BR112021003697A2

BR112021003697A2 - sistema multifuncional para gestão passiva de calor e água

Info

Publication number: BR112021003697A2
Application number: BR112021003697-0A
Authority: BR
Inventors: Derek Martin Stein
Original assignee: Techstyle Materials, Inc.
Priority date: 2018-08-31
Filing date: 2019-08-31
Publication date: 2021-05-18
Also published as: AU2019328764A1; JP2022500581A; US20220389705A1; US20200071926A1; CN113396260A; US11560710B2; CA3110861A1; US11851871B2; EP3844353A1; WO2020047525A1; CN115891364A; MX2021002336A

Abstract

SISTEMA MULTIFUNCIONAL PARA GESTÃO PASSIVA DE CALOR E ÁGUA. Em uma modalidade, um sistema de material multifuncional é fornecido e pode incluir uma camada de permeabilidade variável, uma camada contendo o dessecante e uma camada de suporte permeável ao vapor. A camada de permeabilidade variável pode ter uma permeabilidade ao vapor que aumenta com o aumento da umidade relativa. A camada contendo o dessecante pode ser adjacente à camada de permeabilidade variável. A camada de suporte permeável ao vapor pode ser posicionada adjacente a pelo menos uma dentre a camada de permeabilidade variável e a camada contendo o dessecante. A água se move em uma primeira direção da camada de permeabilidade variável para a camada com o dessecante quando a umidade relativa é maior adjacente à camada de permeabilidade variável do que à camada com dessecante. A água se move em uma segunda direção oposta, da camada contendo o dessecante para a camada de permeabilidade variável quando a umidade relativa é maior adjacente à camada contendo o dessecante do que à camada de permeabilidade variável. A taxa de movimento da água na primeira direção é maior do que na segunda direção quando o gradiente de umidade é invertido.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMA MULTIFUNCIONAL PARA GESTÃO PASSIVA DE CALOR E ÁGUA".

REFERÊNCIA CRUZADA COM PEDIDOS RELACIONADOS

[001] Este pedido reivindica o benefício do Pedido de Patente Provisório dos EUA Nº 62 / 725.446, depositado em 31 de agosto de 2019 e intitulado "Construction Materials Incorporating A Multifunctional Subsystem For Passive Heat And Water Management In Building Envelopes", cuja totalidade é incorporada por referência.

ANTECEDENTES

[002] É desejável que recintos, tais como prédios, possuam características tais como eficiência de energia, conforto e durabilidade, a um custo acessível. No entanto, as tentativas para alcançar essas características simultaneamente podem entrar em conflito. Como exemplo, a eficiência de energia de prédios pode ser melhorada através do uso de isolamento e aumentando a estanqueidade do prédio. No entanto, o controle da umidade é uma preocupação crescente. Notavelmente, alcançar altos valores de R (uma medida de resistência à condução de calor) pelo isolamento e estanqueidade de um recinto pode resultar na redução da permeabilidade ao vapor de água e aumento do risco de condensação, danos por umidade e mofo. Assim, à medida que a eficiência energética melhora, a durabilidade e o conforto podem frequentemente diminuir.

SUMÁRIO

[003] Uma variedade de tecnologias foi desenvolvida para fornecer controle de umidade aprimorado. Em um aspecto, as membranas “inteligentes” retardadoras de vapor exibem uma permeabilidade ao vapor de água que muda com a umidade relativa. Como um exemplo, a permeabilidade das membranas aumenta rapidamente com o aumento da umidade relativa, o que permite que uma parede seque quando a água se infiltra, enquanto que a permeabilidade das membranas diminui com a diminuição da umidade relativa, retardando a difusão do vapor de água para a parede. No entanto, mesmo um retardador de vapor inteligente permite que uma quantidade finita de água entre na parede quando a umidade relativa de fora aumenta, porque a difusão faz com que o vapor de água se mova na direção da umidade decrescente. Uma vez que a umidade relativa cai, a quantidade de tempo necessária para remover o vapor de água da parede é aproximadamente igual à quantidade de tempo durante o qual o vapor de água foi adicionado à parede. Ou seja, quando a magnitude de um gradiente de umidade relativa através de uma parede é revertida, os retardadores de vapor inteligentes exibem uma simetria de tempo em relação à entrada e saída de vapor de água. Assim, pode ser entendido que os retardadores de vapor inteligentes carecem de um mecanismo para inibir preferencialmente a entrada de vapor de água em comparação com a saída de vapor de água quando as condições de umidade relativa são revertidas.

[004] Os sistemas baseados em dessecantes são outra tecnologia de controle de umidade do estado da técnica. Os sistemas com dessecantes removem a água diretamente do ar por adsorção da água para as superfícies do material dessecante. Quando o material dessecante é aquecido, a água adsorvida é afastada da superfície do dessecante. Este processo restaura a capacidade do dessecante de desumidificar o ar. Em contraste, os sistemas existentes de HVAC removem a água do ar, em primeiro lugar, pelo resfriamento do ar abaixo do ponto de orvalho, em seguida, aquecendo-o de novo até à temperatura desejada. Como os sistemas de HVAC requerem energia para ambos o resfriamento e o aquecimento do ar durante a operação, eles são significativamente menos eficientes em termos de energia do que os sistemas de HVAC existentes no que diz respeito ao controle de umidade. No entanto, embora os sistemas de desumidificação baseados em dessecante tenham maior eficiência energética em comparação com os sistemas HVAC existentes, eles ainda consomem energia para produzir o calor necessário para regenerar os dessecantes.

[005] Pode ser verificado que melhorias na eficiência energética de um prédio, muitas vezes, adicionam significativamente ao custo da construção. Em geral, a instalação de camadas adicionais para controle térmico, de ar e umidade aumenta significativamente os custos de mão de obra. Portanto, os materiais de construção multifuncionais capazes de regular simultaneamente a entrada e a saída de vapor de água, armazenar e liberar o calor e executar a umidificação e desumidificação podem melhorar o desempenho térmico e higiênico de um edifício, proporcionando eficiência energética aprimorada, ao mesmo tempo também reduzindo os custos de mão de obra da construção. Além do mais, materiais multifuncionais capazes de tanto umidificar quanto desumidificar o ar, sem mover peças mecânicas ou energia, poderiam proporcionar novas melhorias da eficiência.

[006] As modalidades da presente divulgação fornecem um sistema de material multifuncional que aborda essas questões. Uma primeira função do sistema de material multifuncional é o armazenamento e a liberação de energia térmica em um modo semelhante a esse dos materiais com mudança de fase (PCMs). Em geral, os PCMs podem regular a temperatura absorvendo ou liberando o calor latente conforme a temperatura ambiente aumenta ou diminui, respectivamente, após a temperatura de transição de fase. Os PCMs existentes podem sofrer mudanças de fase entre o estado líquido e o estado sólido, como no caso das parafinas, e entre o estado hidratado e o estado anídrico, como no caso dos hidratos de sal. O sistema de material multifuncional pode adsorver ou liberar calor conforme a água passa entre o estado gasoso e o estado condensado em uma superfície de material (por exemplo, a linha de vaporização / condensação do diagrama de fase de água). Este comportamento semelhante ao PCM pode fornecer eficiência energética aprimorada, reduzindo a demanda de energia em um sistema de HVAC por uma quantidade igual ao calor latente transferido.

[007] Uma segunda função do sistema de material multifuncional é o armazenamento e a liberação de vapor de água na forma de um amortecedor de umidade. O amortecedor de umidade caracteriza a capacidade dos materiais de moderar mudanças na umidade relativa por absorção e dessorção do vapor de água do ar circundante. A umidade é um determinante importante do conforto humano, com a maioria das pessoas preferindo um ambiente com uma umidade relativa na faixa de cerca de 35% - 60%. Níveis de umidade excessivamente altos também criam condições sob as quais mofo, bolor e ácaros podem crescer. Níveis de umidade excessivamente baixos também podem causar pele e olhos secos, aumentar o risco de problemas respiratórios ou aumentar o risco de contrair um resfriado ou gripe.

[008] Uma terceira função do sistema de material multifuncional é predispor o fluxo difusivo de vapor de água na direção de uma camada com dessecante na forma de um díodo de vapor de água, também referido como válvula de vapor de água unidirecional. Ou seja, o fluxo difusivo de vapor de água é permitido em uma direção “aberta” do diodo de vapor de água e impedido em uma direção “fechada” do diodo de vapor de água. Esta funcionalidade do sistema de material multifuncional inibe a entrada de vapor de água vindo de um ambiente externo para o recinto, ao mesmo tempo que facilita a saída de vapor de água vindo de um ambiente interno para o recinto.

[009] Quando usadas em uma cobertura de edifício, modalidades dos materiais multifuncionais divulgados podem fornecer custos de instalação reduzidos, em relação à instalação de uma camada de membrana separada na cobertura do edifício. Além disso, em modalidades alternativas, os materiais multifuncionais divulgados podem omitir a camada de permeabilidade variável ou a camada com dessecante. Esse material multifuncional modificado pode conferir um subconjunto de benefícios de desempenho, ideal em diferentes áreas de um edifício, como banheiros e cozinhas, onde o controle de umidade ou transporte de vapor de água é a principal preocupação.

[0010] Em uma modalidade, um sistema de material multifuncional é fornecido e pode incluir uma camada de permeabilidade variável, uma camada contendo o dessecante e uma camada de suporte permeável ao vapor. A camada de permeabilidade variável pode ter uma permeabilidade ao vapor que aumenta com o aumento da umidade relativa. A camada contendo o dessecante pode ser adjacente à camada de permeabilidade variável. A camada de suporte permeável ao vapor pode ser posicionada adjacente a pelo menos uma entre a camada de permeabilidade variável e a camada contendo o dessecante. A água se move em uma primeira direção da camada de permeabilidade variável para a camada com dessecante quando a umidade relativa é maior adjacente à camada de permeabilidade variável do que à camada com dessecante. A água se move em uma segunda direção oposta, da camada contendo o dessecante para a camada de permeabilidade variável quando a umidade relativa é maior adjacente à camada contendo o dessecante do que à camada de permeabilidade variável. A taxa de movimento da água na primeira direção é maior do que na segunda direção quando o gradiente de umidade é invertido.

[0011] Em outra modalidade, a camada permeável ao vapor é colocada entre a camada contendo o dessecante e a camada de permeabilidade variável.

[0012] Em outra modalidade, a permeabilidade da camada de permeabilidade variável aumenta de forma aproximadamente exponencial com o aumento da umidade relativa.

[0013] Em outra modalidade, a camada contendo o dessecante é substancialmente homogênea.

[0014] Em outra modalidade, a camada contendo o dessecante é um composto incluindo partículas dessecantes embutidas em uma matriz.

[0015] Em uma outra modalidade, a camada contendo o dessecante inclui uma primeira camada que tem uma matriz formada a partir de um aglutinante permeável ao vapor e uma segunda camada que tem uma matriz formada a partir de um aglutinante permeável variável, em que a primeira camada é a camada de permeabilidade variável.

[0016] Em outra modalidade, pelo menos uma porção da camada contendo o dessecante é formada de material dessecante. O material dessecante pode ser pelo menos um entre um sílica gel, zeólitos, óxido de cálcio (CaO2), sulfato de cálcio (CaSO4), cloreto de lítio (LiCl), uma argila ou carvão ativado.

[0017] Em outra modalidade, a camada permeável ao vapor é formada de ácido polilático (PLA), politetrafluoroetileno, um silicone, uma borracha natural, uma borracha sintética, um poliestireno, polimetilpenteno (PMP), um policarbonato (PC), um poliuretano (PU) ou polimetilmetacrilato (PMMA).

[0018] Em outra modalidade, a camada de permeabilidade variável é formada a partir de uma poliamida ou álcool polivinílico (PVA). Como exemplo, a poliamida pode ser náilon.

[0019] Em uma modalidade, um conjunto de parede é fornecido e pode incluir uma cavidade de parede, um material termicamente isolante e um sistema de material multifuncional. A cavidade da parede pode definir uma primeira superfície adjacente ao interior do edifício e a segunda superfície adjacente ao exterior do edifício. O material termicamente isolante pode ser posicionado dentro de pelo menos uma porção da cavidade da parede. O sistema de material multifuncional pode incluir uma camada de permeabilidade variável, uma camada contendo o dessecante e uma camada de suporte permeável ao vapor. A camada de permeabilidade variável pode ter uma permeabilidade ao vapor que aumenta com o aumento da umidade relativa. A camada contendo o dessecante pode ser adjacente à camada de permeabilidade variável. A camada de suporte permeável ao vapor pode ser posicionada adjacente a pelo menos uma entre a camada de permeabilidade variável e a camada contendo o dessecante. A água se move em uma primeira direção da camada de permeabilidade variável para a camada com dessecante quando a umidade relativa é maior adjacente à camada de permeabilidade variável do que à camada com dessecante. A água se move em uma segunda direção oposta, da camada contendo o dessecante para a camada de permeabilidade variável quando a umidade relativa é maior adjacente à camada contendo o dessecante do que à camada de permeabilidade variável. A taxa de movimento da água na primeira direção é maior do que na segunda direção quando o gradiente de umidade é invertido. O sistema de material multifuncional pode ser posicionado em pelo menos uma das primeira e segunda superfícies da cavidade da parede.

[0020] Em uma modalidade, um conjunto de material multifuncional é fornecido e pode incluir um substrato e um sistema de material multifuncional. O sistema de material multifuncional pode incluir uma camada de permeabilidade variável, uma camada contendo o dessecante e uma camada de suporte permeável ao vapor. A camada de permeabilidade variável pode ter uma permeabilidade ao vapor que aumenta com o aumento da umidade relativa. A camada contendo o dessecante pode ser adjacente à camada de permeabilidade variável. A camada de suporte permeável ao vapor pode ser posicionada adjacente a pelo menos uma entre a camada de permeabilidade variável e a camada contendo o dessecante. A água se move em uma primeira direção da camada de permeabilidade variável para a camada com dessecante quando a umidade relativa é maior adjacente à camada de permeabilidade variável do que à camada com dessecante. A água se move em uma segunda direção oposta, da camada contendo o dessecante para a camada de permeabilidade variável quando a umidade relativa é maior adjacente à camada contendo o dessecante do que à camada de permeabilidade variável. A taxa de movimento da água na primeira direção é maior do que na segunda direção quando o gradiente de umidade é invertido. O sistema de material multifuncional pode ser posicionado em pelo menos uma das primeira e segunda superfícies da cavidade da parede. Pelo menos uma camada do sistema de material multifuncional pode ser posicionada em uma superfície do substrato.

[0021] Em outra modalidade, o conjunto pode incluir ainda uma camada adesiva colocada entre o substrato e uma camada do sistema de material multifuncional.

[0022] Em uma outra modalidade, a camada adesiva é a camada de permeabilidade variável.

[0023] Em uma outra modalidade, o substrato é placa de fibra orientada (OSB), isolamento, placa de gesso, placa de cimento, estuque, drywall, embainhamento, cobertura, blindagem ou uma membrana arquitetônica.

[0024] Em outra modalidade, a camada de permeabilidade variável é posicionada em uma primeira superfície do substrato e a camada contendo o dessecante é posicionada em uma segunda superfície do substrato, oposta à primeira superfície do substrato.

[0025] Em outra modalidade, o conjunto de material multifuncional inclui a camada contendo o dessecante formada a partir de uma matriz do substrato e partículas dessecantes embutidas no substrato, onde a camada de permeabilidade variável é depositada sobre uma superfície da câmara com dessecante.

[0026] Em uma modalidade, um conjunto de material multifuncional é fornecido e inclui uma estrutura com receptáculos, uma pluralidade de partículas dessecantes e uma camada de permeabilidade variável. A estrutura com receptáculos pode definir um ou mais receptáculos com um lado aberto. A pluralidade de partículas dessecantes pode ser posicionada dentro dos respectivos do um ou mais receptáculos (por exemplo, ocupando pelo menos uma porção do volume de cada receptáculo). A camada de permeabilidade variável pode ter uma permeabilidade ao vapor que aumenta com o aumento da umidade relativa. A camada de permeabilidade variável também pode se sobrepor aos respectivos lados abertos do um ou mais receptáculos.

[0027] O conjunto de material multifuncional também pode incluir um substrato. A camada de permeabilidade variável pode ser fixada ao substrato.

DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0028] Estas e outras características serão mais facilmente compreendidas a partir da seguinte descrição detalhada tomada em conjunto com os desenhos anexos, nos quais:

[0029] A figura 1 é um diagrama que ilustra uma modalidade exemplar de um ambiente operacional que inclui uma estrutura de material multifuncional tendo uma camada de permeabilidade variável e uma camada com dessecante;

[0030] A figura 2 é um diagrama que ilustra um gráfico da permanência do vapor de água como uma função da umidade da cavidade da parede de retardadores de vapor selecionados;

[0031] A figura 3 é um gráfico de isotermas de adsorção de água para vários dessecantes, incluindo sílica gel;

[0032] A figura 4a é um gráfico que ilustra a medição de fluxo de água e transferência líquida de água através do sistema de material multifuncional da figura 1;

[0033] A figura 4b é um gráfico que ilustra simulações teóricas de fluxo de água e transferência líquida de água através do sistema de material multifuncional da figura 1;

[0034] A figura 5a é um diagrama que ilustra uma modalidade exemplar de um sistema de material multifuncional que inclui uma camada de permeablidade variável e uma camada com dessecante;

[0035] A figura 5b é um diagrama que ilustra uma modalidade exemplar de um sistema de material multifuncional, que inclui uma camada com dessecante na forma de um compósito;

[0036] A figura 6 é um diagrama que ilustra uma modalidade exemplar de um sistema de material multifuncional que inclui uma ou mais camadas de suporte permeáveis ao vapor;

[0037] A figura 7a é um diagrama que ilustra uma modalidade exemplar de um sistema de material multifuncional que inclui uma camada com dessecante tendo duas camadas;

[0038] A figura 7b é um diagrama que ilustra uma modalidade exemplar de um sistema de material multifuncional na forma de um compósito tendo um gradiente em uma concentração de dessecante através de sua espessura;

[0039] A figura 8 é um diagrama que ilustra uma modalidade exemplar de um material multifuncional aderido a um substrato;

[0040] A figura 9 é um diagrama que ilustra outra modalidade exemplar de um material multifuncional aderido a um substrato;

[0041] A figura 10 é um diagrama que ilustra outra modalidade exemplar de um material multifuncional aderido a um substrato, onde retardador de vapor e camadas com dessecante são posicionadas em lados opostos do substrato;

[0042] A figura 11 é um diagrama que ilustra outra modalidade exemplar de um material multifuncional aderido a uma superfície de um substrato, com uma camada com dessecante do sistema de material multifuncional incluindo partículas dessecantes incorporadas em uma matriz formada a partir de um material de substrato;

[0043] A figura 12 é um diagrama que ilustra outra modalidade exemplar de um material multifuncional, incluindo uma camada com dessecante na forma de uma estrutura com receptáculos com receptáculos contendo as partículas dessecantes;

[0044] A figura 13 é um diagrama que ilustra o material multifuncional da figura 12 aderido a um substrato e

[0045] A figura 14 é um diagrama que ilustra uma outra modalidade exemplar de painéis de parede inteligentes que incluem o sistema de material multifuncional com uma camada de permeabilidade variável enrolada em torno das bordas do painel e vedações estanques ao vapor formadas entre painéis de parede adjacentes inteligentes.

[0046] Note-se que os desenhos não estão necessariamente em escala. Os desenhos se destinam a representar apenas aspectos típicos do assunto divulgado neste documento e, portanto, não devem ser considerados como limitantes do escopo da divulgação.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0047] As modalidades de sistemas de material multifuncional e os métodos correspondentes de fabricação e uso como materiais de construção são discutidos aqui. No entanto, modalidades da divulgação podem ser usadas em outras aplicações sem limite.

[0048] A figura 1 ilustra uma modalidade exemplar 100 de um ambiente operacional na forma de um conjunto de parede 102. O conjunto de parede 102 inclui uma cavidade da parede 104 que define uma primeira superfície ou superfície interior 104a adjacente a um ambiente interior 106 e uma segunda superfície ou superfície exterior

104b adjacente a um ambiente exterior 110. Em geral, o ambiente interior 106 pode ser um espaço fechado pelo conjunto de parede 102 que deve ser condicionado, enquanto o ambiente exterior 110 é um espaço que não é condicionado. Assim, quando o sistema de material multifuncional 114 é colocado na superfície interior 104a do conjunto de parede 102, o ambiente interior 106 pode ser um interior de uma sala da construção e o ambiente exterior pode estar fora do edifício. No entanto, pode ser entendido que as modalidades do sistema de material multifuncional também podem ser usadas em conjuntos de parede que separam duas salas internas, uma das quais é condicionada e a outra não (por exemplo, uma escada ou outro espaço não condicionado). Em ambos os casos, a camada com dessecante pode ser posicionada mais próxima do espaço / ambiente não condicionado.

[0049] O conjunto de parede 102 pode ainda incluir um material termicamente isolante 112 posicionado no interior de pelo menos uma porção de cavidade da parede 104 (por exemplo, entre a primeira e a segunda superfícies 104a, 104b). O conjunto de parede 102 pode ainda incluir um sistema de material multifuncional 114. Como mostrado, o material multifuncional é posicionado na superfície interior 104a. No entanto, em modalidades alternativas, o sistema de material multifuncional pode ser posicionado em ou adjacente a um lado oposto da cavidade da parede (por exemplo, adjacente à superfície exterior) ou em ou adjacente a ambas as superfícies interior e exterior.

[0050] O sistema de material multifuncional 114 pode incluir uma camada de permeabilidade variável 114a de espessura T e uma camada contendo o dessecante 114b de espessura L. A camada de permeabilidade variável 114a é também referida aqui indiferentemente como um retardador de vapor ou de barreira de vapor. Conforme discutido em mais detalhes abaixo, a camada contendo o dessecante 114b pode ser composta substancialmente de modo completo de um material dessecante ou composta de um compósito incluindo o material dessecante embutido em uma matriz. Para simplificar, no entanto, a camada contendo o dessecante 114b é aqui referida como uma camada com dessecante. A camada com dessecante 114b é posicionada adjacente à camada de permeabilidade variável 114a. Como também discutido em mais detalhes abaixo, a camada com dessecante pode ficar em contato com um lado da camada de permeabilidade variável ou separada de um lado da camada de permeabilidade variável por uma ou mais camadas colocadas entre as mesmas.

[0051] Exemplos de materiais a partir dos quais a camada de permeabilidade variável 114a é formada podem incluir poliamidas (por exemplo, náilon), álcool polivinílico (PVA) e vários poliions. Exemplos de materiais dessecantes a partir dos quais a camada com dessecante 114b é formada podem incluir um ou mais dentre sílica gel, zeólitos, óxido de cálcio (CaO2), sulfato de cálcio (CaSO4), cloreto de lítio (LiCl), argilas ou carvão ativado. A espessura L da camada com dessecante 114b pode ser selecionada na faixa de cerca de 0,05 mm a cerca de 20 mm. A espessura T da camada de permeabilidade variável 114a pode ser selecionada na faixa de cerca de 0,001 mm a cerca de 0,01 mm.

[0052] Em modalidades em que o material dessecante é uma estrutura porosa, o tamanho do poro (por exemplo, diâmetro) pode variar de cerca de 0,4 nm a cerca de 100 μm. Em outras modalidades, o tamanho do poro pode ser de cerca de 0,04 nm. Em outras modalidades, o tamanho do poro pode ser de cerca de 100 μm.

[0053] O tamanho do poro do material dessecante poroso também pode variar com a posição no interior da camada com dessecante 114b. Como um exemplo, o tamanho do poro pode diminuir se aproximando de um lado selecionado da camada com dessecante 114b (por exemplo, o lado da camada com dessecante 114b mais próximo do ambiente exterior 110).

[0054] O sistema de material multifuncional 114 pode ser configurado para executar uma variedade de funções diferentes, isoladamente ou em qualquer combinação. Em um aspecto, o sistema de material multifuncional 114 serve como um diodo de vapor permitindo que a água se mova em uma primeira direção do lado da camada de permeabilidade variável 114a para o lado da camada com dessecante 114b a uma taxa significativamente maior do que quando o gradiente de umidade é invertido e o vapor de água é conduzido na direção oposta. Em outro aspecto, o sistema de material multifuncional 114 regula a temperatura de uma maneira semelhante a um material de mudança de fase, exceto que a mudança de fase, neste contexto, fica entre a água adsorvida na camada com dessecante 114b e o vapor de água. Em um aspecto adicional, o sistema de material multifuncional 114 regula a umidade relativa adsorvendo mais vapor de água quando a umidade aumenta e liberando-o quando a umidade cai. Essas funções melhoram a eficiência energética, durabilidade e conforto dos edifícios. Os princípios físicos dessas funções e estimativas da magnitude de seus efeitos são discutidos em detalhes abaixo. Funcionalidade do diodo de vapor

[0055] As modalidades da funcionalidade do diodo de vapor operam da seguinte forma. Quando a umidade é alta no lado da camada de permeabilidade variável 114a, a permeabilidade ao vapor de água, também referida como permeância, aumenta. A camada com dessecante 114b possui permeabilidade relativamente alta e adsorve a água recebida da camada de permeabilidade variável 114a com relativa facilidade. Subsequentemente, a água recebida pelo lado da camada com dessecante 114b evapora para o ar adjacente à camada com dessecante 114b. Por outro lado, quando a umidade é alta no lado da camada com dessecante 114b, a camada com dessecante 114b absorve e sequestra a água antes que ela alcance a camada de permeabilidade variável 114a. Desta forma, a umidade relativa presente na camada de permeabilidade variável 114a e, portanto, a permeabilidade da camada de permeabilidade variável 114a, permanece baixa. Ao longo de um ciclo de variação de umidade, há uma transferência líquida (por exemplo, bombeamento) de água através do sistema de material multifuncional 114. Esta capacidade de retificação, que atualmente não existe em materiais de construção, pode ser usada para bombear água para fora da cavidade da parede 104, aumentando assim sua durabilidade.

[0056] A funcionalidade do diodo de vapor depende de ambas as características de transporte de vapor não-lineares e assimétricas do sistema de material multifuncional 114. A não linearidade é fornecida pela camada de permeabilidade variável 114a, cuja permeabilidade aumenta exponencialmente com umidade relativa RH. A figura 2 mostra a permeância dependente de RH de um retardador de vapor inteligente formado a partir de um material de poliamida (MemBrain, Certaindeed). Pode-se observar que a permeância varia em mais de duas ordens de magnitude.

[0057] A assimetria é fornecida pela camada com dessecante 114b, que sequestra a água para longe de apenas um lado da camada de permeabilidade variável 114a (por exemplo, o lado da camada de permeabilidade variável 114a mais próximo da camada com dessecante 114b). A figura 3 ilustra um gráfico dos isotermas de adsorção (adsorção como uma função da umidade relativa, a temperatura constante) para a sílica gel, um mineral não-tóxico nanoporoso, bem como CaO, argila, peneiras moleculares e CaSO4. A sílica gel adsorve água aproximadamente em proporção com a umidade relativa RH do ar circundante e tem a capacidade de reter até cerca de 37% de seu peso seco em água. A água difunde de forma relativamente lenta dentro da sílica gel, o que dá origem a um atraso entre a mudança na umidade em um lado da camada de sílica gel e quando o teor de umidade começa a se equilibrar no outro lado. O tempo de atraso, que escala com a constante de difusão DSG = 2 x 10-11 m2 s-1 e a espessura da camada com dessecante L como L2 / 2 DSG, caracteriza quanto tempo a sílica gel sequestra a água para longe da barreira de vapor e permite que a estrutura retifique o transporte de vapor. Como exemplo, 1 mm de sílica gel dá um tempo de atraso de cerca de 7 horas, que é longo o suficiente para retificar as variações de umidade diurnas (diárias). 2 cm de sílica gel dá um tempo de atraso de cerca de 115 dias, sugerindo que também deveria ser possível retificar os ciclos anuais de umidade.

[0058] As variações de umidade relativa são causadas mais significativamente por mudanças de temperatura. O RH e a temperatura estão inversamente relacionadas porque a capacidade do ar de reter o vapor da água aumenta com a temperatura. Como exemplo, considere o ar com um teor de água fixo que começa em 23ºC e 40% de umidade relativa. À medida que o ar se aquece até 28ºC, a umidade relativa cai para 29,7%. Conforme o ar esfria para 18ºC, a umidade relativa sobe para 54,5%. Essas mudanças podem ser avaliadas usando um gráfico psicrométrico ou a fórmula de Magnus. Ao longo dessa mesma faixa de temperatura de 10ºC, a permeância de uma barreira de vapor inteligente deve mudar por um fator de cerca de 7 de acordo com a figura 2, e a sílica gel deve trocar cerca de 13% da sua massa seca em água de acordo com a figura 3. Ambos são grandes efeitos.

[0059] As medições de transporte de água através de um protótipo de sistema de material multifuncional formado com MemBrain (Certainteed) como a camada de permeabilidade variável e uma camada com dessecante formada a partir de partículas de sílica gel foram realizadas. Um filme plástico poroso e altamente permeável foi usado para manter as partículas de sílica gel (na ordem de milímetros, por exemplo, cerca de 1-10 mm) contra o MemBrain. Este sistema de material multifuncional foi submetido a um gradiente de umidade usando-o para cobrir um copo grande de água, que expôs um lado a aproximadamente 100% de RH e o outro lado ao ambiente de laboratório de cerca de 50% de RH. O gradiente de RH foi periodicamente variado, invertendo a estrutura diariamente, expondo o lado oposto ao vapor de água. As massas do copo e do sistema de material multifuncional foram medidas individualmente em intervalos regulares para determinar a transferência de água através da barreira de vapor e para a sílica gel. A figura 4 (a) representa o fluxo de água medido e a transferência líquida de água para o lado do dessecante como funções do tempo. O fluxo de água do lado do MemBrain para o lado da sílica gel foi mais de duas vezes maior do que o fluxo na direção oposta em um ciclo completo. A água moveu-se para o lado da sílica gel em uma taxa média de cerca de 0,5 g m- 2 dia-1. Para colocar esse resultado no contexto, para uma casa de tamanho modesto com uma área de recinto de 200 m2, essa taxa de bombeamento removeria aproximadamente 0,1 L por dia das paredes.

[0060] O transporte de água também foi modelado teoricamente usando métodos de diferenças finitas. Especificamente, o MATLAB foi usado para modelar a difusão de água através do protótipo do sistema de material multifuncional. As simulações foram realizadas considerando uma camada de poliamida de 75 μm de espessura como a camada de permeabilidade variável e uma camada de sílica gel de 200 μm de espessura como a camada com dessecante. A umidade relativa foi variada de modo sinusoidal em cada lado do sistema simulado de material multifuncional sobre uma RH média de 50%, com uma amplitude de 20% e um período de 48 horas. Os dois lados estavam defasados.

[0061] A figura 4(b) traça o fluxo de água simulado através do protótipo do sistema de material multifuncional, bem como a massa integrada de água acumulando no lado da camada com dessecante. O pico de fluxo de água a partir do lado da camada de permeabilidade variável (lado de poliamida) para o lado da camada com dessecante é duas vezes tão grande como o pico de fluxo na direção oposta ao longo de um ciclo completo. A água se acumula no lado da camada com dessecante a uma taxa de cerca de 0,1 g m- 2 dia- 1.

[0062] Pode ser verificado que o efeito de bombeamento fornecido pela funcionalidade do diodo de vapor opera mesmo quando as variações de umidade em ambos os lados estão em fase. Ou seja, mesmo quando não há gradiente de umidade. O único requisito para o bombeamento é que a umidade varie ciclicamente no tempo. Por exemplo, quando a umidade em ambos os lados do sistema de material multifuncional 114 é alta, o vapor de água se difunde na camada com dessecante 114b a partir de ambos os lados (por exemplo, via ar adjacente e a camada de permeabilidade variável 114a), com uma alta taxa de transporte através da camada de permeabilidade variável 114a. A distribuição de água dentro da camada com dessecante 114b pode se equilibrar lentamente (por exemplo, um tempo para equilíbrio total pode ser de várias horas quando a camada com dessecante 114b tem cerca de 1 mm de espessura). Subsequentemente, quando a umidade é baixa em ambos os lados do sistema de material multifuncional 114, o vapor de água se difunde para fora do sistema de material multifuncional 114 a partir de ambos o lado da camada de permeabilidade variável 114a e o lado da camada com dessecante 114b. No entanto, a taxa de difusão no lado da camada de permeabilidade variável 114a é significativamente mais lenta em comparação com quando o vapor de água entrou. Este desequilíbrio entre as taxas de água que entra e que sai através da camada de permeabilidade variável 114a resulta em transferência de líquido (bombeamento) de água na direção da camada com dessecante 114b.

Funcionalidade da mudança de fase

[0063] Um aumento na temperatura faz com que a RH diminua e a água evapore da camada com dessecante 114b. Por outro lado, uma queda na temperatura faz com que a RH aumente e a camada com dessecante 114b absorva água. O calor latente absorvido e liberado nesses dois processos, respectivamente, regula a temperatura e reduz as demandas do sistema de HVAC. O princípio é o mesmo que para materiais de mudança de fase, exceto que a água ambiente é a substância que muda de fase.

[0064] Para cada grama de água que evapora, cerca de 2500 J são absorvidos do meio ambiente. Isso é responsável pelo calor latente de vaporização mais uma pequena energia de ligação superficial. Como exemplo, a densidade do calor latente em sílica gel pode ser tão alta quanto cerca de 925 kJ / kg. No entanto, apenas uma fração desse calor latente é acessível na prática. Em geral, a camada com dessecante 114b não se esgota completamente nem se enche completamente com água em condições normais de operação.

[0065] Uma estimativa mais realista da densidade do calor latente pode ser baseada na mesma mudança de temperatura de 10ºC considerada acima, e o fato de que a isoterma de adsorção na figura 3 não muda significativamente com a temperatura. É esperado que a água adsorvida ou liberada pelo dessecante de sílica gel através desse aumento da temperatura totalize cerca de 13% da sua massa seca. Isso corresponde a uma densidade de calor latente de cerca de 325 kJ / kg. Por comparação, a densidade do calor latente de materiais de mudança de fase comerciais varia de 120 a 220 kJ / kg. Pode ser entendido que deve ser possível projetar o material dessecante para desenvolver o mesmo calor latente através de uma faixa de temperatura mais estreita. Ou seja, a isoterma de adsorção precisa ser mais íngreme na faixa de RH relevante.

[0066] A um custo de cerca de $ 1 / kg, a sílica gel é um material dessecante relativamente barato. Ela pode fornecer calor latente em cerca de 320 kJ / $. PCM comercial custa muito mais, com os mais baratos vendendo por cerca de 36 kJ / $ (com base em 120 kJ / kg e $

1.5 / lb.) Além disso, com uma densidade de cerca de ρSG = 1280 kg m- 3 , uma camada de sílica gel de 1 milímetro teria uma massa de área de cerca de 1,28 kg m-2 e ofereceria cerca de 416 kJ m-2 de calor latente. Para comparação, a placa de gesso comercial com PCM (por exemplo, National Gypsum ThermalCORE) tem 250 kJ m-2. Funcionalidade do amortecedor de umidade

[0067] Uma camada de 1 mm de espessura de dessecante de sílica gel tem a capacidade de reter até cerca de 450 g de água por metro quadrado de parede. No entanto, de forma mais realista, esse valor está mais perto de cerca de 150 gm-2, representando a quantidade de água que seria trocada entre as paredes e o ambiente interior em condições normais. Em uma casa de tamanho modesto, o sistema de material multifuncional 114 poderia adsorver ou liberar cerca de 30 L de água. Isso poderia significativamente melhorar o conforto, reduzir as demandas de energia no sistema de HVAC e até mesmo evitar a necessidade de um umidificador energizado ou um desumidificador energizado.

[0068] Finalmente, é importante notar que há um equívoco comum de que a sílica gel é um material perigoso. Isso vem das palavras “ NÃO COMA” escritas nos conhecidos pacotes de sílica gel branca encontrados nas embalagens (por exemplo, caixas de sapatos). No entanto, a sílica gel em si não é tóxica. Em vez disso, o aviso é fornecido porque os grânulos de sílica gel são frequentemente impregnados com cloreto de cobalto (II), que é cancerígeno. O cloreto de cobalto (II) serve como um indicador de umidade mudando a cor de azul para rosa conforme o teor de umidade aumenta. Como não há necessidade de incluir cloreto de cobalto (II) em um material de construção, o uso de dessecante de sílica gel não levanta questões de segurança óbvias. Controle de Funcionalidade

[0069] Os requisitos e a importância relativa das três funções do sistema de material multifuncional 114 podem depender de onde, na cobertura do edifício, o sistema de material multifuncional 114 é usado e do clima em que o edifício está localizado. Em um aspecto, a capacidade do sistema de material multifuncional 114 para regular a umidade pode ser mais desejável no interior de um edifício do que no exterior. Em outro aspecto, a funcionalidade do diodo de vapor pode ser mais desejável em climas úmidos do que em climas secos. Métodos estão disponíveis para ajustar os parâmetros de fabricação e material para controlar as características de desempenho do sistema de material multifuncional 114. Isso pode permitir que o desempenho de diferentes materiais de construção que incorporam o sistema de material multifuncional 114 seja otimizado para aplicações específicas.

[0070] A escala de tempo sobre a qual o sistema de material multifuncional 114 retifica as flutuações de umidade é definida pela escala de tempo para que a água seja difundida através da camada com dessecante 114b e atinja uma concentração de estado estacionário. Para uma camada com dessecante contínua 114b de espessura L, essa 𝐿2 escala de tempo t é dada por 𝑡 ≈ .

𝐷𝑆𝐺

[0071] Também é possível que a camada com dessecante 114b seja na forma de um compósito, incluindo uma pluralidade de partículas dessecantes mantidas próximas umas das outras dentro de uma matriz. Na presente configuração, se a difusividade da água dentro da matriz é significativamente maior do que nas partículas dessecantes, a escala de tempo mais longa durante a qual a retificação pode ser observada 𝑟2 irá escalar como , onde r é o raio das partículas dessecantes. Quando

𝐷𝑆𝐺 a camada com dessecante 114b é composta de partículas dessecantes com uma distribuição de tamanhos, o tempo de resposta da camada com dessecante 114b divulgará uma distribuição de tempos de relaxamento. Se a difusividade da água dentro da matriz for significativamente menor do que nas partículas dessecantes, a escala de tempo poderia ser muito mais longa e descrita por um modelo de percolação.

[0072] A capacidade do sistema de material multifuncional 114 de regular a temperatura, o calor latente, é proporcional à quantidade de água que é trocada entre as fases condensada e de vapor. Dado o tempo suficiente para equilibrar, o calor latente que pode ser armazenado ou liberado de uma camada com dessecante contínua 114b é proporcional à espessura. No entanto, dada apenas uma quantidade finita de tempo t, a parte da camada com dessecante 114b cuja concentração de água muda significativamente tem uma espessura finita ∆𝑥 ≈ √2𝐷𝑆𝐺 𝑡. O ciclo diurno define uma escala de tempo relevante para aplicações de eficiência energética e, consequentemente, uma espessura útil máxima de uma camada com dessecante contínua 114b.

[0073] A quantidade útil de calor latente disponível no sistema de material multifuncional 114 pode ser aumentada por fornecimento da camada com dessecante 114b sob a forma de compósito, como discutido acima, com a matriz possuindo uma alta difusividade de vapor de água. As partículas dessecantes devem ser pequenas o suficiente para que seu teor de umidade possa se equilibrar em cerca de 12 horas ou menos. O teor de calor latente disponível de tal camada com dessecante 114b aumenta com a espessura para valores que excedem ∆𝑥 ≈ √2𝐷𝑆𝐺 𝑡 porque o vapor de água é capaz de se difundir mais rapidamente através da matriz. A espessura útil máxima será dimensionada como ∆𝑥 ≈ √2𝐷𝑀 𝑡, onde DM é a difusividade efetiva do vapor de água na matriz. Os materiais de mudança de fase são eficazes na redução das demandas de aquecimento e resfriamento do sistema HVAC de um edifício quando são incorporados na parte externa da cobertura do edifício, em um local onde a temperatura, de outra forma, oscilaria para frente e para trás através do ponto de ajuste interno.

[0074] A capacidade do sistema de material multifuncional 114 de regular a umidade também está relacionada à quantidade de água que pode ser trocada entre as fases condensada e de vapor. As mesmas estratégias descritas acima podem ser usadas para ajustar essa capacidade.

[0075] A permeância da camada de permeabilidade variável 114a é inversamente proporcional à sua espessura. Portanto, a curva de permeância dependente da RH pode ser dimensionada por um fator desejado fabricando a camada de permeabilidade variável 114a com a espessura correta. O controle sobre a permeância geral é importante porque isso influencia a eficácia com que o sistema de material multifuncional 114 pode aproveitar as flutuações de umidade para bombear vapor de água. Também é importante porque os conjuntos de parede devem ter um alto potencial de secagem e, portanto, uma alta permeabilidade, pelo menos em uma direção. Por exemplo, em climas frios, os conjuntos de parede são muitas vezes projetados para secar do lado de fora, e o envoltório do edifício usado como uma barreira de ar e clima para o exterior do revestimento é altamente permeável ao vapor de água. A substituição do envoltório da construção com o sistema de material multifuncional 114 pode melhorar o desempenho da cobertura sem sacrificar o potencial de secagem, se a camada de permeabilidade variável 114a é feita para ter uma permeância alta o suficiente sob condições úmidas. Ou seja, a permeância relativamente baixa não é problemática quando a cavidade da parede 104 está seca.

[0076] A microestrutura e as propriedades do material dessecante podem ser projetadas de modo a controlar o desempenho do sistema de material multifuncional 114. Como um exemplo, a distribuição de tamanho de poros e a hidrofilicidade das superfícies do material dessecante afetam a forma da isoterma de adsorção. Materiais nanoporosos com superfícies relativamente hidrofóbicas adsorvem pouca ou nenhuma água até que um valor crítico de umidade do ar seja excedido. Neste ponto, torna-se energeticamente favorável que a água líquida condense dentro das estreitas restrições dos poros. O início desse efeito ocorre em valores de umidade mais elevados em poros maiores, pois é controlado por capilaridade. Como outro exemplo, diferentes materiais dessecantes adsorvem preferencialmente vapor de água em uma faixa de RH indicada pelo íngreme da inclinação de suas isotermas de adsorção (figura 3). Um material específico pode ser selecionado porque ele ameniza a RH com eficácia em uma faixa de interesse particular, ou vários materiais dessecantes podem ser combinados para ajustar a faixa na qual a mistura ameniza efetivamente a RH. Por conseguinte, os materiais e as microestruturas (por exemplo, tamanho de poro) podem ser selecionados para amenizar a umidade relativa mais efetivamente dentro de uma selecionada faixa de valores da RH (por exemplo, a inclinação da isoterma de adsorção é máxima dentro da faixa selecionada da RH). Arquiteturas exemplares de materiais multifuncionais

[0077] As modalidades da arquitetura do sistema de material multifuncional 114 discutido acima podem ser realizadas como uma membrana autossuportada. A figura 5a ilustra um sistema de material multifuncional 500 incluindo a camada de permeabilidade variável 114a aderida a uma camada com dessecante. Como mostrado, a camada com dessecante 114b pode ser substancialmente homogênea.

[0078] A figura 5b ilustra outra modalidade do sistema de material multifuncional 500 na forma do sistema de material multifuncional 550. Como mostrado, o sistema de material multifuncional 550 inclui a camada de permeabilidade variável 114a e a camada com dessecante 114b na forma de uma camada com dessecante composta 554 incluindo um primeiro componente e um segundo componente. Por exemplo, o primeiro componente pode ser uma matriz 556 e o segundo componente pode ser um material dessecante 560 incorporado dentro da matriz 556. A geometria do material dessecante 560 pode ser variada. Em um aspecto, o material dessecante 560 pode assumir a forma de uma pluralidade de partículas dessecantes incorporadas dentro da matriz

556. Em certas modalidades, as partículas dessecantes podem ser aproximadamente uniformes em tamanho (por exemplo, diâmetro) e forma. Em outras modalidades, as partículas dessecantes podem ter uma distribuição de tamanhos (por exemplo, uma distribuição aproximadamente normal, uma distribuição binária, etc.). Como exemplo, os tamanhos das partículas dessecantes podem variar de cerca de 0,05 mm a cerca de 5 mm.

[0079] A matriz 556 da camada com dessecante composta 552 pode ser formada a partir de um material com alta permeabilidade ao vapor de água. Em uma modalidade, os materiais com uma permeabilidade superior a 5 US perms (por exemplo, superior a 10 perms) podem ser considerados materiais permeáveis ao vapor. Exemplos da matriz 556 podem incluir agentes de aglutinação, espumas (por exemplo, para isolamento), malhas, esteiras de fibra, filamentos, têxteis, tecidos, drywall, revestimento, blindagem, painéis de isolamento estrutural (SIP). Exemplos do material aglutinante podem incluir ácido polilático (PLA), politetrafluoroetileno (por exemplo, politetrafluoroetileno coloidal), um poliuretano (termoplástico ou espumas), um silicone, uma borracha natural, uma borracha sintética, polimetilpenteno (PMP), um poliestireno (PS), um policarbonato (PC), álcool polivinílico (PVA) ou polimetilmetacrilato (PMMA). Outros polímeros e resinas também são considerados.

[0080] O material dessecante 560 no interior da matriz 556 pode ser formado a partir de qualquer um dos materiais dessecantes discutidos acima no contexto da camada com dessecante 114b. Exemplos do material dessecante podem incluir um ou mais dentre sílica gel, zeólitos, óxido de cálcio (CaO2), sulfato de cálcio (CaSO4), cloreto de lítio (LiCl), argilas ou carvão ativado. Combinações de dois ou mais materiais dessecantes diferentes também são consideradas.

[0081] Em outras modalidades, o sistema de material multifuncional 114 pode ser modificado para incluir uma ou mais camadas permeáveis ao vapor (por exemplo, camadas que são altamente permeáveis ao vapor de água). Em certos aspectos, essas camadas permeáveis ao vapor podem fornecer suporte mecânico ao sistema de material multifuncional 114 sem alterar fundamentalmente sua funcionalidade. Em outros aspectos, os materiais permeáveis ao vapor que formam a camada permeável ao vapor podem ser materiais com uma permeabilidade superior a 10 US perms, enquanto os materiais impermeáveis ao vapor podem ser materiais com uma permeabilidade inferior a 0,1 US perms. Exemplos de materiais que formam as camadas permeáveis ao vapor podem incluir um tecido, uma malha, uma esteira de fibra, um material poroso, um silicone, uma borracha natural, uma borracha sintética, um poliestireno (por exemplo, poliestireno de alto impacto (HIPS)), um polimetilpenteno (PMP), um policarbonato (PC), um poliuretano (PU) ou um polimetilmetacrilato (PMMA).

[0082] A figura 6 ilustra uma modalidade do sistema de material multifuncional 114 na forma de sistema de material multifuncional 600. O sistema de material multifuncional 600 é semelhante ao sistema de material multifuncional 500, com a adição de uma camada permeável ao vapor 602 para suporte. Como mostrado na figura 6, a camada permeável ao vapor 602 é posicionada em ambos os lados da camada com dessecante 114b, com a camada de permeabilidade variável 114a posicionada sobre o lado de uma das camadas permeáveis ao vapor 602 mais próximo do ambiente interior 106. No entanto, em modalidades alternativas, uma ou mais camadas permeáveis ao vapor podem ser usadas, em cada lado da camada com dessecante. Em outras modalidades, as posições da camada permeável ao vapor e da camada de permeabilidade variável podem ser trocadas. Ou seja, a (s) camada (s) permeáveis ao vapor podem ser posicionadas em contato com a camada de permeabilidade variável, a camada com dessecante ou ambas. Em outras modalidades, as camadas permeáveis ao vapor podem ser configuradas para fornecer funcionalidade, como repelente de água. Pode ser ainda compreendido que, embora não seja mostrado, qualquer modalidade do sistema de material multifuncional divulgado neste documento pode incluir uma ou mais das camadas permeáveis ao vapor, conforme necessário.

[0083] As modalidades das camadas permeáveis ao vapor 602 podem adotar uma variedade de configurações. Em um aspecto, as propriedades mecânicas das camadas permeáveis ao vapor 602 podem ser adaptadas dentro de faixas específicas. Exemplos de propriedades mecânicas podem incluir rigidez (por exemplo, tendo um módulo de elasticidade maior que um valor predeterminado), flexibilidade (por exemplo, tendo um módulo de elasticidade menor que um valor predeterminado ou tensão de escoamento menor que um valor predeterminado), resistência ao impacto (por exemplo, dureza maior do que um valor predeterminado), absorção acústica (por exemplo, atenuação acústica maior que um valor predeterminado), resistência ao rasgo (por exemplo, tenacidade à fratura maior que um valor predeterminado), resistência (por exemplo, resistência à tração maior que um valor predeterminado ) ou resistência ao descascamento (por exemplo, tendo uma resistência ao descascamento maior do que um valor predeterminado).

[0084] Em ainda mais modalidades, a camada com dessecante 114b pode incluir duas ou mais camadas. A figura 7a ilustra uma modalidade do sistema de material multifuncional 114 sob a forma de sistema de material multifuncional 700. Como mostrado, a camada com dessecante 114b inclui uma primeira camada com dessecante 702 e uma segunda camada com dessecante 704. A primeira e a segunda camadas com dessecantes 702, 704 podem ser compostas, como discutido acima, incluindo uma matriz e um material dessecante (por exemplo, material dessecante 560) embutidos nas mesmas. Em certas modalidades, a matriz pode funcionar como um aglutinante para retenção do material dessecante incorporado. Como um exemplo, a primeira camada com dessecante 702 pode incluir uma matriz formada a partir de um material como discutido acima no que diz respeito à camada de permeabilidade variável 114a. A segunda camada com dessecante pode incluir uma matriz formada a partir do mesmo material, como discutido acima no que diz respeito à camada permeável ao vapor

602. Assim, a matriz da primeira camada com dessecante 702 pode executar as funções da camada de permeabilidade variável 114a, tal como discutido acima.

[0085] Em uma modalidade alternativa, a funcionalidade da camada com dessecante 114b e da camada de permeabilidade variável 114a pode ser fornecida por uma única camada do sistema de material multifuncional 114. A figura 7b ilustra o sistema de material multifuncional 114 na forma de sistema de material multifuncional 750 que inclui uma camada com dessecante composta 752 incluindo uma matriz formada a partir de um material como discutido acima no que diz respeito à camada de permeabilidade variável 114a e o material dessecante 560 embutido nela. A concentração (por exemplo, fração de volume) do material dessecante 560 pode variar por meio da espessura. Como um exemplo, a concentração do material dessecante

560 em uma primeira porção 754 do sistema de material multifuncional 750 pode ser um valor relativamente baixo e uma concentração do material dessecante 506 em uma segunda porção 756 do sistema de material multifuncional 750 pode ser um valor relativamente alto. Em certas modalidades, a concentração do material dessecante 560 dentro da porção de alta concentração 756 pode ser aproximadamente 3 vezes maior do que a concentração do material dessecante 560 dentro da porção de baixa concentração 754. Assim configurada, a porção de baixa concentração 754 do sistema de material multifuncional 750 pode funcionar efetivamente como a camada de permeabilidade variável 114a e a porção de alta concentração 756 do sistema de material multifuncional 750 pode funcionar efetivamente como a camada com dessecante 114b. A espessura da porção de baixa concentração 754 pode estar na faixa de cerca de 0,001 mm a cerca de 0,1 mm e a espessura da porção de alta concentração 756 pode estar na faixa de cerca de 0,05 mm a cerca de 20 mm. Conforme ilustrado ainda na figura 7, o sistema de material multifuncional pode incluir opcionalmente a camada permeável ao vapor 602 aderida a um ou ambos os lados da camada com dessecante composta 752.

[0086] Em certas modalidades, o sistema de material multifuncional 114 pode ser incorporado em edifícios na forma de uma membrana separada, como uma barreira de vapor ou envoltório de edifício. Em outras modalidades, pode ser desejável adicionar multifuncionalidade à cobertura do edifício sem aumentar a complexidade da cobertura do edifício. Assim, o sistema de material multifuncional também pode ser integrado com um ou mais outros elementos da cobertura do edifício, como a blindagem, revestimento, cobertura, isolamento e / ou painel interior.

[0087] A título de exemplo, o sistema de material multifuncional 114 pode ser usado para formar um material de construção funcionalizado.

Como mostrado na figura 8, um conjunto de material multifuncional 800 é formado fixando qualquer modalidade do sistema de material multifuncional 114 aqui discutido a um substrato 802.

[0088] Em certas modalidades, o sistema de material multifuncional 114 pode ser fixado ao substrato 802 por um adesivo permeável ao vapor 804. O adesivo permeável ao vapor 804 pode ter uma permeabilidade selecionada na faixa de 5 a 100 perms. Exemplos de adesivo permeável ao vapor incluem álcool polivinílico e cimento de borracha. Exemplos do substrato podem ser permeáveis ao vapor e podem incluir placa de fibra orientada (OSB), isolamento (por exemplo, isolamento de espuma rígida), placa de gesso, placa de cimento, estuque, drywall, revestimento, cobertura, blindagem ou uma membrana arquitetônica ou outro material de construção. Assim configurado, quando o substrato 802 e o adesivo 804 são permeáveis ao vapor de água, todas as três funções do sistema de material multifuncional 114 podem operar.

[0089] Em configurações onde pelo menos um dentre o substrato ou o adesivo é relativamente impermeável ao vapor de água e funciona como uma barreira de vapor (por exemplo, tendo uma permeabilidade inferior a 0,01 perms), o sistema de material multifuncional pode deixar de funcionar como um diodo de vapor. No entanto, os recursos de regulação de temperatura e umidade podem ser mantidos.

[0090] Em modalidades alternativas, o adesivo pode ser omitido, e outros mecanismos podem ser usados para prender o substrato no sistema de material multifuncional. Em um aspecto, pregos, parafusos ou outros mecanismos de fixação podem ser usados. Em outro aspecto, uma interface pode estar presente entre o substrato e o sistema de material multifuncional (por exemplo, a camada de permeabilidade variável). Dentro da interface, a camada de permeabilidade variável pode estender-se no interior do substrato e mecanicamente intertravar nele, o substrato pode estender-se no interior da camada de permeabilidade variável e mecanicamente intertravar com ela, ou combinações dos mesmos.

[0091] Em outras modalidades alternativas, a funcionalidade do adesivo 804 e da camada de permeabilidade variável 114a pode ser combinada em uma única camada. A figura 9 ilustra uma modalidade do conjunto de material multifuncional 800 na forma do conjunto de material multifuncional 900 incluindo o substrato 802, a camada com dessecante 114b e uma camada adesiva de permeabilidade variável

902. A camada adesiva de permeabilidade variável 902 é colocada entre o substrato 802 e a camada com dessecante 11 4b e é configurada para fixar a camada com dessecante 114b ao substrato 802. O adesivo de permeabilidade variável é ainda configurado para fornecer a funcionalidade da camada de permeabilidade variável, conforme discutido acima. Exemplos de adesivo de permeabilidade variável podem incluir álcool polivinílico (PVA) e cimento de borracha. Ao combinar múltiplas funcionalidades (adesão e permeabilidade variável) na camada adesiva de permeabilidade variável 902, o número de camadas necessárias para alcançar todas as três funções do sistema de material multifuncional 114 dentro do conjunto de material multifuncional 900 pode ser reduzido. Esta simplificação pode reduzir o custo de fabricação do conjunto de material multifuncional 900.

[0092] Em outras modalidades do conjunto de material multifuncional 800, a camada de permeabilidade variável 114a e as camadas com dessecante 114b podem ser separadas umas das outras por uma ou mais camadas intervenientes. A figura 10 ilustra uma modalidade do conjunto de material multifuncional 800 na forma de conjunto de material multifuncional 1000. Como mostrado, o substrato 802 é colocado entre a camada de permeabilidade variável 114a e a camada com dessecante 114b. Assim, a camada de permeabilidade variável 114a e a camada com dessecante 114b ficam localizadas em lados opostos do substrato 802. Assim configurado, a funcionalidade do sistema de material multifuncional 114 pode ser preservada, desde que o substrato 802 seja permeável ao vapor de água. Opcionalmente, uma ou mais camadas permeáveis ao vapor 602 podem ser colocadas entre a camada de permeabilidade variável 114a e a camada com dessecante 114b.

[0093] A figura 11 ilustra uma modalidade do conjunto de material multifuncional 800 na forma do conjunto de material multifuncional 1100, incluindo uma camada com dessecante composto 1102 em que o material dessecante 560 é incorporado em uma matriz formada a partir do material do substrato 802. A camada de permeabilidade variável 114a é ainda fixada a um lado da camada com dessecante composta

1102. Conforme discutido acima, o substrato pode ser formado a partir de um material incluindo placa de fibra orientada (OSB), isolamento (por exemplo, isolamento de espuma rígida), placa de gesso, placa de cimento, estuque, drywall, revestimento, cobertura, blindagem ou uma membrana arquitetônica. Ao combinar a funcionalidade do material dessecante 560 com funcionalidades adicionais do substrato 802, o número de camadas necessárias para atingir todas as três funções do sistema de material multifuncional 114 e as funcionalidades do substrato 802 pode ser reduzido. Esta simplificação pode reduzir o custo de fabricação do conjunto de material multifuncional 1100.

[0094] As modalidades do sistema de material multifuncional 114 podem adotar outras arquiteturas. A figura 12 ilustra uma modalidade do sistema de material multifuncional 114 na forma de sistema de material multifuncional com receptáculos 1200. O sistema de material multifuncional com receptáculos 1200 inclui uma armação com receptáculos 1202 que define um ou mais receptáculos 1204. O material dessecante 560 (por exemplo, partículas dessecantes) pode ocupar,

pelo menos, uma porção do volume dos receptáculos 1204. Como ainda mostrado na figura 12, a armação com receptáculos 1202 define um ou mais receptáculos 1204 que contêm uma abertura 1206 em uma extremidade. A camada de permeabilidade variável 114a pode ser posicionada de tal modo que ela se estende através da (s) abertura (s) 1206 do (s) receptáculo (s) 1204.

[0095] Em certas modalidades, os receptáculos 1204 contêm apenas o material dessecante 560. Ou seja, nenhum aglutinante ou adesivo está presente. Assim, as paredes dos receptáculos 1204 (por exemplo, a armação com receptáculos 1202 e a camada de permeabilidade variável 114a) são somente responsáveis por reter o material dessecante 560 dentro dos receptáculos 1204.

[0096] A armação com receptáculos 1202 pode ser formada de um material que é permeável ao vapor de água. Como um exemplo, a armação com receptáculos 1202 pode ser formada a partir do mesmo material conforme discutido acima em relação à camada permeável ao vapor 602 (por exemplo, um ou mais de ácido polilático (PLA), uma borracha natural, uma borracha sintética, um polimetilpenteno (PMP), um poliestireno (PS), um policarbonato (PC), um polidimetilsiloxano (PDMS) ou madeira). Em modalidades alternativas, a permeabilidade da estrutura com receptáculos pode ser alcançada formando a estrutura com receptáculos com um material que inclui uma pluralidade de poros. A título de exemplo, a estrutura com receptáculos pode ser formada a partir de uma malha com aberturas que são menores que o diâmetro das partículas dessecantes. Exemplos adicionais de materiais que podem formar a estrutura com receptáculos incluem um ou mais de tecidos, esteiras fibrosas, espumas de células abertas ou plásticos perfurados.

[0097] A figura 13 ilustra o sistema de material multifuncional 1200 da figura 12 fixado ao substrato 802 para formar o conjunto de material multifuncional 1300. Como mostrado, a camada adesiva de permeabilidade variável 902 é colocada entre o substrato 802 e a armação com receptáculos 1202. No entanto, em modalidades alternativas, outros mecanismos de fixação podem ser usados. Opcionalmente, uma ou mais camadas permeáveis ao vapor podem ser fornecidas (por exemplo, opostas ao substrato, para suporte da estrutura com receptáculos).

[0098] Os edifícios tipicamente incluem uma cobertura de edifício que separa os espaços condicionados e não condicionados. A cobertura do edifício pode fornecer resistência à transmissão de ar, água, calor, luzes e / ou ruído cruzado. Pode ser desejável que a cobertura do edifício seja aproximadamente contínua, a fim de proporcionar a resistência desejada para a transmissão através da mesma. Ou seja, quaisquer vãos presentes na cobertura do edifício têm um efeito insignificante na resistência desejada à transmissão através dela.

[0099] Como discutido acima, as modalidades de conjuntos de material multifuncional 800 aqui discutidos podem ser usadas como coberturas de edifício. Sob circunstâncias em que o substrato 802 é um material relativamente flexível, o conjunto de material multifuncional 800 pode ser enrolado em torno da armação de um edifício. Desde que tais conjuntos multifuncionais flexíveis sejam enrolados de uma maneira substancialmente sobreposta, vãos podem ser evitados.

[00100] Em circunstâncias em que o substrato 802 é um material relativamente rígido, as modalidades do conjunto de material multifuncional 800 podem ser formadas como painéis. Os painéis podem ser fixados à armação de um edifício para fornecer a cobertura do edifício. No entanto, pode ser verificado que vãos ou junções podem estar presentes entre os painéis adjacentes do conjunto de material multifuncional 800. Estes vãos, se não tratados, podem permitir que o vapor de água desvie do sistema de material multifuncional 114.

[00101] Para resolver o problema potencial de vãos entre os painéis do conjunto de material multifuncional 800 pode ser usado como uma cobertura de edifício. A figura 14 mostra uma porção de uma cobertura de construção 1400 incluindo uma pluralidade de conjuntos de material multifuncional 800 na forma de painéis de material multifuncional 1402. Conforme ilustrado, os painéis de material multifuncional 1402 incluem um núcleo 1404 e a camada de permeabilidade variável 114a se estendendo em torno de três lados do núcleo 1404 e se estendendo ao longo de uma porção do quarto lado para formar uma beira 1406. O lado do núcleo 1404 que não é completamente coberto pela camada de permeabilidade variável 114a pode estar voltado para um ambiente condicionado (por exemplo, ambiente exterior 110), enquanto o lado oposto do núcleo 1404 coberto pela camada de permeabilidade variável 114a pode estar voltado para um ambiente condicionado (por exemplo, ambiente interior 106). O núcleo 1404 pode incluir o substrato 802 e a camada com dessecante 114b. Em uma modalidade, o substrato 802 e a camada com dessecante 114b podem ser camadas separadas. Em modalidades alternativas, o núcleo pode ser na forma da camada com dessecante composto 1102, em que o material dessecante 560 está incorporado dentro da matriz do substrato 802.

[00102] Uma vedação substancialmente estanque ao vapor 1410 pode ser formada ao longo dos vãos 1412 entre os painéis de material multifuncional adjacentes 1402 pela aplicação de um material de vedação. O material de vedação pode ser qualquer material que iniba substancialmente a transmissão de vapor de água através dele.

[00103] Para painéis de material multifuncional 1402 que são cortados no tamanho certo, uma nova beira pode ser fornecida ao longo da borda de corte com a camada de permeabilidade variável 114a. Além disso, os painéis de material multifuncional 1402 danificados podem ser remendados com outras peças do painel de material multifuncional 1402 após suas bordas e as bordas dos vãos 1412 serem vedadas.

[00104] O material de vedação pode adotar uma variedade de configurações. Em um aspecto, o material de vedação pode ser uma fita adesiva de barreira ao vapor que é substancialmente impermeável ao vapor de água. A beira está presente para assegurar que a fita adesiva de barreira ao vapor vede na camada de permeabilidade variável 114a. Como alternativa ou em adição à fita adesiva de barreira ao vapor, um selante líquido impermeável ao vapor pode ser usado para formar as vedações 1410. Em tais modalidades, a beira pode ser omitida.

[00105] Métodos para a fabricação de conjuntos de material multifuncional para uso como materiais de construção são fornecidos ainda. Em uma operação, o substrato 802 é fornecido. Conforme discutido acima, as modalidades do substrato podem incluir placa de fibra orientada (OSB), isolamento (por exemplo, isolamento de espuma rígida), placa de gesso, placa de cimento, estuque, drywall, revestimento, cobertura, blindagem ou uma membrana arquitetônica ou outros materiais de construção.

[00106] As camadas do sistema de material multifuncional podem ser depositadas (por exemplo, por espalhamento ou revestimento por pulverização) no substrato ou incorporadas ao substrato para formar o conjunto de material multifuncional. Em modalidades em que o sistema de material multifuncional inclui uma pluralidade de camadas, as camadas podem ser depositadas sequencialmente. Em certas modalidades, o conjunto de material multifuncional pode ser preparado remotamente e preso a uma armação da construção. Em outras modalidades, o substrato pode ser montado na armação da construção e o sistema de material multifuncional pode ser depositado subsequentemente no substrato.

[00107] As modalidades da camada permeável ao vapor e da camada de permeabilidade variável podem ser depositadas a partir de uma solução aquosa. Conforme a solução aquosa depositada da camada seca, ela pode aderir à camada subjacente (por exemplo, o substrato, a outra dentre a camada de permeabilidade variável ou a camada permeável ao vapor, a camada com dessecante, etc.), proporcionando um filme substancialmente contínuo da camada permeável ao vapor ou camada de permeabilidade variável.

[00108] As modalidades da camada com dessecante podem ser depositadas de várias maneiras. Em um aspecto, a camada com dessecante pode ser depositada a partir de uma pasta contendo um aglutinante e as partículas dessecantes. As partículas dessecantes podem ser uma ou mais de sílica gel, zeólitos, óxido de cálcio (CaO2), sulfato de cálcio (CaSO4), cloreto de lítio (LiCl), argilas e carvão ativado. Exemplos do aglutinante podem incluir ácido polilático (PLA), politetrafluoroetileno (por exemplo, politetrafluoroetileno coloidal), um poliuretano (termoplástico ou espumas), um silicone, uma borracha natural, uma borracha sintética, polimetilpenteno (PMP), um poliestireno, um policarbonato (PC), álcool polivinílico (PVA) ou polimetilmetacrilato (PMMA). Outros polímeros e resinas também são considerados.

[00109] Em modalidades de camadas com dessecante compostas, onde a matriz é uma espuma (por exemplo, uma espuma de poliuretano), a espuma pode ser formada a partir da reação de dois ou mais componentes que desenvolvem um gás. A matriz de espuma pode ser aquecida para secar ou ser autoaquecida pela reação dos dois ou mais componentes. Conforme a camada com dessecante composta depositada seca, ela pode aderir ao substrato, proporcionando um filme substancialmente contínuo da camada com dessecante composta.

[00110] Modalidades alternativas de camadas com dessecante compostas podem ser extrudadas continuamente. Em um aspecto, a camada com dessecante pode ser extrudada a partir de uma mistura de um polímero termoplástico e partículas dessecantes. As partículas dessecantes podem ser uma ou mais de sílica gel, zeólitos, óxido de cálcio (CaO2), sulfato de cálcio (CaSO4), cloreto de lítio (LiCl), argilas e carvão ativado. Exemplos de termoplásticos podem incluir borrachas naturais, borrachas sintéticas, ácido polilático (PLA), poliestirenos (por exemplo, poliestireno de alto impacto (HIPS)), polimetilpenteno (PMP), policarbonatos (PC), poliuretanos (PU), polimetilmetacrilato (PMMA) ou álcool polivinílico (PVA).

[00111] Exemplos de efeitos técnicos dos métodos, sistemas e dispositivos descritos aqui incluem, a título de exemplo não limitador, uma redução da umidade média dentro de uma cavidade da parede devido ao efeito de bombeamento do vapor de água e a consequente redução no risco de um ou mais dentre mofo, podridão, bolor e ácaros de poeira. Outros efeitos técnicos exemplares incluem uma estabilização da umidade relativa dentro de um recinto e melhorias associadas no conforto e qualidade do ar. Os efeitos técnicos adicionais incluem uma estabilização da temperatura interior e uma redução da intensidade energética do aquecimento e resfriamento quando uma membrana multifuncional é colocada no interior de um recinto. Outros efeitos técnicos incluem uma redução adicional na intensidade de energia para aquecimento e resfriamento quando o sistema de material multifuncional está localizado no exterior, de modo que ele resfria por evaporação as superfícies externas durante o dia usando a água que ele coleta do ambiente à noite. Outros efeitos técnicos incluem um amortecimento das oscilações de umidade dentro de uma cavidade da parede, resultando em um risco reduzido de condensação de água dentro da parede.

[00112] Certas modalidades exemplares foram descritas para fornecer uma compreensão geral dos princípios da estrutura, função, fabricação e uso dos sistemas, dispositivos e métodos divulgados neste documento. Um ou mais exemplos dessas modalidades foram ilustrados nos desenhos que acompanham. Os versados na técnica entenderão que os sistemas, dispositivos e métodos especificamente descritos neste documento e ilustrados nos desenhos anexos são modalidades exemplificativas não limitativas e que o escopo da presente invenção é definido apenas pelas reivindicações. As características ilustradas ou descritas em conexão com uma modalidade exemplar podem ser combinadas com as características de outras modalidades. Essas modificações e variações devem ser incluídas no escopo da presente invenção. Além disso, na presente divulgação, os componentes com nomes semelhantes das modalidades geralmente têm características semelhantes e, assim, dentro de uma modalidade particular, cada característica de cada componente com nomes semelhantes não é necessariamente elaborada totalmente.

[00113] A linguagem aproximada, conforme usada aqui ao longo do relatório descritivo e reivindicações, pode ser aplicada para modificar qualquer representação quantitativa que poderia variar permissivelmente sem resultar em uma mudança na função básica à qual está relacionada. Por conseguinte, um valor modificado por um ou mais termos, tal como “cerca de”, “aproximadamente” e “substancialmente”, não deve ser limitado ao valor preciso especificado. Em pelo menos alguns casos, a linguagem aproximada pode corresponder à precisão de um instrumento para medir o valor. Aqui e ao longo do relatório descritivo e reivindicações, as limitações de faixa podem ser combinadas e / ou trocadas, tais faixas são identificadas e incluem todas as subfaixas contidas nelas, a menos que o contexto ou linguagem indique o contrário.

[00114] Um versado na técnica verificará outras características e vantagens da invenção com base nas modalidades descritas acima. Consequentemente, o presente pedido não deve ser limitado pelo que foi particularmente mostrado e descrito, exceto conforme indicado pelas reivindicações anexas.

Todas as publicações e referências citadas neste documento são expressamente incorporadas por referência em sua totalidade.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema de material multifuncional, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: uma camada de permeabilidade variável tendo uma permeabilidade ao vapor que aumenta com o aumento da umidade relativa e uma camada contendo o dessecante adjacente à camada de permeabilidade variável e uma camada de suporte permeável ao vapor posicionada adjacente a pelo menos uma dentre a camada de permeabilidade variável e a camada contendo o dessecante; em que a água se move em uma primeira direção da camada de permeabilidade variável para a camada com dessecante quando a umidade relativa é maior adjacente à camada de permeabilidade variável do que à camada com dessecante, em que a água se move em uma segunda direção oposta, da camada contendo o dessecante para a camada de permeabilidade variável quando a umidade relativa é maior adjacente à camada contendo o dessecante do que à camada de permeabilidade variável, e em que a taxa de movimento da água na primeira direção é maior do que na segunda direção quando o gradiente de umidade é invertido.

2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a camada permeável ao vapor é colocada entre a camada contendo o dessecante e a camada de permeabilidade variável.

3. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a permeabilidade da camada de permeabilidade variável aumenta de forma aproximadamente exponencial com o aumento da umidade relativa.

4. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,

CARACTERIZADO pelo fato de que a camada contendo o dessecante é substancialmente homogênea.

5. Sistema de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a camada contendo o dessecante é um compósito incluindo partículas dessecantes embutidas em uma matriz.

6. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a camada contendo o dessecante inclui uma primeira camada tendo uma matriz formada a partir de um aglutinante permeável ao vapor e uma segunda camada tendo uma matriz formada a partir de um aglutinante permeável variável, e em que a primeira camada é a camada de permeabilidade variável.

7. Sistema de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que pelo menos uma porção da camada contendo o dessecante é formada a partir de material dessecante, e em que o material dessecante é pelo menos um de uma sílica gel, zeólitos, óxido de cálcio (CaO2), sulfato de cálcio (CaSO4), cloreto de lítio (LiCl), uma argila ou carvão activado.

8. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a camada permeável ao vapor é formada a partir de ácido polilático (PLA), politetrafluoroetileno, um silicone, uma borracha natural, uma borracha sintética, um poliestireno, um polimetilpenteno (PMP), um policarbonato (PC), um poliuretano (PU) ou polimetilmetacrilato (PMMA).

9. Sistema de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a camada de permeabilidade variável é formada a partir de uma poliamida ou álcool polivinílico (PVA).

10. Sistema, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que a poliamida é náilon.

11. Conjunto de parede, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: uma cavidade de parede definindo uma primeira superfície adjacente ao interior de um edifício e a segunda superfície adjacente a um exterior de edifício; um material termicamente isolante posicionado dentro de pelo menos uma porção da cavidade da parede e o sistema de material multifuncional, como definido na reivindicação 1, posicionado em pelo menos uma das primeira e segunda superfícies da cavidade da parede.

12. Conjunto de material multifuncional, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: um substrato e o sistema de material multifuncional, como definido na reivindicação 1; em que pelo menos uma camada do sistema de material multifuncional é posicionada em uma superfície do substrato.

13. Conjunto de material multifuncional, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda uma camada adesiva colocada entre o substrato e uma camada do sistema de material multifuncional.

14. Conjunto de material multifuncional, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de que a camada adesiva é a camada de permeabilidade variável.

15. Conjunto de material multifuncional, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que o substrato é placa de fibra orientada (OSB), isolamento, placa de gesso, placa de cimento, estuque, drywall, revestimento, cobertura, blindagem ou uma membrana arquitetônica.

16. Conjunto de material multifuncional, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que a camada de permeabilidade variável é posicionada em uma primeira superfície do substrato e a camada contendo o dessecante é posicionada em uma segunda superfície do substrato, oposta à primeira superfície do substrato.

17. Conjunto de material multifuncional, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: a camada contendo o dessecante formada a partir de uma matriz do substrato e partículas dessecantes embutidas no substrato e a camada de permeabilidade variável depositada em uma superfície da camada com dessecante.

18. Conjunto de material multifuncional, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: uma estrutura com receptáculos definindo um ou mais receptáculos tendo um lado aberto; uma pluralidade de partículas dessecantes posicionadas dentro dos respectivos do um ou mais receptáculos e uma camada de permeabilidade variável tendo uma permeabilidade ao vapor que aumenta com o aumento da umidade relativa, a camada de permeabilidade variável sobrepondo os respectivos lados abertos da pluralidade de receptáculos.

19. Conjunto de material multifuncional, de acordo com a reivindicação 18, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda um substrato, em que a camada de permeabilidade variável é fixada ao substrato.