excluídas. Para os termos “materiais” e “edificações” foi utilizado um asterisco para buscas de palavras semelhantes com qualquer número de caracteres.

O termo “sistemas passivos” foi inicialmente incluído nas strings de pesquisa. Porém, após as primeiras tentativas de busca, percebeu-se que o termo não resultava efetivamente em uma filtragem dos resultados. Muitos autores não classificam os sistemas como passivos ou ativos, o que gerou aumento de complexidade e número de buscas sem resultados efetivos.

Logo, a seleção de artigos que avaliaram sistemas passivos foi feita de forma individualizada e manualmente, após a leitura das publicações obtidas a partir das strings descritas a seguir. Devido à limitação de caracteres, foram utilizadas strings múltiplas, relacionando diferentes termos secundários (i.e., arquitetura e edificações), mantendo os termos principais (i.e., relacionados aos PCMs).

Foram construídas as seguintes strings de pesquisa em inglês: (TITLE-ABS-KEY (phase OR " change*" OR "material") AND (thermal inertia) AND (build*)); (TITLE-ABS-KEY (pcm*) AND (thermal inertia) AND (build*)); (TITLE-ABS-KEY (phase OR "change*" OR "material") OR (thermal inertia) AND (architecture)); (TITLE-ABS-KEY (pcm*) AND (thermal inertia) AND (architecture*)).

Para buscas em português: (TITLE-ABS-KEY (material* OU "mudanca" OU "fase") E (inercia termica) E (edifica*)); (TITLE-ABS-KEY (pcm*) E (inercia termica) E (edifica*)); (TITLE-ABS-KEY (material* OU "mudanca" OU "fase") E (inercia termica) E (arquitetura)); (TITLE-ABS-KEY (pcm*) E (inercia termica) E (arquitetura)).

Na opção “Personalizar meus resultados” disponível no Periódicos Capes, foram determinadas as seguintes restrições: ordenar por “Data - Mais recente”; disponibilidade “Periódicos revisados por pares”; tipo de recurso “Artigos”; Assunto “todas as opções”; data de criação “01/01/2016 a 31/12/2021”; coleção “todas as opções”; idioma “Inglês” e “Português”; título do periódico, “todas as opções”. Além disso, o campo filtro das buscas foi deixado em “qualquer campo”, o que permitiu pesquisas em títulos, autores/criadores e assuntos.

Após a leitura dos títulos, palavras-chave e resumos, foram excluídas eventuais publicações duplicadas e pesquisas que não possuíssem relação com os temas de interesse ou estivessem em outro idioma, mesmo que o resumo estivesse em inglês. Como exemplo, foram encontrados e excluídos estudos de PCMs em tecidos, roupas de proteção individual, produtos hospitalares, recipientes de transporte de alimentos e fármacos, PCMs em sistemas e componentes eletrônicos, PCMs aplicados em equipamentos ou maquinários industriais e desenvolvimento de novos PCMs ou novas formas de armazenamento e encapsulamento ainda sem aplicação avaliada para construção civil.

Após essa etapa de exclusão, os artigos foram lidos na íntegra e organizados e sintetizados utilizando o software Excel. Nessa etapa foram feitas inclusões manuais de artigos que se repetissem mais de três vezes entre os estudos encontrados, além de estudos continuados fora dos cinco anos do escopo.

Na terceira etapa (c) foram definidas quais informações seriam extraídas das publicações. O fator norteador dessa seleção foi a identificação de propriedades do PCM e características de instalação conflitantes apresentadas como melhores soluções nos respectivos artigos. Por esse motivo buscou-se entender os fatores, condicionantes e procedimentos metodológicos que levaram aos resultados encontrados.

Logo, foram selecionadas como informações extraídas:

  1. os autores;

  2. tipo de PCMs estudados;

  3. forma de incorporação;

  4. temperatura de mudança de fase;

  5. capacidade de armazenamento de calor latente;

  6. abordagem metodológica;

  7. local de instalação do PCM no sistema construtivo;

  8. localização geográfica do estudo; e

  9. principais resultados e conclusões.

Na quarta etapa (d) foi definida a forma de apresentação e agrupamento dos resultados. Os estudos foram classificados e divididos a partir do tipo de sistema construtivo investigado nas respectivas publicações. Essa divisão se deu em dois grupos, o primeiro classificado com sistemas construtivos opacos e o segundo com sistemas construtivos translúcidos e outros sistemas/dispositivos.

Em relação ao primeiro grupo, a revisão contemplou estudos com PCMs em paredes externas, internas, divisórias, coberturas e envoltórias no geral. Embora apresentados resultados de paredes e coberturas separadamente, a criação da categoria “Envoltória” se deu pela combinação do uso de PCMs em mais de um sistema construtivo concomitantemente, geralmente paredes e lajes. Soma-se à justificativa anterior o entendimento de que as características térmicas e o desempenho com incorporação de PCMs nos ambientes classificados como “Envoltória” é diferente dos classificados como “Paredes” ou “Coberturas”.

No segundo grupo foram considerados PCMs em fechamentos translúcidos (esquadrias e coberturas envidraçadas), persianas, venezianas, brises, fachadas duplas, chaminés solares e paredes trombe.

A partir da classificação mencionada e das informações extraídas na terceira etapa (c), foram criadas cinco tabelas referentes à incorporação de PCMs, apresentadas em “PCMs em componentes construtivos”.

É importante destacar que parte dos artigos não apresentou todas as informações levantadas. Nesses casos, os campos foram deixados em branco ou completados parcialmente com as informações disponibilizadas.

Na quinta etapa (e) de interpretação dos resultados, os artigos foram discutidos, comparados e os principais resultados foram apresentados. Também foram discutidas as concordâncias e discordâncias entre as pesquisas, em que foram analisadas informações baseadas nas diferentes abordagens, climas e métodos adotados por cada estudo.

Nessa etapa foi utilizado o software VOSviewer, versão 1.6.1.7, para elaborar uma análise bibliométrica parcial e posteriormente agrupar as redes de autores, coautores e de palavras-chave. O objetivo dessa analise bibliométrica foi identificar a relação entre os autores e palavras-chave na busca por artigos em uma revisão integrativa.

O programa utiliza uma base de dados .ris exportada do software de gestão de referências bibliográficas Mendeley. O VOSviewer elabora organogramas que apresentam a frequência com a qual os autores aparecem e suas conexões como coautores de diferentes publicações. De forma semelhante, as palavras-chave são destacadas e conectadas a partir da frequência de ocorrência. O agrupamento ainda considera palavras-chave relacionadas por estudo. Logo, quanto mais publicações de determinado autor ou quanto maior a frequência em que palavras-chave se repetem, maior será o tamanho de sua fonte, e consequentemente, maior o destaque.

Para gerar a rede de palavras-chave foram selecionadas palavras com cinco ou mais ocorrências nos campos título, palavras-chave, e resumo utilizando a opção de contagem "full counting" que contabiliza o número de aparições de cada palavra. Para a rede de autores e coautores, foram selecionadas as coautorias utilizando o mesmo método de contagem das palavras-chave; o número de documentos por autor deveria ser de, no mínimo, dois.

A disposição dos nomes ocorreu pela normalização por associação de força, com configurações padrão para layout e clusterings. As cores dos dados foram configuradas no próprio programa a partir de composições já incluídas em sua biblioteca.

Ainda como parte da análise bibliométrica, foi elaborado um mapa com a distribuição geográfica e climática das pesquisas usando a classificação de Köppen-Geiger. As informações dos climas/cidades em que os PCMs foram estudados (medições ou simulações) foram levantadas na terceira etapa (c) e posteriormente locadas em um mapa-múndi a partir das suas coordenadas geográficas.

Destaca-se que parte dos artigos investigou mais de uma condição climática e que na elaboração do mapa não foi considerada a frequência de ocorrência das cidades. Dessa forma, algumas cidades que foram mencionadas mais de uma vez nas tabelas resumo aparecem como uma marcação no mapa. Também foram observados estudos em laboratório que consideraram, por exemplo, uma temperatura de bulbo seco constante em ambiente teste controlado, em que não foi apresentado nenhuma característica ou definição climática. Nesses casos, nenhuma condição climática foi atribuída para a publicação.

O mapa-múndi com as localizações geográficas foi então sobreposto pelo mapa com a classificação climática de Köppen-Geiger. Para essa sobreposição foi utilizada a versão de Peel, Finlayson e McMahon (2007)PEEL, M. C.; FINLAYSON, B. L.; MCMAHON, T. A. Updated world map of the Köppen-Geiger climate classification, Hydrology and Earth System Sciences, v. 11, p. 1633-1644, 2007.. Dessa forma, foi possível analisar a distribuição geográfica dos estudos e entender em quais climas existem lacunas nas pesquisas com PCMs.

Referencial teórico

Os PCMs armazenam ou liberam energia na forma de calor latente durante a mudança de fase e podem ser utilizados para auxiliar no controle das condições térmicas ambientais dentro de uma faixa específica de temperatura (KALNÆS; JELLE, 2015KALNÆS, S. E.; JELLE, B. P. Phase change materials and products for building applications: a state-of-the-art review and future research opportunities. Energy and Buildings, v. 94, p. 150-176, 2015.). Quando a temperatura atinge o ponto de fusão, as ligações químicas no material começam a se romper e há absorção de energia em um processo endotérmico. Nesse processo, geralmente há a mudança do estado físico do PCM de sólido para o líquido. À medida que a temperatura do ar próxima ao PCM cai, o material libera a energia armazenada e retorna ao estado sólido original. Em edificações, a energia utilizada para alterar sua fase poderá levar a uma temperatura do ar interna mais estável e com maior potencial de proporcionar conforto térmico aos usuários. Esse efeito também pode reduzir as cargas de pico e o consumo energético com arrefecimento e aquecimento (KALNÆS; JELLE, 2015KALNÆS, S. E.; JELLE, B. P. Phase change materials and products for building applications: a state-of-the-art review and future research opportunities. Energy and Buildings, v. 94, p. 150-176, 2015.; RATHORE; SHUKLA, 2019RATHORE, P. K. S.; SHUKLA, S. K. Potential of macroencapsulated pcm for thermal energy storage in buildings: a comprehensive review. Construction and Building Materials, v. 225, p. 723-744, 2019. ).

O armazenamento de energia na forma de calor latente em PCMs é de 5 a 14 vezes maior por unidade de volume se comparado aos materiais tradicionalmente utilizados para essa finalidade na forma de calor sensível. Além disso, a mudança de fase, e por consequência parte significativa do armazenamento de energia, ocorre a uma temperatura praticamente constante. Devido a essas propriedades e à ciclicidade do material, os PCMs são utilizados para o armazenamento de energia térmica em diversas aplicações. Dentre elas, em edificações para redução do consumo de energia e aumento do conforto térmico dos usuários (HUANG et al., 2017HUANG, X. et al. Morphological characterization and applications of phase change materials in thermal energy storage: a review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 72, p. 128-145, 2017. ; WAHID et al., 2017WAHID, M. A. et al. An overview of phase change materials for construction architecture thermal management in hot and dry climate region. Applied Thermal Engineering , v. 112, p. 1240-1259, 2017. ; BRITO et al., 2017BRITO, A. et al. Características térmicas de materiais de mudança de fase adequados para edificações brasileiras. Ambiente Construído, Porto Aegre, v. 17, n. 1, p. 125-145, jan./mar. 2017. ; SONG et al., 2018SONG, M. et al. Review on building energy performance improvement using phase change materials. Energy and Buildings , v. 158, p. 776-793, 2018.).

Classificação dos PCMs

A maneira mais difundida de classificar PCMs é pela sua divisão em três grupos: orgânicos, inorgânicos e eutéticos (PASUPATHY; VELRAJ; SEENIRAJ, 2008PASUPATHY, A.; VELRAJ, R.; SEENIRAJ, R. V. Phase change material-based building architecture for thermal management in residential and commercial establishments. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 12, n. 1, p. 39-64, 2008.; KALNÆS; JELLE, 2015KALNÆS, S. E.; JELLE, B. P. Phase change materials and products for building applications: a state-of-the-art review and future research opportunities. Energy and Buildings, v. 94, p. 150-176, 2015.; WAHID et al., 2017WAHID, M. A. et al. An overview of phase change materials for construction architecture thermal management in hot and dry climate region. Applied Thermal Engineering , v. 112, p. 1240-1259, 2017. ; RATHORE; SHUKLA, 2019RATHORE, P. K. S.; SHUKLA, S. K. Potential of macroencapsulated pcm for thermal energy storage in buildings: a comprehensive review. Construction and Building Materials, v. 225, p. 723-744, 2019. ; FRIGIONE; LETTIERI; SARCINELLA, 2019FRIGIONE, M.; LETTIERI, M.; SARCINELLA, A. Phase change materials for energy efficiency in buildings and their use in mortars. Materials, v. 12, p. 1260, 2019. ; FARAJ et al., 2020FARAJ, K. et al. Phase change material thermal energy storage systems for cooling applications in buildings: a review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 119, p. 109579, 2020. ).

PCMs orgânicos consistem principalmente de cadeias de carbono e hidrogênio e podem ser divididos em parafinados e não parafinados. Os PCMs não parafinados podem ser classificados como ácidos graxos, polietilenoglicol, álcoois, polímeros e seus derivados (FARAJ et al., 2020FARAJ, K. et al. Phase change material thermal energy storage systems for cooling applications in buildings: a review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 119, p. 109579, 2020. ). Apresentam ponto de fusão constante, não apresentam segregação ou sobrefusão durante os ciclos de mudança de fase e produzem pouca pressão de vapor, com redução no volume de 10% durante a solidificação. Além disso, são quimicamente inertes, não corrosivos, incolores, duráveis, baratos, abundantes, ecológicos e atóxicos (WAHID et al., 2017WAHID, M. A. et al. An overview of phase change materials for construction architecture thermal management in hot and dry climate region. Applied Thermal Engineering , v. 112, p. 1240-1259, 2017. ).

Podem apresentar baixo desempenho nas mudanças de fase devido à baixa condutividade térmica, mas essa desvantagem pode ser contornada com a utilização de elementos metálicos em sua composição (AZIZ et al., 2018AZIZ, S. et al. CFD simulation of a TES tank comprising a PCM encapsulated in sphere with heat transfer enhancement. Applied Thermal Engineering , v. 143, p. 1085-1092, 2018.). Outra desvantagem ocorre ao atingirem temperaturas elevadas. Nessas condições, as ligações químicas podem ser quebradas e levar à evaporação das cadeias moleculares (WAHID et al., 2017WAHID, M. A. et al. An overview of phase change materials for construction architecture thermal management in hot and dry climate region. Applied Thermal Engineering , v. 112, p. 1240-1259, 2017. ).

Os PCMs inorgânicos são subdivididos em dois grupos, os sais hidratados e os metálicos. Esses materiais apresentam níveis de armazenamento de calor latente semelhante aos PCMs orgânicos por unidade de massa, entretanto seu calor latente por unidade volumétrica tende a ser maior devido à maior densidade. Além disso, apresentam maior condutividade e não são inflamáveis. Os sais hidratados possuem temperaturas de fusão que variam de 5 °C a 130 °C, o que os torna ideais para aplicações na construção civil (KALNÆS; JELLE, 2015KALNÆS, S. E.; JELLE, B. P. Phase change materials and products for building applications: a state-of-the-art review and future research opportunities. Energy and Buildings, v. 94, p. 150-176, 2015.). Esse intervalo de temperatura de fusão não é encontrado em PCMs metálicos, fator que os exclui desse levantamento bibliográfico.

Os sais hidratados geralmente contêm alta densidade de armazenamento de calor latente, em grande parte devido à sua alta densidade. Esses materiais são compostos majoritariamente por um sal e água e compreendem diversas combinações de elementos. A mudança de fase envolve a hidratação ou desidratação dos sais em um processo que se assemelha à fusão e solidificação (SHARMA et al., 2007SHARMA, A. et al. Review on thermal energy storage with phase change materials and applications. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 13, n. 2, p. 318-345, 2007.). Como desvantagens, apresentam mudanças de fase não congruentes, instáveis e problemas relacionados a sobrefusão. Além disso, possuem alta pressão de vapor no processo de mudança de fase e são potencialmente corrosivos em contato com elementos metálicos (MEHLING; CABEZA, 2008MEHLING, H.; CABEZA, L. F. Heat and cold storage with PCM: an up-to-date introduction. Berlin: Springer-Verlag, 2008.).

Os PCMs eutéticos são compostos pela união de dois ou mais PCMs com ciclos de mudança de fase concordantes. Durante a sua fabricação, os dois materiais são combinados de maneira que o PCM final apresente comportamento de um material único (JELLE; KALNÆS, 2017JELLE, B. P.; KALNÆS, S. E. Phase change materials for application in energy-efficient buildings. In: PACHECO-TORGAL, F. et al. Cost-effective energy efficient building retrofitting: materials, technologies, optimization and case studies. Trondheim: Elsevier, 2017. ). Essa categoria pode ser composta por misturas entre PCMs orgânicos, inorgânicos, e orgânicos e inorgânicos, o que possibilita arranjos personalizados para aplicações específicas (BAETENS; JELLE; GUSTAVSEN, 2010BAETENS, R.; JELLE, B. P.; GUSTAVSEN, A. Phase change materials for building applications: a state-of-the-art review. Energy and Buildings, v. 42, n. 9, p. 1361-1368, 2010.).

Embora haja aumento de pesquisas sobre PCMs eutéticos, seu uso em sistemas de armazenamento de calor latente não é difundido se comparado aos PCMs orgânicos e inorgânicos. Portanto, combinações de materiais ainda precisam ser testadas e suas propriedades termofísicas são um campo para novas investigações (KALNÆS; JELLE, 2015KALNÆS, S. E.; JELLE, B. P. Phase change materials and products for building applications: a state-of-the-art review and future research opportunities. Energy and Buildings, v. 94, p. 150-176, 2015.).

Utilização de PCMs em elementos construtivos

A forma de incorporação do PCM em elementos construtivos é um dos parâmetros mais importantes para garantir o seu desempenho térmico e energético em edificações. Como o PCM passa por mudanças de fase relativamente rápidas, na maior parte dos casos de sólido para líquido e de líquido para sólido, existem limitações em relação à sua incorporação direta. Essa complexidade também inclui parâmetros de projeto, como seleção da temperatura de mudança de fase do PCM, quantidade do material e localização do sistema de armazenamento de energia térmica dentro da edificação (RATHORE; SHUKLA, 2019RATHORE, P. K. S.; SHUKLA, S. K. Potential of macroencapsulated pcm for thermal energy storage in buildings: a comprehensive review. Construction and Building Materials, v. 225, p. 723-744, 2019. ). Além disso, as temperaturas de mudança de fase dos PCMs tendem a sofrer modificações quando utilizados junto aos materiais de construção (WAHID et al., 2017WAHID, M. A. et al. An overview of phase change materials for construction architecture thermal management in hot and dry climate region. Applied Thermal Engineering , v. 112, p. 1240-1259, 2017. ).

Logo, a utilização dos PCMs na construção civil depende da sua classificação (orgânico, inorgânico e eutético), do seu princípio de funcionamento (ativo ou passivo) e da sua forma de incorporação em elementos construtivos (como componente, integrado ou como unidade de armazenamento).

O princípio de funcionamento passivo aproveita o ganho térmico da radiação solar direta e difusa, bem como os ganhos térmicos devido à carga térmica interna. Os PCMs utilizados em sistemas com princípio ativo utilizam energia térmica fornecida por equipamentos mecânicos (ZHOU; EAMES, 2019ZHOU, D.; EAMES, P. Phase Change Material Wallboard (PCMW) melting temperature optimisation for passive indoor temperature control. Renewable Energy , v. 139, p. 507-514, 2019.).

Quando o PCM faz parte de uma das camadas de um elemento construtivo, é classificado como componente. Por outro lado, quando o PCM é misturado ou impregnado a um material de construção, ele é classificado como integrado.

Para PCMs integrados, diversas técnicas podem ser aplicadas. A incorporação direta constitui a técnica mais simples, em que os PCMs em pó ou líquido são misturados diretamente aos materiais de construção que incluem, por exemplo, gesso e concreto. Esse método não requer nenhum equipamento adicional, porém pode acarretar em incompatibilidade entre os materiais construtivos e os PCMs e gerar possíveis vazamentos (WAHID et al., 2017WAHID, M. A. et al. An overview of phase change materials for construction architecture thermal management in hot and dry climate region. Applied Thermal Engineering , v. 112, p. 1240-1259, 2017. ).

Na imersão, os materiais construtivos em estado sólido são imersos em PCMs líquidos para a absorção por capilaridade. Alguns estudos apontam que essa técnica também ocasiona vazamentos do PCM, o que prejudica seu uso de forma continuada (MEMON, 2014MEMON, S. A. Phase change materials integrated in building walls: a state of the art review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 31, p. 870-906, 2014.).

O PCM na forma estabilizada consiste em sua mistura com outros componentes de suporte. Nesse composto, as partículas de PCM na ordem de dezenas de micrômetros estão dispersas uniformemente em uma matriz polimérica. A concentração de PCM deve ser a mais alta possível, idealmente em torno de 80%. Como principais características, esses compostos apresentam a possibilidade de combinação entre PCMs e materiais de suporte de forma personalizada, de acordo com a necessidade do ambiente. Além disso, os PCMs estabilizados podem realizar vários ciclos de mudança de fase sem deformações ou vazamentos, possuem alta condutividade térmica e capacidade de armazenamento de calor (ZHANG et al., 2006ZHANG, Y. P. et al. Preparation, thermal performance and application of shape-stabilized PCM in energy efficient buildings. Energy and Buildings , v. 38, n. 10, p. 1262-1269, 2006.).

PCMs como componentes geralmente aparecem em formas encapsuladas. No encapsulamento (microencapsulamento e macroencapsulamento), o PCM é revestido com outro material antes de ser utilizado. Essa técnica é a mais utilizada em pesquisas (CUNHA; AGUIAR, 2020CUNHA, S. R. L.; AGUIAR, J. L. B. Phase change materials and energy efficiency of buildings: a review of knowledge. Journal of Energy Storage, v. 27, 2020.) e possui como vantagens alta resistência, durabilidade, estabilidade térmica, além de evitar vazamentos e perdas de PCM durante a mudança de fases (WAHID et al., 2017WAHID, M. A. et al. An overview of phase change materials for construction architecture thermal management in hot and dry climate region. Applied Thermal Engineering , v. 112, p. 1240-1259, 2017. ).

Em geral, o material da cápsula deve conter as seguintes características:

  1. alta condutividade térmica, resistência e flexibilidade;

  2. atoxidade e não corrosividade;

  3. resistência ao fogo;

  4. estabilidade química e física; e

  5. estabilidade à exposição de raios UV e umidade (RATHORE; SHUKLA, 2019RATHORE, P. K. S.; SHUKLA, S. K. Potential of macroencapsulated pcm for thermal energy storage in buildings: a comprehensive review. Construction and Building Materials, v. 225, p. 723-744, 2019. ).

O encapsulamento do PCM aumenta sua superfície de contato, melhora a transferência de calor e condutividade térmica. Logo, impede que o PCM entre em contato direto com o material de construção e o ambiente circundante, o que aumenta sua estabilidade (SU; DARKWA; KOKOGIANNAKIS, 2015SU, W.; DARKWA, J.; KOKOGIANNAKIS, G. Review of solid-liquid phase change materials and their encapsulation technologies. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 48, p. 373-391, 2015.; RATHORE; SHUKLA, 2019RATHORE, P. K. S.; SHUKLA, S. K. Potential of macroencapsulated pcm for thermal energy storage in buildings: a comprehensive review. Construction and Building Materials, v. 225, p. 723-744, 2019. ).

O encapsulamento do PCM pode ser classificado como microencapsulamento ou macroencapsulamento com base na dimensão do material do invólucro. O PCM microencapsulado, embora haja variação entre os autores, possui entre 0,1 µm e 1 mm. Já o macroencapsulamento possui dimensões maiores que 1 mm (WAHID et al., 2017WAHID, M. A. et al. An overview of phase change materials for construction architecture thermal management in hot and dry climate region. Applied Thermal Engineering , v. 112, p. 1240-1259, 2017. ; RATHORE; SHUKLA, 2019RATHORE, P. K. S.; SHUKLA, S. K. Potential of macroencapsulated pcm for thermal energy storage in buildings: a comprehensive review. Construction and Building Materials, v. 225, p. 723-744, 2019. ).

PCMs na construção civil

Na construção civil os PCMs funcionam, quase sempre, como elementos passivos que aumentam a capacidade térmica de componentes e a inércia térmica de ambientes. Como exemplos de PCMs aplicados de forma ativa temos, por exemplo: sistemas fotovoltaicos, bombas de calor, sistemas de recuperação de calor e sistemas de aquecimento de piso (FRIGIONE; LETTIERI; SARCINELLA, 2019FRIGIONE, M.; LETTIERI, M.; SARCINELLA, A. Phase change materials for energy efficiency in buildings and their use in mortars. Materials, v. 12, p. 1260, 2019. ).

A utilização de PCMs é recomendada para edificações localizadas em climas com grande variação de temperatura do ar externo (na ordem de 10 °C) e com fechamentos leves e de baixa capacidade térmica, como edifícios estruturados em aço, light steel framing e madeira que, de maneira geral, possuem fechamentos com baixa capacidade térmica. Essa alta amplitude térmica da temperatura externa ao longo do dia impacta os ciclos de carga e descarga dos PCMs incorporados em sistemas passivos. Se o material não conseguir solidificar completamente a eficácia do sistema poderá ser consideravelmente reduzida. Para situações em que a descarga não ocorre naturalmente, é necessário fornecer mecanismos para desencadear a troca de fase, como, por exemplo, a ventilação noturna (KALNÆS; JELLE, 2015KALNÆS, S. E.; JELLE, B. P. Phase change materials and products for building applications: a state-of-the-art review and future research opportunities. Energy and Buildings, v. 94, p. 150-176, 2015.; SOLGI et al., 2019SOLGI, E. et al. A parametric study of phase change material behaviour when used with night ventilation in different climatic zones. Building and Environment , v. 147, p. 327-336, 2019.).

Para atingir os benefícios esperados, é necessário avaliar os parâmetros relativos à associação PCM + Edificação. Os principais parâmetros investigados na literatura são as condições climáticas do local, projeto e orientação da edificação, localização, forma de incorporação, quantidade de PCM por componente construtivo, tipo de material, temperatura de mudança de fase, capacidade de armazenamento de calor latente, carga térmica interna, questões relacionadas ao uso dos espaços e questões econômicas e ambientais (PASUPATHY; VELRAJ; SEENIRAJ, 2008PASUPATHY, A.; VELRAJ, R.; SEENIRAJ, R. V. Phase change material-based building architecture for thermal management in residential and commercial establishments. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 12, n. 1, p. 39-64, 2008.; WAHID et al., 2017WAHID, M. A. et al. An overview of phase change materials for construction architecture thermal management in hot and dry climate region. Applied Thermal Engineering , v. 112, p. 1240-1259, 2017. ; FRIGIONE; LETTIERI; SARCINELLA, 2019FRIGIONE, M.; LETTIERI, M.; SARCINELLA, A. Phase change materials for energy efficiency in buildings and their use in mortars. Materials, v. 12, p. 1260, 2019. ; BAI et al., 2020BAI, L. et al. Analytical model to study the heat storage of phase change material envelopes in lightweight passive buildings. Building and Environment, v. 169, p. 106531, 2020. ).

Também é necessário avaliar as propriedades isoladas do PCM. Portanto, a escolha de um PCM para um sistema de armazenamento de energia térmica deve levar em conta as propriedades termofísicas, cinéticas, químicas, econômicas e ambientais (MEMON, 2014MEMON, S. A. Phase change materials integrated in building walls: a state of the art review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 31, p. 870-906, 2014.).

Se levadas em consideração apenas as condições de contorno de maneira isolada, Kalnæs e Jelle (2015)KALNÆS, S. E.; JELLE, B. P. Phase change materials and products for building applications: a state-of-the-art review and future research opportunities. Energy and Buildings, v. 94, p. 150-176, 2015. apontaram a dificuldade de selecionar um PCM que funcione de maneira ideal para cada estação do ano. Os autores destacam que, além da dificuldade de selecionar o PCM correto para climas específicos, o efeito dos PCMs terá variações a partir das diferentes condições climáticas ao longo do ano. Logo, a seleção de um PCM com base em uma temperatura específica de mudança de fase pode não ser apropriada para estações diferentes.

Soma-se às dificuldades em selecionar as propriedades de um PCM as limitações das informações disponibilizadas pelos fabricantes. Memon (2014)MEMON, S. A. Phase change materials integrated in building walls: a state of the art review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 31, p. 870-906, 2014. afirma que pesquisadores e fabricantes utilizam abordagens diferentes para obter as propriedades dos PCMs. Há uma falta de uniformidade na apresentação de dados que caracterizam o material, o que dificulta o entendimento de suas características e consequentemente sua escolha. Além disso, devido à falta de normatização, as propriedades térmicas dos PCMs podem estar incorretas, imprecisas e superestimadas (KALNÆS; JELLE, 2015KALNÆS, S. E.; JELLE, B. P. Phase change materials and products for building applications: a state-of-the-art review and future research opportunities. Energy and Buildings, v. 94, p. 150-176, 2015.).

Em relação à viabilidade econômica, pelo fato de os PCMs potencialmente oferecerem uma diminuição no consumo geral de energia, é importante ter conhecimento de qual é o retorno do investimento inicial. Entretanto, poucas pesquisas foram realizadas sobre esse tema devido à falta de conhecimento prático sobre como os PCMs se comportam nas edificações em diferentes climas. Como ainda há incertezas em relação ao efeito geral dos PCMs, mostrar os benefícios econômicos em longo prazo poderia ajudar a aumentar o interesse de usuários, investidores e projetistas (KALNÆS; JELLE, 2015KALNÆS, S. E.; JELLE, B. P. Phase change materials and products for building applications: a state-of-the-art review and future research opportunities. Energy and Buildings, v. 94, p. 150-176, 2015.).

Resultados e discussões

Resultados da busca e seleção de artigos a partir da revisão integrativa

O número de resultados das diferentes buscas é apresentado na Tabela 1 com suas respectivas strings de busca.

A busca inicial resultou em 4.988 artigos que, após uma pré-seleção (i.e., leitura do título, palavras-chave e resumo), foram reduzidos para 307. A partir da leitura integral dos artigos pré-selecionados, 103 foram selecionados e compõem as Tabelas 2, 3, 4, 5 e 6, apresentadas a seguir.

As demais publicações citadas ao longo do texto e referenciadas ao final desse artigo compõem referências para a introdução, justificativa e desenvolvimento do método.

Tabela 1
- Número de publicações por strings de busca

PCMs em componentes construtivos

Os PCMs podem ser utilizados de forma passiva em vários elementos construtivos como em coberturas, paredes, em toda a envoltória da edificação, divisórias internas, forros, fechamentos translúcidos, e sistemas como fachadas duplas e chaminés solares.

Existem várias pesquisas que investigaram o desenvolvimento de novos tipos de PCM ou de uma nova forma de incorporação ou estabilização desses materiais em elementos construtivos. Como exemplo, podem ser citadas:

  1. estabilização de PCMs ( MEHRALI et al., 2016MEHRALI, M. et al. From rice husk to high performance shape stabilized phase change materials for thermal energy storage. RSC Advances, v. 6, n. 51, p. 45595-45604, 2016.; CHENG; FENG, 2020CHENG, L.; FENG, J. Form-stable phase change materials based on delignified wood flour for thermal management of buildings. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, v. 129, p. 105690, 2020.);

  2. estudos com novos PCMs parafinados (LUO et al., 2015LUO, R. et al. Fabrication of paraffin@SiO2 shape-stabilized composite phase change material via chemical precipitation method for building energy conservation. Energy and Buildings, v. 108, p. 373-380, 2015. ; XU et al., 2015XU, B. et al. Paraffin/expanded vermiculite composite phase change material as aggregate for developing lightweight thermal energy storage cement-based composites. Applied Energy , v. 160, p. 358-367, 2015. ; COSTA et al., 2019COSTA, J. A. C. et al. Microstructural design and thermal characterization of composite diatomite-vermiculite paraffin-based form-stable PCM for cementitious mortars. Construction and Building Materials, v. 232, p. 117167, 2019.; CHENG et al., 2020CHENG, T. et al. A newly designed paraffin@VO2 phase change material with the combination of high latent heat and large thermal conductivity. Journal of Colloid and Interface Science, v. 559, p. 226-235, 2020.);

  3. PCMs compostos por ácidos graxos (HE et al., 2015HE, H. et al. A novel polynary fatty acid/sludge ceramsite composite phase change materials and its applications in building energy conservation. Renewable Energy , v. 76, p. 45-52, 2015.);

  4. PCMs compostos por polietileno (WEINGRILL et al., 2020WEINGRILL, H. M. et al. Conductive high-density polyethylene as novel phase-change material: application-relevant long-term stability. Journal of Applied Polymer Science, v. 137, n. 2, p. 1-10, 2020. );

  5. misturas eutéticas (KAHWAJI et al., 2016KAHWAJI, S. et al. Stable, low-cost phase change material for building applications: the eutectic mixture of decanoic acid and tetradecanoic acid. Applied Energy , v. 168, p. 457-464, 2016.; KAHWAJI; WHITE, 2018KAHWAJI, S.; WHITE, M. A. Prediction of the properties of eutectic fatty acid phase change materials. Thermochimica Acta, v. 660, p. 94-100, 2018.); e

  6. capsulas com a união entre dois PCMs (ZHAO; ZHANG; KONG, 2020ZHAO, M.; ZHANG, X.; KONG, X. Preparation and characterization of a novel composite phase change material with double phase change points based on nanocapsules. Renewable Energy , v. 147, p. 374-383, 2020.).

Esses trabalhos não serão explorados nessa revisão, cujo foco é o desempenho térmico/energético e conforto térmico de usuários em edificações com PCMs e sua aplicação em sistemas construtivos.

PCMs em paredes externas e internas

Uma vantagem da utilização de PCM em paredes está na elevada área de contato com o ambiente interno e externo, o que possibilita maiores trocas de energia e, consequentemente, maior eficiência na utilização do material. Portanto, essa é a solução mais comum para a implementação de PCMs em edificações (CUNHA; AGUIAR, 2020CUNHA, S. R. L.; AGUIAR, J. L. B. Phase change materials and energy efficiency of buildings: a review of knowledge. Journal of Energy Storage, v. 27, 2020.) com destaque para utilização dos PCMs em painéis pré-fabricados de vedação como componentes.

Ao discutir o estado da arte em fechamentos pré-fabricados para vedação, Memon (2014)MEMON, S. A. Phase change materials integrated in building walls: a state of the art review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 31, p. 870-906, 2014. destaca que, ao serem aprimorados com PCM, os painéis foram capazes de reduzir o consumo de energia, a temperatura máxima e a flutuação interna da temperatura do ar. O autor destaca a eficiência do sistema na redução do consumo de energia em momentos de pico e das emissões de CO2 associadas ao aquecimento e resfriamento.

Embora apresentadas as vantagens da utilização de PCMs em painéis para vedação, Memon (2014)MEMON, S. A. Phase change materials integrated in building walls: a state of the art review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 31, p. 870-906, 2014. afirma que a sua eficiência dependerá de parâmetros como:

  1. o tipo de PCM selecionado e sua temperatura de mudança de fase;

  2. a capacidade de armazenamento de calor por unidade de área;

  3. orientação da parede;

  4. condições climáticas e de contorno;

  5. ganhos solares diretos;

  6. taxa de ventilação; e

  7. cor da superfície.

A Tabela 2 apresenta pesquisas que investigaram a utilização de PCMs em paredes internas e externas, em painéis leves, e em sistemas pesados como alvenaria e concreto.

A partir dos estudos apresentados, é possível afirmar que a utilização de PCM em paredes tem grande potencial para aumento das horas em conforto e redução do consumo de energia. Porém, é necessária uma análise de diferentes parâmetros como a camada onde o PCM será alocado, a orientação solar da parede, o clima e a estação do ano, a temperatura de fusão do PCM, a temperatura de setpoint desejada no ambiente interno e aspectos construtivos.

Consonantemente, é necessário fornecer mecanismos para os ciclos completos de carga e descarga do PCM. Autores como Laaouatni et al. (2019)LAAOUATNI, A. et al. Thermal building control using active ventilated block integrating phase change material. Energy and Buildings, v. 187, p. 50-63, 2019. , Mathis et al. (2018)MATHIS, D. et al. Performance of wood-based panels integrated with a bio-based phase change material: a full-scale experiment in a cold climate with timber-frame huts. Energies , v. 11, n. 11, p. 1-15, 2018., Guarino et al. (2017)GUARINO, F. et al. PCM thermal storage design in buildings: experimental studies and applications to solaria in cold climates. Applied Energy , v. 185, p. 95-106, 2017. , Liu et al. (2020)LIU, J. et al. Climatic and seasonal suitability of phase change materials coupled with night ventilation for office buildings in Western China. Renewable Energy , v. 147, p. 356-373, 2020. e Wang et al. (2020)WANG, H. et al. Parametric analysis of applying PCM wallboards for energy saving in high-rise lightweight buildings in Shanghai. Renewable Energy , v. 145, p. 52-64, 2020. apontaram a importância da ventilação natural seletiva para garantir os benefícios esperados com a utilização do PCMs.

Tabela 2
- PCM em paredes externas e internas

Em relação ao clima, não foi possível estabelecer um consenso entre as pesquisas. Estudos como os de Mathis et al. (2018)MATHIS, D. et al. Performance of wood-based panels integrated with a bio-based phase change material: a full-scale experiment in a cold climate with timber-frame huts. Energies , v. 11, n. 11, p. 1-15, 2018., no Québec, Lei, Yang, Yang (2016)LEI, J.; YANG, J.; YANG, E. H. Energy performance of building envelopes integrated with phase change materials for cooling load reduction in tropical Singapore. Applied Energy , v. 162, p. 207-217, 2016., em Singapura, Matera et al. (2018)MATERA, N. et al. Optimal Design of PCM in Internal Walls for nZEB Buildings. In: IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON ENVIRONMENT AND ELECTRICAL ENGINEERING; IEEE INDUSTRIAL AND COMMERCIAL POWER SYSTEMS EUROPE, Palermo, 2018. Proceedings […] Palermo, 2018., em Roma, e Jin et al. (2017)JIN, X. et al. Optimal location of PCM layer in building walls under Nanjing (China) weather conditions. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, v. 129, n. 3, p. 1767-1778, 2017., em Nanjing obtiverem resultados positivos em condições de verão ou em climas quentes. Para 5 cidades chinesas, Sun et al. (2016)SUN, X. et al. Parameter design for a phase change material board installed on the inner surface of building exterior envelopes for cooling in China. Energy Conversion and Management, v. 120, p. 100-108, 2016. , Mi et al. (2016)MI, X. et al. Energy and economic analysis of building integrated with PCM in different cities of China. Applied Energy , v. 175, p. 324-336, 2016. e Zhu et al. (2016a)ZHU, N. et al. Energy saving potential of a novel phase change material wallboard in typical climate regions of China. Energy and Buildings , v. 128, p. 360-369, 2016a. obtiveram resultados positivos para o inverno, bem como Zhu et al. (2016b)ZHU, N. et al. Energy performance of double shape-stabilized phase change materials wallboards in office building. Applied Thermal Engineering , v. 105, p. 180-188, 2016b.. Wuhan, Mazzeo, Oliveti e Arcuri (2017)MAZZEO, D.; OLIVETI, G.; ARCURI, N. A method for thermal dimensioning and for energy behavior evaluation of a building envelope PCM layer by using the characteristic days. Energies , v. 10, n. 5, 2017. recomendam um PCM com temperatura de fusão intermediária entre os setpoints de inverno e verão para Turim e Cosenza, enquanto Nghana e Tariku (2016)NGHANA, B.; TARIKU, F. Phase change material’s (PCM) impacts on the energy performance and thermal comfort of buildings in a mild climate. Building and Environment , v. 99, p. 221-238, 2016. obtiveram, de maneira geral, resultados positivos para as duas estações em Vancouver.

Em relação à orientação solar da parede, Lee et al. (2018)LEE, K. O. et al. Thermal performance of phase change materials (PCM)-enhanced cellulose insulation in passive solar residential building walls. Solar Energy , v. 163, p. 113-121, 2018. obtiverem resultados melhores em relação à redução do fluxo de calor para orientação norte (Hemisfério Norte) e Lee, Medina e Sun (2015)LEE, K. O.; MEDINA, M. A.; SUN, X. On the use of plug-and-play walls (PPW) for evaluating thermal enhancement technologies for building enclosures: evaluation of a thin phase change material (PCM) layer. Energy and Buildings, v. 86, p. 86-92, 2015. para orientação oeste (Hemisfério Norte).

Sobre a camada onde o PCM deve ser instalado, há desacordo entre as pesquisas, o que reforça a necessidade do estudo dos parâmetros mencionados anteriormente. É possível concluir que a escolha da camada depende do efeito desejado, aquecimento ou resfriamento, conforme apontado por Gounni e El Alami (2017)GOUNNI, A.; EL ALAMI, M. The optimal allocation of the PCM within a composite wall for surface temperature and heat flux reduction: an experimental Approach. Applied Thermal Engineering , v. 127, p. 1488-1494, 2017. e Arici et al. (2020)ARICI, M. et al. PCM integrated to external building walls: an optimization study on maximum activation of latent heat. Applied Thermal Engineering, v. 165, p. 114560, 2020..

Os resultados divergentes nas pesquisas apresentadas eram esperados, uma vez que os autores utilizaram diferentes PCMs, geometrias, abordagens metodológicas, aspectos construtivos e condições de contorno. No entanto, recomenda-se que, ao avaliar a utilização de PCMs em paredes, sejam selecionados estudos com parâmetros semelhantes ao do ambiente a ser analisado. Essa busca não elimina a necessidade de analisar todos os parâmetros envolvidos, mas pode ser uma forma de filtrar e restringir o número de variáveis necessárias para estabelecer uma relação entre os PCMs e os benefícios desejados com a sua utilização.

Coberturas

Elementos horizontais como coberturas possuem grande área superficial e geralmente estão em contato próximo com os usuários. Ademais, dentre as envoltórias, coberturas apresentam maiores ganhos de radiação solar e maiores fluxos de calor em baixas latitudes. Por esse motivo, são elementos importantes para a manutenção das condições de conforto térmico na região tropical, com potencial para incorporação de PCMs.

A Tabela 3 apresenta pesquisas que investigaram a utilização de PCMs em sistemas de coberturas.

As pesquisas sobre utilização de PCMs em coberturas avaliam atraso e redução no fluxo de calor descendente devido aos ganhos térmicos pela radiação solar. Nesses casos, conforme apresentado pelos autores revisados nesse estudo, os PCMs reduzem o fluxo de calor, o consumo de energia e aumentam as horas em conforto dos usuários. Porém, não foram observadas influências ou diferenças devido ao clima ou latitude.

Observa-se que, se comparado aos PCMs utilizados em paredes e fechamentos verticais, a temperatura de fusão dos PCMs utilizados em lajes e coberturas é quase sempre mais alta, em torno de 30 °C a 40 °C.

Envoltórias

Embora já tenha sido apresentada uma revisão da utilização de PCMs em paredes e coberturas, os estudos apresentados focaram na utilização de PCMs em apenas um tipo de elemento construtivo. Nesta seção serão revisadas pesquisas com PCMs em mais de um tipo de elemento construtivo, na maioria dos casos em paredes, pisos e coberturas de maneira combinada (Tabela 4).

Tabela 3
- PCM em coberturas

Tabela 4
- PCMs em envoltórias

A utilização de PCMs em envoltórias se destaca pelo aumento das horas em conforto térmico dos usuários e economia de energia, conforme apresentado por Saffari et al. (2017)SAFFARI, M. et al. Simulation-based optimization of PCM melting temperature to improve the energy performance in buildings. Applied Energy , v. 202, p. 420-434, 2017. , Sovetova, Memon e Kim (2019)SOVETOVA, M.; MEMON, S. A.; KIM, J. Thermal performance and energy efficiency of building integrated with PCMs in hot desert climate region. Solar Energy , v. 189, p. 357-371, 2019., Ramakrishnan, Sanjayan e Wang (2019)RAMAKRISHNAN, S.; SANJAYAN, J.; WANG, X. Experimental research on using form-stable PCM-integrated cementitious composite for reducing overheating in buildings. Buildings, v. 9, n. 3, 2019. , Konstantinidou, Lang e Papadopoulos (2018)KONSTANTINIDOU, C. A.; LANG, W.; PAPADOPOULOS, A. M. Multiobjective optimization of a building envelope with the use of phase change materials (PCMs) in Mediterranean climates. International Journal of Energy Research, v. 42, n. 9, p. 3030-3047, 2018., Kharbouch et al. (2018)KHARBOUCH, Y. et al. Thermal performance investigation of a PCM-enhanced wall/roof in northern Morocco. Building Simulation , v. 11, n. 6, p. 1083-1093, 2018. e Kenzhekhanov, Memon e Adilkhanova (2020)KENZHEKHANOV, S.; MEMON, S. A.; ADILKHANOVA, I. Quantitative evaluation of thermal performance and energy saving potential of the building integrated with PCM in a subarctic climate. Energy , v. 192, p. 116607, 2020.. Entretanto, autores como Brito et al. (2017)BRITO, A. et al. Características térmicas de materiais de mudança de fase adequados para edificações brasileiras. Ambiente Construído, Porto Aegre, v. 17, n. 1, p. 125-145, jan./mar. 2017. e Bai et al. (2020)BAI, L. et al. Analytical model to study the heat storage of phase change material envelopes in lightweight passive buildings. Building and Environment, v. 169, p. 106531, 2020. apresentaram situações em que o uso de PCMs pode piorar o desempenho térmico dependendo do clima. Já Sharma e Rai (2020)SHARMA, V.; RAI, A. C. Performance assessment of residential building envelopes enhanced with phase change materials. Energy and Buildings , v. 208, p. 109664, 2020. concluíram que o uso de isolante térmico apresentou mais vantagem se comparado ao uso de PCMs.

Autores como Bouguerra e Retiel (2015)BOUGUERRA, E. H.; RETIEL, N. Effect of the switch temperature on the summer performance of phase change materials in buildings. Journal of Energy Engineering, v. 141, n. 4, 2015., Bai et al. (2020BAI, L. et al. Analytical model to study the heat storage of phase change material envelopes in lightweight passive buildings. Building and Environment, v. 169, p. 106531, 2020. ) e Brito et al. (2017)BRITO, A. et al. Características térmicas de materiais de mudança de fase adequados para edificações brasileiras. Ambiente Construído, Porto Aegre, v. 17, n. 1, p. 125-145, jan./mar. 2017. afirmaram a necessidade de avaliar o clima externo, pois sua influência é significativa para o comportamento do PCM. Além da análise climática, Saffari et al. (2017)SAFFARI, M. et al. Simulation-based optimization of PCM melting temperature to improve the energy performance in buildings. Applied Energy , v. 202, p. 420-434, 2017. apontaram que condições de contorno como elevação em relação ao nível do mar, radiação solar, umidade relativa e perfil do vento influenciaram no resultado do uso de PCM, mesmo entre cidades classificadas com o mesmo clima.

Conforme já discutido, a necessidade de carga e descarga do PCM foi apontada como fator fundamental para a eficiência na sua utilização em envoltórias, principalmente com a adoção da ventilação seletiva no período noturno (KONSTANTINIDOU; LANG; PAPADOPOULOS, 2018KONSTANTINIDOU, C. A.; LANG, W.; PAPADOPOULOS, A. M. Multiobjective optimization of a building envelope with the use of phase change materials (PCMs) in Mediterranean climates. International Journal of Energy Research, v. 42, n. 9, p. 3030-3047, 2018.; BERARDI; SOUDIAN, 2019BERARDI, U.; SOUDIAN, S. Experimental investigation of latent heat thermal energy storage using PCMs with different melting temperatures for building retrofit. Energy and Buildings, v. 185, p. 180-195, 2019. ; OZDENEFE; DEWSBURY, 2016OZDENEFE, M.; DEWSBURY, J. Thermal performance of a typical residential Cyprus building with phase change materials. Building Services Engineering Research and Technology , v. 37, n. 1, p. 85-102, 2016.; BAI et al., 2020BAI, L. et al. Analytical model to study the heat storage of phase change material envelopes in lightweight passive buildings. Building and Environment, v. 169, p. 106531, 2020. ).

Por se tratarem de superfícies diferentes, com cargas e trocas térmicas diferentes, autores como Ahangari e Maerefat (2019)AHANGARI, M.; MAEREFAT, M. An innovative PCM system for thermal comfort improvement and energy demand reduction in building under different climate conditions Sustainable Cities and Society. Sustainable Cities and Society, v. 44, p.120-129, 2019., Marin et al. (2016)MARIN, P. et al. Energy savings due to the use of PCM for relocatable lightweight buildings passive heating and cooling in different weather conditions. Energy and Buildings, v. 129, p. 274-283, 2016., Bouguerra e Retiel (2015)BOUGUERRA, E. H.; RETIEL, N. Effect of the switch temperature on the summer performance of phase change materials in buildings. Journal of Energy Engineering, v. 141, n. 4, 2015. e Berardi e Soudian (2019)BERARDI, U.; SOUDIAN, S. Experimental investigation of latent heat thermal energy storage using PCMs with different melting temperatures for building retrofit. Energy and Buildings, v. 185, p. 180-195, 2019. investigaram a utilização de mais de um tipo de PCM, ou PCMs com temperaturas de fusão diferentes, em elementos construtivos diferentes. Os estudos mencionados mostraram resultados promissores e foram considerados, com base nessa revisão, como a abordagem mais assertiva para utilização de PCMs em envoltórias.

Fechamentos translúcidos

Os elementos translúcidos, por possuírem baixas resistência e capacidade térmicas, representam parte do edifício responsável por maior perda ou ganho energético.

Muitas soluções foram desenvolvidas para a amenizar a baixa resistência térmica dos elementos translúcidos: estudos sobre vidros multicamadas, vidros duplos, preenchimento do espaço entre os painéis de vidro com gás ou aerogel e vidros com baixa emissividade (LI et al., 2020aLI, D. et al. Optical and thermal performance of glazing units containing PCM in buildings: a review. Construction and Building Materials, v. 233, p. 117327, 2020a. ). Entretanto, nenhuma delas resolve efetivamente a baixa capacidade térmica dos componentes. Como solução para aumentar a capacidade térmica desses elementos, algumas pesquisas propuseram sua associação ao uso de PCMs (Tabela 5).

A utilização de PCMs em vidros apresenta vantagens em relação ao aumento do conforto térmico, da eficiência energética e diminuição da temperatura superficial (DURAKOVIC; TORLAK; SCIENCES, 2017DURAKOVIC, B.; TORLAK, M.; SCIENCES, N. Experimental and numerical study of a PCM window model as a thermal energy storage unit. International Journal of Low-Carbon Technologies, v. 12, p. 272-280, 2017.; BERTHOU et al., 2015BERTHOU, Y. et al. Full scale experimentation on a new translucent passive solar wall combining silica aerogels and phase change materials. Solar Energy , v. 115, p. 733-742, 2015.; GRYNNING; GOIA; TIME, 2015GRYNNING, S.; GOIA, F.; TIME, B. Dynamic thermal performance of a PCM window system: characterization using large scale measurements. Energy Procedia, v. 78, p. 85-90, 2015.; BERTHOU et al., 2015BERTHOU, Y. et al. Full scale experimentation on a new translucent passive solar wall combining silica aerogels and phase change materials. Solar Energy , v. 115, p. 733-742, 2015.; LI et al., 2020bLI, D. et al. Thermal performance evaluation of glass window combining silica aerogels and phase change materials for cold climate of China. Applied Thermal Engineering , v. 165, p. 114547, 2020b. ).

Autores como Grynning, Goia e Time (2015)GRYNNING, S.; GOIA, F.; TIME, B. Dynamic thermal performance of a PCM window system: characterization using large scale measurements. Energy Procedia, v. 78, p. 85-90, 2015., Berthou et al. (2015)BERTHOU, Y. et al. Full scale experimentation on a new translucent passive solar wall combining silica aerogels and phase change materials. Solar Energy , v. 115, p. 733-742, 2015. e Li et al. (2016)LI, D. et al. Thermal performance of a PCM-filled double glazing unit with different optical properties of phase change material. Energy & Buildings, v. 119, p. 143-152, 2016. destacaram a importância da incidência de radiação solar na superfície dos vidros para a eficiência desses sistemas.

Uma característica discutida pelos autores é que, mesmo o PCM no estado liquido, não é obtida a mesma transparência de um vidro comum. Já no estado sólido, na maioria das vezes o PCM não é transparente e permite apenas a passagem de luz difusa. Alguns autores apresentaram aplicações vantajosas para essa característica, como a utilização do sistema como proteção solar (GOIA; PERINO; SERRA, 2014GOIA, F.; PERINO, M.; SERRA, V. Experimental analysis of the energy performance of a full-scale PCM glazing prototype. Solar Energy , v. 100, p. 217-233, 2014.). Porém, mesmo a utilização apenas de iluminação difusa deve ser avaliada, já que pode acarretar desconforto luminoso interno e ofuscamento (GIOVANNINI et al., 2018GIOVANNINI, L. et al. A comparative analysis of the visual comfort performance between a PCM Glazing and a conventional selective double glazed unit. Sustainability, v. 10, 2018.).

Outra associação de PCM e vidros que foi explorada nessa revisão foram os estudos de Liu et al. (2016)LIU, C. et al. Numerical analysis on thermal performance of a PCM-filled double glazing roof. Energy & Buildings, v. 125, p. 267-275, 2016. e Liu et al. (2017)LIU, C. et al. Investigations on thermal and optical performances of a glazing roof with PCM layer. International Journal of Energy Research, v. 41, p. 2138-2148, 2017., que investigaram sistemas zenitais. A utilização de coberturas envidraçadas com PCM pode ser uma solução para minimizar as limitações relacionadas à transparência do material. Em climas quentes, as coberturas translúcidas podem ser utilizadas para iluminar ambientes internos com o mínimo de ganho de calor utilizando apenas radiação difusa. Logo, a utilização de PCMs nesses fechamentos é uma possível solução que necessita maior investigação.

Apesar das vantagens apresentadas, a incorporação de PCMs em superfícies translúcidas não representa uma situação economicamente viável para janelas convencionais em edificações residenciais. Seu potencial deve ser explorado em edificações comerciais, caracterizados por grandes fachadas e coberturas envidraçadas com elevados ganhos térmicos e baixa inércia térmica de ambientes. Além disso, destaca-se que os sistemas translúcidos com PCM podem ser eficazes apenas se o PCM permanecer na fase de transição na maior parte do tempo. Fora da fase de transição, a capacidade térmica desses materiais não é muito melhor do que aquelas encontradas em câmaras de ar (GOIA et al., 2015GOIA, F. et al. Spectral and angular solar properties of a PCM-filled double glazing unit. Energy and Buildings, v. 87, p. 302-312, 2015. ).

Tabela 5
- PCM em fechamentos translúcidos

PCMs em outros sistemas

A associação de PCMs em persianas, venezianas e brises pode reduzir as trocas térmicas com o meio externo pelas aberturas, com pouca ou nenhuma intervenção na edificação.

Em relação aos dispositivos que utilizam do efeito chaminé, como chaminés solares e fachadas duplas, a sua associação com PCMs tem potencial para melhorar o condicionamento dos ambientes internos e economizar energia no sistema de climatização (MONGHASEMI; VADIEE, 2018MONGHASEMI, N.; VADIEE, A. A review of solar chimney integrated systems for space heating and cooling application. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 81, p. 2714-2730, 2018. ). Porém, assim como ocorre com a associação PCM a persianas, venezianas e brises, o número de pesquisas que levaram em consideração esses dispositivos é bastante reduzido se comparado àquelas em outros sistemas construtivos como paredes, coberturas, envoltórias e vidros (Tabela 6).

Monghasemi e Vadiee (2018)MONGHASEMI, N.; VADIEE, A. A review of solar chimney integrated systems for space heating and cooling application. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 81, p. 2714-2730, 2018. realizaram um levantamento bibliográfico dos trabalhos que investigaram a associação de chaminés solares com PCM. Os autores destacaram algumas potencialidades dessa associação:

  1. a utilização de PCMs pode diminuir a sensibilidade da chaminé solar a flutuações repentinas de calor;

  2. é possível garantir maior número de horas de ventilação natural, especialmente durante a noite ou dias nublados; e

  3. são necessárias pequenas modificações na configuração das chaminés solares para a incorporação de PCMs (Tabela 6).

Tabela 6
- PCMs em outros sistemas

Analise bibliométrica

Rede de autores e coautores

A partir do organograma relacionando os principais autores gerado no VOSviewer (Figura 1), foi possível identificar os grupos de pesquisas com o maior volume de publicações. Também foi possível identificar os possíveis coordenadores desses grupos de pesquisa, devido à repetição de seus nomes nas publicações.

Logo, destacam-se: as pesquisadoras Luisa F. Cabeza e Lidia Navarro da Universitat de Lleida e Alvaro de Gracia da Universitat Rovira, Espanha; Mario A. Medina da University of Kansas, EUA; Changyu Liu e Dong Li da Northeast Petroleum University e Yongcai Li da Chongqing University, China; e Shazim Ali Memon da Nazarbayev University, Cazaquistão.

A identificação dos coordenadores de grupos de pesquisa pode ser uma forma de auxiliar as buscas de artigos em PCMs por autoria em paralelo com a busca de termos e palavras-chave. Dessa forma, é possível aprimorar a busca por assuntos específicos, como, por exemplo, PCMs em fachadas duplas a partir dos trabalhos de Alvaro de Gracia, com 4 publicações no tema.

O organograma ainda mostra 18 agrupamentos mais importantes (representados por cores saturadas) e agrupamentos menos representativos (representados por cores dessaturadas). Isso ocorre devido às opções de clustering do programa de análise bibliométrica que associa pesquisadores pela quantidade de pesquisas relacionadas, desconectando das redes os autores com menor número de publicações. Além disso, quando maior a opacidade dos grupos de autores, menor a associação com outros pesquisadores importantes no tema.

Palavras-chave

A partir do organograma apresentado na Figura 2 foi possível observar que as palavras-chave que mais se repetiram foram: a combinação entre PCM, PCMs, phase change material e conforto e performance térmica (thermal comfort e thermal performance). É possível observar seis maiores interconexões no meio do organograma, indicando a maior coocorrência de palavras associadas. Como exemplo, o termo PCM se relaciona fortemente com todas as palavras-chave no agrupamento laranja. Outros termos nos limites do cluster fazem paralelos com outros agrupamentos, i.e., thermal performance se relaciona igualmente com o agrupamento laranja e verde; no entanto, é incluída no agrupamento verde por ter ligação direta com modelos simulacionais e seus parâmetros. Devido ao diverso número de ligações, não é possível analisar conexões mais sutis como a relações entre building envelope e os caracterizantes de envoltória (roof, location, configuration, construction e insulation).

Figura 1 -
Análise bibliométrica dos autores

Se comparadas às palavras-chave em destaque na Figura 2, as palavras que induziram a criação das strings de busca (materiais de mudança de fase, PCM, inércia térmica, edificações, arquitetura e sistemas passivos), possibilitam observar uma tendência na adoção de palavras-chave em diversas pesquisas em PCM. Observou-se algumas pequenas variações e sinônimos que não foram consideradas perdas de informações, mas podem ser levadas em consideração em pesquisas com recortes mais específicos. Como exemplo, pode ser citado massa térmica para se referir à inércia térmica e envelope, envelope da edificação e edificações residenciais como paralelo para edificações e arquitetura. O software VOSviewer permite inserção de sinônimos utilizando uma biblioteca Thesaurus em pesquisas mais avançadas. Para que o programa compreenda palavras relacionadas como sinônimos é necessário que o usuário compreenda a linguagem de programação Python para a criação do arquivo de definições, sinônimos, antônimos e substituições.

A partir da interpretação dos termos que mais se repetiram, é possível afirmar que existe uma tendência entre as áreas, métodos e parâmetros de maior interesse nas pesquisas de PCM e as palavras destacadas na Figura 2. Apesar do agrupamento em seis clusterings, as palavras podem ser divididas em três grupos maiores. Isso ocorre porque o software cria agrupamentos por conexão entre pesquisas e não por assuntos. O primeiro grupo se refere aos dados de saída e à forma como a incorporação dos PCMs foi analisada, com os termos traduzidos:

  1. performance térmica;

  2. conforto;

  3. conforto térmico, economia de energia, simulação; e

  4. EnergyPlus.

Figura 2 -
Análise bibliométrica das palavras-chave

O segundo grupo compõe as palavras-chave ligadas a características, local, sistema e forma em que o PCM foi instalado, com os termos traduzidos:

  1. envelope da edificação;

  2. edificação residencial;

  3. telhado;

  4. espessura;

  5. isolante; e

  6. orientação.

  7. O terceiro grupo está ligado às condições climáticas, com palavras com os termos traduzidos:

  8. condições climáticas;

  9. clima interno;

  10. temperatura interna;

  11. inverno;

  12. verão;

  13. radiação solar;

  14. energia solar; e

  15. estação.

É importante destacar que intencionalmente não foram inseridos termos que levassem às buscas para recortes específicos. Os termos que se diferenciaram das palavras presentes nas strings surgiram a partir das buscas gerais.

Logo, para buscas sobre abordagens, características e climas específicos em pesquisas com PCMs recomenda-se uma combinação entre os termos citados, que nesse recorte podem ser considerados gerais, e a utilização de palavras-chave específicas.

Distribuição geográfica das pesquisas em PCMs

Com o objetivo de analisar a distribuição geográfica das pesquisas, foram mapeadas todas as cidades/climas contemplados na avaliação de sistemas construtivos com PCM. Foram identificadas 295 cidades/climas para os quais os estudos foram realizados levando em consideração medições e simulações. A Figura 3, na qual cada marcação representa uma cidade, foi elaborada a partir dos estudos apresentados nas Tabelas 2, 3, 4, 5 e 6 e sobreposta a classificação climatológica de Köppen-Geiger.

O levantamento mostra uma distribuição ampla das pesquisas com PCM, com a maioria dos estudos concentrados no Hemisfério Norte, acima do Trópico de Câncer. É possível observar estudos em todos os continentes, com exceção da Antártica, em diversas condições climáticas e em diferentes latitudes (Figura 3).

Pesquisas em climas temperados, característicos do grupo C de Köppen, são as mais recorrentes e representam 38% de todos os estudos encontrados. No grupo C, 64% dos estudos acontecem para o subtipo verão quente, seguido de 27% das ocorrências para verões frescos e apenas 9% para verões frios. Pouco menos da metade dos estudos em climas temperados se refere a invernos secos. Os trabalhos se concentram principalmente no sudeste asiático, com destaque para a China, sudeste dos Estados Unidos, Europa Ocidental, Oceania e América do Sul, com três estudos no sul do Brasil.

O grupo B de Köppen para climas com baixo índice de precipitação anual é o segundo mais expressivo, com 30% das ocorrências, principalmente para o tipo semiárido no oeste dos Estados Unidos e em maior quantidade no Oriente Médio.

O grupo continental e subártico aparece como o terceiro mais estudado com ênfase para tipo inverno seco e verão frio. As ocorrências se concentram principalmente nos países europeus setentrionais e ocidentais.

Desconsiderando o grupo polar/alpino que não apresenta nenhum estudo, o grupo tropical é o menos representativo dentre todos. Esse grupo é responsável por apenas 15% das ocorrências, especialmente para o tipo de savana, presente principalmente na região entre trópicos. Nota-se também que dentro do grupo tropical poucas pesquisas foram realizadas para os tipos equatorial e de monções.

Figura 3 -
Cidades contempladas em pesquisas com PCMs - Região dos trópicos destacada em rosa

A combinação do levantamento das cidades e da revisão integrativa de literatura demonstram a versatilidade dos PCMs e seu grande potencial de uso em diversas aplicações e em diversos climas. Essas regiões apresentam número significativo de horas em desconforto, principalmente por calor, e grandes gastos de energia para resfriamento, agravados pelo aumento crescente no consumo de energia pelos países em desenvolvimento nessas regiões.

Pesquisas como as realizadas por Brito et al. (2017)BRITO, A. et al. Características térmicas de materiais de mudança de fase adequados para edificações brasileiras. Ambiente Construído, Porto Aegre, v. 17, n. 1, p. 125-145, jan./mar. 2017. , Pons e Stanescu (2017)PONS, V.; STANESCU, G. Materiais com mudança de fase: análise de desempenho energético para o Brasil. PARC Pesquisa em Arquitetura e Construção , v. 8, n. 2, p. 127, 2017., Guichard et al. (2015)GUICHARD, S. et al. Experimental investigation on a complex roof incorporating phase-change material. Energy & Buildings, v. 108, p. 36-43, 2015., Saffari et al. (2017)SAFFARI, M. et al. Simulation-based optimization of PCM melting temperature to improve the energy performance in buildings. Applied Energy , v. 202, p. 420-434, 2017. , Lei, Yang e Yang (2016)LEI, J.; YANG, J.; YANG, E. H. Energy performance of building envelopes integrated with phase change materials for cooling load reduction in tropical Singapore. Applied Energy , v. 162, p. 207-217, 2016., Reddy e Mudgal (2017)REDDY, K. S.; MUDGAL, V. Thermal performance analysis of multi-phase change material layer-integrated building roofs for energy efficiency in built-environment. Energies , v. 10, p. 1367, 2017. e Muthuvel et al. (2015)MUTHUVEL, S. et al. Passive cooling by phase change material usage in construction. Building Services Engineering Research and Technology, v. 36, n. 4, p. 411-421, 2015. apresentaram os benefícios da utilização de PCMs nessas regiões. Evidentemente, é necessário estudar o desempenho térmico e energético da edificação em relação ao clima, os parâmetros construtivos e as características do PCMs para alcançar os benefícios esperados. Além disso, existe a possibilidade de que no grupo equatorial e de monções, com temperaturas externas elevadas durante todo o ano e muitas vezes acima do intervalo de conforto, a utilização de PCM e consequentemente o aumento da capacidade térmica da edificação acarrete o aumento do desconforto dos usuários por calor e aumento no consumo de energia (BRITO et al., 2017BRITO, A. et al. Características térmicas de materiais de mudança de fase adequados para edificações brasileiras. Ambiente Construído, Porto Aegre, v. 17, n. 1, p. 125-145, jan./mar. 2017. ; BAI et al., 2020BAI, L. et al. Analytical model to study the heat storage of phase change material envelopes in lightweight passive buildings. Building and Environment, v. 169, p. 106531, 2020. ).

Logo, vê-se a importância de mais estudos com PCMs em regiões tropicais com clima quente e úmido, com foco no aumento do desempenho térmico, na mitigação do desconforto por calor e na redução do consumo de energia por condicionamento artificial.

Considerações finais

Este artigo apresenta uma revisão integrativa de literatura do estado da arte e análise bibliométrica para publicações relacionadas à utilização de PCMs com aplicação em sistemas construtivos passivos em edificações. O uso da revisão integrativa de literatura como procedimento metodológico se mostrou uma ferramenta efetiva para o levantamento, seleção e análise de artigos. Embora esse método seja comum nas áreas das ciências agrárias e da saúde, a parir do que foi exposto, acredita-se no seu potencial também para uso nas áreas relacionadas a tecnologias do ambiente construído.

Inicialmente foram apresentados os PCMs, seu funcionamento, formas de aplicação, características térmicas, químicas, físicas e econômicas necessárias para seu uso na construção civil. Na sequência, foram discutidas as vantagens e desvantagens dos tipos de PCM e sua forma de incorporação em elementos construtivos.

De maneira geral, a utilização de PCMs em todos os sistemas construtivos apresentou potencial relacionado ao aumento das horas de conforto e redução do consumo de energia, com algumas exceções. Outras vantagens, como payback reduzido, redução do fluxo de calor, redução do risco de condensação e controle da umidade foram investigadas e se mostraram positivas.

Parte dos autores recomenda uso do PCM associado à ventilação seletiva, principalmente a noturna. Dessa forma, os PCMs têm condições de absorver energia durante o dia e liberá-la durante a noite. Sem esse ciclo, o material funcionará como um armazenador de calor sensível, sem grande parte dos benefícios esperados.

Sobre as propriedades dos PCMs, 66% das pesquisas utilizou PCMs orgânicos, compostos por parafinas e ácidos graxos. A forma de utilização foi diversificada, com uma tendência maior de uso na forma de componente encapsulado (micro e macro), presente em 28% dos trabalhos.

Em relação à temperatura de mudança de fase, 74% dos estudos investigou temperaturas entre 22 °C e 28 °C enquanto 50% das pesquisas adotaram capacidades de armazenamento de calor latente entre 150 kJ/kg a 210 kJ/kg. Temperaturas de mudança de fase mais altas, acima de 30 °C, foram observadas para PCMs utilizados em coberturas, sistemas envidraçados e chaminés solares, que são mais comumente expostos à radiação solar direta. Estudos em climas quentes, sejam eles secos ou úmidos, também apresentaram PCMs com temperaturas de mudança de fase mais altas, na ordem de 30 °C. De forma geral, as investigações consideram faixas de temperatura específicas, muitas vezes intrínsecas aos estudos, o que torna generalista a extrapolação da análise dos dados.

A maioria das pesquisas utilizou algum tipo de medição como abordagem metodológica, com destaque para medições em células testes com dimensões entre 1 m³ e 2 m³, adotadas em 52% dos estudos. Destaca-se também que 28% dos trabalhos utilizaram de simulação termoenergética com o software EnergyPlus.

Em relação ao ambiente de análise, a maioria possui baixa capacidade térmica. Das pesquisas que avaliaram fechamentos opacos, 46% foram compostos por sistemas construtivos de camadas homogêneas como gesso, isolante, compensado, madeira, e painéis pré-fabricados em concreto e 69% foram avaliados com climatização artificial ou híbrida.

A partir dos parâmetros investigados, fica evidente a influência da relação entre as condições climáticas e a edificação no desempenho térmico dos PCMs. As condições climáticas vão além das diferenças entre regiões e climas, com impacto na variação das temperaturas entre dia e noite e durante as estações do ano.

Além do desempenho térmico da edificação frente ao clima, destacam-se a orientação solar da superfície, a camada em que o PCM está instalado, a espessura da camada de PCM, o tipo de material construtivo associado ao PCM, a geometria dos ambientes e da edificação, tipos de materiais e condições de contorno da edificação, a temperatura de mudança de fase, a capacidade de armazenamento de energia na forma de calor latente, questões relacionadas à ocupação dos espaços internos, seu padrão de uso e carga térmica.

O excesso de parâmetros associados ao uso dos PCMs e a possibilidade de ajustar cada um deles para correta aplicação é, possivelmente, o que garante a versatilidade do material e sua aplicação para vários locais com condições climáticas e de uso significativamente diferentes. Entretanto, isso também contribui para resultados discrepantes entre pesquisas. A grande variação dos parâmetros gera pesquisas com objetivos ou metodologias significativamente diferentes, o que dificulta a comparação entre os resultados e levou este trabalho a estabelecer o componente construtivo ao qual o PCM foi associado como subitem para agrupamento e classificação dos artigos.

É também vista como uma limitação a relativa pouca utilização de PCMs reais devido à falta de padronização por parte dos fabricantes. A falta de uniformidade na apresentação dos produtos contribui para continuação de pesquisas com PCMs teóricos ou para seleção incorreta, imprecisa ou superestimada de materiais não representativos.

Para além das características dos PCMs, poucas são as pesquisas que ofereceram informações sobre a viabilidade econômica da sua aplicação. De forma geral, os autores demonstram diminuição do consumo geral de energia, mas não oferecem informações sobre retorno do investimento. Isso ocorre principalmente devido à incerteza sobre o uso de PCMs em longo prazo.

Para a seleção dos PCMs, a maioria dos trabalhos cobre apenas um ou dois parâmetros utilizando otimizações mono-objetivo. Como metodologias promissoras, apontamos a pesquisa de Berardi e Soudian (2019)BERARDI, U.; SOUDIAN, S. Experimental investigation of latent heat thermal energy storage using PCMs with different melting temperatures for building retrofit. Energy and Buildings, v. 185, p. 180-195, 2019. , que investiga a utilização de diversos tipos de PCM, faixas de temperatura e elementos construtivos concomitantemente, levando a uma abordagem assertiva e reproduzível, mesmo com a utilização de PCMs teóricos.

É uma tendência para pesquisas futuras a utilização de simulações paramétricas para uma avaliação simultânea de diversas características e propriedades a fim de correlacionar as variáveis intervenientes no desempenho, incluindo análises de sensibilidade e otimizações multiobjetivo. Essa abordagem metodológica pode permitir uma série de investigações com uso de PCMs que não são possíveis em pesquisas que consideram apenas medições, por exemplo. Ainda pode ser citada a necessidade de avaliações pós-ocupação, que poderão surgir após o uso amplo do material em edificações, principalmente as comerciais.

Por fim, destaca-se a distribuição heterogênea das pesquisas ao redor do mundo. Existe o potencial do material proporcionar conforto e economia de energia para grande parte dos climas, entretanto o número de pesquisas em regiões temperadas, com latitudes médias, é maior do que em climas tropicais com baixas latitudes. A análise do emprego de PCMs nessas regiões é também uma lacuna para maiores investigações, visto o número reduzido de trabalhos que levaram em consideração PCMs com temperaturas de fusão acima de 30 °C associados ao uso da ventilação natural.

Portanto, a utilização de PCMs em edificações compostas por sistemas construtivos heterogêneos é uma demanda relevante e um campo de pesquisa a ser investigado em climas tropicais quentes e úmidos e de baixa latitude, como grande parte do Brasil.

Agradecimentos

O presente trabalho foi realizado com apoio da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - Brasil (CAPES) - Código de Financiamento 001, da Fundação de Amparo à Pesquisa de Minas Gerais (FAPEMIG) - Demanda Universal no 001/2021 sob Código de Financiamento APQ-00266-21, do FORTIS - Programa de Apoio aos Cursos Três e Quatro da UFV, Parceria UFV/FAPEMIG e a parceria com o Laboratório de Engenharia Química 1/CCAE/UFES.

Referências

  • AHANGARI, M.; MAEREFAT, M. An innovative PCM system for thermal comfort improvement and energy demand reduction in building under different climate conditions Sustainable Cities and Society. Sustainable Cities and Society, v. 44, p.120-129, 2019.
  • AKEIBER, H. J.; WAHID, M. A.; HUSSEN, H. M. A newly composed paraffin encapsulated prototype roof structure for efficient thermal management in hot climate. Energy, v. 104, p. 99-106, 2016.
  • AKETOUANE, Z. et al Energy savings potential by integrating Phase Change Material into hollow bricks: The case of Moroccan buildings. Building Simulation, v. 11, n. 6, p. 1109-1122, 2018.
  • AL-SAADI, S. N.; ZHAI, Z. A new validated TRNSYS module for simulating latent heat storage walls. Energy and Buildings, v. 109, p. 274-290, 2015.
  • ALLISON, D. A. The Patron-Driven Library: a practical guide for managing collections and services in the digital age. Nebraska: Chandos, 2013.
  • ARICI, M. et al PCM integrated to external building walls: an optimization study on maximum activation of latent heat. Applied Thermal Engineering, v. 165, p. 114560, 2020.
  • AUZEBY, M. et al Effectiveness of using phase change materials on reducing summer overheating issues in UK residential buildings with identification of influential factors. Energies, v. 9, n. 8, 2016.
  • AZIZ, S. et al CFD simulation of a TES tank comprising a PCM encapsulated in sphere with heat transfer enhancement. Applied Thermal Engineering , v. 143, p. 1085-1092, 2018.
  • BAETENS, R.; JELLE, B. P.; GUSTAVSEN, A. Phase change materials for building applications: a state-of-the-art review. Energy and Buildings, v. 42, n. 9, p. 1361-1368, 2010.
  • BAI, L. et al Analytical model to study the heat storage of phase change material envelopes in lightweight passive buildings. Building and Environment, v. 169, p. 106531, 2020.
  • BANIASSADI, A.; SAILOR, D. J.; BRYAN, H. J. Effectiveness of phase change materials for improving the resiliency of residential buildings to extreme thermal conditions. Solar Energy , v. 188, p. 190-199, 2019.
  • BASSOTTO, L. C. et al Eficiência produtiva e riscos para propriedades leiteiras: uma revisão integrativa. Revista de Economia e Sociologia Rural, v. 60, n. 4, p. 1-20, 2022.
  • BELTRÁN, R. D.; MARTÍNEZ-GÓMEZ, J. Analysis of phase change materials (PCM) for building wallboards based on the effect of environment. Journal of Building Engineering, v. 24, p. 100726, 2019.
  • BERARDI, U.; SOUDIAN, S. Experimental investigation of latent heat thermal energy storage using PCMs with different melting temperatures for building retrofit. Energy and Buildings, v. 185, p. 180-195, 2019.
  • BERTHOU, Y. et al Full scale experimentation on a new translucent passive solar wall combining silica aerogels and phase change materials. Solar Energy , v. 115, p. 733-742, 2015.
  • BHAMARE, D. K.; RATHOD, M. K.; BANERJEE, J. Numerical model for evaluating thermal performance of residential building roof integrated with inclined phase change material (PCM) layer. Journal of Building Engineering , v. 28, p. 101018, 2020.
  • BOUGUERRA, E. H.; RETIEL, N. Effect of the switch temperature on the summer performance of phase change materials in buildings. Journal of Energy Engineering, v. 141, n. 4, 2015.
  • BRITO, A. Contribuição da inércia térmica na eficiência energética de edifícios de escritórios na cidade de São Paulo. São Paulo, 2015. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica de Energia de Fluidos) - Escola Politécnica, Universidade de São Paulo, São Paulo, 2015.
  • BRITO, A. et al Características térmicas de materiais de mudança de fase adequados para edificações brasileiras. Ambiente Construído, Porto Aegre, v. 17, n. 1, p. 125-145, jan./mar. 2017.
  • CHANG, S. J. et al Hygrothermal performance improvement of the Korean wood frame walls using macro-packed phase change materials (MPPCM). Applied Thermal Engineering , v. 114, p. 457-465, 2017.
  • CHENG, L.; FENG, J. Form-stable phase change materials based on delignified wood flour for thermal management of buildings. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, v. 129, p. 105690, 2020.
  • CHENG, T. et al A newly designed paraffin@VO2 phase change material with the combination of high latent heat and large thermal conductivity. Journal of Colloid and Interface Science, v. 559, p. 226-235, 2020.
  • COSTA, J. A. C. et al Microstructural design and thermal characterization of composite diatomite-vermiculite paraffin-based form-stable PCM for cementitious mortars. Construction and Building Materials, v. 232, p. 117167, 2019.
  • CUI, Y. et al Review of phase change materials integrated in building walls for energy saving. Procedia Engineering, v. 121, p. 763-770, 2015.
  • CUNHA, S. R. L.; AGUIAR, J. L. B. Phase change materials and energy efficiency of buildings: a review of knowledge. Journal of Energy Storage, v. 27, 2020.
  • DONG, L. et al Numerical analysis on thermal performance of roof contained PCM of a single residential building. Energy Conversion and Management, v. 100, p. 147-156, 2015.
  • DURAKOVIC, B.; TORLAK, M.; SCIENCES, N. Experimental and numerical study of a PCM window model as a thermal energy storage unit. International Journal of Low-Carbon Technologies, v. 12, p. 272-280, 2017.
  • FARAJ, K. et al Phase change material thermal energy storage systems for cooling applications in buildings: a review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 119, p. 109579, 2020.
  • FERREIRA, A.; NÓVOA, P. R. O.; MARQUES, A. T. Multifunctional material systems: a state-of-the-art Review. Composite Structures, v. 151, p. 3-35, 2016.
  • FRIGIONE, M.; LETTIERI, M.; SARCINELLA, A. Phase change materials for energy efficiency in buildings and their use in mortars. Materials, v. 12, p. 1260, 2019.
  • GIOVANNINI, L. et al A comparative analysis of the visual comfort performance between a PCM Glazing and a conventional selective double glazed unit. Sustainability, v. 10, 2018.
  • GOIA, F. et al Spectral and angular solar properties of a PCM-filled double glazing unit. Energy and Buildings, v. 87, p. 302-312, 2015.
  • GOIA, F.; BOCCALERI, E. Physical-chemical properties evolution and thermal properties reliability of a paraffin wax under solar radiation exposure in a real-scale PCM window system. Energy and Buildings, v. 119, p. 41-50, 2016.
  • GOIA, F.; PERINO, M.; SERRA, V. Experimental analysis of the energy performance of a full-scale PCM glazing prototype. Solar Energy , v. 100, p. 217-233, 2014.
  • GOUNNI, A.; EL ALAMI, M. The optimal allocation of the PCM within a composite wall for surface temperature and heat flux reduction: an experimental Approach. Applied Thermal Engineering , v. 127, p. 1488-1494, 2017.
  • GRACIA, A. et al A simple model to predict the thermal performance of a ventilated facade with phase change materials. Energy & Buildings, v. 93, p. 137-142, 2015a.
  • GRACIA, A. et al Energy performance of a ventilated double skin facade with PCM under different climates. Energy & Buildings, v. 91, p. 37-42, 2015b.
  • GRACIA, A. et al Experimental set-up for testing active and passive systems for energy savings in buildings: lessons learnt. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 82, p. 1014-1026, 2018.
  • GRACIA, A. et al Experimental study of a ventilated facade with PCM during winter period. Energy and Buildings, v. 58, p. 324-332, 2013a.
  • GRACIA, A. et al Thermal analysis of a ventilated facade with PCM for cooling applications. Energy and Buildings, v. 65, p. 508-515, 2013b.
  • GRYNNING, S.; GOIA, F.; TIME, B. Dynamic thermal performance of a PCM window system: characterization using large scale measurements. Energy Procedia, v. 78, p. 85-90, 2015.
  • GUARINO, F. et al PCM thermal storage design in buildings: experimental studies and applications to solaria in cold climates. Applied Energy , v. 185, p. 95-106, 2017.
  • GUICHARD, S. et al Experimental investigation on a complex roof incorporating phase-change material. Energy & Buildings, v. 108, p. 36-43, 2015.
  • HASAN, M. I.; BASHER, H. O.; SHDHAN, A. O. Experimental investigation of phase change materials for insulation of residential buildings. Sustainable Cities and Society , v. 36, p. 42-58, 2018.
  • HE, H. et al A novel polynary fatty acid/sludge ceramsite composite phase change materials and its applications in building energy conservation. Renewable Energy , v. 76, p. 45-52, 2015.
  • HU, Y.; HEISELBERG, P. K. Energy & Buildings a new ventilated window with PCM heat exchanger: performance analysis and design optimization. Energy & Buildings, v. 169, p. 185-194, 2018.
  • HUANG, X. et al Morphological characterization and applications of phase change materials in thermal energy storage: a review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 72, p. 128-145, 2017.
  • INTERNATIONAL ENERGY AGENCY. Energy technology perspectives 2020: flagship report. Disponível em: https://www.iea.org/reports/energy-technology-perspectives-2020 Acesso em: 02 nov. 2021.
    » https://www.iea.org/reports/energy-technology-perspectives-2020
  • JANGELDINOV, B. et al Evaluating the energy efficiency of PCM-Integrated lightweight steel-framed building in eight different cities of warm summer humid continental climate. Advances in Materials Science and Engineering, v. 2020, 2020.
  • JAYALATH, A. et al Effects of phase change material roof layers on thermal performance of a residential building in Melbourne and Sydney. Energy & Buildings, v. 121, p. 152-158, 2016.
  • JELLE, B. P.; KALNÆS, S. E. Phase change materials for application in energy-efficient buildings. In: PACHECO-TORGAL, F. et al Cost-effective energy efficient building retrofitting: materials, technologies, optimization and case studies. Trondheim: Elsevier, 2017.
  • JIN, X. et al Optimal location of PCM layer in building walls under Nanjing (China) weather conditions. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, v. 129, n. 3, p. 1767-1778, 2017.
  • JIN, X.; MEDINA, M. A.; ZHANG, X. Numerical analysis for the optimal location of a thin PCM layer in frame walls. Applied Thermal Engineering , v. 103, p. 1057-1063, 2016.
  • KAHWAJI, S. et al Stable, low-cost phase change material for building applications: the eutectic mixture of decanoic acid and tetradecanoic acid. Applied Energy , v. 168, p. 457-464, 2016.
  • KAHWAJI, S.; WHITE, M. A. Prediction of the properties of eutectic fatty acid phase change materials. Thermochimica Acta, v. 660, p. 94-100, 2018.
  • KALNÆS, S. E.; JELLE, B. P. Phase change materials and products for building applications: a state-of-the-art review and future research opportunities. Energy and Buildings, v. 94, p. 150-176, 2015.
  • KENZHEKHANOV, S.; MEMON, S. A.; ADILKHANOVA, I. Quantitative evaluation of thermal performance and energy saving potential of the building integrated with PCM in a subarctic climate. Energy , v. 192, p. 116607, 2020.
  • KHARBOUCH, Y. et al Thermal performance investigation of a PCM-enhanced wall/roof in northern Morocco. Building Simulation , v. 11, n. 6, p. 1083-1093, 2018.
  • KIM, H. B. et al Experimental analysis of thermal performance in buildings with shape-stabilized phase change materials. Energy and Buildings, v. 152, p. 524-533, 2017.
  • KOLÁCEK, M.; CHARVÁTOVÁ, H.; SEHNÁLEK, S. Experimental and numerical research of the thermal properties of a PCM window panel. Sustainability , v. 9, 2017.
  • KONSTANTINIDOU, C. A.; LANG, W.; PAPADOPOULOS, A. M. Multiobjective optimization of a building envelope with the use of phase change materials (PCMs) in Mediterranean climates. International Journal of Energy Research, v. 42, n. 9, p. 3030-3047, 2018.
  • LAAOUATNI, A. et al Thermal building control using active ventilated block integrating phase change material. Energy and Buildings, v. 187, p. 50-63, 2019.
  • LAGOU, A. et al Numerical investigation of phase change materials (PCM) optimal melting properties and position in building elements under diverse conditions. Construction and Building Materials, v. 225, p. 452-464, 2019.
  • LEE, K. O. et al Assessing the integration of a thin phase change material (PCM) layer in a residential building wall for heat transfer reduction and management. Applied Energy , v. 137, p. 699-706, 2015.
  • LEE, K. O. et al Thermal performance of phase change materials (PCM)-enhanced cellulose insulation in passive solar residential building walls. Solar Energy , v. 163, p. 113-121, 2018.
  • LEE, K. O.; MEDINA, M. A.; SUN, X. On the use of plug-and-play walls (PPW) for evaluating thermal enhancement technologies for building enclosures: evaluation of a thin phase change material (PCM) layer. Energy and Buildings, v. 86, p. 86-92, 2015.
  • LEI, J. et al Cool colored coating and phase change materials as complementary cooling strategies for building cooling load reduction in tropics. Applied Energy , v. 190, p. 57-63, 2017.
  • LEI, J.; YANG, J.; YANG, E. H. Energy performance of building envelopes integrated with phase change materials for cooling load reduction in tropical Singapore. Applied Energy , v. 162, p. 207-217, 2016.
  • LI, D. et al Influence of glazed roof containing phase change material on indoor thermal environment and energy consumption. Applied Energy , v. 222, p. 343-350, 2018.
  • LI, D. et al Optical and thermal performance of glazing units containing PCM in buildings: a review. Construction and Building Materials, v. 233, p. 117327, 2020a.
  • LI, D. et al Thermal performance evaluation of glass window combining silica aerogels and phase change materials for cold climate of China. Applied Thermal Engineering , v. 165, p. 114547, 2020b.
  • LI, D. et al Thermal performance of a PCM-filled double glazing unit with different optical properties of phase change material. Energy & Buildings, v. 119, p. 143-152, 2016.
  • LI, Y. et al Research on indoor thermal environment improvement of lightweight building integrated with phase change material under different climate conditions. Procedia Engineering , v. 121, p. 1628-1634, 2015.
  • LI, Y.; DARKWA, J.; KOKOGIANNAKIS, G. Heat transfer analysis of an integrated double skin façade and phase change material blind system. Building and Environment , v. 125, p. 111-121, 2017.
  • LI, Y.; LIU, S.; LU, J. Effects of various parameters of a PCM on thermal performance of a solar chimney. Applied Thermal Engineering , v. 127, p. 1119-1131, 2017.
  • LIRA-OLIVER, A.; VILCHIS-MARTÍNEZ, S. Thermal inertia performance evaluation of light-weighted construction space envelopes using phase change materials in Mexico city’s climate. Technologies, v. 5, n. 4, p. 69, 2017.
  • LIU, C. et al Investigations on thermal and optical performances of a glazing roof with PCM layer. International Journal of Energy Research, v. 41, p. 2138-2148, 2017.
  • LIU, C. et al Numerical analysis on thermal performance of a PCM-filled double glazing roof. Energy & Buildings, v. 125, p. 267-275, 2016.
  • LIU, J. et al Climatic and seasonal suitability of phase change materials coupled with night ventilation for office buildings in Western China. Renewable Energy , v. 147, p. 356-373, 2020.
  • LIU, S.; LI, Y. An experimental study on the thermal performance of a solar chimney without and with PCM. Renewable Energy , v. 81, p. 338-346, 2015.
  • LU, S. et al Experimental research on a novel energy efficiency roof coupled with PCM and cool materials. Energy & Buildings, v. 127, p. 159-169, 2016.
  • LUO, R. et al Fabrication of paraffin@SiO2 shape-stabilized composite phase change material via chemical precipitation method for building energy conservation. Energy and Buildings, v. 108, p. 373-380, 2015.
  • MAHMUD, I. C. et al Tabagismo em idosos: uma revisão integrativa. Scientia Medica, Porto Alegre, v. 31, n. 2, p. 1-15, 2021.
  • MARANI, A.; NEHDI, M. L. Integrating phase change materials in construction materials: critical review. Construction and Building Materials , v. 217, p. 36-49, 2019.
  • MARIN, P. et al Energy savings due to the use of PCM for relocatable lightweight buildings passive heating and cooling in different weather conditions. Energy and Buildings, v. 129, p. 274-283, 2016.
  • MARKARIAN, E.; FAZELPOUR, F. Multi-objective optimization of energy performance of a building considering different configurations and types of PCM. Solar Energy , v. 191, p. 481-496, 2019.
  • MATERA, N. et al Optimal Design of PCM in Internal Walls for nZEB Buildings. In: IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON ENVIRONMENT AND ELECTRICAL ENGINEERING; IEEE INDUSTRIAL AND COMMERCIAL POWER SYSTEMS EUROPE, Palermo, 2018. Proceedings […] Palermo, 2018.
  • MATHIS, D. et al Performance of wood-based panels integrated with a bio-based phase change material: a full-scale experiment in a cold climate with timber-frame huts. Energies , v. 11, n. 11, p. 1-15, 2018.
  • MAZZEO, D.; OLIVETI, G.; ARCURI, N. A method for thermal dimensioning and for energy behavior evaluation of a building envelope PCM layer by using the characteristic days. Energies , v. 10, n. 5, 2017.
  • MEHLING, H.; CABEZA, L. F. Heat and cold storage with PCM: an up-to-date introduction. Berlin: Springer-Verlag, 2008.
  • MEHRALI, M. et al From rice husk to high performance shape stabilized phase change materials for thermal energy storage. RSC Advances, v. 6, n. 51, p. 45595-45604, 2016.
  • MEMARIAN, S. et al Single and combined phase change materials: their effect on seasonal transition period. Energy and Buildings, v. 169, p. 453-472, 2018.
  • MEMON, S. A. Phase change materials integrated in building walls: a state of the art review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 31, p. 870-906, 2014.
  • MENDES, K. D. S.; SILVEIRA, R. C. C.; GALVÃO, C. M. Revisão Integrativa: método de pesquisa para a incorporação de evidências na enfermagem. Texto e Contexto - Enfermagem, v. 7, 2008.
  • MENG, E.; YU, H.; ZHOU, B. Study of the thermal behavior of the composite phase change material (PCM) room in summer and winter. Applied Thermal Engineering , v. 126, p. 212-225, 2017.
  • MI, X. et al Energy and economic analysis of building integrated with PCM in different cities of China. Applied Energy , v. 175, p. 324-336, 2016.
  • MOHSENI, E.; TANG, W.; WANG, S. Development of thermal energy storage lightweight structural cementitious composites by means of macro-encapsulated PCM. Construction and Building Materials , v. 225, p. 182-195, 2019.
  • MONGHASEMI, N.; VADIEE, A. A review of solar chimney integrated systems for space heating and cooling application. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 81, p. 2714-2730, 2018.
  • MORADI, R.; KIANIFAR, A.; WONGWISES, S. Optimization of a solar air heater with phase change materials: experimental and numerical study. Experimental Thermal and Fluid Science, v. 89, p. 41-49, 2017.
  • MUSTAPHA, A. N. et al Latent heat thermal energy storage: a bibliometric analysis explicating the paradigm from 2000-2019. Journal of Energy Storage, v. 33, p. 102026, 2021.
  • MUTHUVEL, S. et al Passive cooling by phase change material usage in construction. Building Services Engineering Research and Technology, v. 36, n. 4, p. 411-421, 2015.
  • NATEPHRA, W. et al Integrating 4D thermal information with BIM for building envelope thermal performance analysis and thermal comfort evaluation in naturally ventilated environments. Building and Environment , v. 124, p. 194-208, 2017.
  • NGHANA, B.; TARIKU, F. Phase change material’s (PCM) impacts on the energy performance and thermal comfort of buildings in a mild climate. Building and Environment , v. 99, p. 221-238, 2016.
  • OLIVEIRA, R. B. de; GONZALES, T. S.; CARVALHO, M. T. M. Uso de PCM para edificações em região de clima quente: uma revisão sistemática. PARC Pesquisa em Arquitetura e Construção, v. 12, p. e021001, 2021.
  • OROPEZA-PEREZ, I.; ØSTERGAARD, P. A. Active and passive cooling methods for dwellings: a review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 82, n. September 2017, p. 531-544, 2018.
  • OZDENEFE, M.; DEWSBURY, J. Thermal performance of a typical residential Cyprus building with phase change materials. Building Services Engineering Research and Technology , v. 37, n. 1, p. 85-102, 2016.
  • PASUPATHY, A.; VELRAJ, R.; SEENIRAJ, R. V. Phase change material-based building architecture for thermal management in residential and commercial establishments. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 12, n. 1, p. 39-64, 2008.
  • PEEL, M. C.; FINLAYSON, B. L.; MCMAHON, T. A. Updated world map of the Köppen-Geiger climate classification, Hydrology and Earth System Sciences, v. 11, p. 1633-1644, 2007.
  • PONS, V.; STANESCU, G. Materiais com mudança de fase: análise de desempenho energético para o Brasil. PARC Pesquisa em Arquitetura e Construção , v. 8, n. 2, p. 127, 2017.
  • RAMAKRISHNAN, S.; SANJAYAN, J.; WANG, X. Experimental research on using form-stable PCM-integrated cementitious composite for reducing overheating in buildings. Buildings, v. 9, n. 3, 2019.
  • RATHORE, P. K. S.; SHUKLA, S. K. An experimental evaluation of thermal behavior of the building envelope using macroencapsulated PCM for energy savings. Renewable Energy , v. 149, p. 1300-1313, 2020.
  • RATHORE, P. K. S.; SHUKLA, S. K. Potential of macroencapsulated pcm for thermal energy storage in buildings: a comprehensive review. Construction and Building Materials, v. 225, p. 723-744, 2019.
  • REDDY, K. S.; MUDGAL, V. Thermal performance analysis of multi-phase change material layer-integrated building roofs for energy efficiency in built-environment. Energies , v. 10, p. 1367, 2017.
  • RODRIGUEZ-UBINAS, E. et al Applications of Phase Change Material in highly energy-efficient houses. Energy and Buildings , v. 50, p. 49-62, 2012.
  • SAFFARI, M. et al Economic impact of integrating PCM as passive system in buildings using Fanger comfort model. Energy and Buildings , v. 112, p. 159-172, 2016.
  • SAFFARI, M. et al Simulation-based optimization of PCM melting temperature to improve the energy performance in buildings. Applied Energy , v. 202, p. 420-434, 2017.
  • SAXENA, A. et al Design and thermal performance evaluation of an air heater with low cost thermal energy storage. Applied Thermal Engineering , v. 167, p. 114768, 2020.
  • SELKA, G.; KORTI, A. I. N.; ABBOUDI, S. Dynamic thermal behaviour of building using phase change materials for latent heat storage. Thermal Science, v. 19, n. 2, p. 603-613, 2015.
  • SHARMA, A. et al Review on thermal energy storage with phase change materials and applications. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 13, n. 2, p. 318-345, 2007.
  • SHARMA, V.; RAI, A. C. Performance assessment of residential building envelopes enhanced with phase change materials. Energy and Buildings , v. 208, p. 109664, 2020.
  • SILVA, T. et al Development of a window shutter with phase change materials: full scale outdoor experimental approach. Energy & Buildings , v. 88, p. 110-121, 2015b.
  • SILVA, T. et al Performance of a window shutter with phase change material under summer Mediterranean climate conditions. Applied Thermal Engineering , v. 84, p. 246-256, 2015a.
  • SINKA, M. et al Experimental testing of phase change materials in a warm-summer humid continental climate. Energy and Buildings , v. 195, p. 205-215, 2019.
  • SOLGI, E. et al A parametric study of phase change material behaviour when used with night ventilation in different climatic zones. Building and Environment , v. 147, p. 327-336, 2019.
  • SONG, M. et al Review on building energy performance improvement using phase change materials. Energy and Buildings , v. 158, p. 776-793, 2018.
  • SOUZA, M. T. de; DIAS, M.; CARVALHO, R. de. Revisão integrativa: o que é e como fazer. Einstein, v. 8, p. 102-106, 2010.
  • SOVETOVA, M.; MEMON, S. A.; KIM, J. Thermal performance and energy efficiency of building integrated with PCMs in hot desert climate region. Solar Energy , v. 189, p. 357-371, 2019.
  • SU, W.; DARKWA, J.; KOKOGIANNAKIS, G. Review of solid-liquid phase change materials and their encapsulation technologies. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 48, p. 373-391, 2015.
  • SUN, X. et al Parameter design for a phase change material board installed on the inner surface of building exterior envelopes for cooling in China. Energy Conversion and Management, v. 120, p. 100-108, 2016.
  • THIELE, A. M. et al Annual energy analysis of concrete containing phase change materials for building envelopes. Energy Conversion and Management, v. 103, p. 374-386, 2015.
  • THIELE, A. M.; SANT, G.; PILON, L. Diurnal thermal analysis of microencapsulated PCM-concrete composite walls. Energy Conversion and Management, v. 93, p. 215-227, 2015.
  • TOKUÇ, A.; BASARAN, T.; YESÜGEY, C. An experimental and numerical investigation on the use of phase change materials in building elements: the case of a flat roof in Istanbul. Energy & Buildings , v. 102, p. 91-104, 2015.
  • TORRACO, R. J. Writing integrative literature reviews: using the past and present to explore the future. Human Resource Development Review, v. 15, n. 4, p. 404-428, 2016.
  • ÜRGE-VORSATZ, D. et al Heating and cooling energy trends and drivers in buildings. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 41, p. 85-98, 2015 .
  • VRACHOPOULOS, M. G. et al Investigating the performance of a test phase change material chamber for passive solar applications: experimental and theoretical approach. International Journal of Sustainable Energy , v. 34, n. 9, p. 614-627, 2015 .
  • WAHID, M. A. et al An overview of phase change materials for construction architecture thermal management in hot and dry climate region. Applied Thermal Engineering , v. 112, p. 1240-1259, 2017.
  • WANG, H. et al Parametric analysis of applying PCM wallboards for energy saving in high-rise lightweight buildings in Shanghai. Renewable Energy , v. 145, p. 52-64, 2020.
  • WANG, S. M. et al Experimental investigation of the daily thermal performance of a mPCM honeycomb wallboard. Energy and Buildings , v. 159, p. 419-425, 2018.
  • WEINGRILL, H. M. et al Conductive high-density polyethylene as novel phase-change material: application-relevant long-term stability. Journal of Applied Polymer Science, v. 137, n. 2, p. 1-10, 2020.
  • WHITTEMORE, R.; KNAFL, K. The integrative review: updated methodology. Journal of Advanced Nursing, v. 52, n. 5, p. 546-553, 2005.
  • XU, B. et al Paraffin/expanded vermiculite composite phase change material as aggregate for developing lightweight thermal energy storage cement-based composites. Applied Energy , v. 160, p. 358-367, 2015.
  • YAO, C. et al Numerical and experimental research of cold storage for a novel expanded perlite-based shape-stabilized phase change material wallboard used in building. Energy Conversion and Management, v. 155, p. 20-31, 2018.
  • YU, J. et al Thermal performance evaluation and optimal design of building roof with outer-layer shape-stabilized PCM. Renewable Energy , v. 145, p. 2538-2549, 2020.
  • ZALBA, B. et al Review on thermal energy storage with phase change: materials, heat transfer analysis and applications. Applied Thermal Engineering , v. 23, p. 251-283, 2003.
  • ZHANG, Y. P. et al Preparation, thermal performance and application of shape-stabilized PCM in energy efficient buildings. Energy and Buildings , v. 38, n. 10, p. 1262-1269, 2006.
  • ZHAO, M.; ZHANG, X.; KONG, X. Preparation and characterization of a novel composite phase change material with double phase change points based on nanocapsules. Renewable Energy , v. 147, p. 374-383, 2020.
  • ZHONG, K. et al Simulation study on dynamic heat transfer performance of PCM-filled glass window with different thermophysical parameters of phase change material. Energy & Buildings , v. 106, p. 87-95, 2015.
  • ZHOU, D.; EAMES, P. Phase Change Material Wallboard (PCMW) melting temperature optimisation for passive indoor temperature control. Renewable Energy , v. 139, p. 507-514, 2019.
  • ZHOU, Q. et al Thermal performance of microencapsulated phase change material (mPCM) in roof modules during daily operation. Energies , v. 11, n. 3, 2018.
  • ZHU, N. et al Energy performance of double shape-stabilized phase change materials wallboards in office building. Applied Thermal Engineering , v. 105, p. 180-188, 2016b.
  • ZHU, N. et al Energy saving potential of a novel phase change material wallboard in typical climate regions of China. Energy and Buildings , v. 128, p. 360-369, 2016a.
  • 1
    De acordo com Allison (2013)ALLISON, D. A. The Patron-Driven Library: a practical guide for managing collections and services in the digital age. Nebraska: Chandos, 2013. e Mustapha et al. (2021)MUSTAPHA, A. N. et al. Latent heat thermal energy storage: a bibliometric analysis explicating the paradigm from 2000-2019. Journal of Energy Storage, v. 33, p. 102026, 2021. , uma análise bibliométrica apresenta informações críticas para a compreensão de estudos, incluindo rede de autores, grupos de pesquisa, atividade de pesquisa de acordo com a localização geográfica e principais instituições de pesquisa.
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    Uma search string (strings de busca neste trabalho) é a combinação dos termos de interesse para a pesquisa, agrupados por temas e inter-relacionados utilizando operadores booleanos. As strings são inseridas nos mecanismos de pesquisa das bases de dados a fim de retornar resultados que respondam o objetivo da pesquisa.

Datas de Publicação

  • Publicação nesta coleção
    23 Maio 2022
  • Data do Fascículo
    Jul-Sep 2022

Histórico

  • Recebido
    05 Nov 2021
  • Aceito
    02 Fev 2022
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