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Tecnologias de Construção Associadas aos Sistemas Sustentáveis

1. reversiveis para aquecimento e arrefecimento da agua Ar exterior Agua Ar extraido A gua 70 Tecnologias de constru o associadas aos sistemas sustent veis de produ o de gua quente e de climatiza o em edificios estado da arte irrevers veis para aquecimento de gua para gua quente sanit ria ou aquecimento central Ar exterior gua Ar extra do Agua gua gua Terra gua Se a temperatura do ar exterior for muito baixa mais energia temos que despender para lhe retirar o calor porque o calor produzido na bomba de calor igual ao retirado ao exterior adicionado ao que fornecido pelo compressor No caso de o salto t rmico ser muito elevado este tipo de equipamento deixa de ser rent vel A medida desta dificuldade dada pelo COP Coefficient Of Performance ou Coeficiente de Desempenho e dado pela raz o entre pot ncia t rmica til que expressa a energia t rmica calor ou frio fornecida por uma bomba de calor ou um equipamento de refrigera o e a pot ncia consumida que expressa a energia el ctrica consumida pelo sistema Quanto maior for o COP mais eficiente ser o sistema A vantagem fundamental da bomba de calor trabalhando em aquecimento que reduz substancialmente o consumo de energia el ctrica porque enquanto atrav s do efeito de joule gastamos 1kW para produzir 1kW com uma bomba de calor para produzirmos 2 4 kW gastamos o mesmo 1kW Os sistemas de bomba do cal
2. A f Se 4 Permutador a de calor Vacuo O vapor sobe Tubo s de vidro O liquido Placa desce absorvedora Figura 5 20 Colector solar de tubo de v cuo Green Vitruvius 5 4 Instala o dos Colectores Em princ pio os colectores podem ser integrados num telhado inclinado montados num telhado inclinado colocados em suportes num telhado plano ou numa superf cie livre ou Trabalho Final de Mestrado de Jos Manuel Sim es Gomes Ty Cap tulo 5 Instala es e equipamentos AQS e Climatiza o ainda montados numa fachada A selec o da solu o a adoptar depende das condi es do local do tipo de colector e dos requisitos do cliente Figura 5 21 Figura 5 21 Instala o de colectores esquerda Centro de Controlo da BRISA em Carcavelos e direita Pal cio do Presidente em Bel m Loureiro 2009 Quando o sistema de aquecimento solar adoptado ainda na fase do projecto de arquitectura dever incorporar se os colectores ao desenho da constru o de forma que fa am parte do acabamento Devendo prever se ainda o f cil acesso aos colectores para opera es de limpeza de inspec o e de repara o Figura 5 22 Como parapeito Como toldo 7 j Figura 5 22 Integra o de colectores na arquitectura dos edif cios unifamiliares e multifamilares Nos edif cios multifamiliares o sistema solar t rmico para aquecimento de guas quentes sanit rias d
3. placa absorsora serve para receber a energia e transforma la em calor transmitindo a para o fluido t rmico que circula por uma s rie de tubos em paralelo ou serpentina Para obter maiores rendimentos existem superf cies selectivas que absorvem como um corpo negro mas perdem menos radia o caixa isolada serve para evitar perdas de calor uma vez que dever ser isolada termicamente para dar rigidez e proteger o interior do colector dos agentes externos Ao fazer circular o fluido t rmico atrav s dos tubos dos colectores retira se calor destes podendo aproveitar este calor para aquecer um dep sito de gua Figura 5 16 PER 2009 superf cie absorsora circuito do fluido t rmico cobertura isolamento t rmico caixa Figura 5 16 Constituintes de um colector solar adaptado de Gouveia 2007 5 3 2 Colectores Concentradores Para atingir temperaturas mais elevadas h que diminuir as perdas t rmicas do receptor Estas s o proporcionais superficie deste Reduzindo a em rela o superficie de capta o consegue se reduzir as perdas t rmicas na propor o dessa redu o Os sistemas assim concebidos chamam se concentradores e concentra o precisamente a rela o entre a rea de capta o a rea de vidro que serve de tampa caixa e a rea de recep o Figura 5 17 Trabalho Final de Mestrado de Jos Manuel Sim es Gomes 15 Cap tulo 5 Instala es e eq
4. utiliza o e manuten o dos edif cios contribuindo assim de forma sustent vel para uma redu o da factura energ tica na fase de utiliza o bem como a uma apreci vel contribui o para a redu o das emiss es de Gases com Efeito de Estufa Nos edif cios as energias renov veis podem ter diversas aplica es aquecimento de guas sanit rias aquecimento ambiente arrefecimento ambiente e produ o de electricidade Em fun o do estado actual da tecnologia existem j alternativas sustent veis aos aparelhos e equipamentos convencionais para produ o de guas quentes sanit rias AQS e para climatiza o em edif cios como o caso dos sistemas solares t rmicos e das bombas de calor Trabalho Final de Mestrado de Jos Manuel Sim es Gomes 81 Capitulo 6 Conclus es e perspectivas futuras que mesmo n o fazendo estas ltimas uso de fontes renov veis t m uma elevada efici ncia sendo tamb m uma possibilidade a considerar no aquecimento arrefecimento ambiente O Arrefecimento Solar j uma alternativa inteligente para as tecnologias de arrefecimento uma vez que a procura de arrefecimento no per odo de Ver o coincide com a altura em que a radia o solar mais abundante Em conclus o este trabalho pretende contribuir para o preenchimento de uma lacuna existente sobre a falta de informa o sobre os princ pios das tecnologias construtivas e pr ticas sustent veis e ainda pa
5. a soma do calor que resulta apenas no aumento da temperatura proveniente do exterior e resulta da radia o solar e da diferen a de temperatura entre o exterior e o interior do edif cio transmiss o de calor por condu o atrav s da envolvente proveniente tamb m das cargas internas como as pessoas e todas as fontes de calor ilumina o equipamento inform tico m quinas etc AAVV 2008a O calor latente a soma do calor que conduz ao aumento da quantidade de vapor de gua no ar E proveniente da humidade emitida pelas pessoas atrav s da respira o e transpira o e por todas as fontes geradoras de vapor AAVV 2008 5 2 1 Equipamentos convencionais de climatiza o A maioria dos Aparelhos convencionais de climatiza o s o baseados em sistemas de bombas de calor do tipo split ou seja t m um elemento de condensa o e de evapora o no interior e outro no exterior ligados a uma unidade central montada no exterior Figura 5 8 mas tamb m existem os chamados sistemas compactos em que a unidade montada no exterior e o ar frio ou aquecido enviado para o interior atrav s de condutas instaladas nas paredes ou nos tectos Trabalho Final de Mestrado de Jos Manuel Sim es Gomes 69 Cap tulo 5 Instala es e equipamentos AQS e Climatiza o Figura 5 8 Montagem de mini split fonte http www thermospace com Chamamos bomba de calor a uma m quina t rmica capaz de transfer
6. ccccceeesesesssssessssesseesssseseeeeens 32 Soul sistemas de Ganho Direcional LESS EDIR SSL Dani G 34 3 3 2 Sistemas de Ganho Indirecto ou Desfasado cccccccccccccccecceceeeesseeeeessssnneeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeees 34 vil Indice 3325 Sistemas de Ganho Isolado saias asno tesa E cl a a 36 3 4 Estrat gias de arrefecimento passivo Conforto de Vera0 cccccceeeesseeseessssssesessesesssessseeeens 37 Std Ventilacao IN AUT a breneo ER aa a a a acd beens 39 3 5 Conclus es e exemplos de boas pr ticas Best Practices cccccceeeeeeeeeessssesseeseseseeseseeeeens 44 4 INTEGRA O DAS ENERGIAS RENOV VEIS EM EDIF CIOS ccceeeessensesenseses 47 Ener Vas RENOVA C18 sn o ees aac 47 AD Encroia Solar Tma ACI siena SUDO DE URSO o aaa 48 4 3 Energia Solar ROLtovONAI a neusmnsene ase en E E n eae a es 51 AA Energia da Biomas a sais faso nasal aa a a 52 4 5 Enema BOCAS pastas ralos en ee a eee ee 55 A O Sistemas de Energia CreOLCIMICA as sti soa Ina an ED DAS E LDO PD edad 56 4 7 Exemplo de boas pr ticas Best Practices Edificio Solar XX ccccccccccccccceeeeeeeeeeeeeeeees 56 5 INSTALA ES E EQUIPAMENTOS AQS E CLIMATIZA O ccceseseseseseseseseseses 63 5 1 guas Quentes Samitarias seessssssseccscsssseccscscssesvscsesseavscsesssavscnssavavsenesssavscnsesavsenseavavaees 63 Sala Equipamentos Convencional S esien A GL RR no ai Da RE ai 65 Salao COS TAC AO rtp ria ai a
7. o de gua quente e de climatiza o em edificios estado da arte Trabalho Final de Mestrado de Jos Manuel Sim es Gomes 62 Tecnologias de constru o associadas aos sistemas sustent veis de produ o de gua quente e de climatiza o em edif cios estado da arte 5 INSTALA ES E EQUIPAMENTOS AQS E CLIMATIZA O 5 1 guas Quentes Sanit rias A correcta concep o e dimensionamento do sistema destinado produ o e distribui o de gua quente implicam uma defini o adequada das necessidades previs veis dos utentes a servir as quais dependem da temperatura da gua distribu da dos caudais instant neos assegurados nos dispositivos de utiliza o e do volume de gua quente disponibilizado O dimensionamento em quest o deve ter por objectivo uma resposta adequada aos consumos previs veis nas condi es mais frequentes de utiliza o atrav s da optimiza o do seu rendimento t rmico com a consequente minimiza o dos consumos energ ticos Pedroso 2000 Os valores dos consumos revelam uma enorme varia o quer no decorrer do dia quer em termos do dia da semana quer ainda em termos de m s do ano A figura 5 1 mostra a influ ncia dos factores temporais atr s referidos nos n veis de consumo de gua quente influence de la saison JANV FEV MARS AVRIL MAI JUIN JUIL AOUT SEPT OCT NOV DEC Figura 5 1 Curvas de consumo de gua quente influ ncia da esta o do ano De
8. Campo de colectores 2 Dep sito solar 3 Dep sito de apoio 4 Sistema de apoio Figura 5 23 Sistema totalmente centralizado A Sistema centralizado com apoios individuais B Sistema de colectores centralizados C Sistemas individuais D Programa AQSpP Especialmente em constru es arquitectonicamente mais exigentes os colectores de fachada constituem a alternativa ideal integra o em telhado de colectores planos Tendo em conta que a fabrica o destes colectores ser a medida estes podem ser integrados facilmente em qualquer fachada Figura 5 24 Figura 5 24 Integra o dos colectores em elementos de fachada http soltermico pt sonnenkraft Trabalho Final de Mestrado de Jos Manuel Sim es Gomes 19 Capitulo 5 Instala es e equipamentos AQS e Climatiza o 5 5 Estruturas Solares Multifun es Exemplo de Boas Pr ticas e de Inova o Resultado de um projecto portugu s patenteado pela SUNaitec Sol Arquitectura Inova o Tecnologia uma empresa de Leiria estas Estruturas Solares Multifun es formadas por Colunas t cnicas e por um n mero vari vel de Receptores solares t rmicos e ou fotovoltaicos para a capta o da energia solar na forma de tubos horizontais elipticos transparentes de cerca de 2 50m de comprimento com espelhos e um diminuto tubo colector no seu Interior permitindo uma melhor efici ncia na capta o da energia solar S o monta
9. Tecnologias de Constru o Associadas aos Sistemas Sustentaveis de Producao de Agua Quente e de Climatizacao em Edificios Estado da Arte Orientadores Juri Presidente Vogais JOSE MANUEL SIMOES GOMES Licenciado Disserta o para obten o do grau de Mestre em Engenharia Civil Mestre Manuel Braz o de Castro Farinha Professor Adjunto ISEL Doutora Maria Paulina Santos Forte de Faria Rodrigues Professora Coordenadora ESTBarreiro IPS Doutora Maria Helena Ferreira Marecos do Monte Professora Coordenadora ISEL Doutor Vasco Moreira Rato Professor Auxiliar ISCTE Instituto Universit rio de Lisboa Mestre Manuel Braz o de Castro Farinha Professor Adjunto ISEL Doutora Maria Paulina Santos Forte de Faria Rodrigues Professora Coordenadora ESTBarreiro IPS Marco de 2010 Resumo RESUMO Este trabalho apresenta o estado da arte das tecnologias de constru o associadas aos sistemas sustent veis de produ o de gua quente e de climatiza o em edif cios e pretende se com o mesmo contribuir para a sustentabilidade na constru o e para a efici ncia energ tica nos edif cios Efectuou se um estudo aprofundado dos conceitos relacionados com a constru o sustent vel e a efici ncia energ tica em edif cios sendo apresentadas algumas das ferramentas mais utilizadas para avalia o da sustentabilidade bem como m todos expeditos para obten o da classe de efici ncia energ tica E fei
10. Bibliografia Consultada http www energaia pt poupe agua php 17 05 09 http www energiasrenovaveis com Portal das energias renov veis PER 19 09 09 http www energycodes gov Portal do Departamento de Energia dos Estados Unidos DOE http www epbd ca org Portal da Uni o Europeia dedicado a Directiva Europeia sobre o desempenho energ tico dos edif cios EPBD http www erec org Portal Europeu do Conselho para as energias renov veis EREC 25 09 09 http www erse pt pt Paginas home aspx Portal da Entidade Reguladora dos Servi os Energ ticos ERSE 09 09 2009 http www estif org home Portal da Federa o Europeia da Industria do Solar T rmico ESTIF http www curima org index php Portal da Associa o Europeia dos fabricantes de isolamentos para a constru o EURIMA http www euroace org Portal da Alian a Europeia das companhias de Efici ncia Energ tica em Edif cios EUROACE http www futursolutions pt energias alternativas html 15 09 08 http www geoclimadesign com kapillar index php m 0 amp p 0 amp lang eng acesso 02 09 2009 http www iea org Portal da Ag ncia Internacional de Energia IEA 15 09 08 http www 1ea pvps org tasks task7 htm Task 7 Sistemas de Energia Fotovoltaica em Ambiente Urbano http www 1ea shc org Portal do programa de aquecimento e arrefecimento solar SHC da ag ncia internacional de energ
11. Sistema de Arrefecimento Passivo No per odo de Ver o o edificio utiliza um conjunto de estrat gias que permitem o arrefecimento natural do edif cio Estas estrat gias conjugam o efeito da obstru o aos ganhos solares quer na envolvente opaca quer nos v os envidra ados atrav s de estores exteriores regul veis a ventila o natural no edif cio e o arrefecimento do ar atrav s de tubos enterrados que permitem a entrada de ar arrefecido no interior Aproveitando o diferencial de temperatura entre a temperatura do ar exterior diurna que pode chegar aos 30 35 C e a temperatura da terra 14 18 C foram colocados 32 tubos de manilhas de cimento com um di metro de 30 cm enterradas a 4 6 m constituindo o permutador de calor a partir de um po o de alimenta o colocado a cerca de 15 metros do edificio Desta forma pretende se utilizar esta fonte fria para arrefecer o ar a injectar nas salas Os tubos entram no edif cio pela cave subindo pelas coretes centrais do edificio efectuando se a distribui o do ar directamente nas salas no R C e no 1 piso Figuras 4 19 e 4 20 sendo que cada sala recebe dois tubos que o utilizador individualmente poder controlar Trabalho Final de Mestrado de Jos Manuel Sim es Gomes 59 Capitulo 4 Integra o das Energias Renov veis em Edif cios Tmo ee J Figura 4 19 A esquerda localiza o dos tubos enterrados e direita esquema dos tubos enterrados p
12. incorporando junto a estrat gia de arrefecimento evaporativo passivo Tamb m atrav s do aquecimento de uma das condutas de ventila o aumenta se a press o o que resulta numa diferen a de temperatura maior do que nos sistemas convencionais Lamberts 2007 42 Tecnologias de constru o associadas aos sistemas sustent veis de produ o de gua quente e de climatiza o em edif cios estado da arte Pi 27 J j DD Ne outler E TR Ve Whe inlet Y oe eet y Top Cown or Balanced Stack Ventilation Figura 3 27 Ventila o com efeito chamin balanceado adaptado de Lamberts 2007 Arrefecimento pelo Solo No Ver o o solo apresenta temperaturas inferiores temperatura exterior constituindo se assim como uma importante fonte fria e podendo neste per odo intervir como uma fonte de dissipa o de calor que pode ocorrer por processos directos ou indirectos Arrefecimento Evaporativo Esta estrat gia baseia se na diminui o de temperatura associada mudan a de fase da gua do estado l quido ao estado de vapor evapora o O ar exterior arrefecido por evapora o da gua antes de entrar no edificio e se for um Sistema Directo o processo evaporativo arrefece a temperatura do ar e aumenta a humidade Os Sistemas Indirectos fornecem gua fria de forma a arrefecer a temperatura do ar atrav s de um permutador de calor Um exemplo de um sistema deste tipo o roof spayi
13. nicos que pode designar um aparelho ou uma instala o desde que esse aparelho tenha associado um processo de refrigera o do ar 68 Tecnologias de constru o associadas aos sistemas sustent veis de produ o de gua quente e de climatiza o em edificios estado da arte podendo controlar nos espa os Interiores ao longo duma temporada s a temperatura ou esta e a humidade relativa bem como a pureza e movimento do ar dentro do local e est referido mais ao Ver o Quando se fala em Climatiza o pressup e se que a instala o efectua as fun es de aquecimento ou arrefecimento conforme seja necess rio enquanto ao referir nos ao Ar Condicionado n o est implicada a fun o de aquecimento Actualmente devido prolifera o de equipamentos revers veis produzindo calor e frio os termos tendem a assumir o mesmo significado EFRIARC 2009 Em termodin mica o termo climatiza o refere se a uma Instala o que garante um valor pr definido para a temperatura e em alguns casos para a taxa de humidade Sempre que ventilado um local o ar proveniente do exterior traz calor sens vel se a temperatura externa superior temperatura ambiente do local e calor latente em fun o do teor de vapor de gua O ar h mido considerado uma mistura de ar seco e de vapor de gua contendo ainda outras subst ncias em suspens o como sejam poeiras microorganismos CO e outros poluentes Calor sens vel
14. o pequenas projec es arquitect nicas em rela o ao compartimento Figura 3 26 Silva 2006 Figura 3 26 Configura es de paredes asa adaptado de Silva 2006 Ventila o de conforto nocturna Este sistema utiliza o ar frio nocturno para arrefecer a massa t rmica interior A massa t rmica absorve os ganhos de calor durante o dia De forma a reduzir os ganhos de calor os envidra ados devem estar fechados durante o dia Muitas vezes utilizam se ventiladores de tecto para aumentar as trocas de calor entre os ocupantes e a massa t rmica Neste sistema quanto menor for a temperatura nocturna mais eficiente o sistema Silva 2006 Ventila o por baixo da edifica o Estrat gia usada pelas constru es em pilotis que s o os sistemas construtivos baseados na sustenta o de uma edifica o atrav s de uma grelha de pilares ou colunas no pavimento t rreo Trabalho Final de Mestrado de Jos Manuel Sim es Gomes 41 Capitulo 3 Edificios Bioclimaticos Ventilacao pela cobertura As sa das de ar podem estar junto a cumeeira ou ventila o atrav s do forro por meio de camara de ar ventilada Ventila o atrav s de espa os intermedi rios p tios Estrat gia usada geralmente para climas quentes e secos que poderia estender se para outras regi es clim ticas atrav s da qual se permite maior circula o do ar por meio de espa os intermedi rios associados a corredores e quartos que pe
15. obt m se a irradia o global anual medida em kWh m2 Esta par metro varia de um modo significativo com as regi es como se pode observar na Figura 4 2 AAVV 2004b Fonte Atlas Europeu de Radia o Solar refer ncia Scharmer K and J Greif Eds 2000 Figura 4 2 Distribui o global da irradia o solar em Wh m2 AAVV 2004b A irradia o solar em algumas regi es situadas perto do Equador excede 2 300 kWh m2 por ano enquanto que no sul da Europa n o dever exceder os 1 900 kWh m2 Em Portugal este valor poder situar se entre os 1 300 kWh m2 e os 1 800 kWh m2 S o not veis as diferen as 48 Tecnologias de constru o associadas aos sistemas sustent veis de produ o de gua quente e de climatiza o em edif cios estado da arte sazonais existentes por toda a Europa quando se observa a rela o entre a radia o solar para os per odos de Ver o e de Inverno tabela 4 1 AAVV 2004b Tabela 4 1 M dia mensal 1966 1975 de radia o global di ria adaptado de AAVV 2004b Dados Palz W Greif J European Solar Radiation Altlas Springer Berlim 1996 E es E esd kWh m d dn 02 032 06 056 076 172 170 1499 175 DF 072 095 114 110 142 246 254 296 262 O Ma 1 224 244 207 264 3 378 428 382 Am 37 368 349 304 395 536 499 550 515 Ago 349 452 458 362 452 592 616 696 618 St 186 2
16. 14 esquerda e ao centro Gerador E lico de eixo horizontal em ambiente urbano INETI e direita Aerogerador TURBAN de 2 5kw Loureiro 2009 ccccceceesessssssessssessessessseseseseeeeeeens 55 Figura 4 15 Aproveitamento da energia geot rmica sssseeeeeeseesssssssssssosrrrreeeeessssssssssssossrrreeeesess 56 Figura 4 16 Edificio Solar XXI Campus do actual LNEG Guedes 2007 57 Figura 4 17 A esquerda Fachada Sul do Edificio Solar com pain is Fotovoltaicos e a direita Fachada Nascente e Norte do Edificio Solar Gon alves Cabrito 2004 58 Figura 4 18 Aproveitamento t rmico dos pain is fotovoltaicos para climatiza o ambiente Guedes Xi Lista de Figuras Figura 4 19 A esquerda localiza o dos tubos enterrados e direita esquema dos tubos enterrados para arrefecimento do edif cio Gon alves Cabrito 2004 oc cccccccccccccceeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeees 60 Figura 4 20 Pormenores da fase de constru o e instala o dos tubos enterrados Loureiro 2009 60 Figura 4 21 Sistemas de ventila o com interven o manual do utilizador Guedes 2007 60 Figura 4 22 Sistemas de ilumina o natural Guedes 2007 cccccccccceeesssseeesssnneeeeeeeeeeeeeeeeseeeeens 61 Figura 5 1 Curvas de consumo de gua quente influ ncia da esta o do ano Delebecque 1977 63 Figura 5 2 Sistemas isolados de produ o de gua quente esquer
17. 4 8 AAVV 2004a Aquecimento Ilumina o Mobilidade Figura 4 8 Aplica es da bioenergia AAVV 2004a As fontes de biomassa mais importantes dispon veis no mercados s o os toros as estilhas de madeira as pelletes de madeira e as briquetes de madeira Figura 4 9 Figura 4 9 esquerda estilhas de madeira ao centro pelletes de madeira e direita briquetes de madeira armazenados AA VV 2004 Os sistemas est ticos de aquecimento ambiente a biomassa mais divulgados s o as lareiras e as salamandras que poder o ou n o produzir igualmente guas quentes sanit rias Nos sistemas de aquecimento central mais comum a utiliza o de caldeiras que poder o igualmente consumir g s ou gas leo Trabalho Final de Mestrado de Jos Manuel Sim es Gomes 53 Cap tulo 4 Integra o das Energias Renov veis em Edif cios As lareiras podem ser abertas ou fechadas e podem ainda ter acopladas um recuperador de calor As salamandras de menores dimens es que as lareiras s o c maras de queima fechadas e s o normalmente met licas Figura 4 10 Figura 4 10 esquerda lareira aberta e direita salamandra http www sitiodaslareiras com Uma grande vantagem das utiliza o das estilhas e pelletes de madeira passa pela possibilidade de introdu o de um sistema de alimenta o autom tica das caldeiras Figura 4 11 Figura 4 11 esquerda sistema de alimenta o autom tica
18. AAVV 2007 b Passive Homes Sustainable Energy Ireland Renewable Energy Information Office Ireland AAVV 2008 A utiliza o racional de energia nos edif cios p blicos Guia informativo da DECO 2008 AAVV 2008 a Climatiza o Solar Brochura publicada com o apoio da Comiss o Europeia da Direc o Geral para a Energia e Transportes da Regi o Rh ne Alpes e da C mara Municipal de Sintra Dispon vel em http www adene pt ADENE Canais SubPortais SCE Documentacao Maisrecentes Mais r ecentes htm AAVV 2008 b Efici ncia energ tica nos edif cios residenciais Guia informativo da DECO 2008 AAVV 2008 c Technical Manual Your Home Design for lifestyle and the future Trabalho Final de Mestrado de Jos Manuel Sim es Gomes 85 Capitulo 7 Bibliografia Consultada Dispon vel 05 09 2009 em http www yourhome gov au technical index html Bragan a Luis Mateus Ricardo Sustentabilidade de solu es construtivas dispon vel 05 09 2009 em http www engenhariacivil com sustentabilidade de solucoes construtivas Brito Jorge Folhas e elementos audiovisuais de apoio cadeira de Tecnologia da Constru o de Edif cios Instituto Superior T cnico 2004 Conselho dos Arquitectos da Europa A Green Vitruvius Princ pios e pr ticas de projecto para uma arquitectura sustent vel Ordem dos Arquitectos Portugal 2001 Costa Jos Silva Manuel Estudo experimental do efeito de veda o
19. Cruzada ocorre quando o ar entra na edifica o por um lado passa pelo espa o Interno e sai por outro lado Figura 3 24 Fl Purity er AAO iA E O CEN AUS k e Ms Lr Figura 3 24 Sistema de Ventila o Cruzada adaptado de Silva 2006 Em ambos os casos o objectivo pode ser atingido de forma mec nica ou de forma natural com correntes de ar Para tal torna se necess rio dispor de divis es com dupla orienta o pelo menos duas paredes exteriores e com direc es opostas ou de paredes com aberturas para espa os pouco ruidosos para permitir aberturas de tomada de ar Figura 3 25 AAVV 2002 AAVV 2008a 40 Tecnologias de constru o associadas aos sistemas sustent veis de produ o de gua quente e de climatiza o em edif cios estado da arte Difficult ventilation Correct ventilation Figura 3 25 A ventila o natural depende da configura o do edificio Os locais que disponham de pelo menos duas aberturas exteriores em fachadas opostas permitem uma boa ventila o adaptado de AAVV 2002 Em compartimentos com apenas uma parede exterior tamb m poss vel aplicar a ventila o natural Tal conseguido com recurso coloca o de duas janelas na mesma fachada e utiliza o dos gradientes de press o criados De forma a potenciar os gradientes de press o s o necess rias algumas modifica es de design como a integra o das chamadas Paredes asa que s
20. Internet Portal Europeu BUILD UP Com o objectivo de contribuir para a divulga o de solu es energ ticas visando a redu o dos consumos energ ticos nos edif cios e para a promo o de habita es mais eficientes na Europa a Comiss o Europeia criou um portal na Internet designado BUILD UP www buildup eu Figura 2 8 BUILD UFa a ES Figura 2 8 Portal BUILD UP www buildup eu Trabalho Final de Mestrado de Jos Manuel Sim es Gomes 11 Capitulo 2 Sustentabilidade e Efici ncia Energ tica Este portal sendo dirigido a profissionais da constru o a autoridades p blicas e a propriet rios ou inquilinos ocupantes re ne informa o diversa relacionada com as tecnologias da constru o e a efici ncia energ tica nas habita es para uma execu o eficaz de medidas de poupan a de energia nos edif cios e tem como objectivo a transfer ncia das boas pr ticas ferramentas e tecnologias dispon veis ao mercado e a promo o da sua adop o bem como manter actualizada informa o sobre as politicas energ ticas na EU Entre outros o portal permite aceder s ltimas novidades e acontecimentos na rea a uma base de dados de publica es a links e ferramentas e a diversos casos de estudo Portal Portugu s da Ag ncia para a Energia ADENE A Ag ncia para a Energia ADENE uma institui o privada participada pelo Minist rio da Economia e da Inova o e promove activid
21. LiderA 20 Tecnologias de constru o associadas aos sistemas sustent veis de produ o de gua quente e de climatiza o em edif cios estado da arte 2 6 Conclus o A sustentabilidade no sector da constru o um conceito pluridisciplinar que para a sua implementa o requer a cumplicidade de todos os agentes implicados desde os pol ticos e urbanistas que t m de legislar e definir os instrumentos de planeamento aos projectistas que t m de conceber edificios eficientes na optimiza o dos recursos materiais e energ ticos at aos utilizadores finais que devem ser capazes de utilizar o edif cio da forma mais racional poss vel Mendon a 2005 O uso racional e eficiente da energia nos edificios est dependente dos materiais dos elementos e tecnologias construtivas das instala es e equipamentos utilizados e dos comportamentos dos utilizadores tornando se necess rio efectuar um estudo integrado das solu es arquitect nicas e construtivas que recorrendo a materiais e tecnologias mais sustent veis promovam al m da capta o e conserva o da energia a qualidade de vida dos utilizadores A adop o de pr ticas sustent veis de constru o considera n o s o impacto econ mico mas tamb m o impacte ambiental e a sua efici ncia energ tica desde a extrac o da mat ria prima ao fabrico dos materiais ao transporte a estaleiro ao projecto e constru o ao uso dos edif cios e sua manuten
22. Regulamento das Caracter sticas de Comportamento T rmico dos Edif cios RCCTE Decreto Lei n 80 2006 de 4 de Abril Imprensa Nacional Casa da Moeda Lisboa 88 Tecnologias de constru o associadas aos sistemas sustent veis de produ o de gua quente e de climatiza o em edificios estado da arte Regulamento Geral das Edifica es Urbanas RGEU Decreto Lei 38382 de 7 de Agosto de 1951 Imprensa Nacional Casa da Moeda Lisboa Sistema Nacional de Certifica o Energ tica e da Qualidade do Ar Interior nos Edif cios SCE Decreto lei n 78 2006 de 4 de Abril Imprensa Nacional Casa da Moeda Lisboa 7 3 Paginas na Internet http arquitecologia org index html Pagina Pessoal do Arquitecto Fausto Simoes http ec europa eu agriculture rur leader2 rural pt biblio energy intro htm toc 17 05 09 http ec europa eu energy index_en htm Portal da Comiss o Europeia dedicado energia http ec europa eu research industrial technologies lists energy efficient buildings en html 4 07 09 http erg ucd ie heating cooling index htm Curso na Internet sobre energia 05 07 09 http europa eu legislation summaries energy index en htm Portal Europeu das Sinteses da legisla o da Uni o Europeia http pt enerbuilding eu index php option com_content amp task view amp id 2 amp Itemid 2 Projecto ENERBUILDING Efici ncia Energ tica http re jrc ec europa eu pvgis Sistema de informa o geog
23. a a a nadeaecnesamaesben ees 67 Salso Semas Solares Er OS ia ia a N 67 SC A O O E A A Aa 68 5 2 1 Equipamentos convencionais de climatiza o cccccccceeeeesesseseseseseeeeeessseseeeeeeeeeeegs 69 dc Oltemas de climatiza o sola eeir a E A 71 5 2 3 Pavimento Radiante Aquecimento Arrefecimento cccccceeeeesesesessessesssesseesseeeeens 73 5 3 Colectores Solares sicdebislsecossivindaraenladisaancbelashasceisoninlasieeslaansanncbebialacansbelslaerstcdiamalislawahwuielay 74 Sol Cole Or FNO a A E E I a 75 S92 Colectores Conc nadore Sorian a A N EaD on 75 5 3 3 Colectores Concentradores Parab licos CPC ccccccccsssssssssesseeeeeeeeececceeeeeeeeaaaaaas 76 Sd Colectores de Tubo del ACO wis asas o ron aca Cu ei 4 Instalacaordos Ol CClONCS ani ai A q a 17 5 5 Estruturas Solares Multifun es Exemplo de Boas Pr ticas e de Inova o 80 6 CONCLUS ES E PERSPECTIVAS FUTURAS scsssssssssessessssssescesssscsssescssescssesessssssesesees 81 CLC OMG ISOC Ciel ANS a spas ita ni a a e a o a a 81 62 Perspectivas de trabalhos TUUTOS ara rn ess SE A ara ADE 82 7 BIBLIOGRAFIA CONSULTADA quaantessissaman nadie ita gamas bes ddisadagagasnb dida sans adie 85 Tale EODIICA ES CELAS ope ass sas bai anitos asda Und a ea ai irao das ro A pis dia ra 85 1 2 Publica es legais Normativas tsss anii ers n a Ena a A a 88 To Panasna Meriete a E A a eg ee 89 vili Lista de Figuras LIST
24. as considera es finais bem como algumas reflex es sobre a tem tica abordada e consequentes orienta es e possibilidades de desenvolvimentos em trabalhos futuros Cap tulo 7 Bibliografia Consultada Por ltimo neste cap tulo apresenta se a bibliografia consultada para o desenvolvimento do trabalho dividida em publica es gerais publica es legais e normativas e p ginas na Internet Trabalho Final de Mestrado de Jos Manuel Sim es Gomes 3 Capitulo 1 Introdu o Tecnologias de constru o associadas aos sistemas sustent veis de produ o de gua quente e de climatiza o em edif cios estado da arte 2 SUSTENTABILIDADE E EFICI NCIA ENERG TICA 2 1 Introdu o O conceito de Constru o Sustent vel est intimamente associado ao de Desenvolvimento Sustent vel que aparece definido pela primeira vez no Relat rio Bruntland Our Common Future 1987 elaborado no mbito da Comiss o Mundial sobre o Meio Ambiente e Desenvolvimento das Na es Unidas presidida por Gro Harlem Bruntland que poca era primeira ministra da Noruega como sendo o desenvolvimento que satisfaz as necessidades presentes sem comprometer a capacidade das gera es futuras de suprir as suas pr prias necessidades A Comiss o Bruntland considera ent o no seu relat rio que meio ambiente e desenvolvimento seriam temas compat veis e complementares nos seus objectivos Nesta altura as preocupa es dominantes n
25. combina o das solu es construtivas utilizadas na defini o dos principais elementos de constru o pavimentos paredes e coberturas conhecida por sistema construtivo Mateus 2009 Para al m do aparecimento de novos sistemas construtivos principalmente ligados integra o de energias renov veis e de sistemas energ ticos limpos tamb m nas ltimas d cadas se tem assistido ao ressurgimento de algumas solu es correntes no passado e que foram praticamente abandonadas como o Adobe e a Taipa pelo que a designa o de tecnologias inovadoras nem sempre ser utilizada da forma mais adequada Para a selec o da solu o ou sistema construtivo mais adequado quando se procuram os melhores n veis de conforto higrom trico e os menores custos de constru o e de manuten o durante o ciclo de vida do edif cio ser necess rio estudar as vantagens e desvantagens das diversas solu es dispon veis para cumprimento do programa de projecto atendendo entre Trabalho Final de Mestrado de Jos Manuel Sim es Gomes 13 Capitulo 2 Sustentabilidade e Efici ncia Energ tica outros ao tipo de clima e a localiza o da obra a disponibilidade econ mica e de fornecedores e ao estilo arquitect nico Assim os factores mais importantes que influenciam a selec o da tecnologia construtiva mais adequada s o Mateus 2004 durabilidade das solu es comparativamente vida til projectada para o edificio a an l
26. combinando energia solar com m quinas de absor o ou sistemas h bridos solar g s que operam a temperaturas na ordem dos 80 C m quinas de Brometo de L tio ou 120 C m quinas de Am nia H20 o que combinado com o aquecimento ambiente no Inverno tornam estas aplica es muito interessantes quer do ponto de vista ambiental com a redu o de consumo de energia prim ria quer do ponto de vista econ mico com a rentabiliza o total do sistema Produ o de gua a elevadas temperaturas destinada a uso industrial Para temperaturas superiores a 80 C e 100 C gua saturada ou vapor com aplica es industriais directas de pr aquecimento de gua de processo ou vapor para produ o de energia el ctrica temperaturas de superiores a 450 C Outras aplica es Aplica es de baixa ou interm dia temperatura como estufas secadores desalinizadores secadores destoxificadores Ultra Violeta e ainda cozinhas solares Figura 4 3 50 Tecnologias de constru o associadas aos sistemas sustent veis de produ o de gua quente e de climatiza o em edificios estado da arte Figura 4 3 Cozinhas solares fotos de Nuno Amaral Tamb m existem sistemas solares t rmicos activos que podem ser utilizados na produ o de energia el ctrica Estes sistemas produzem calor a alta temperatura utilizando colectores concentradores que s o equipamentos que reflectem a radia o solar incidente para um t
27. de aproveitamento da energia solar t rmica activa o colector solar o dispositivo respons vel pela absor o e transfer ncia da radia o solar para um fluido sob a forma de energia t rmica e neste ponto que difere do painel fotovoltaico o qual serve para gerar electricidade S o muito utilizados no aquecimento de gua de casas ou edif cios hospitais piscinas para climatiza o de ambientes e processos industriais de aquecimento Gouveia 2007 Existem v rios tipos de colectores solares de modo a melhor se adaptarem s exig ncias de cada situa o sendo os principais os colectores planos os colectores concentradores os colectores concentradores parab licos CPC e os colectores de tubo de v cuo 74 Tecnologias de constru o associadas aos sistemas sustent veis de produ o de gua quente e de climatiza o em edif cios estado da arte A escolha do colector a utilizar passa ainda por considera es de natureza econ mica j que os colectores mais sofisticados s o normalmente mais caros O calor resultante da convers o t rmica da radia o solar armazenado num dep sito de acumula o 5 3 1 Colector Plano Este tipo de colector o mais comum e destina se a produ o de gua quente a temperaturas inferiores a 60 C Este formado por cobertura transparente para provocar o efeito de estufa e reduzir as perdas de calor e ainda assegurar a estanquicidade do colector
28. de produ o de gua quente e de climatiza o em edificios estado da arte temperatura obviamente a vari vel mais controlada mas no entanto a humidade e a velocidade do ar tamb m s o ou poder o ser de grande import ncia 3 2 3 Isolamentos t rmicos Porque o edif cio perde calor pela envolvente por transmiss o atrav s da condu o t rmica da convec o e radia o e por ventila o e infiltra o a efic cia dos sistemas bioclimaticos deve ser complementada com o recurso a utiliza o de materiais isolantes t rmicos de forma a minimizar as trocas t rmicas O isolante t rmico por defini o material de condutibilidade t rmica inferior a 0 065 W m C aplicado em espessura tal que a sua resist ncia t rmica superior a 0 30 m C W tem como fun o principal o aumento da resist ncia t rmica da envolvente do edificio de forma a reduzir as trocas de calor entre o edif cio e o exterior reduzindo as necessidades de aquecimento e arrefecimento assim como o risco de condensa es De entre os materiais mais utilizados para isolamento t rmico salientam se o poliuretano o poliestireno expandido moldado ou extrudido as las minerais o poliisocianurato PIR e o aglomerado negro de corti a expandida Todos apresentam baixa condutibilidade t rmica Para a optimiza o da envolvente deve ainda proceder se preferencialmente coloca o de isolamento t rmico pelo exterior dos elementos opacos pois
29. desta forma melhora a in rcia t rmica tratar cuidadosamente as pontes t rmicas e ainda utilizar materiais de revestimento especialmente das coberturas que aumentem a reflex o dos raios solares Rocheta e Farinha 2007 As pontes t rmicas s o pontos localizados na envolvente do edif cio onde h maior perda de calor em rela o s restantes reas dos elementos da envolvente Este fen meno aumenta o consumo de energia para aquecimento e pode causar danos na envolvente do edificio reduzindo a sua durabilidade Estas zonas que por n o estarem isoladas termicamente t m uma resist ncia t rmica inferior da restante envolvente representam uma descontinuidade onde se poder verificar a ocorr ncia de patologias com origem em fen menos de condensa o O isolamento t rmico s completamente eficiente se cobrir totalmente a superf cie a ser isolada As descontinuidades do isolamento devem ser evitadas pois s o pontos preferenciais de transfer ncia de calor entre o ambiente interior e o exterior Figura 3 8 Trabalho Final de Mestrado de Jos Manuel Sim es Gomes 29 Capitulo 3 Edificios Bioclimaticos Figura 3 8 Tratamento das pontes t rmicas recorrendo a forras de tijolo furado fotos do Autor 3 2 4 In rcia T rmica A in rcia t rmica de um edif cio tem um elevado impacte na transfer ncia de calor com o ambiente interior Um edificio caracterizado por uma massa t rmica importante aquece lentame
30. evitar esquerda perdas por paredes e pavimentos em contacto com o solo e a direita perdas por pontes t rmicas adaptado de Rodrigues 2007 ccccccseseesssssesessesseseseeeeeens 2 Figura 3 6 Perdas de calor por renova o de ar adaptado de Rodrigues 2007 al Lista de Figuras Figura 3 7 A esquerda perdas de calor e entradas de ar exterior nas caixas de estore adaptado de Rodrigues 2007 e a direita imagem de uma caixa de estores antes e ap s a aplica o da tela isolante Aldasced nome comercial Costa e Silva 2007 saias iiri 00 28 Figura 3 8 Tratamento das pontes t rmicas recorrendo a forras de tijolo furado fotos do Autor 30 Figura 3 9 Influ ncia da in rcia t rmica no conforto de ver o adaptado de AAVV 2002 30 Figura 3 10 esquerda influ ncia do ngulo de incid ncia da radia o na sua penetra o Inverno em cima e Ver o em baixo e direita exemplo de palas fixas numa situa o de Inverno a esquerda e numa situa o de Ver o a direita Lanham Gama e Braz 2004 eeeee 30 Figura 3 11 esquerda exemplo de sombreamento com uma rvore de folha de caduca no Inverno e no Ver o e direita exemplo de sombreamento com uma trepadeira Adaptado de Lanham Gama e Broz 0 07 S RR rane re RR ER UR RN OCS TT I PPE DE DUDE RR O RE e ee RS 31 Figura 3 12 A esquerda pormenor da fachada Sul e direita efeito das palas Gon alv
31. gias para a redu o do impacte ambiental de constru es solares passivas em climas temperados Tese de doutoramento em engenharia civil Universidade do Minho 2005 Moita Francisco Energia Solar Passiva Volume 1 Direc o Geral de Energia Lisboa INCM 1987 Oliveira Carlos A metodologia da avalia o do ciclo de vida na defini o de crit rios de sustentabilidade em edificios Disserta o para obten o do grau de mestre em planeamento e constru o sustent vel Faculdade de Arquitectura e Artes da Universidade Lus ada de Lisboa 2008 Oliveira Carlos In cio Marques Pinto A A metodologia da avalia o do ciclo de vida na defini o de crit rios de sustentabilidade em edificios Actas do congresso de inova o na constru o sustent vel CINCOS 08 Plataforma para a Constru o Sustent vel 2008 Oliveira Thaisa Sustentabilidade e Arquitectura uma reflex o sobre o uso do bambu na constru o Civil Disserta o de mestrado Universidade Federal de Alagoas Brasil Janeiro de 2006 Piedade A Canha da Rodrigues A Moret Roriz Lu s F Climatiza o em Edif cios Envolvente e Comportamento T rmico Edi es Orion 2000 Programa AQSpP Utiliza o de Colectores Solares para Aquecimento de gua no Sector Dom stico DGGE IP AQSpP 2004 Dispon vel em http www aguaquentesolar com publicacoes 9 domestico pdf Ramos Herm nio Duarte Balan o Energ tico em Edif cios para um
32. http www raplus pt e direita exemplo de embalagem de pelletes dispon vel numa superficie comercial folheto LIDL O custo relativamente baixo da biomassa torna esta fonte de energia como uma boa alternativa s energias convencionais A solu o mais eficaz passa pela combina o dum sistema de combust o de biomassa atrav s de recuperadores embutidos em lareiras ou de caldeiras apoiando um sistema solar t rmico Figura 4 12 Esquema www wagner solartechnik de Figura 4 12 Sistema combinado de aquecimento com pelletes e solar t rmico AA VV 20044 54 Tecnologias de constru o associadas aos sistemas sustent veis de produ o de gua quente e de climatiza o em edif cios estado da arte Nestes casos o edif cio ser completamente aquecido com calor solar de uma forma amiga do ambiente Por um lado atrav s da radia o solar recolhida e por outro atrav s da energia solar armazenada na madeira Figura 4 13 E E 3 33338 2 8 Gr fico www sesolutions de Figura 4 13 Distribui o do tipo de fornecimento de calor para um ano tipo AAVV 2004a 4 5 Energia E lica E poss vel criar energia el ctrica atrav s da utiliza o de um aerogerador Os aerogeradores mais comuns s o os que t m que ser colocados no terreno no entanto causam perda de espa o utiliz vel Para que n o seja necess rio abdicar de terreno na implementa o de um aerogerador t m v
33. ncia Teresi Agua fria Agui aguento Figura 5 4 Instala o de termoacumulador el ctrico Pedroso 2000 As caldeiras murais possuem pot ncias que permitem j a produ o de gua quente para fins sanit rios e para aquecimento central quer alimentando irradiadores ou piso radiante e toalheiros nas casas de banho Caso se pretenda um n vel de conforto maior e assegurar que a gua seja distribu da a uma temperatura perfeitamente estabilizada conforme se ilustra na Figura 5 5 pode se ent o acoplar caldeira mural um reservat rio de acumula o 66 Tecnologias de constru o associadas aos sistemas sustent veis de produ o de gua quente e de climatiza o em edif cios estado da arte Jl where ffi amm Th i i Figura 5 5 Combinados esquerda aquecimento central e abastecimento de guas quentes instant neas com dep sito de acumula o e direita toalheiro de casa de banho aquecido 5 1 2 Cogeracao A cogera o a produ o simult nea de energia t rmica e de energia mec nica a partir de um nico combust vel sendo esta ltima geralmente convertida em energia el ctrica por interm dio de um alternador Os sistemas de cogera o mais utilizados s o as turbinas a g s ou a vapor o motor alternativo e a c lula de combust vel tendo todos em comum o aproveitamento til da energia prim ria g s natural fuel ou recursos naturais superior a
34. o ao desmantelamento e reciclagem Figura 2 16 Concep o Constru o Opera o Desactiva o Figura 2 16 Ciclo de vida das constru es Pinheiro 2006 Um dos principais aspectos observados nos sistemas de avalia o do desempenho ambiental do edif cio o uso da energia nas edifica es A energia nas suas diversas formas utilizada em todas as etapas da vida til de uma edifica o para a extrac o de mat ria prima o transporte de materiais a constru o e finalmente na fase de opera o que sendo a mais longa e em geral a que mais consome energia se estende por toda a vida til Figura 2 17 Silva 2007 Trabalho Final de Mestrado de Jos Manuel Sim es Gomes 21 Capitulo 2 Sustentabilidade e Efici ncia Energ tica Projecto Quest es sociais culturais econ micas e Contribui o para a C redu o da pobreza tt Opera o manuten o Es e Condi es adequadas de higiene e seguran a no trabalho Demoli o deposi o E Figura 2 17 Abordagem integrada e sustent vel s fases do ciclo de vida de uma constru o Mateus 2004 Nesta tem tica distinguem se ainda os conceitos de efici ncia e efic cia no es geralmente muito confundidas De facto a efic cia tem a ver com vantagens funcionais na aplica o da energia enquanto a efici ncia se refere vantajosa optimiza o dessa utiliza o conforme se observo
35. o associadas aos sistemas sustent veis de produ o de gua quente e de climatiza o em edif cios estado da arte Constru o em Madeira A utiliza o da madeira e dos seus subprodutos na constru o civil nomeadamente nos revestimentos de pavimentos e de paredes componentes e acess rios e outros tem vindo a aumentar ao longo dos ltimos anos no nosso pa s Este facto deve se a uma maior consciencializa o de engenheiros e arquitectos do potencial deste tipo de material e das suas vantagens em rela o outros Hoje em dia as decis es a respeito dos m todos de produ o devem considerar a energia consumida e o peso que 1sso representa no ambiente Em rela o aos consumos de energia estas devem ser diferenciadas no seu uso eficiente e no uso de energias renov veis No c digo alem o a madeira classificada como um dos materiais de constru o que satisfazem todas estas exig ncias e requisitos Ferreira Vitor Brito Jorge 2004 Constru o em Bambu A Constru o em Bambu n o tem muita tradi o no nosso pa s Contudo temos excelentes condi es climat ricas para produzir Bambu de qualidade e utiliza lo na constru o A sua utiliza o em terrenos pouco f rteis potencia os para melhores colheitas devido sua capacidade de enriquecer as terras No entanto ter que se ter em conta que uma esp cie invasiva ou seja utilizar barreiras para evitar o seu natural alastramento A maioria das pessoas desco
36. os envidra ados de forma a permitir a entrada da radia o solar no Inverno mas que a impe am no Ver o por evitar o sobreaquecimento dos espa os uso apropriado da in rcia t rmica para armazenamento do calor disposi o adequada dos compartimentos em fun o das necessidades de aquecimento e escolha adequado das caixilharias e do vidro a utilizar nas mesmas Para tal podem utilizar se sistemas ou elementos construtivos em edif cios capazes de acumular a energia solar promovendo o aquecimento passivo Figura 3 14 Estes Sistemas podem ser classificados como Sistemas de Ganho Directo Sistemas de Ganho Indirecto ou Desfasado e em Sistemas de Ganho Separado ou Isolado WERE RL RG ROLE LIT PR FOr WY Nit Ge na W TA ENO NORA ONE NR TAP WA WOT A TYPICAL PASSIVE SYSTEM B MASS WALL C TROMBE WALL D WATER WALL EEE Ts v b E OCINE OAN 4 nee OMT A UNA Be TRAS O E PPA ie A de CNO BERON TIINA A me Aa PG 5s F SEMI DIRECT GAIN SUNSPACE G INDIRECT CAIN SUNSPACE H THERMOSYPHON SYSTEM LMU A o Ser AE r E AWA TNA CIAZINC o ES 2 EM INSULATION bE EMS atte am ORREN pera Tu RD E mnow tai OE AA THERMAL RADIATION ANE ERA Eu VER AD thts ATT Yee kets THERMOSYPHON K ROCK BED CHARGED FROM A L HEAT PASSIVELY DISCHARGED WITH ROCK STORE SUNSPACE DURING THE DAY AT NIGHT FROM
37. planos a geometria da superficie de absor o que no caso dos CPC s a superficie absorvedora constitu da por uma grelha de alhetas em forma de acento circunflexo colocadas por cima de uma superficie reflectora A 76 Tecnologias de constru o associadas aos sistemas sustent veis de produ o de gua quente e de climatiza o em edif cios estado da arte capta o solar realiza se nas duas faces das alhetas j que o sol incide na parte superior das alhetas e os raios que s o reflectidos acabam por incidir na parte inferior das alhetas aumentado assim ainda mais a temperatura do fluido e diminuindo as perdas t rmicas Figura 5 19 os 2 vidro l aa J a ye E dos absorvedor a ZL ete ML ASIA SIL aaa Figura 5 19 Esquema representativo de um colector CPC adaptado de Gouveia 2007 5 3 4 Colectores de Tubo de Vacuo Estes consistem geralmente em tubos de vidro transparente tubo de vacuo cujo interior cont m tubos met licos absorvedores Figura 5 20 O calor captado por cada elemento transferido para o absorvedor geralmente de cobre que est dentro do tubo Desta maneira o fluido t rmico aquece e pelo v cuo se reduzem as perdas t rmicas para o exterior A atmosfera interior dos tubos livre de ar o que elimina as perdas por conven o os de tubo de v cuo elevando assim o rendimento a altas temperaturas devido a menores coeficientes de perda a eles associados Sa
38. por meio de aberturas que permitem a entrada de ar quente e que este circule e aque a o compartimento por convec o natural Esta deve incluir dispositivos de sombreamento de modo a desactivar o sistema proporcionar o controle das temperaturas interiores evitando situa es extremas de aquecimento Figura 3 16 Figura 3 16 Parede de Trombe Sistema solar passivo de ganho indirecto Adaptado de Silva 2006 Na Figura 3 17 apresenta se um exemplo da aplica o destas paredes na Casa Schafer Trabalho Final de Mestrado de Jos Manuel Sim es Gomes 35 Capitulo 3 Edificios Bioclimaticos Figura 3 17 Casa Schafer Porto Santo fotografia do aspecto exterior da parede de Trombe e esquema do seu funcionamento consoante as esta es do ano Adaptado Lanham Gama e Braz 2004 Paredes e Colunas de gua Neste sistema a gua ou outro l quido que desempenha a fun o de armazenamento A radia o solar ao incidir sobre a gua origina calor que ser transmitido por radia o e convec o para o espa o que se pretende aquecer Na Figura 3 18 referente Casa Termicamente Optimizada constru da no Porto no Campus do Ex INETI as colunas de gua constitu das por cilindros de fibra de vidro pintados de escuro e cheios de gua est o posicionados atr s dos vidros armazenando a energia resultante da incid ncia directa do sol durante o dia e libertando a mesma de noite Eleva o do t
39. produ o e de transporte do material e utiliza o da constru o a longevidade da constru o desde que a manuten o necess ria seja efectuada Figura 2 12 Faria Rodrigues 2007 Figura 2 12 esquerda exemplo de constru o nova Devon Inglaterra e direita constru o antiga plan cie alentejana Faria Rodrigues 2007 As tecnologias de constru o em terra crua mais utilizadas a n vel nacional s o a taipa o adobe e os blocos de terra comprimida BTC conhecendo se ainda exemplos de constru es em tabique A taipa resulta da compacta o da terra com o uso de pil o entre taipais os adobes s o blocos moldados m o com recurso a formas e secos ao ar os BTC s o tamb m blocos de terra comprimida em que a compacta o realizada com recurso a prensa e o tabique geralmente constitu do por uma estrutura de madeira revestida em ambas as faces por um material base de terra Constru o em Fardos de Palha S o constru es resistentes e dur veis capazes de responder aos padr es actuais de conforto t rmico ac stico e econ micos J existem alguns exemplos em Portugal neste tipo de t cnicas como por exemplo a Casa da Ribeira e na Eco Aldeia Tamera Em Fran a e na Alemanha este tipo de constru o usual e frequente Um misto de Fardos de Palha e madeira revestidos com terra e cal s o os acabamentos mais frequentes Francisco 2009 16 Tecnologias de constru
40. qualidade de vida e de conforto aos ocupantes com gestao eficiente dos recursos energ ticos Em termos gerais o que haver de se procurar a aproxima o sens vel ao clima empregando sempre que poss vel as t cnicas de design passivo que frente desenvolveremos em pormenor garantindo adequado isolamento t rmico adequada ilumina o natural e ventila o e qualidade do ar interior com efici ncia energ tica Falamos assim de constru o sustent vel ao considerar e ponderar durante a fase de projecto as tr s dimens es do desenvolvimento sustent vel ambiental econ mica social e cultural Figura 2 2 Para al m de se considerarem par metros ao n vel da escala do edif cio tamb m se consideram par metros que avaliem a interac o do edificio com o meio Bragan a Mateus 2009 Prote o de recursos energ ticos Sustentabilidade Ecol gica sustentabilidade Utiliza o de recursos a longo prazo Sustentabilidade das AEE Economica Edifica es Utiliza o a baixo custo 1 Sustentabi lidade Prote o da sa de Cultural e Social e conforto Prote o dos valores sociais e culturais Figura 2 2 Esquema das tr s dimens es da sustentabilidade na constru o adaptado de Oliveira 2006 Facilmente nos apercebemos que a efici ncia energ tica e a utiliza o racional de energia nos edif cios est o intimamente ligadas sustentabilidade na constru o co
41. t rmica da tela Aldageed para isolamento de caixas de estores Relat rio t cnico Associa o para o desenvolvimento da aerodin mica Industrial ADAD Coimbra 2007 Dispon vel em http www aldageed pt Relatorio ALDAGEED pdf Delebecque R Roux C Le formulaire des installations Sanitaires Tome 2 Eau Chaude Ed Delagrave Paris 1977 FARIA Rodrigues Paulina Constru es em terra crua Tecnologias potencialidades e patologias Forum Museol gico do Distrito de Set bal e Museu de Arqueologia e Etnografia do Distrito de Set bal Revista MUSA n 2 Junho 2007 p 149 155 Ferreira H lder Estudo explorat rio sobre a utiliza o do RCCTE na avalia o do desempenho passivo de edificios residenciais Relat rio da disserta o do mestrado integrado em engenharia mec nica MIEM Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Fevereiro de 2008 Ferreira Vitor Brito Jorge Madeira um material estrutural amigo do ambiente Actas da CIMAD 04 A Madeira na Constru o 1 Congresso Ib rico Guimar es 2004 Francisco Filipe Arquitectura Sustent vel para o Presente Dispon vel 02 06 09 em http ecocriacoes pt uploads 3 8 8 3 388326 ecocriacoes arquitecturasustentavel pdf Gomes Id lia Constru o sismo resistente em terra crua Disserta o para obten o do grau de mestre em constru o IST 2008 Gomes Jos Efici ncia energ tica em edificios Estrat gias Bioclimaticas Monograf
42. 6 Wy AA vER O Figura 3 2 Orienta o adequada do edif cio Moita 1987 3 2 2 Balan o t rmico de edif cios O calor pode ser definido como energia em tr nsito devido diferen a de temperatura A transmiss o de calor pode ocorrer segundo tr s mecanismos Condu o Convec o e Radia o Figura 3 3 Trabalho Final de Mestrado de Jos Manuel Sim es Gomes 25 Capitulo 3 Edificios Bioclimaticos Condu o Radia o Convec o Figura 3 3 Mecanismos de transmiss o de calor em edif cios Silva 2006 A Condu o nos edif cios o processo de transmiss o de calor mais significativo e depende da condutividade t rmica dos materiais W m C e da espessura do elemento da envolvente e m a Convec o pode ser natural gerada internamente devido n o homogenidade da densidade por diferen as de temperatura ou for ada quando o fluxo produzido por fontes externas e a Radia o baseada na transfer ncia de energia por ondas electromagn ticas ocorrendo quando existem duas superf cies a diferentes temperaturas em que devido vibra o das mol culas superficiais emitida energia radiante atrav s do espa o at atingir uma superficie opaca a qual absorve parte desta energia e reflecte a restante Silva 2006 Designa se por balan o energ tico de um edif cio analisado como um sistema termodin mico a compara o entre as quantida
43. 70 305 271 330 459 469 522 486 3 38 Nov 030 046 076 081 101 19 202 251 23 De 012 023 045 047 069 165 151 215 169 M dia 215 283 281 246 303 425 419 473 A integra o dos sistemas de aproveitamento da energia solar nos edif cios pode ser feita de duas formas distintas a forma passiva e a forma activa A forma de aproveitamento passiva consiste no aproveitamento da energia para aquecimento de edif cios atrav s da concep o cuidada e de t cnicas de constru o inovadoras Em qualquer edif cio habitacional de escrit rios ou industrial podem ser aplicadas solu es de efici ncia energ tica nomeadamente medidas solares passivas de forma a maximizar este tipo de aproveitamento energ tico A arquitectura solar passiva resulta da an lise de um conjunto de conceitos e princ pios que caracterizam a envolvente local dos edif cios e a sua Interac o com o pr prio edificio para que seja poss vel a concep o de um edificio com uma temperatura interior confort vel Nesse sentido a aten o recai em aproveitar os ganhos solares no Inverno minimizando tamb m as suas perdas para o exterior e em restringir os ganhos excessivos de calor no Ver o Este tipo de aproveitamento de energia solar apresenta uma vantagem de grande relevo o baixo custo de algumas solu es em particular quando consideradas em fase de projecto do edificio Esta forma passiva de apr
44. 80 sendo por isso a introdu o da cogera o como uma medida de aumento da efici ncia energ tica 5 1 3 Sistemas solares t rmicos Os sistemas solares para aquecimento de guas quentes sanit rias que come am ja a ter grande aplica o no mercado basicamente s o constitu dos por um colector onde se efectua a convers o t rmica da radia o solar e por um dep sito de acumula o para armazenamento do calor produzido A liga o e transfer ncia de calor entre o colector solar e o dep sito podem ser efectuadas por um circuito hidr ulico funcionando em circuito directo ou em circuito indirecto Figura 5 6 Figura 5 6 Circuitos hidr ulicos esquerda circuito directo e direita circuito indirecto Trabalho Final de Mestrado de Jos Manuel Sim es Gomes 67 Capitulo 5 Instala es e equipamentos AQS e Climatiza o O tipo de sistemas dispon veis s o os de termosif o e os de circula o for ada No sistema em termosif o a circula o natural do fluido realizada com base na diferen a de densidades verificando se o princ pio de que um flu do quente menos denso que um fluido frio fazendo que o que est quente suba do colector para o dep sito e o que est frio des a do dep sito para o colector Estes sistemas s o compostos pelo colector solar dep sito acumulador termicamente isolado e dotado de uma resist ncia el ctrica para apoio purgador vaso de expans o e outros ac
45. A DE FIGURAS Figura 2 1 No o integrada de Desenvolvimento Sustentavel cc cccccccsssseseesssnsneeeeeeeeeeeeeeeeeeeees 5 Figura 2 2 Esquema das tr s dimens es da sustentabilidade na constru o adaptado de Oliveira ZOOG ccscorteciasoscnnienavnatnastsaesedontecuscosianiessbanatnaatiaesedontecvioasonoiunabsnatbastiaesedeutecvasndoneienaysnstaastiaesedentesvasensionsons 6 Figura 2 3 A esquerda consumos de energia final por sector e a direita consumos de electricidade por sector Dados de 2006 ADENE 2000 aspas DD r Figura 2 4 Principais requisitos do RCCTE para edif cios de habita o adaptado de ADENE 2009 EIEEE AEE a AE E T 9 Figura 2 5 Certificado de desempenho energ tico e da qualidade do ar interior Imagem RTP 10 Figura 2 6 esquerda obten o da classe energ tica para edif cios de habita o e direita etiqueta de desempenho energ tico adaptado de ADENE 2009 ccccccecseseessesseeseseeeeeesesseeeeeeeeeeeeeees 10 Figura 2 7 M todo expedito desenvolvido no INETI para obten o da classe energ tica 11 Figura 2 8 Portal BUILD UP www buildup eu cece cceesssssccccceeeeeeeeeeeesseeeeeensneeeeeeeeeeeeeeeeeesseeens 11 Figura 2 9 Pagina do simulador de Efici ncia Energ tica DECO ADENE cccccccccceeeeeeeeeeeeeens 12 Figura 2 10 Publica es sobre Efici ncia Energ tica editadas no mbito do projecto Enerbuilding 13 Figu
46. Lamberts Triana 2007 carare one E E E as 39 Figura 3 23 V rias estrat gias de ventila o natural numa mesma edifica o adaptado de Lamberts DOT rasta acta aa a A a T 40 Figura 3 24 Sistema de Ventila o Cruzada adaptado de Silva 2006 40 Lista de Figuras Figura 3 25 A ventila o natural depende da configura o do edif cio Os locais que disponham de pelo menos duas aberturas exteriores em fachadas opostas permitem uma boa ventila o adaptado EAA 200 rei ne eee a CD A eer en er 41 Figura 3 26 Configura es de paredes asa adaptado de Silva 2006 cccccssessssseeeeeeeeeeeeeeeeeeens 41 Figura 3 27 Ventila o com efeito chamin balanceado adaptado de Lamberts 2007 43 Figura 3 28 Exemplo de um sistema roof spraying Adaptado de Lanham Gama Braz 2004 43 Figura 3 29 Arrefecimento radiativo sistema com isolamento de tecto amov vel adaptado de Silva 2006 creaa A E das nica Rb ads ca nas nl canas a ira 44 Figura 3 30 Temperaturas m dias na Europa esquerda em Janeiro e direita em Agosto adaptado de TAREB 2000 aaa ns a Sa 45 Figura 3 31 Edif cios Solares Passivos Residenciais em Portugal Ga rea de envidra ados Fa rea da sala Fas rea da estufa Gon alves Oliveira Patr cio e Cabrito 46 Figura 4 1 Tr s formas fundamentais de energia AAVV 20048 nnnn eee eee erre 47 Figura 4 2 Dis
47. Microgera o para venda rede T amp T Multim trica A integra o dos colectores pode ser feita de modo a substituir os elementos construtivos quer em elementos de fachada quer em coberturas integrando assim de forma harmoniosa a arquitectura e produzindo electricidade Figura 4 7 Figura 4 7 Adi o de colector em elemento de fachada EREC 4 4 Energia da Biomassa A energia solar armazenada sob a forma de energia qu mica a partir do processo de fotossintese Esta energia pode depois ser convertida em outras formas de energia atrav s de 52 Tecnologias de constru o associadas aos sistemas sustent veis de produ o de gua quente e de climatiza o em edif cios estado da arte processos de convers o directa tal como a combust o ou de forma indirecta como no caso da produ o de biog s que posteriormente pode dar origem a energia t rmica e el ctrica ENERGAIA 2009 A utiliza o de biomassa a forma mais antiga de fornecer energia humanidade Contudo as fontes modernas de bioenergia tais como as briquetes pelletes ou estilhas de madeira troncos de madeira g s proveniente da madeira biog s e leo vegetal ou biodiesel oferecem um elevado potencial para utiliza o de energias inovadoras Estes combust veis naturais podem ser usados em aplica es estacion rias para fornecimento de calor e energia a habita es edificios p blicos na agricultura e na ind stria Figura
48. NERGETICO Avalia o obrigat ria para quem vender ou arrendar im vel Figura 2 5 Certificado de desempenho energ tico e da qualidade do ar interior Imagem RTP A classe energ tica para edif cios de habita o ser ent o determinada pela raz o R entre as necessidades anuais globais de energia prim ria para climatiza o e AQS Ntc e o respectivo valor m ximo admiss vel Nt Figura 2 6 Classe CLASSE ENERG TICA energ tica rato la p S A R lt 0 25 A A 0 25 lt R lt 0 50 gis B 0 50 lt R lt 0 75 sj B 0 75 lt R lt 1 00 x G 1 00 lt R lt 1 50 8 D 1 50 lt R lt 2 00 E E 200 lt R lt 2 50 F 2 50 lt R lt 3 00 G 3 00 lt R Figura 2 6 esquerda obten o da classe energ tica para edificios de habita o e direita etiqueta de desempenho energ tico adaptado de ADENE 2009 2 3 1 M todo expedito para estimativa da Classe Energ tica de Edif cios Existentes O Departamento de Energias Renov veis do antigo Instituto Nacional de Engenharia Tecnologia e Inova o INETI agora designado por Laborat rio Nacional de Energia e Geologia LNEG desenvolveu um m todo expedido para estimativa da Classe Energ tica de um Edificio existente para o sector residencial moradias e apartamentos com o objectivo de ajudar o processo de Certifica o Energ tica de Edif cios 10 Tecnologias de constru o associadas aos sistemas sustent veis de produ o de gua quen
49. ROCK BED Passive solar systems A a typical passive solar system B mass wall system C Trombe wall system D water wall system E Barra Constantini system F semidirect gain sunspace G indirect gain sunspace H thermosyphon system J thermosyphon system with rock bed K underfloor rock bed actively charged from a sunspace during the day L underfloor rock bed passively discharged by radiation and convection at night Figura 3 14 Sistemas Solares Passivos em Edif cios Citado por Sim es 2009 O Ganho Directo de aquecimento ocorre atrav s dos envidra ados dos edificios estando este dependente da dimens o destes e da exposi o solar O Ganho Indirecto consegue se atrav s da capta o da radia o solar por parte de uma massa t rmica que actua como elemento acumulador de calor o calor cedido ao interior de forma controlada retardando e amortecendo as oscila es das temperaturas interiores O Ganho Separado tem esta denomina o pelo facto dos ganhos solares se darem normalmente em zonas anexas rea habit vel Trabalho Final de Mestrado de Jos Manuel Sim es Gomes 33 Capitulo 3 Edificios Bioclimaticos Na tabela 3 2 apresentam se as principais praticas de projecto que podem ser adoptadas de forma a tirar o maior partido dos sistemas passivos de aquecimento Tabela 3 2 Praticas de projecto de sistemas passivos de aquecimento adaptado de Rocheta e Farinha 2007 Orienta o das janelas prefe
50. S CAICOS usas a ei dee uaa 6 2 3 Efici ncia e Certifica o Energ tica dos EdiT CIOS essas mess gasga sas pandas cosa ca cosas a es 8 2 3 1 M todo expedito para estimativa da Classe Energ tica de Edif cios Existentes 10 292 Recurs MA MCI CU a a N 11 2 4 Pr ticas construtivas com vista Sustentabilidade cccccccscccccccccccceeeesseeeeeeesseceeeeeeeeeeeesseeeees 13 2 4 1 Sistemas construtivos empregando materiais naturais ccccceeesesesesessssseseseseeeeeeeees 15 25 Avaliacao da Sustentabilidade ss ii SU T 18 2 5 1 Ferramentas de avalia o de desempenho ambiental e de sustentabilidade 18 20 CC ONCIIS O E E E E E EA VEE A E A a mere eae 21 32 EDIF CIOS BIOCLIM TICOS seprene nehrinin erana ea a 23 3 1 Introdu o e generalidades sobre o tema cccccessessssssesssssessesesseseseeesseeseesseeseeeeeeeseeeeeeeeeegs 23 LL PU UIUSC CUA LOC MIVA ao se soa ea dea eee se RR EAA E 23 5 2 1 Forma e Orentacao doede Oeae saude Dad a alarido sa ag seas 25 dono Balan o termico dE edi ICOS Sara dates nas apar N O Aq CS BE TAE a 25 So Isolamentos Te TMi OS masi cas saia a N 29 BO Samm hoes kes tele Bro an ore Meee eee hd pi E A io oNierE Ree ea Cr ese or Fe Cee ee 30 325 Dispositivoside SOMO CAT CII Os cits tea a a hata arse a a ac tarsal 30 3 20 Hunina ona a cas asas ale added SRA la sta e ad RR 32 3 3 Estrat gias de aquecimento passivo Conforto de Inverno
51. VV 20088 cccccccceceessseeeseeeeeeeeeeees 72 Figura 5 12 esquerda esquema de principio de um Chiller de Adsor o e direita Chiller de Adsor o em Sarantis na Gr cia AAVV 20088 ccccccccccccccceceecesssssessseeeeeeececeeceeeeeeesaaaaaaessesseeees 72 Figura 5 13 Esquema de principio de um sistema exsicante AAVV 20088 cccccccccccceceeeeeeeeeens 73 Figura 5 14 Calidarium e Hypocaustum Dutra 1997 cccccccccccceceeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeees 73 Figura 5 15 Integra o arquitect nica dos sistemas de aquecimento arrefecimento radiante adaptado de Greca V ACTING hanesan as rca sa quad MR cca DA GU GUS O pode aid Aa O No ag 74 Figura 5 16 Constituintes de um colector solar adaptado de Gouveia 2007 cccccccccceceeeeeeeeeeees 15 Figura 5 17 esquerda esquema da reflex o da radia o solar no colector concentrador e direita sistema de orienta o do colector concentrador adaptado de Gouveia 2007 00essseseseseeeeeeees 76 Figura 5 18 Esquema da reflex o da radia o solar nos colectores CPC em fun o da orienta o solar adaptado de Gouveia 2007 suabainsas ineo ses aguia sin ano seg ia asia raias nanan poa da na paises areas 76 Figura 5 19 Esquema representativo de um colector CPC adaptado de Gouveia 2007 re Figura 5 20 Colector solar de tubo de v cuo Green Vitruvius ccccccccccccccccccccee
52. a adaptado de AAVV 2004b 49 Tabela 5 1 Temperaturas de gua quente mais usuais cccceeesssssesesesessseseseseesessseseeseeeeseeeeeeeeens 64 Tabela 5 2 Classifica o dos Sistemas de produ o de AQS 20 0 0 eccceeceeeeeeeeeeseeessseseeeeseeeeeeeeeens 64 XV Tecnologias de constru o associadas aos sistemas sustent veis de produ o de gua quente e de climatiza o em edificios estado da arte 1 INTRODU O 1 1 mbito da disserta o e enquadramento do trabalho O consumo de energia no sector dos edif cios representa cerca de 20 do consumo total do pais Nos edificios residenciais o consumo de energia distribui se da seguinte forma 50 para a produ o de guas quentes sanit rias AQS 25 para a climatiza o aquecimento e arrefecimento e 25 para a ilumina o e outros equipamentos electrodom sticos p quip O novo Regulamento das Caracter sticas de Comportamento T rmico dos Edif cios RCCTE aprovado pelo Decreto Lei n 80 2006 de 4 de Abril e a introdu o do Sistema Nacional de Certifica o Energ tica e da Qualidade do Ar Interior nos Edif cios SCE aprovado pelo Decreto Lei n 78 2006 promovendo a sustentabilidade dos edif cios introduz condicionamentos aos consumos energ ticos da habita o para climatiza o e produ o de guas quentes num claro incentivo a utiliza o de sistemas eficientes e de fontes energ ticas com menor impacte em termos de consum
53. a observar que de toda a electricidade consumida em Portugal os edif cios utilizam 62 residencial com 29 e servi os com 33 Agricultura Agricultura 2 Servi os 1 35 Servi os Res idencial 17 q Industria 33 Figura 2 3 esquerda consumos de energia final por sector e direita consumos de electricidade por sector Dados de 2006 ADENE 2009 Estes valores dos consumos d o uma ordem de grandeza de onde se pode e deve actuar nos edif cios de forma a melhorar a sua efici ncia t rmica e energ tica Assim not rio o peso correspondente as guas quentes sanit rias cuja fonte energ tica se divide entre o g s e a electricidade e onde a energia solar t rmica poder ter um impacto muito importante na redu o da factura energ tica O tipo de climatiza o mais generalizado no nosso pa s para aquecimento Contudo o arrefecimento ambiente tem vindo a ter um taxa de penetra o crescente nos ltimos anos sendo o aumento anual de cerca de 8 No caso de existir sistema de ar condicionado este geralmente do tipo individual constitu do por um ou mais aparelhos do tipo split dividido nome que resulta deste equipamento possuir uma unidade interior e outra exterior que constituem o sistema de climatiza o Os aparelhos mais recentes s o do tipo revers vel ou seja permitem a obten o de calor no Inverno e de frio no Ver o CEEETA 2009 O aquecim
54. a entrada de luz com utiliza o de superf cies interiores com graus de reflex o mais elevados Evitar a projec o de luz solar directa sobre secret rias e computadores Integrar a luz natural com os outros sistemas do edif cio tais como a ventila o natural os sistemas solares passivos e os sistemas de ilumina o artificial Atender a que a radia o solar ganha no Inverno tamb m contribui para o sobreaquecimento no Ver o Promover a entrada de luz pela cobertura feita n o s atrav s de lanternins e clarab ias como tamb m de tubos solares Tirar partido da forma do tecto tectos c ncavos concentram a luz e tectos convexos permitem a difus o da luz Colocar superf cies horizontais acima da vis o humana permitindo a reflex o da luz em direc o ao tecto por forma a propag la mais eficientemente pelo compartimento 3 3 Estrat gias de aquecimento passivo Conforto de Inverno As estrat gias de aquecimento a adoptar no design solar passivo s o Vieira 2008 AAVV 2008c orientar as zonas mais utilizadas durante o dia para a direc o com maior exposi o solar Sul no Hemisf rio Norte e Norte no Hemisf rio Sul colocar as fachadas 32 Tecnologias de constru o associadas aos sistemas sustent veis de produ o de gua quente e de climatiza o em edif cios estado da arte envidra adas orientadas para a direc o referida aplicar correctamente as formas de protec o solar dos v
55. a pol tica da energia Trabalho Final de Mestrado de Jos Manuel Sim es Gomes 87 Capitulo 7 Bibliografia Consultada em Portugal Universidade Lusofona de Humanidades e Tecnologias 2007 Disponivel 21 09 2009 em http recil grupolusofona pt bitstream 10437 395 1 tema2_3 pdf Roaf Sue Fuentes Manuel Thomas Stephanie Ecohouse a design guide Architectural Press 2001 Rocheta Vera Farinha Fatima Pr ticas de projecto e construtivas para a constru o sustent vel Actas do Congresso da Constru o 2007 Coimbra Rodrigues Moret Reabilita o t rmica de edif cios Elementos de apoio ao Diploma de Forma o Avan ada em Constru o IST 2007 Santos Carlos Pina Rodrigues Rodrigo Vilhena Ant nio Reabilita o t rmica no sector residencial estrat gias e medidas Actas do Patorreb 2009 Porto 2009 Silva Pedro An lise do comportamento t rmico de constru es n o convencionais atrav s de simula o em VIsualDOE Tese de mestrado em engenharia civil ramo de processos e gest o da constru o Universidade do Minho Janeiro de 2006 Silva Vanessa Avalia o da sustentabilidade de edif cios de escrit rios brasileiros diretrizes e base metodol gica Tese apresentada Escola Polit cnica da Universidade de S o Paulo para obten o do t tulo de doutor em engenharia Departamento de engenharia de constru o civil 2003 Silva Vanessa Metodologias de avalia o de desempenh
56. a pr tica quase imposs vel atingir uma temperatura interior de conforto apenas com os ganhos solares mas o isolamento da envolvente pode contribuir consideravelmente para a diminui o das perdas Neste caso um meio auxiliar de aquecimento pode tornar se necess rio Contudo antes de avan ar para a introdu o de meios mec nicos utilizando fontes de energia convencionais algumas estrat gias passivas e ou de introdu o de energias renov veis poder o ser equacionadas Por outro lado Figura 3 30 verifica se que em Agosto no m s mais quente do Ver o em grande parte da Europa se registam temperaturas medias exteriores pr ximas do intervalo de conforto interior 25 26 C tornando se neste caso perfeitamente poss vel projectar e 44 Tecnologias de constru o associadas aos sistemas sustent veis de produ o de gua quente e de climatiza o em edif cios estado da arte construir habita es que na aus ncia de excessivas cargas internas possam ser naturalmente confort veis durante todo o ver o Nos casos em que nas regi es do sul da Europa as temperaturas m dias exteriores est o muito pr ximas ou acima das temperaturas de conforto interior gt 23 C para se evitar o sobreaquecimento dos espa os quando as temperaturas interiores s o muito superiores s m dias exteriores nestes casos torna se necess rio aplicar tecnologias de arrefecimento passivo tais como arrefecimento radiativo arrefecimento evaporat
57. ades de interesse p blico no dom nio da Pol tica Energ tica Na p gina da ADENE podemos encontrar informa o diversa sobre o Sistema Nacional de Certifica o Energ tica e da Qualidade do Ar Interior nos Edif cios e utilizar algumas das funcionalidades previstas nesse mbito como a pesquisa de peritos qualificados e a valida o de declara es e certificados e outras Destas destacamos a disponibiliza o online de um simulador de efici ncia energ tica http www casamais adene pt Figura 2 9 e Gsi Cas N ER Enero dip o doa ad PM Da e a FC Clique aqui para saber como melhorar o desempenho energ tico da sua casa Figura 2 9 Pagina do simulador de Efici ncia Energ tica DECO ADENE Com esta aplica o desenvolvida em parceria pela Associa o Portuguesa para a Defesa do Consumidor DECO e a ADENE pretende se sensibilizar o p blico para os aspectos que influenciam o desempenho energ tico das habita es bem como sobre a introdu o de poss veis solu es de melhoria desse desempenho nas necessidades de aquecimento arrefecimento e guas quentes sanit rias Destaca se ainda a participa o desta entidade no projecto Enerbuilding Efici ncia Energ tica co financiado pelo Programa Intelligent Energie Europe IEE da Comiss o Europeia que visa promover o uso racional de energia e a aplica o de fontes de energia 1Z Tecnologias de constru o associadas aos sistemas
58. am com base numa pontua o atribuida suportada em crit rios bem definidos Estes s o atribu dos dentro de determinada escala de acordo com o desempenho do edificio em rela o a cada crit rio ou par metro local caracter sticas do envelope do edificado e seus sistemas e componentes Quanto melhor for o desempenho do edif cio maior o n de pontos atribu dos A energia consumida num edificio na fase de utiliza o com todas as consequ ncias para o ambiente associadas um dos par metros mais importantes de avalia o de sustentabilidade Os sistemas de avalia o do desempenho ambiental e de certifica o ambiental mais divulgados que poder o ser ferramentas anal ticas ou computacionais de avalia o e reconhecimento de edif cios sustent veis ou de sustentabilidade de solu es construtivas s o o BREEAM Building Research Establishment Environmental Assessment Method o BRE EcoHomes Assessment adaptado do BREEAM e concebido especificamente para o sector da habita o desenvolvidos no Remo Unido e o LEED Leadership in Energy amp Environmental Design desenvolvido nos Estados Unidos Trabalho Final de Mestrado de Jos Manuel Sim es Gomes 19 Capitulo 2 Sustentabilidade e Efici ncia Energ tica Das ferramentas baseadas na an lise de Ciclo de Vida ACV ou LCA de Life Cicle Analysis ou Life Cicle Assessment dos produtos e materiais da constru o destacam se o Eco Quantuam Holanda o Eco Ef
59. ar entre ela e a cavidade que fica a descoberto um material de isolamento t rmico destinado a reduzir a insuficiente resist ncia t rmica da placa que serve de tampa com uma espessura de 1solante que n o interfira com o funcionamento do estore Figura 3 7 Figura 3 7 esquerda perdas de calor e entradas de ar exterior nas caixas de estore adaptado de Rodrigues 2007 e direita imagem de uma caixa de estores antes e ap s a aplica o da tela isolante Aldageed nome comercial Costa e Silva 2007 Ganhos solares atrav s dos envidra ados Este termo expressa a quantidade de energia solar que entra no edif cio atrav s das janelas e de outros elementos envidra ados e representa sempre um ganho de calor tanto no Ver o como no Inverno Ganhos Internos Este termo expressa a quantidade de energia produzida a partir de todas as fontes interiores do edif cio resultantes da ocupa o nomeadamente dos ocupantes da ilumina o artificial dos electrodom sticos e outros equipamentos e representa tamb m sempre um ganho de calor tanto no Ver o como no Inverno Fontes de Energia auxiliares Este ltimo termo expressa a quantidade de energia fornecida pelos equipamentos de aquecimento ou arrefecimento que activado especificamente para efeitos de controle da temperatura para condicionamento ambiente de forma a obter conforto dos ocupantes A 28 Tecnologias de constru o associadas aos sistemas sustent veis
60. ara arrefecimento do edif cio Gon alves Cabrito 2004 Figura 4 20 Pormenores da fase de constru o e instala o dos tubos enterrados Loureiro 2009 A ventila o natural e sobretudo a ventila o nocturna permitem uma gest o da cargas internas do edif cio fundamental para a boa presta o t rmica do mesmo Foram desenhados sistemas que permitem ao utilizador a gest o individual da sua sala em termos de ventila o transversal Figura 4 21 Vista interior sistema de ventia o aberto tema de ventila o fechado Figura 4 21 Sistemas de ventila o com interven o manual do utilizador Guedes 2007 60 Tecnologias de constru o associadas aos sistemas sustent veis de produ o de gua quente e de climatiza o em edificios estado da arte O interior de todo o edif cio apresenta um excelente n vel de ilumina o natural do mesmo No centro do edif cio verifica se a exist ncia de uma clarab ia central aberta nos tr s n veis que alimenta n o s os corredores mas tamb m as salas a norte e a sul Figura 4 22 Atrium for Lighting and Adjusiable glazed vanatian blinds Ventilation for ventilation Natural Lighting of tha basement floor Natural Lighting in the stairs area Figura 4 22 Sistemas de ilumina o natural Guedes 2007 Trabalho Final de Mestrado de Jos Manuel Sim es Gomes 61 Tecnologias de constru o associadas aos sistemas sustent veis de produ
61. ara o uso mais intensivo destas tecnologias e para a sustentabilidade energ tica dos edif cios e conforto dos utilizadores e ainda para a redu o dos consumos dom sticos associados aos sistemas convencionais de produ o de gua quente de aquecimento e arrefecimento ambiente 1 3 Metodologia e organiza o do trabalho A metodologia utilizada para o levantamento do estado da arte de forma a actualizar e enquadrar a situa o actual do conhecimento sobre o tema em estudo e assuntos relacionados envolveu a recolha e compila o de dados atrav s de uma extensa pesquisa bibliogr fica para an lise e revis o da literatura As fontes de informa o publicadas em v rios suportes variaram desde livros revistas cient ficas da especialidade relat rios teses de mestrado e de doutoramento a actas de congressos documentos oficiais e legisla o e publica es na Internet O trabalho final alicer ado naquilo que in meros investigadores demonstraram e conclu ram recentemente e cujos cr ditos s o citados e referenciados ao longo do texto foi dividido em 7 Cap tulos estruturados e resumidos da seguinte forma Tecnologias de constru o associadas aos sistemas sustent veis de produ o de gua quente e de climatiza o em edificios estado da arte Cap tulo 1 Introdu o Breve cap tulo introdut rio com descri o e estrutura o do trabalho Cap tulo 2 Sustentabilidade e Efici ncia Energ tica Neste
62. arte de acordo com as exig ncias e disposi es contidas no RCCTE e no RSECE certificar o desempenho energ tico e a qualidade do ar interior nos edificios e por ltimo identificar as altera es e medidas correctivas para a melhoria de desempenho aplic veis aos edificios e respectivos sistemas energ ticos caldeiras e equipamentos de ar condicionado no que respeita ao desempenho energ tico e qualidade do ar interior Decreto Lei n 79 2006 de 4 Abril Regulamento dos Sistemas Energ ticos e de Climatiza o dos Edif cios RSECE Este Regulamento veio definir um conjunto de requisitos aplic veis a edificios de servi os e de habita o dotados sistemas de climatiza o abrangendo os aspectos da qualidade da envolvente e a limita o dos consumos energ ticos e a manuten o dos sistemas de climatiza o dos edif cios obrigando realiza o de auditorias peri dicas aos edif cios de Servi os 0 Decreto Lei n 80 2006 de 4 Abril Regulamento das Caracter sticas de Comportamento T rmico dos Edif cios RCCTE Este Regulamento estabelece requisitos de qualidade para os novos edif cios de habita o e de pequenos servi os sem sistemas de climatiza o ao n vel das caracter sticas da envolvente paredes envidra ados pavimentos e coberturas limitando as perdas t rmicas e controlando os ganhos solares excessivos num claro incentivo utiliza o de sistemas eficientes e de fontes energ tic
63. as com menor impacto em termos de consumo de energia prim ria impondo limites aos consumos energ ticos da habita o para climatiza o e produ o de guas quentes Determina tamb m quando tecnicamente vi vel a obrigatoriedade da instala o de colectores solares e valoriza a utiliza o de outras fontes de energia renov vel na determina o do desempenho energ tico do edif cio Figura 2 4 Isdamento t rmico PD a belek j Aa aks jaeja da e Oe ee Gree Com cadens de oris trion Palas nas janelas ater Agun Estar rodeos Gece do sol al ariii res adn Lia Faje rikiai Janene Qualidade do ar interior Ar condicionado e caldeiras a ranae Figura 2 4 Principais requisitos do RCCTE para edif cios de habita o adaptado de ADENE 2009 Trabalho Final de Mestrado de Jos Manuel Sim es Gomes 9 Capitulo 2 Sustentabilidade e Efici ncia Energ tica A aplica o destes regulamentos verificada e realizada por peritos devidamente formados e qualificados para o efeito S o esses os peritos que em conjunto com a Ag ncia para a Energia ADENE ir o assegurar a operacionalidade do SCE A face vis vel deste trabalho ser a emiss o por um perito para cada frac o aut noma do edificio do Certificado de desempenho energ tico e da qualidade do ar interior Figura 2 5 sendo o mesmo classificado em fun o do seu desempenho energ tico numa escala predefinida de 9 classes Ara G CERTIFICADO E
64. as de sombreamento e horizontais orienta es a Sul estores exteriores fixos ou ajust veis toldos exteriores ou cortinas Internas e uso de vidros especiais Figura 3 13 om SEIS ie i g J17 EIW E ida wE SEISA F on 5 B 2 oom ma E E E Dm om e E a Om 5 EIW 5 2 E Sr 3 EW le im Mies yos w nr ns u Protec o 1 horizontal i ie solar horizontal E solar vertical Es y verticals om m Ora aa bp et se yng O12 24 8 OT 88 On O12 34 F OT WH Figura 3 13 Efici ncia dos dispositivos de sombreamento vertical e horizontal adaptado de AAVV 2008a 3 2 6 Ilumina o natural A ilumina o natural um dos pontos chave para obten o de sensa o de bem estar no interior das edifica es al m contribuir para a efici ncia energ tica atrav s da redu o do consumo de energia el ctrica Uma ilumina o natural eficaz compreende a adop o das pr ticas de projecto descritas na tabela seguinte Tabela 3 1 Pr ticas de projecto para a optimiza o da ilumina o natural adaptado de Rocheta e Farinha 2007 Estudar a localiza o do edif cio a forma e orienta o e a localiza o dos v os e restantes entradas de luz natural Adequar a rela o entre a altura da janela e o p direito do compartimento e igualmente a dist ncia da mesma parede oposta Garantir uma distribui o de luz uniforme e adequada com uma correcta disposi o das aberturas Iluminar as zonas mais afastadas d
65. baixo minimiza o da superficie exterior Introdu o de elementos de elevada In rcia T rmica e acabamentos de cor clara Coloca o de elementos de sombreamento exterior e de palas de protec o Utiliza o de sistemas de arrefecimento evaporativo Ganho Utiliza o da refrigera o por radia o nocturna Indirecto Implementa o do arrefecimento por ventila o nocturna Ganho Utiliza o de Sistemas de Termosif o Separado 38 Tecnologias de constru o associadas aos sistemas sustent veis de produ o de gua quente e de climatiza o em edif cios estado da arte 3 4 1 Ventila o Natural A circula o de ar contribui para a diminui o da temperatura interior e ainda para a remo o do calor sens vel armazenado na massa t rmica Tem tamb m implica es em termos de conforto t rmico ao incentivar perdas de calor por convec o e evapora o nos ocupantes A ventila o natural d se atrav s do movimento do ar entre a edifica o e o exterior para o qual a implanta o das edifica es tem grande influ ncia na promo o ou diminui o da ventila o devendo para a efic cia da ventila o ser considerada na implanta o da edifica o os elementos que representem obstru es externas ao fluxo do vento como muros cercas vegeta o Figura 3 21 Figura 3 21 Fluxo dos ventos com edifica es dispostas de forma linear a 45 da direc o do vento e de mane
66. cadores comuns e simplifica o do processo Bragan a Mateus 2006 Resource Extraction Life cycle of building Figura 2 14 Metodologia de avalia o do ciclo de vida dos produtos da constru o Em Portugal a certifica o ambiental de edif cios contribuindo para a sustentabilidade da constru o ainda de aplica o opcional ou volunt ria mas aliada certifica o energ tica j obrigat ria Em virtude do forte impacte dos edif cios em termos de emiss es de gases poluentes esta ser certamente uma mais valia para os compradores pois contribui para optimizar o desempenho energ tico e ambiental do edificado e os edif cios certificados ambientalmente em regra ter o custos de manuten o mais baixos 2 5 1 Ferramentas de avalia o de desempenho ambiental e de sustentabilidade A Constru o sustent vel abrange uma s rie de par metros que se enquadram nas tr s dimens es do desenvolvimento sustent vel pelo que o uso de metodologias que pretendam utilizar a totalidade dessas vari veis constitui um processo dif cil e moroso que coloca em causa a pr pria prossecu o dos seus objectivos Por este motivo essencial recorrer se a uma abordagem hol stica baseando a avalia o da sustentabilidade numa s rie de indicadores 18 Tecnologias de constru o associadas aos sistemas sustent veis de produ o de gua quente e de climatiza o em edificios estado da arte e par metros qu
67. cap tulo aborda se a sustentabilidade na constru o e a efici ncia energ tica nos edif cios as pr ticas construtivas com vista sustentabilidade bem como algumas ferramentas de avalia o da sustentabilidade Cap tulo 3 Edif cios Bioclim ticos Neste cap tulo aborda se a arquitectura bioclim tica e os principais aspectos relacionados com o projecto e tecnologias construtivas associadas s estrat gias passivas de aquecimento e de arrefecimento apresentando se alguns exemplos de boas pr ticas neste campo Cap tulo 4 Integra o das Energias Renov veis em Edif cios Neste cap tulo contextualizam se na tem tica dos edif cios bioclimaticos os sistemas activos e a possibilidade de integra o de energias renov veis nos sistemas energ ticos de produ o de guas quentes sanit rias e de climatiza o com apresenta o alguns exemplos de boas pr ticas neste campo Cap tulo 5 Instala es e Equipamentos AQS e Climatiza o Neste cap tulo apresentam se os aparelhos e equipamentos convencionais mais divulgados para produ o de guas quentes sanit rias AQS e para climatiza o em edif cios bem como as instala es equipamentos ou aparelhos considerados como alternativas sustent veis em fun o do estado actual da tecnologia com igual apresenta o de exemplos de boas pr ticas e de inova o nestes campos Cap tulo 6 Conclus es e perspectivas futuras Neste cap tulo apresentam se
68. consulta Por ltimo n o posso deixar de agradecer ao Departamento de Engenharia Civil do ISEL pelos meios cedidos bem como ao Conselho Directivo do ISEL pela bolsa concedida na modalidade de isen o total de propinas de Mestrado A minha fam lia pe o perd o pelas aus ncias e pelo tempo que deixei de lhes dedicar nesta fase da minha vida Este trabalho dedicado a Manuel Gomes In Memoriam e Maria Assun o Sim es meus pais e a Fernando Gomes o meu irm o Indice INDICE RESUMO ceased acs iagesdvteviecadencabiccaiusd Ncaaaiuad uses iaendentcbisautn ud Aci a re a cedia sa i ABSTRA C BERNARDA O SRU RR RAR RS E CARD ee sea eva oh RS waa tah AO RAR NRO SR RA NS ERR A iii AGRADECIMENTOS asas sa n aa a V LINDO DAME R Es RAR RR E RASA RAD REPRESA vii LISTA DE TIGURAS us aienal assar cdeen she sssea r eE EE EEEa ix LISTA DE TABELAS sstsaranas ani casewevsasaevsaacascdevscesvvicscascutysaesvecsavasecevecesevesciuevs a aserarscauens Weis weeatee XV INTRODU O sans sessao casta N aaa dd a 1 1 1 mbito da disserta o e enquadramento do trabalho l 1 2 Obec vos do tabal hO eraon voles asia nies EEE UEA N E AEE E E 2 1 3 Metodologia e organiza o do trabalho cccceccseeeeseeseeeeeesseseeeseseeseessssseeeeeseseeeeeseeeeeeeeeeees 2 2 SUSTENTABILIDADE E EFICI NCIA ENERG TICA csccssscsssssscssscsscnsecsscnseenscensenseens 5 eed BRO QUO dO rr A a cee ce cena cae ee 5 2 2 Consumos de Enerola NO
69. da arte Electric Denne Water Heatey Heating elenerns rE NE cinar porimiiiy ir ilot 7 fica wearer Leer ry J Wale cold waber line Power saree 116 or 220 volts Figura 5 2 Sistemas isolados de produ o de gua quente esquerda chuveiro el ctrico e a direita aquecedor para lavat rio Na instala o central utilizada entre outros em hot is hospitais e instala es militares e em edif cios de habita o colectiva disp e se de um equipamento produtor de gua quente afastado dos pontos de consumo e atrav s de uma rede de canaliza es conduz se a agua aquecida at aos pontos de utiliza o dos edif cios Na instala o individual mais utilizada em moradias ou apartamentos o equipamento produtor de gua quente instalado no pr prio fogo de habita o e a gua quente distribu da atrav s da canaliza o aos pontos de utiliza o da mesma unidade Neste caso os aparelhos de produ o de gua quente utilizados s o os de produ o para uso instant neo ou os de acumula o 5 1 1 Equipamentos convencionais Os aparelhos de produ o instant nea a g s mais divulgados s o os esquentadores Estes permitem o fornecimento instant neo de gua quente e s o utilizados em fun o das necessidades dos utilizadores em termos de gua quente apenas em pequenos per odos do dia e devido s suas caracter sticas o n mero de dispositivos de utiliza o a alimentar p
70. da chuveiro el ctrico e direita aquecedor para Lavat rio lt 52 01 csapsaascasussaeieapeadasaansaecieapeansgagaieieieassiasnatoalaaaaoaaeataansnasaoandia vale ia an anseia 65 Figura 5 3 A esquerda esquentador e direita caldeira mural imagens e esquemas de eona me iO keora ccc as iu Sae Rag eto a aes 66 Figura 5 4 Instala o de termoacumulador el ctrico Pedroso 2000 i 66 Figura 5 5 Combinados esquerda aquecimento central e abastecimento de guas quentes instant neas com dep sito de acumula o e direita toalheiro de casa de banho aquecido 67 Figura 5 6 Circuitos hidr ulicos esquerda circuito directo e direita circuito indirecto 67 Figura 5 7 esquerda sistema em termosif o e direita em circula o fechada 68 Figura 5 8 Montagem de mini split fonte http Awww thermospace com 0c0cccccsseeseeeeeeeeens 70 Figura 5 9 esquerda sistema simples de bomba de calor adaptado de Roriz e direita princ pios b sicos de funcionamento http www daviddarling inf e erereeeeeererrereees 70 Figura 5 10 Procura e disponibilidade a energia solar t rmica pode cobrir grande parte das necessidades energ ticas adaptado de ESTE sussa a bp 71 Figura 5 11 A esquerda esquema de princ pio de um Chiller de Absor o e direita Chiller de Absor o no Hotel de Rethymnon Creta Gr cia AA
71. des de energia introduzidas no mesmo e as que se perdem atrav s dele considerando como fronteira a sua envolvente em fun o das condi es clim ticas Normalmente s o considerados dois balan os t rmicos um para o Inverno e outro para o Ver o Figura 3 4 WINTER EM Sumner mW Intemal gains a Tintern ai Dis Figura 3 4 esquerda balan o de energia no Inverno e direita balan o de energia no ver o TAREB 2009 Para melhor se entender estes dois balan os e por influenciarem o balan o t rmico do edif cio passaremos em revista os seguintes conceitos energ ticos fundamentais TAREB 2009 26 Tecnologias de constru o associadas aos sistemas sustent veis de produ o de gua quente e de climatiza o em edif cios estado da arte Condu o atrav s da envolvente opaca Este termo proporcional ao valor do coeficiente de transmiss o t rmica superficial do elemento da envolvente U W m2 e expressa a energia perdida no Inverno e a ganha no Ver o A absor o da radia o solar atrav s da envolvente exterior contribui para aumentar ganhos indesej veis no ver o mas compensa as perdas no Inverno contudo em envolventes opacas bem isoladas a contribui o solar pequena e normalmente negligenci vel As perdas por pontes t rmicas planas ou lineares atrav s da envolvente dever o ser situa es a analisar cuidadosamente Figura 3 5 wy coeficiente de transmis
72. do edif cio encontra se um corredor de separa o no qual se encontra uma clarab ia de ilumina o comum aos tr s pisos Estrat gia do edif cio O edif cio foi concebido de forma a potenciar o uso de energias renov veis e de acordo com uma l gica de aproveitamento passivo e apresenta as seguintes estrat gias Gon alves Cabrito 2004 Optimiza o da envolvente reduzindo as cargas t rmicas do edif cio Fachada Solar a Sul como um Sistema de Ganho Directo para aquecimento Trabalho Final de Mestrado de Jos Manuel Sim es Gomes 57 Capitulo 4 Integra o das Energias Renov veis em Edif cios Fachada Fotovoltaica para aproveitamento el ctrico 100m2 e 12 kWp Aproveitamento T rmico da Fachada Fotovoltaica por convec o natural Sistema de Arrefecimento Passivo por tubos enterrados Sistema de Ventila o Natural Sistema Solar Activo para aquecimento Sistema de Ilumina o Natural Fachada Fotovoltaica Na fachada sul do edificio foi integrado um conjunto de pain is fotovoltaicos com cerca de 100m2 totalizando perto de 12 kWp e que produzem energia el ctrica para consumo directo no edif cio Figura 4 17 Figura 4 17 esquerda Fachada Sul do Edif cio Solar com pain is Fotovoltaicos e direita Fachada Nascente e Norte do Edif cio Solar Gon alves Cabrito 2004 A cada sala na zona sul do edif cio corresponde um conjunto de 4 pain is instalados de forma a pro
73. do sol pelo que houve necessidade de criar um sistema acumulador de energia 34 Tecnologias de constru o associadas aos sistemas sustent veis de produ o de gua quente e de climatiza o em edif cios estado da arte Nos sistemas de ganho indirecto a radia o solar n o atinge directamente o compartimento a massa t rmica dos sistemas interposta entre a superf cie de ganho e o espa o a aquecer num espa o interm dio A massa t rmica absorve a energia solar nela incidente sendo posteriormente transferida para o espa o Esta transfer ncia pode ser imediata ou desfasada conforme a estrat gia de circula o ou n o do ar que for adoptada S o exemplos entre outros as Paredes Massivas as Paredes de Trombe e as Colunas de gua Parede Massiva de Armazenamento T rmico Consiste na coloca o de um vidro duplo do lado exterior numa parede maci a que pode ser pintada a negro no lado exterior permitindo um espa o compreendido entre estes dois elementos Poder o tamb m existir aberturas na parte superior e inferior da parede permitindo a circula o de calor por convec o entre o espa o compreendido entre o vidro e a parede e o espa o a aquecer Estas aberturas tamb m permitem uma maior rapidez de aquecimento dos espa os adjacentes a estas paredes Parede de Trombe Este sistema semelhante parede massiva de armazenamento mas quando ventilada designa se por Parede de Trombe Esta ventila o faz se
74. dos na obra por m dulos arquitectonicamente integraveis permitindo substituir elementos de constru o como os guarda corpos de varandas e terra os coberturas interiores e exteriores de piscinas parques de estacionamento sombreamento de edificios etc Figura 5 25 Figura 5 25 Estruturas Solares Multifun es guardas e elementos de fachada http www sunaitec pt Al m dos aspectos arquitect nicos outros de cariz tecnol gico como a orienta o solar inteligente o sistema ptico concentrador v m alterar radicalmente a forma de capta o da energia do sol constituindo uma alternativa aos tradicionais colectores solares por permitir aproveitar sempre com a m xima efici ncia a energia do sol visto que os receptores das estruturas solares se movem procurando o ngulo que maximiza a capta o solar enquanto que nos dias de maior calor havendo energia produzida superior ao necess rio adoptam a posi o vertical para reduzir a capta o solar e evitar temperaturas excessivas que levam perda de gua com anti congelante por ebuli o Figura 5 26 Figura 5 26 Estruturas Solares Multifun es cobertura http www sunaitec pt 80 Tecnologias de constru o associadas aos sistemas sustent veis de produ o de gua quente e de climatiza o em edificios estado da arte 6 CONCLUS ES E PERSPECTIVAS FUTURAS 6 1 Conclus es Gerais A realiza o deste trabalho teve como objectivo o l
75. e certifica o ambiental de edif cios LEED http www worldclimate com Portal com informa o sobre o clima a n vel Mundial Trabalho Final de Mestrado de Jos Manuel Sim es Gomes 91
76. e org climatisationsolaire doc technical overview of active techniques pdf AAVV 2004 Reabilita o energ tica da envolvente de edif cios residenciais Direc o Geral de Geologia e Energia Lisboa AAVV 2004 a Bioenergia Manual sobre tecnologias projecto e instala o Projecto Europeu GREENPRO no mbito do programa Europeu ALTENER 2004 AAVV 2004 b Energia Fotovoltaica Manual sobre tecnologias projecto e instala o Projecto Europeu GREENPRO no mbito do programa Europeu ALTENER 2004 AAVV 2004 c Energia Solar T rmica Manual sobre tecnologias projecto e instala o Projecto Europeu GREENPRO no mbito do programa Europeu ALTENER 2004 AAVYV 2006 Principles of Thermal Inertia Irish Concrete Federation Ireland AAVV 2006 a Energia solar t rmica potencialidades da tecnologia nos diversos sectores Dispon vel 27 09 09 em http www raplus pt destaque3 pdf AAVV 2007 Levantamento do estado da arte energia Solar Projecto Tecnologias para constru o habitacional mais sustent vel Projecto Finep 2386 04 S o Paulo 2007 Dispon vel 19 09 09 em http www habitacaosustentavel pcc usp br pdf D2 3 energia solar pdf AAVV 2007 a Manual Tecnico de Gest o de Energia 177p ISR Departamento de Eng Electrot cnica e de Computadores da Universidade de Coimbra MVV Consulting GmbH Dispon vel 01 09 2009 em http www eettinfo pt EETT ManualTecnicoGestaoDeEnergia FINAL pdf
77. e se considerem os mais representativos para o fim em vista Para este efeito considera se que um indicador permite avaliar o comportamento de uma solu o face aos objectivos da sustentabilidade e que um par metro uma propriedade mensur vel ou observ vel que fornece informa es acerca de um fen meno ambiente ou rea Oliveira 2008 A nivel mundial s o conhecidos e utilizados in meros sistemas de certifica o ambiental do edificado utilizando alguns par metros e crit rios em comum mas divergindo noutros em fun o da suas especificidades e g nese de cria o variando desde ferramentas de auxilio ao projecto a ferramentas de avalia o p s ocupa o Os par metros que servem de apoio avalia o da sustentabilidade est o de alguma forma relacionados com os seguintes objectivos redu o da utiliza o de energia e materiais n o renov veis redu o do consumo de gua redu o da produ o de emiss es res duos e outros poluentes Nas diferentes metodologias de avalia o normalmente poss vel identificar os seguintes objectivos optimiza o do potencial do local preserva o da identidade regional e cultural minimiza o do consumo de energia protec o e conserva o dos recursos de gua utiliza o de materiais e produtos de baixo impacte ambiental adequada qualidade do ambiente interior e optimiza o das fases de opera o e manuten o Estas metodologias de avalia o funcion
78. eeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeees 77 xii Lista de Figuras Figura 5 21 Instala o de colectores esquerda Centro de Controlo da BRISA em Carcavelos e a direita Palacio do Presidente em Bel m Loureiro 2009 cccccccccssssssseseeeeececececeeeeeeessaaaeeeseeeeeees 78 Figura 5 22 Integra o de colectores na arquitectura dos edificios unifamiliares e multifamilares 78 Figura 5 23 Sistema totalmente centralizado A Sistema centralizado com apoios individuais B Sistema de colectores centralizados C Sistemas individuais D Programa AQSpP 79 Figura 5 24 Integra o dos colectores em elementos de fachada http soltermico pt sonnenkraft 79 Figura 5 25 Estruturas Solares Multifun es guardas e elementos de fachada KD WwW suna p ANO DER RRRRNRE RESENDE RAN a R CURE DRDS PRN RO EUR RO ON 80 Figura 5 26 Estruturas Solares Multifun es cobertura http www sunaitec pt 80 xili Lista de Tabelas LISTA DE TABELAS Tabela 3 1 Pr ticas de projecto para a optimiza o da ilumina o natural ceeeeeeeeeeeeeeees 32 Tabela 3 2 Pr ticas de projecto de sistemas passivos de aquecimento adaptado de Rocheta e Farinha DO Vee de ep EE a aa 34 Tabela 3 3 Pr ticas de projecto de sistemas passivos de arrefecimento adaptado de Rocheta Farinha 200 T ra ia er a ee PT eee IN 38 Tabela 4 1 M dia mensal 1966 1975 de radia o global di ri
79. elos esquentadores dever ser reduzido Mais raramente pode recorrer se utiliza o de caldeiras tipo mural estas com funcionamento muito semelhante aos esquentadores mas que diferem destes fundamentalmente por serem dotados de um circuito de circula o de gua e de regula o termost tica de temperatura Na Figura 5 3 ilustra se o esquema de funcionamento bem como a constitui o destes aparelhos de produ o instant nea de gua quente Trabalho Final de Mestrado de Jos Manuel Sim es Gomes 65 Capitulo 5 Instala es e equipamentos AQS e Climatiza o Figura 5 3 esquerda esquentador e direita caldeira mural imagens e esquemas de funcionamento No caso dos aparelhos com acumula o temos os termoacumuladores el ctricos ou a g s ou ainda os sistemas de bomba de calor e os sistemas solares para aquecimento que dispondo de um sistema de controlo da temperatura term stato permitem o armazenamento da gua aquecida num reservat rio isolado termicamente de forma a poder ser utilizada quando necess rio Relativamente aos termoacumuladores el ctricos apesar desta n o ser uma boa solu o em termos da efici ncia estes ainda s o muito utilizados nas casas portuguesas Nestes aparelhos genericamente designados por cilindros a gua quente armazenada num dep sito isolado termicamente normalmente de forma cil ndrica e instalado na vertical Figura 5 4 l belie Herrie Resist
80. ento das guas maioritariamente realizado atrav s de esquentador ou caldeira mural e existindo caldeira esta serve para fazer o aquecimento das guas sanit rias banhos Trabalho Final de Mestrado de Jos Manuel Sim es Gomes 7 Capitulo 2 Sustentabilidade e Efici ncia Energ tica lavagem na cozinha e o aquecimento da agua do sistema de aquecimento centralizado CEEETA 2009 2 3 Efici ncia e Certifica o Energ tica dos Edif cios A n vel internacional ao abrigo do Protocolo de Quioto e do compromisso comunit rio de partilha de responsabilidades Portugal assumiu o compromisso de limitar o aumento das suas emiss es de gases de efeito de estufa GEE em 27 no per odo de 2008 2012 relativamente aos valores de 1990 A efici ncia energ tica do lado da procura tem estado na agenda do legislador sendo de referir o Programa Nacional para Altera es Clim ticas aprovado pela Resolu o do Conselho de Ministros n 119 2004 de 31 de Julho relativa efici ncia energ tica nos edif cios a Estrat gia Nacional para a Energia aprovada atrav s da Resolu o do Conselho de Ministros n 169 2005 de 24 de Outubro e a mais recentemente a publica o em 20 de Maio de 2008 do Plano Nacional de Ac o para a Efici ncia Energ tica PNAEE integrando as pol ticas e medidas de efici ncia energ tica a desenvolver nos termos previstos na Directiva n 2006 32 CE do Parlamento Europeu e do Conselho de 5 de Abri
81. erreno para protec o da fachada Norte Lae S FoS Paredes de Trombe Colunas de gua Corte vertical dao Figura 3 18 esquerda corte vertical da Casa Termicamente Optimizada CTO Gon alves Cabrito Oliveira Patr cio 1997 e direita fotografia das colunas de gua na CTO Gon alves Gra a 2004 3 3 3 Sistemas de Ganho Isolado Nos sistemas de ganho isolado ou Separado a capta o dos ganhos solares e o armazenamento da energia captada n o se encontram nas reas ocupadas dos edif cios pelo que operam independentemente do edif cio Os espa os estufa s o exemplos deste sistema e 36 Tecnologias de constru o associadas aos sistemas sustent veis de produ o de gua quente e de climatiza o em edif cios estado da arte utilizam a combina o dos efeitos de ganho directo e indirecto A energia solar transmitida ao espa o adjacente estufa por condu o atrav s da parede de armazenamento que os separa e ainda por convec o no caso de existirem orif cios que permitam a circula o de ar Gon alves e Gra a 2004 Os colectores a ar s o um outro exemplo de sistemas de Ganho Isolado Funcionam em termosif o e s o compostos por uma superficie de vidro e permitem ventilar os espa os interiores adjacentes ao longo de todo o ano No Inverno o ar aquecido ao entrar na caixa de ar aquecido e posteriormente insuflado no espa o adjacente permitindo assim a renova
82. es Cabrito Diem AM GLO DO sn ias Gio Soa E 6 Dag E ca E 8 A RE a 31 Figura 3 13 Efici ncia dos dispositivos de sombreamento vertical e horizontal adaptado de AAVV 2009A J acca DAIRE RR CR JD DA seed O DARREN A O cet OR coc 32 Figura 3 14 Sistemas Solares Passivos em Edif cios Citado por Sim es 2009 33 Figura 3 15 Sistema solar passivo de ganho directo com armazenamento t rmico Adaptado de Silva Figura 3 17 Casa Schafer Porto Santo fotografia do aspecto exterior da parede de Trombe e esquema do seu funcionamento consoante as esta es do ano Adaptado Lanham Gama e Braz Figura 3 18 esquerda corte vertical da Casa Termicamente Optimizada CTO Gon alves Cabrito Oliveira Patr cio 1997 e direita fotografia das colunas de gua na CTO Gon alves Cira o 2004 Naan a a a Re re ere 36 Figura 3 19 Termosif o Sistema solar passivo de ganho isolado Adaptado de Silva 2006 37 Figura 3 20 Influ ncia da cor do revestimento no impacte t rmico da radia o solar AAVV 2008a EEEE E a EA AES E A E E E E A E AN E T 38 Figura 3 21 Fluxo dos ventos com edifica es dispostas de forma linear a 45 da direc o do vento e de maneira intercalada OLGYAY 1968 p 99 adaptado de Lamberts 2007 ccccsesseeeeeees 39 Figura 3 22 Press es positivas e negativas ao redor de diferentes configura es de edifica es adaptado de
83. ess rios apresentando como nico Inconveniente que para evitar a circula o inversa o dep sito tenha de estar a um n vel superior ao do colector significando normalmente que ter de ser instalado e ficar vis vel no telhado Nas situa es em que n o vi vel a coloca o do dep sito acima da parte superior dos colectores a circula o em termosif o n o se torna poss vel e necess rio usar bombas electrocirculadoras para movimentar o fluido t rmico Estes sistemas s o compostos pelo colector solar com sonda dep sito acumulador termicamente isolado e dotado de sonda e sistema de apoio atrav s de resist ncia el ctrica ou outro bomba comando para controlo da bomba atrav s do diferencial de temperatura das sondas do colector e do dep sito purgador vaso de expans o e outros acess rios Figura 5 7 Figura 5 7 A esquerda sistema em termosif o e direita em circula o fechada Os colectores solares t rmicos diferindo na protec o t rmica que utilizam na utiliza o ou n o de concentra o e adequados a diferentes temperaturas de utiliza o podem ser de diversos tipos e sobre os mesmos nos debru aremos em pormenor mais frente 5 2 Climatiza o Climatiza o um termo de origem franc fona que se utiliza para designar uma instala o que visa a obten o do conforto t rmico de um local e tem um alcance anual enquanto que Ar condicionado um termo utilizado pelos anglo sax
84. evantamento do estado da arte das tecnologias de constru o sustent veis associadas aos edif cios bioclimaticos e aos sistemas com aproveitamento das energias renov veis para produ o de gua quente e de climatiza o nos edif cios Falamos de Constru o Sustent vel ou de Sustentabilidade na Constru o ao considerar e ponderar na fase de projecto as 3 dimens es do Desenvolvimento Sustent vel ambiental econ mica e social e cultural Do estudo dos conceitos relacionados com a constru o sustent vel e a efici ncia energ tica em edificios foi poss vel apurar que j existem diversas ferramentas para avalia o da sustentabilidade bem como m todos expeditos para obten o da classe de efici ncia energ tica Em Portugal as constru es com caracter sticas bioclimaticas ou incorporando sistemas solares passivos ainda n o s o pr tica corrente Contudo os exemplos apresentados respeitantes as boas pr ticas recentes em Edif cios Bioclimaticos e da integra o das energias renov veis provam que apesar de haver ainda um longo caminho a percorrer estamos no trilho certo Porque importa dominar as tecnologias solares passivas e os conceitos da Arquitectura Bioclimatica apresenta se assim um enorme desafio aos projectistas Para isso estas mat rias ter o de ser inseridas nos curricula dos cursos de Engenharia Civil e de Arquitectura principais intervenientes no processo construtivo desde a concep o at
85. ever ser centralizado e caso necess rio ter o apoio de uma caldeira central a g s natural podendo eventualmente ter sistemas individuais de apoio em cada apartamento existindo quatro op es b sicas para a integra o destas instala es Figura 5 23 A Sistema totalmente centralizado Neste sistema os colectores s o instalados no telhado ou na fachada do edif cio e s o comuns bem como o dep sito de gua quente e o sistema de apoio constitu do por uma caldeira a g s 78 Tecnologias de constru o associadas aos sistemas sustent veis de produ o de gua quente e de climatiza o em edif cios estado da arte B Sistema centralizado com apoios individuais Neste sistema os colectores e dep sito solar de gua quente s o comuns e os sistemas de apoio s o individuais para cada apartamento esquentador caldeira mural ou termoacumulador C Sistema de colectores centralizado Neste sistema apenas os colectores s o comuns O dep sito e sistemas de apoio s o individuais para cada apartamento D Sistema totalmente individual monoblocos Este sistema o utilizado nas moradias em que cada habita o possui o seu pr prio sistema contador de gua quente contador de gua quente contador de gua quente contador de gua quente B contador de gua fria S contador de gua fria S contador de gua fria S contador de gua fria SISTEMA A SISTEMA B SISTEMA C SISTEMA D 1
86. exsicantes s o basicamente sistemas de ciclo aberto que utilizam gua como refrigerante em contacto directo com o ar O ciclo de arrefecimento uma combina o de arrefecimento evaporativo com uma desumidifica o atrav s de um exsicante A tecnologia mais actual usa rodas exsicantes rotativas equipadas com gel de s lica ou com cloreto de l tio como material adsorvente Figura 5 13 Cargas t rmicas Ar quente e h mido Ar fresco e seco Roda de Roda desumidifica o permutadora exsicante Figura 5 13 Esquema de princ pio de um sistema exsicante AAVV 2008a 5 2 3 Pavimento Radiante Aquecimento Arrefecimento Nos banhos e nas salas das casas romanas os seus pavimentos eram constru dos assentes sobre pilares ou arcos de alvenaria de tijolos criando assim uma caixa de ar sob os mesmos por onde era feito circular ar quente de forma a aquec los Este sistema designado por Hypocaustum utilizava um meio de transfer ncia convectivo para o elemento construtivo que funcionava assim como radiador Figura 5 14 Foi provavelmente neste sistema que se inspiraram os modernos sistemas de pavimento radiante Figura 5 14 Calidarium e Hypocaustum Dutra 1997 Os principais sistemas de climatiza o por piso radiante hidr ulico s o os sistemas embebidos na laje de tecto ou de pavimento constitu dos por tubagens de pl stico PEX ou Trabalho Final de Mestrado de Jos Manuel Sim es Gomes 73 Ca
87. fect Su cia o ENVEST Reino Unido o BEES Estados Unidos o ATHENA Canada e o LCA House Finlandia Destacam se ainda no Jap o o CASBEE Comprehensive Assessment System for Built Environment Efficiency na Austr lia o NABERS National Australian Built Environment Rating System na Fran a o HQE Haute Qualit Environnementale e o Sistema Internacional SBTool antes denominado GBTool Green Building Challenge em desenvolvimento desde 1996 pelo nSBE International Initiative for a Sustainable Built Environment Devido a elevada complexidade de parametros de paises climas e modos de vida diferentes mais de 20 paises envolvidos incluindo Portugal ainda nao se estabeleceu concretamente os par metros e crit rios a serem aplicados No entanto este ltimo sistema referido o que com mais ou menos sucesso abrange os aspectos considerados mais relevantes para a defini o de edif cios ambientalmente respons veis e por isso o mais utilizado Em Portugal temos o sistema LiderA Certifica o Ambiental da Constru o Sustent vel desenvolvido pelo IST Instituto Superior T cnico e liderado pelo Professor Manuel Duarte Pinheiro que em termos gerais tem como finalidade avaliar o edificado de Portugal em termos ambientais e apresenta uma divis o de classes de desempenho de A mais eficiente a G menos eficiente Figura 2 15 Lider Figura 2 15 Classes de efici ncia ambiental no M todo
88. funcionais da envolvente dos edif cios adaptado de Mateus 2004 Impedir que a gua do terreno l ascenda por capilaridade ou que y penetre pela base da parede Quando falamos de climatiza o recorrendo a sistemas sustent veis o que se pretende que o edif cio proporcione conforto t rmico aos seus ocupantes com o m nimo de consumo de energia Porque os edif cios n o gastam energia as pessoas sim estes dever o proporcionar conforto de forma natural ao longo de todo o ano eliminando os meios mec nicos auxiliares 14 Tecnologias de constru o associadas aos sistemas sustent veis de produ o de gua quente e de climatiza o em edificios estado da arte de climatiza o que dever o ser utilizados caso n o seja de todo poss vel climatizar o edificio de forma natural As estrat gias de design passivo desempenham um papel fundamental neste processo Para este efeito pretendendo projectar e construir edif cios energeticamente eficientes e ambientalmente sustent veis deveremos seguir entre outras as seguintes regras adaptar solu es de fachada correctamente isoladas e de forma a prevenir as pontes t rmicas adoptar solu es de cobertura correctamente isoladas e cores adequadas adoptar solu es de pavimento correctamente isoladas adoptar para os v o envidra ados vidro duplo ou triplo e caixilharia de baixa condutibilidade t rmica controlar as renova es de ar es
89. guas sanit rias e aquecimento ambiente atrav s do sistema de geotermia Trabalho Final de Mestrado de Jos Manuel Sim es Gomes 47 Cap tulo 4 Integra o das Energias Renov veis em Edif cios 4 2 Energia Solar T rmica Activa preciso come ar por esclarecer que todas as formas de energia se podem converter entre si e portanto a energia da radia o solar pode transformar se mais ou menos directamente e com melhor ou pior rendimento em calor energia t rmica e electricidade energia el ctrica Por sua vez qualquer destas duas formas de energia pode converter se em movimento energia mec nica Porque a atmosfera reduz a radia o solar atrav s da reflex o absor o ozono vapor de gua oxig nio di xido de carbono e dispers o part culas de p polui o apenas uma parte da quantidade total da radia o solar atinge a superficie terrestre correspondendo irradiancia dispon vel A radia o solar divide se em tr s componentes a directa que chega directamente do disco solar a difusa que prov m dos processos de difus o da luz na atmosfera e a reflectida proveniente da reflex o na crosta terrestre e em objectos circundantes O n vel de irradiancia na Terra atinge um total aproximado de 1 000 W m2 ao meio dia em boas condi es climat ricas independentemente da localiza o Ao adicionar a quantidade total da radia o solar que incide na superf cie terrestre durante o per odo de um ano
90. ia IEA http www 1se fraunhofer de publications Portal com as publica es em Ingl s do Fraunhofer ISE Instituto Alem o de investiga o para os sistemas de energia solar http www Jabeece ufsc br graduacao ecv 5161 ecv 5161 html Laborat rio de efici ncia energ tica em edifica es LabEE http www learn londonmet ac uk packages tareb en index html Portal do Mestrado Europeu de Integra o de Energias renov veis em Edif cios TAREB 07 07 09 http www naima org main html Portal da Associa o Americana dos fabricantes de isolamentos para a constru o NAIMA http www osti gov energycitations Base de dados Americana com cita es sobre energia ECD http www passiv de 07_eng index_e html Portal Alem o do Passive House Institut dedicado a Investiga o e desenvolvimento sistemas energ ticos altamente eficientes http www raee org Portal da Ag ncia para a Energia e Ambiente de Rhone Alpes 05 07 09 http www solarthermalworld org Portal do conhecimento para profissionais do Solar T rmico http www sunaltec pt empresa htm Portal da Sunaitec empresa de tecnologias solares 90 Tecnologias de constru o associadas aos sistemas sustent veis de produ o de gua quente e de climatiza o em edificios estado da arte inovadoras Sunaitec http www usgbc org Portal Americano da U S Green Building Council USGBC contendo informa o sobre o sistema d
91. ia da disciplina de Arquitectura Bioclim tica do Mestrado em Constru o no Instituto Superior T cnico 2006 Gomes Jos Utiliza o racional de energia em edificios Efici ncia energ tica e a produ o de guas quentes sanit rias Monografia da disciplina de Constru o Sustent vel e Inova o Tecnol gica do Mestrado em Constru o no Instituto Superior T cnico 2005 Gomes Jos Reabilita o t rmica de edif cios Monografia da disciplina de Reabilita o das Constru es e Estudo de Casos do Mestrado em Constru o no Instituto Superior T cnico 2005 Gon alves Helder Cabrito Pedro Edif cio Solar XXI Um edif cio energeticamente eficiente em Portugal Actas do XII Congreso Ib rico y e VII Congreso Ibero Americano de Energia Solar Vigo Espana 14 18 Septiembre 2004 Goncalves Helder Cabrito Pedro Oliveira Marta Patricio Anita Edificios Solares Passivos em Portugal Instituto Nacional de Engenharia Tecnologia e Inova o 1997 Gon alves Helder Oliveira Marta Patr cio Anita Cabrito Pedro Passive Solar Buildings in Portugal Experiences in the last 20 years Dispon vel em 86 Tecnologias de constru o associadas aos sistemas sustent veis de produ o de gua quente e de climatiza o em edificios estado da arte http arquitecologia org INETI Passive Solar 1 pdf Gon alves H lder Gra a Jo o Mariz Conceitos Bioclim ticos para os Edif cios em Portugal In
92. indo a ser desenvolvidos modelos que podem ser colocados no topo das habita es Figura 4 14 Figura 4 14 esquerda e ao centro Gerador E lico de eixo horizontal em ambiente urbano INETI e direita Aerogerador TURBAN de 2 5kw Loureiro 2009 A velocidade do vento muito importante para determinar a energia que pode produzir com o aerogerador No entanto tem havido um desenvolvimento nestes equipamentos para que consigam aproveitar velocidades baixas do vento para produzir electricidade aumentando assim a sua capacidade de produ o Para instalar um sistema desta natureza necess rio avaliar a disponibilidade de ventos no local com a coloca o de um anem metro altura a que se prev que o aerogerador seja Trabalho Final de Mestrado de Jos Manuel Sim es Gomes 55 Capitulo 4 Integra o das Energias Renov veis em Edif cios instalado Estes sistemas s o desenhados para normalmente terem um per odo de vida de cerca de 20 anos A energia el ctrica produzida por sistemas e licos pode ser consumida na habita o e ou vendida rede el ctrica nacional 4 6 Sistemas de Energia Geot rmica A energia geot rmica dependendo das temperaturas dispon veis classificada nas seguintes tr s categorias alta entalpia gt 150 C m dia entalpia 100 150 C e baixa entalpia lt 100 C A terra possuindo uma elevada in rcia constitui um natural acumulador de calor Se atendermos que p
93. ir calor de uma fonte fria a outra mais quente como o caso de aquecer um ambiente interior retirando calor a um ambiente exterior a temperatura mais baixa S o do tipo revers vel se produzem calor ou frio para o ambiente a climatizar ou do tipo irrevers vel se apenas o podem aquecer Figura 5 9 ro 2 Compression 1 Evaporation Evaporator Figura 5 9 esquerda sistema simples de bomba de calor adaptado de Roriz e direita principios b sicos de funcionamento http www daviddarling inf Um sistema de refrigera o por bomba de calor funcionando em tudo com o mesmo principio do frigorifico apenas com a diferen a que o aproveitamento feito na fonte quente 1 e aproveitando o calor rejeitado pelo condensador constitu do por um compressor uma v lvula de expans o e por dois permutadores de cobre ligados por finas l minas de alum nio Evaporador e condensador um no exterior e outro no interior As bombas de calor podem trabalhar no principio da absor o ou no da compress o do vapor no entanto as primeiras s o pouco utilizadas dado que a sua efici ncia seria pouco superior a uma m quina frigor fica semelhante Lu s Roriz Estes tipos de bombas de calor podem ainda ser agrupadas da seguinte forma em fun o do flu do que banha a bateria exterior e a interior do exterior para o interior revers veis para aquecimento e arrefecimento do ar Ar exterior Ar Ar extraido Ar Agua Ar
94. ira Patr cio 1997 Trabalho Final de Mestrado de Jos Manuel Sim es Gomes 45 Capitulo 3 Edificios Bioclimaticos 7 Vale Rosal Krect Gain H Direct Gain s Gi F 32 GUR 17 F169 nr Trombe VW alll Trombe Wall A A Som Aes Gnr Sa ries w GU F 100 F 220 nr Figure 5 Vale Rosal Building Charneca da Caparica Lisbon Maldonado Residence Vila Nova de Gaia 2 Jade 1 pe O amp Porto Santo Direct ain Direct Gain G F 30 CF 44 Tronile Wall APIL8 nr me Cooling F 257 of Food nv A Schafer Residence Direct Gain j Direct Gain Ga Fa 25 em ee G F 24 F 13 of j a F d d nr Trombe Wall t Trombe Wall A nr E Bs A lbm an 2 Ef a round Figure 7 Jade 2 Solar House Nafarros Sintra Cooling Figure 13 5chafer Residence Porto Santo Madeira Figura 3 31 Edif cios Solares Passivos Residenciais em Portugal Ga rea de envidra ados Fa rea da sala Fas Area da estufa Gon alves Oliveira Patr cio e Cabrito 46 Tecnologias de constru o associadas aos sistemas sustent veis de produ o de gua quente e de climatiza o em edif cios estado da arte 4 INTEGRA O DAS ENERGIAS RENOV VEIS EM EDIF CIOS 4 1 Energias Renov veis Em termos de formas de energia existem tr s fundamentais a energia calor fica a energia mec nica e a energia el ctrica Figura 4 1 Calorifica Mec nica El ctrica Fot
95. ira intercalada OLGY AY 1968 p 99 adaptado de Lamberts 2007 A ventila o natural depende igualmente da geometria do edif cio do posicionamento das janelas e da velocidade e ngulo de incid ncia do vento j que o vento provoca uma press o positiva sobre a face incidente na edifica o barlavento e uma press o negativa na face da sotavento Figura 3 22 Lamberts 2007 Figura 3 22 Press es positivas e negativas ao redor de diferentes configura es de edifica es adaptado de Lamberts Triana 2007 Existem diversas estrat gias de aplica o da ventila o natural ao projecto que podem ser utilizadas isoladamente ou combinadas Figura 3 23 Trabalho Final de Mestrado de Jos Manuel Sim es Gomes 39 Capitulo 3 Edificios Bioclimaticos a i Efeito chamin Figura 3 23 V rias estrat gias de ventila o natural numa mesma edifica o adaptado de Lamberts 2007 Ventila o de conforto diurna No Ver o a ventila o uma das formas mais simples de garantir o conforto t rmico dos ocupantes de um edificio Existem duas estrat gias poss veis a primeira que tem um impacte imediato no bem estar dos ocupantes consiste em movimentar o ar no interior do edif cio por agita o com ventoinhas de tecto ou outras ou ent o pela circula o de ar eventualmente com a ajuda do ar exterior correntes de ar desde que n o esteja mais quente que o ar interior A Ventila o
96. ise global dos custos da solu o o comportamento t rmico o impacte ambiental de todos os materiais e componentes de constru o utilizados bem como dos processos de constru o associados a disponibilidade de t cnicos e de empresas de constru o que possuam a adequada forma o para lidarem com a solu o construtiva pretendida disponibilidade de materiais no mercado a manuten o esperada a flexibilidade da solu o e o seu potencial de reutiliza o reciclagem e a dist ncia de transporte prevista para cada material e componente Na fase de projecto dever o ainda ser previstas solu es solares passivas que possam influenciar o consumo energ tico e que possam incidir sobre a envolvente do edif cio ou sobre os sistemas energ ticos nele existentes incluindo neste caso os sistemas que recorrem a fontes de energia renov vel e novas tecnologias em termos de ilumina o natural e artificial de aproveitamento da in rcia da constru o de redu o da pot ncia instalada atrav s da considera o de solu es de armazenamento de utiliza o de energias end genas de ventila o natural Figura 2 11 Isolamento t rmico Resist ncia as amplitudes termicas Adequada resistencia R mec nica durabilidade Possuir uma est tica e resist ncia ao fogo aceit vel Proporcionar contacto 4 ret E se E Permitir o acesso a saida visual com O xterior Humina o natural Figura 2 11 Exig ncias
97. ivo ou tubos enterrados Ainda nestes casos limitar os ganhos solares e aplicar um adequado isolamento na envolvente pode oferecer um apreci vel contributo estrat gia de arrefecimento e redu o das cargas t rmicas contribuindo assim para diminuir as necessidades de consumo energ tico para arrefecimento TAREB 2009 ti olf N f bA i Figura 3 30 Temperaturas m dias na Europa a esquerda em Janeiro e a direita em Agosto adaptado de TAREB 2009 Em Portugal a constru o de edificios com caracter sticas espec ficas de aproveitamento das condi es clim ticas Arquitectura Bioclimatica ou edif cios que utilizem os denominados sistemas solares passivos Edif cios Solares Passivos relativamente recente Os primeiros exemplos surgem durante a d cada de 80 por iniciativa de alguns arquitectos que assumidamente integraram essa perspectiva no projecto Os primeiros projectos tiveram sobretudo uma preocupa o de integrar a perspectiva do aquecimento solar sendo que se verifica em alguns dos projectos mais recentes a preocupa o do arrefecimento passivo Gon alves Cabrito 2004 Na Figura 3 31 apresentam se alguns exemplos de edif cios comummente apresentados na literatura como sendo exemplos de boas pr ticas na aplica o destes conceitos Para saber mais sobre estes e outros recomenda se a leitura do livro Edif cios Solares Passivos em Portugal Gon alves Cabrito Olive
98. l relativa efici ncia na utiliza o final de energia e aos servi os energ ticos O Sistema Nacional de Certifica o Energ tica e da Qualidade do Ar Interior nos Edif cios SCE resulta da transposi o para direito nacional da Directiva n 2002 91 CE do Parlamento Europeu e do Conselho da Uni o Europeia de 16 de Dezembro de 2002 relativa ao desempenho energ tico dos edificios Esta Directiva estabelece que os Estados Membros da Uni o Europeia devem implementar um sistema de certifica o energ tica de forma a informar o cidad o sobre a qualidade t rmica dos edif cios aquando da constru o da venda ou do arrendamento dos mesmos exigindo tamb m que o sistema de certifica o abranja igualmente todos os grandes edif cios p blicos e edificios frequentemente visitados pelo p blico Em 2006 a Directiva n 2002 91 CE foi transposta para a ordem jur dica nacional atrav s de um pacote legislativo composto por tr s Decretos Lei 0 Decreto Lei n 78 2006 de 4 de Abril Sistema Nacional de Certifica o Energ tica e da Qualidade do Ar Interior nos Edif cios SCE Este sistema visa assegurar a aplica o dos regulamentos relativos efici ncia energ tica utiliza o de sistemas de energias renov veis e ainda s condi es de garantia do ar interior Tecnologias de constru o associadas aos sistemas sustent veis de produ o de gua quente e de climatiza o em edif cios estado da
99. lebecque 1977 A temperatura da gua na rede p blica de cerca de 10 C e a temperatura de conforto da gua destinada ao contacto com o corpo humano n o dever exceder os 38 C As temperaturas da gua na distribui o de gua quente n o devem exceder os 60 C e sendo necess rio manter temperaturas superiores a esta ter o de ser tomadas precau es especiais na escolha do material a utilizar na instala o e ainda com a seguran a dos utentes Na tabela 5 1 apresenta se as temperaturas mais usuais da gua distribu da nas canaliza es de gua quente em fun o do fim a que se destinam uso pessoal utiliza o nas cozinhas lavagem de roupas e finalidades m dicas ou industriais Trabalho Final de Mestrado de Jos Manuel Sim es Gomes 63 Cap tulo 5 Instala es e equipamentos AQS e Climatiza o Tabela 5 1 Temperaturas de gua quente mais usuais Utiliza o Temperatura C Uso pessoal em banhos ou para a higiene 35 50 Em cozinhas dissolu o de gorduras 60 70 Em lavandaria 75 85 Em finalidades m dicas esteriliza o O aquecimento de gua sanit ria um processo no qual consumido uma grande quantidade de energia aproximadamente 50 da factura energ tica Numa fam lia de cinco pessoas que tomem diariamente um duche o consumo di rio de gua sera de 350 litros o que corresponde a um consumo de energia da ordem de 10 kWh ENERGAIA 2009 Relativamente f
100. m pequenas altera es AA VV 2008c Os sistemas de aquecimento passivo esta o fria pretendem maximizar o aquecimento na esta o fria atrav s da capta o solar com ganhos atrav s dos v o envidra ados perfeitamente orientados a sul ou no quadrante sudeste sudoeste e dimensionados aos quais estrategicamente se associam elementos massivos como acumuladores de energia destinados a absor o armazenamento e posterior distribui o de calor Os sistemas de arrefecimento passivo esta o quente pretendem tirar partido das fontes frias para arrefecimento do edificio Uma fonte fria no Ver o poder ser o pr prio solo bem como o ar exterior que de noite e de manh apresenta uma temperatura inferior ao interior dos edif cios e a temperatura do c u que no caso do arrefecimento radiativo pode tirar partido da diferen a entre a envolvente do edif cio e ainda a evapora o de gua a partir de um tanque exterior Uma redu o da carga t rmica no Ver o pode facilmente ser obtida na fase de projecto de um edif cio recorrendo a estrat gias bioclim ticas e consequentemente reduzir as necessidades energ ticas para arrefecimento Figura 3 1 i Orienta o Matartais Projeceoes Figura 3 1 Estrat gias bioclimaticas na fase de concep o AAVV 2002 AAVV 2008a Contudo s por si a aplica o destas t cnicas n o torna um edif cio energeticamente eficiente sendo condicionadas pelo
101. mais s energias renov veis Trabalho Final de Mestrado de Jos Manuel Sim es Gomes l Capitulo 1 Introdu o Acresce ainda que com a publica o do Decreto lei n 363 2007 2 de Novembro instituindo o programa Renov veis na Hora os consumidores puderam a partir de Fevereiro de 2008 tornar se microprodutores de energia el ctrica Este regime aplica se a instala o de produ o de electricidade monof sica em baixa tens o com pot ncia at 5 75 kW recorrendo a equipamentos de pequena escala como pain is solares microturbinas microeolicas ou outras tecnologias e que utilizem recursos renov veis como fonte de energia prim ria ou que produzam em cogera o electricidade e calor A nova regulamenta o bem como a implementa o das pol ticas de efici ncia energ tica ter inevitavelmente reflexos nas tecnologias de constru o 1 2 Objectivos do trabalho Este trabalho com vista elabora o de uma disserta o para a obten o do grau de Mestre em Engenharia Civil no Perfil de Edifica es pelo Instituto Superior de Engenharia de Lisboa tem como objectivo o levantamento do estado da arte das tecnologias de constru o associadas aos edif cios bioclim ticos e aos sistemas com aproveitamento das energias renov veis para produ o de gua quente e de climatiza o nos edif cios suas implica es ao n vel dos elementos construtivos das instala es e equipamentos e visa contribuir p
102. mento natural s o designados respectivamente por sistemas de aquecimento passivo e por sistemas de arrefecimento passivo Os sistemas solares passivos s o aqueles em que as trocas de energia para aquecimento ou arrefecimento se fazem por meios naturais Estes s o normalmente classificados e divididos segundo a forma como se d o ganho energ tico em Ganho Directo Ganho Indirecto e Ganho Separado 3 2 Arquitectura Bioclim tica A Arquitectura Bioclim tica por vezes tamb m designada por arquitectura solar estuda a adapta o por meios naturais da constru o ao clima do local de implanta o da constru o promovendo o aproveitamento solar passivo envolvendo a combina o de estrat gias de projecto e de t cnicas construtivas destinadas sem recorrer a meios mec nicos auxiliares a maximizar o potencial de aquecimento solar passivo de arrefecimento natural e de ilumina o para manuten o do conforto ambiental dos ocupantes nos edificios O uso desta t cnica apresenta as seguintes vantagens se ponderada na fase de projecto n o apresenta acr scimo de despesas pode ser adequada ao aquecimento no Inverno e arrefecimento no Ver o pode ser adaptado aos sistemas construtivos actuais f cil de Trabalho Final de Mestrado de Jos Manuel Sim es Gomes 23 Capitulo 3 Edificios Bioclimaticos incorporar num edif cio que apresente adequada exposi o solar e poss vel de integrar em obras de reabilita o co
103. ng onde atrav s de um jacto de gua projectado do telhado se cria uma cortina de ar frio na fachada do edif cio promovendo assim o arrefecimento Figura 3 28 Figura 3 28 Exemplo de um sistema roof spraying Adaptado de Lanham Gama Braz 2004 Trabalho Final de Mestrado de Jos Manuel Sim es Gomes 43 Capitulo 3 Edificios Bioclimaticos Arrefecimento Radiativo estes sistemas removem o calor dos elementos exteriores do edificio atrav s da troca de radia o entre estes e o c u Um exemplo deste sistema pode ser observado na Figura 3 29 Silva 2006 A emiss o de radia o por parte dos elementos da envolvente exterior de um edif cio poder ser utilizada no arrefecimento do mesmo As perdas por radia o ocorrem durante os per odos diurnos e nocturnos tratando se pois de um processo continuo no entanto durante o per odo nocturno que os seus efeitos se fazem mais sentir em virtude da aus ncia de radia o solar directa ei DIDPAPIPIPIPIPIPIIIIIIPD HHHHHHHHHHHE PRR RHR PDP Figura 3 29 Arrefecimento radiativo sistema com isolamento de tecto amovivel adaptado de Silva 2006 3 5 Conclus es e exemplos de boas pr ticas Best Practices Na Europa em Janeiro no m s mais frio do ano verifica se que para atingir um minimo de condi es de conforto interior torna se necess rio aumentar no m nimo mais de 10 C acima da temperatura m dia exterior ou seja n
104. nhece este facto mas Portugal tem no Jardim Bot nico de Coimbra a maior floresta de Bambu da Pen nsula Ib rica O potencial desta rvore incr vel desde utiliza o na constru o como elemento estrutural usado tamb m em revestimentos e elemento decorativo Figura 2 13 Existem j no mercado Portugu s alguns produtos interessantes em Bambu como por exemplo pavimentos mobili rio e decora o Francisco 2009 4 r JA i P a Lil key Figura 2 13 A esquerda fixa o entre varas de bambu e direita bambu usado na estrutura de cobertura Oliveira 2006 Trabalho Final de Mestrado de Jos Manuel Sim es Gomes 17 Cap tulo 2 Sustentabilidade e Efici ncia Energ tica 2 5 Avalia o da Sustentabilidade O objectivo da avalia o da sustentabilidade reunir dados e disponibilizar informa o que servir o de base aos processos de decis o que decorrem durante as diversas fases do ciclo de vida de um edif cio Figura 2 14 Desta avalia o resulta uma pontua o e o perfil sustent vel de um edif cio ap s identifica o an lise e avalia o dos factores mais importantes Actualmente podem ser identificadas duas tend ncias antag nicas no contexto das ferramentas de avalia o de um lado a complexidade e a diversidade de indicadores desenvolvidos por diferentes entidades e do outro a evolu o no sentido da sua efectiva implementa o atrav s do desenvolvimento de indi
105. nte o que permite atenuar o sobreaquecimento provocado pela radia o solar atrav s dos envidra ados De facto a superficie interior da envolvente exterior acumula a radia o directa e restitui a lentamente no ambiente interior nas horas seguintes Deste modo uma elevada in rcia t rmica limita os picos da necessidade de arrefecimento Figura 3 9 AAVV 20084 Figura 3 9 Influ ncia da in rcia t rmica no conforto de ver o adaptado de AAVV 2002 3 2 5 Dispositivos de sombreamento Sem uma protec o adequada no Ver o a radia o solar atravessa as superficies transparentes do edif cio portas e janelas causando um ganho de energia imediato que ter de ser removido atrav s de um sistema de arrefecimento Figura 3 10 Figura 3 10 esquerda influ ncia do ngulo de incid ncia da radia o na sua penetra o Inverno em cima e Ver o em baixo e direita exemplo de palas fixas numa situa o de Inverno esquerda e numa situa o de Ver o a direita Lanham Gama e Braz 2004 30 Tecnologias de constru o associadas aos sistemas sustent veis de produ o de gua quente e de climatiza o em edif cios estado da arte Adicionalmente poder o ser utilizadas estruturas com plantas de folha caduca que promovem sombreamento no Ver o e transpar ncia no Inverno e rvores que funcionam como sombreamento e ainda promovem o arrefecimento da rea atrav s da sua transpira o Fig
106. nto e arrefecimento ambiente 82 Tecnologias de constru o associadas aos sistemas sustent veis de produ o de gua quente e de climatiza o em edificios estado da arte II Avalia o da sustentabilidade energ tica e estrat gias de integra o De forma a efectuar uma an lise de sustentabilidade energ tica global do sistema edificio recorrendo a metodologia a desenvolver pretende se avaliar e comparar as diferentes alternativas tendo em vista promover a utiliza o das energias alternativas renov veis o aumento da efici ncia energ tica dos edif cios a diminui o das emiss es de CO2 Trabalho Final de Mestrado de Jos Manuel Sim es Gomes 83 Capitulo 6 Conclus es e perspectivas futuras 84 Tecnologias de constru o associadas aos sistemas sustent veis de produ o de gua quente e de climatiza o em edificios estado da arte 7 BIBLIOGRAFIA CONSULTADA 7 1 Publica es Gerais AAVV 2001 Guia Pr tico da habita o Secretaria de Estado da habita o Lisboa AAVV 2002 Projecto ALTENER n 4 1030 Z 02 121 2002 Promoting solar air conditioning technical overview of passive techniques Disponivel 05 07 09 em http www raee org climatisationsolaire doc technical_overview_of passive techniques pdf AAVV 2002 a Projecto ALTENER n 4 1030 Z 02 121 2002 Promoting solar air conditioning technical overview of active techniques Disponivel 05 07 09 em http www rae
107. ntribuindo para a diminui o da demanda energ tica para climatiza o ilumina o e de ventila o artificiais pela substitui o dos consumos de energia convencional por energias renov veis gratuitas e n o poluentes e por altera es no comportamento dos utilizadores 2 2 Consumos de energia nos edif cios O Consumo energ tico dos edif cios tendo em conta todo o seu ciclo de vida na EU de cerca de 40 do total de toda a energia consumida sendo estes os principais respons veis pela emiss o de gases com efeito de estufa A redu o destes consumos por um lado contribui para a diminui o do consumo de recursos n o renov veis e da produ o de res duos e por outro diminui a depend ncia energ tica da EU relativamente ao exterior sendo assim Tecnologias de constru o associadas aos sistemas sustent veis de produ o de gua quente e de climatiza o em edif cios estado da arte facilmente reconhecidos os Interesses sociais e econ micos na poupan a energ tica no sector da constru o Em Portugal existem cerca de 3 3 milh es de edif cios que consomem 30 da energia total consumida dos quais 17 correspondem ao consumo residencial e os restantes 13 a servi os Figura 2 3 Estes consumos em termos de utiliza es finais distribuem se aproximadamente da seguinte forma guas quentes sanit rias 50 aquecimento e arrefecimento 25 ilumina o e equipamentos electrodom sticos 25 Podemos aind
108. o sem perdas de calor Figura 3 19 Figura 3 19 Termosif o Sistema solar passivo de ganho isolado Adaptado de Silva 2006 3 4 Estrat gias de arrefecimento passivo Conforto de Ver o As t cnicas de arrefecimento passivo s o amigas do ambiente e t m vindo a ser desenvolvidas desde os m todos mais antigos utilizados na arquitectura vernacular at aos mais sofisticado meios modernos Apesar de algumas das t cnicas a seguir apresentadas poderem apenas ser aplicadas eficientemente nos edif cios na fase de projecto muitas interven es que tenham como objectivo reduzir as necessidades de arrefecimento no Ver o podem ser implementadas em edif cios j existentes com custos aceit veis As estrat gias de arrefecimento a adoptar no design solar passivo por forma a combinar o impedimento de ganhos de calor com a dissipa o do mesmo s o Vieira 2008 AAVV 2008 adop o de adequada orienta o por forma a aproveitar as correntes de ar fresco aumentar a ventila o natural do edif cio removendo as barreiras ao movimento do ar estudar e prever a utiliza o de meios artificiais de ventila o tais como ventiladores para o caso de aus ncia de correntes de ar planeamento cuidado da localiza o dos compartimentos Trabalho Final de Mestrado de Jos Manuel Sim es Gomes 37 Capitulo 3 Edificios Bioclimaticos permitindo condi es de conforto diurnas e nocturnas protec o solar adequada nas janelas pa
109. o ambiental de edif cios estado atual e discuss o metodol gica Projecto Tecnologias para constru o habitacional mais sustent vel Projecto Finep 2386 04 S o Paulo 2007 Dispon vel 18 09 2009 em http www habitacaosustentavel pcc usp br pdf DS metodologias de avaliacao pdf Sim es Fausto Introdu o arquitectura bioclim tica 2009 Dispon vel em http arquitecologia org Descs Clifautl0 htm Vieira Miguel T cnicas construtivas ambientalmente adequadas Mestrado integrado em engenharia civil Departamento de engenharia civil da faculdade de engenharia da Universidade do Porto 2008 7 2 Publica es legais e normativas Despacho n 10250 2008 de 8 de Abril Modelo dos certificados de desempenho energ tico e da qualidade do ar interior Imprensa Nacional Casa da Moeda Lisboa Directiva n 2002 91 CE do Parlamento Europeu de 16 de Dezembro de 2002 Relativa ao desempenho energ tico dos edif cios Directiva n 2006 32 CE do Parlamento Europeu e do Conselho de 5 de Abril Relativa a efici ncia na utiliza o final de energia e aos servi os energ ticos PNAEE 2008 Plano Nacional de Ac o para a Efici ncia Energ tica Resolu o do Conselho de Ministros n 80 2008 publicada a 20 de Maio de 2008 Imprensa Nacional Casa da Moeda Lisboa prEN 15217 2005 Projecto de Norma Europeia preparado pela Comiss o T cnica CEN TC 89 Desempenho T rmico de Edif cios e seus Componentes
110. o de energia prim ria Determina tamb m a obrigatoriedade da instala o de colectores solares para produ o de AQS em constru es novas e valoriza a utiliza o de outras fontes de energia renov vel na determina o do desempenho energ tico do edificio Atrav s da atribui o de certificados energ ticos a todas as frac es dos edificios sera ainda incentivada a introdu o de altera es no edificado existente O uso em larga escala dos colectores solares para o aquecimento de guas quentes sanit rias pode proporcionar uma importante poupan a para os seus utilizadores e contribuir para a redu o das emiss es de CO2 para a atmosfera sendo certo que o uso desta gua quente produzida quase gratuitamente n o se esgota nas guas quentes sanit rias Com a publica o em 20 de Maio de 2008 do Plano Nacional de Ac o para a Efici ncia Energ tica PNAEE integrando as pol ticas e medidas de efici ncia energ tica a desenvolver nos termos previstos na Directiva n 2006 32 CE do Parlamento Europeu e do Conselho de 5 de Abril relativa efici ncia na utiliza o final de energia e aos servi os energ ticos foi estabelecido como meta a alcan ar at 2015 a implementa o de medidas de melhoria de efici ncia energ tica equivalentes a 10 do consumo final de energia justificando se assim e de forma a cumprir esta meta aliada necessidade de reduzir as emiss es de CO2 a necessidade de recorrer cada vez
111. o sector da constru o seriam meramente econ micas em detrimento das preocupa es ambientais e sociais Actualmente o conceito de desenvolvimento sustent vel envolve uma abordagem equilibrada destas preocupa es e dizemos que este se atinge quando estas tr s dimens es coincidem ou se sobrep em Figura 2 1 Quando aplicamos estes conceitos ao sector da constru o falamos ent o de Constru o sustent vel ou de Edif cios Sustent veis Preocupa es Econ micas Preocupa es 4 Econ micos Preocupa es Preocupa es Preocupaghes Preocupa es Ecol gicas Sociais Ecol gicos Figura 2 1 No o integrada de Desenvolvimento Sustent vel Um edif cio sustent vel um sistema extremamente complexo que se pretende ao longo do seu ciclo de vida que seja ambientalmente integrado quer exteriormente quer interiormente ou seja que se integra na envolvente urbana satisfazendo as necessidades ambientais mesmo ap s o seu desmantelamento e que igualmente satisfa a de forma segura adequada e eficiente as necessidades dos seus utilizadores em termos funcionais e de conforto Estamos assim ent o perante dois desafios integrados por um lado a necessidade de cumprir imperativos ligados diminui o dos impactes ambientais do ambiente constru do e por outro Trabalho Final de Mestrado de Jos Manuel Sim es Gomes 5 Capitulo 2 Sustentabilidade e Efici ncia Energ tica garantir niveis de
112. ografia colec o criativa www sesolutions de Figura 4 1 Tr s formas fundamentais de energia AAVV 20044 S o fontes de Energias n o renov veis o petr leo o carv o mineral o g s natural o ur nio e o plut nio As fontes de energias renov veis tamb m designadas por alternativas incluem a energia solar t rmica a energia solar fotovoltaica a energia e lica a bioenergia a biomassa s lida o biocombust vel liquido o biog s a energia h drica a energia geot rmica a energia h drica e a energia dos oceanos ondas mares correntes e gradiente de temperatura e a energia do hidrog nio A integra o de energias renov veis nos edif cios permite captar energia de fontes renov veis como o Sol ou o vento para a produ o de electricidade de calor ou frio reduzindo assim as necessidades de energia da rede el ctrica A utiliza o da energia de fontes renov veis como o Sol e a energia da biomassa s o formas para as quais Portugal disp e de recursos de grande abund ncia No sistema solar t rmico a energia do Sol pode ser convertida para aquecimento de guas sanit rias e aquecimento e arrefecimento ambiente e no sistema solar fotovoltaico a energia do Sol pode ser convertida em electricidade para uso dom stico ou venda rede No sistema de mini turbinas e licas a energia do vento pode ser convertida em electricidade A energia da terra pode igualmente ser convertida para aquecimento de
113. ooling the possibilities of the renewable energies integration in buildings and the construction technologies associated in the diverse contexts In thermal solar energy special attention is given to the sun collectors for heating water heating and solar cooling Some good examples and best practices in sustainable and energy efficient buildings where these technologies are applied are also presented Keywords Construction Techniques Renewable Energy Climatization Sustainable Construction Energy Efficiency Domestic Hot Water DWH ili Agradecimentos AGRADECIMENTOS Este espa o destinado aos agradecimentos Assim agrade o a todos aqueles que directa ou indirectamente apoiaram a realiza o deste trabalho e que de algum modo contribu ram para o seu sucesso Agrade o especialmente aos meus colegas e amigos pela amizade e carinho pelo interesse apoio e tempo concedidos e sobretudo pelo conforto de saber que estiveram e estar o sempre presentes Ao Professor Manuel Farinha e Professora Paulina Faria meus orientadores reconhe o e agrade o a confian a e interesse que em mim depositaram toda a disponibilidade demonstrada antes e durante a realiza o deste trabalho bem como pelo constante est mulo e ajudas nos momentos mais cr ticos Ao Professor Marques In cio agrade o a simpatia a disponibilidade seus conselhos e sugest es e principalmente pelos livros que me cedeu para
114. or s o consequentemente 2 a 4 vezes mais eficientes do que um termoacumulador el ctrico 5 2 2 Sistemas de climatiza o solar J existem dispon veis in meras aplica es com tecnologia solar que nos permitem obter praticamente a custo zero aquecimento de guas quentes sanit rias aquecimento ambiente no Inverno e arrefecimento no Ver o A situa o ideal para m ximo aproveitamento das instala es solares ser aquela em que a demanda nos edif cios coincide com a disponibilidade de radia o solar Figura 5 10 Solar collector yield Domestic hot water demand BM Space heating demand aS Cooling demand Figura 5 10 Procura e disponibilidade a energia solar t rmica pode cobrir grande parte das necessidades energ ticas adaptado de ESTIF Trabalho Final de Mestrado de Jos Manuel Sim es Gomes 71 Cap tulo 5 Instala es e equipamentos AQS e Climatiza o Os sistemas solares para produ o de frio podem ser de ciclo fechado m quinas de absor o ou de adsor o e m quinas de ciclo aberto dry cooling cujos sistemas mais comuns utilizam uma roda exsicante girat ria As tecnologias mais aplicadas e divulgadas s o as m quinas de absor o e as de adsor o que produzem gua fria e consomem gua quente volta dos 90 C Os chillers de absor o s o os mais utilizados em todo o Mundo A compress o t rmica do refrigerante conseguida atrav s da utiliza o de uma
115. orma de produ o esta poder ser instant nea semi instant nea com acumula o ou com semi acumula o e os combust veis poder o ir desde o carv o a energia solar e a transfer ncia de calor a partir da fonte energ tica necess ria para a produ o de gua quente pode ainda ser feita de modo directo ou indirecto No aquecimento directo a fonte energ tica actua directamente no reservat rio ou serpentina que cont m a gua a aquecer enquanto que no indirecto a fonte energ tica aquece um determinado volume de flu do o qual por condu o atrav s de um permutador mergulhado na gua a aquecer lhe eleva a temperatura As Instala es prediais de gua quente s o geralmente classificadas de acordo com o tipo de produ o podendo os sistemas ser centrais individuais ou ainda individuais isolados Tabela 5 2 Tabela 5 2 Classifica o dos Sistemas de produ o de AQS Tipo de Produ o Forma de Produ o Transfer ncia de Calor Individual Instant nea Carv o Directa Central Semi instant nea Fuel Indirecta Acumula o G s canalizado Semi acumula o GPL Lenha Energia solar Outras Os sistemas isolados sendo pouco utilizados consistem na alimenta o de um nico ponto de utiliza o sem necessidade de uma rede de gua quente Figura 5 2 64 Tecnologias de constru o associadas aos sistemas sustent veis de produ o de gua quente e de climatiza o em edif cios estado
116. os sistemas sustent veis de produ o de gua quente e de climatiza o em edif cios estado da arte Constru do no Campus do INETI ao pa o do Lumiar entre 2004 2005 e inaugurado em Janeiro de 2006 corresponde a um conceito de integra o de Sistemas Solares Passivos e Activos procurando eliminar a necessidade de recorrer aos tradicionais sistemas mec nicos de aquecimento e arrefecimento para se atingirem n veis satisfat rios de conforto ambiental tanto no Inverno como no Ver o Figura 4 16 SOLAR XXI building An Energy Efficient Building in Lisbor Campus of INETI Lumiar Figura 4 16 Edificio Solar XXI Campus do actual LNEG Guedes 2007 Neste projecto procurou se que os sistemas utilizados nao fossem meros elementos adicionados a arquitectura mas que eles proprios integrassem o edificio resultando assim numa l gica de conjunto Gon alves Cabrito 2004 um edif cio com fun es de servi os e laborat rio com uma rea total de 1500 m2 dividida em 3 pisos um dos quais enterrado na parte sul do edif cio Apresenta uma distribui o dos espa os Interiores nos quais as salas de ocupa o permanente se colocaram na parte orientada a sul de forma a tirar partido dos sistemas de aquecimento e arrefecimento directo colocados nesses espa os As zonas norte do edif cio s o ocupadas por espa os laboratoriais e salas de reuni o cuja ocupa o de car cter menos permanente Na zona central
117. oveitamento de energia solar pode alcan ar se por diversos meios Consultar o Cap tulo 3 A forma activa apresenta duas formas de transforma o a convers o t rmica e a convers o el ctrica No caso de energia solar t rmica a energia solar captada atrav s do recurso a colectores solares e utilizada na maioria dos casos para aquecimento de guas sanit rias existindo outras aplica es poss veis PER 2009 Trabalho Final de Mestrado de Jos Manuel Sim es Gomes 49 Cap tulo 4 Integra o das Energias Renov veis em Edif cios Produ o de gua Quente Sanit ria AQS Para temperatura inferiores a 60 C com per odos m nimos de utiliza o do equipamento solar entre oito e dez meses por ano Estas instala es dimensionam se normalmente para as necessidades energ ticas anuais evitando assim excedentes energ ticos nos meses de ver o Aquecimento de piscinas Dependendo do tipo e finalidade da piscina os valores da temperatura de utiliza o variam entre 25 C a 35 C sendo poss vel a aplica o a piscinas de utiliza o anual ou sazonal ver o Aquecimento ambiente Do ponto de vista tecnol gico poss vel a utiliza o da energia solar para o aquecimento ambiente de forma activa dos edif cios no entanto esta aplica o est limitada pela utiliza o em apenas 3 a 4 meses por ano sendo assim economicamente menos interessante Arrefecimento do ambiente E poss vel produzir frio
118. piciar o aproveitamento t rmico das c lulas fotovoltaicas no per odo de Inverno Cada sala comunica directamente com o espa o posterior das c lulas onde recupera o calor produzido pelas mesmas no Inverno atrav s de dois orif cios um inferior e outro superior controlados pelo utilizador da sala que abrindo os dois orif cios e permitindo a circula o do ar entre a sala e o espa o cont guo sala poder desta forma aquecer a mesma No per odo de ver o poder o ocorrer duas situa es funcionais o calor produzido nas c lulas evacuado para o exterior por dois orif cios que comunicam directamente entre os c lulas fotovoltaicas e o exterior A outra situa o corresponde ao aproveitamento do efeito de chamin e consequente evacua o do calor interno da sala para o exterior 58 Tecnologias de constru o associadas aos sistemas sustent veis de produ o de gua quente e de climatiza o em edificios estado da arte Finalmente o sistema poder funcionar na meia esta o como um sistema de pr aquecimento do ar novo no qual se admite o ar do exterior por interm dio do orif cio de comunica o entre as c lulas e o exterior e esse ar injectado directamente no interior da sala por convec o natural atrav s do orif cio superior de comunica o entre as c lulas e a sala Figura 4 18 Figura 4 18 Aproveitamento t rmico dos pain is fotovoltaicos para climatiza o ambiente Guedes 2007
119. pitulo 5 Instala es e equipamentos AQS e Climatiza o PP R por onde circula o fluido de aquecimento ou de refrigera o atrav s de um electrocirculador os sistemas em pain is geralmente de alum nio com as tubagens met licas montadas posteriormente e por ltimo os sistemas capilares compostos por um fina malha de tubos de pl stico e que s o embebidos na superf cie de acabamento do pavimento ou do tecto que sendo os mais divulgados e os mais indicados na renova o ou reabilita o de constru es Figura 5 15 Sistema Embebido no Bet o Sistema de Pain is de Tecto Suspensos Sistema de Tubos Capilares 1 18 9 Pavimento 1 Tapete Tapete D aa f att Pavimento rear Caines bh Caixa de ar Id SO GD GO m Bet o Tubos LS le Pain is embebidos NE E 000000 0000000000 at Tubos f g embebidos na massa Direc o do fluxo de calor Conforme indicado pelas setas a maior parte do efeito de arrefecimento ocorre do lado do tecto dos paineis radiantes Figura 5 15 Integra o arquitect nica dos sistemas de aquecimento arrefecimento radiante adaptado de Green Vitruvius As cargas de aquecimento e ou de arrefecimento s o adaptados a todas as fonte energ ticas caldeira de baixa temperatura sistema de pain is solares bomba de calor ou no caso de arrefecimento por um sistema de refrigera o eficiente 5 3 Colectores Solares A mais comum das tecnologias
120. projecto de arquitectura pela zona clim tica e local de implanta o do edif cio apresentando se de seguida algumas considera es relativamente t rmica de edificios e regras gerais a aplicar relativamente s estrat gias de aquecimento de arrefecimento e de ilumina o natural 24 Tecnologias de constru o associadas aos sistemas sustent veis de produ o de gua quente e de climatiza o em edif cios estado da arte 3 2 1 Forma e Orienta o do edif cio Na fase de projecto e sempre que n o existam condicionantes que impe am tal genericamente dever procurar orientar se o edificio de tal forma que a sua fachada longitudinal se encontre alinhada com o eixo Este Oeste Com esta orienta o no Inverno os raios solares incidem principalmente sobre a fachada virada a sul de forma obliqua provocando um aquecimento do edif cio e por outro lado a possibilidade de sobreaquecimento a sul no Ver o facilmente resolvida com a introdu o de sistemas de protec o como palas de sombreamento ou outros Figura 3 2 Os compartimentos com necessidades energ ticas elevadas devem ser colocados a Sul para beneficiarem mais profundamente do efeito do sol os compartimentos com necessidades energ ticas interm dias podem ser colocados em orienta es menos favor veis como Este e Oeste os compartimentos com necessidades energ ticas reduzidas devem ser colocados a Norte servindo assim de espa o tamp o Silva 200
121. r fica fotovoltaica PVGIS http valeemartins no sapo pt produtos html 02 09 09 http www adene pt ADENE Portal Portal da Ag ncia para a energia ADENE 02 09 09 http www aldageed pt http www bsc ca gov default htm Portal da comiss o de normaliza o do sector da constru o da Calif rnia USA http www buildup eu Portal Europeu da efici ncia energ tica em edif cios 01 09 2009 http www casacertificada pt empresas solucao paredes trombe 09 09 2009 http www ceceta pt energia files Portal do Centro de Estudos em Economia da Energia dos Transportes e do Ambiente CEEETA 07 07 09 http www cenerg ensmp fr case casee about html Portal do projecto Franc s para a Educa o de Arquitectos para a energia solar e a Ecologia EASE 05 07 09 http www cenerg ensmp fr case Tombazis web 2 htm 05 07 09 http www ecocasa pt energia content php id 14 Quercus Projecto Ecocasa um projecto para todos os cidad os 28 09 09 http www ectp org Portal Europeu da plataforma para a tecnologia da constru o http www eficiencia energetica com 03 07 09 http www efriarc pt index php option com frontpage amp Itemid 1 P gina da Associa o Portuguesa dos Engenheiros de Frio Industrial e Ar Condicionado EFRIARC http www enat pt pt subpages php 1id 91 amp sub 24 02 09 09 Trabalho Final de Mestrado de Jos Manuel Sim es Gomes 89 Capitulo 7
122. ra 2 11 Exig ncias funcionais da envolvente dos edif cios adaptado de Mateus 2004 14 Figura 2 12 esquerda exemplo de constru o nova Devon Inglaterra e direita constru o antiga plan cie alentejana Faria Rodrigues 2007 cccccccscceeessssesessesseeeeseeseeeeseeeseeeeeeeseeeeeees 16 Figura 2 13 esquerda fixa o entre varas de bambu e direita bambu usado na estrutura de cobertura Oea 2000 eae E E EENE AIEEE side 17 Figura 2 14 Metodologia de avalia o do ciclo de vida dos produtos da constru o 18 Figura 2 15 Classes de efici ncia ambiental no M todo LiderA eecceeeeessssscceeeeeeeeeeeeeeeeeeeeens 20 Figura 2 16 Ciclo de vida das constru es Pinheiro 2006 cccccccccccccccececeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeees 21 Figura 2 17 Abordagem integrada e sustent vel as fases do ciclo de vida de uma constru o Mateus DVO E RD RINDO NR ND ORNE IR RD IR O RN RD SN ND RR 22 Figura 3 1 Estrat gias bioclimaticas na fase de concep o AAVV 2002 AAVV 2008a 24 Figura 3 2 Orienta o adequada do edif cio Moita 1987 eeeeannns 25 Figura 3 3 Mecanismos de transmiss o de calor em edif cios Silva 2006 26 Figura 3 4 esquerda balan o de energia no Inverno e direita balan o de energia no ver o TAREB 2000 esmas dos GS ora Ri ES dao E nora GO Ss S REIS duda cos T 26 Figura 3 5 Situa es a
123. ra a sustentabilidade energ tica dos edificios com redu o dos consumos dom sticos associados aos sistemas convencionais de produ o de gua quente de aquecimento e arrefecimento ambiente contribuindo para a integra o de energias renov veis nos edif cios e para a diminui o de emiss es de gases com efeito estufa para a atmosfera 6 2 Perspectivas de trabalhos futuros Uma das limita es do trabalho foi a metodologia utilizada que envolveu apenas a recolha e compila o de dados atrav s de uma extensa pesquisa bibliogr fica Nalgumas situa es teria sido interessante a possibilidade da comprova o in loco de algumas situa es em obras em decurso ou em edif cios j constru dos o que se sugere e recomenda para trabalhos futuros Assim para trabalhos futuros indicam se os seguintes 2 vectores tem ticos I Disposi es construtivas e tecnologias associadas a Energias Renov veis Elabora o de fichas t cnicas contendo uma descri o detalhada dos sistemas de produ o de gua quente e de climatiza o com recurso a energias renov veis com apresenta o das tecnologias construtivas associadas aos diversos aproveitamentos de energia suas aplica es nos edif cios metodologias de c lculo e de constru o bem como toda a regulamenta o aplic vel aproveitamento energ tico para AQS aproveitamento energ tico para AQS e aquecimento ambiente aproveitamento energ tico para AQS aquecime
124. redes e cobertura utilizando barreiras artificiais ou naturais uso adequado da in rcia t rmica recomendando se materiais pesados em zonas clim ticas com grandes amplitudes t rmicas e mat rias mais leves para zonas amplitudes t rmicas mais baixas e a utiliza o de cores claras de forma a minimizar a absor o da radia o solar inclusive reflex o solar do meio ambiente por exemplo atrav s da cria o de espa os verdes Figura 3 20 superficie clara superficie escura Figura 3 20 Influ ncia da cor do revestimento no impacte t rmico da radia o solar AAVV 2008a Podemos assim dividir as t cnicas de arrefecimento passivo em dois grandes grupos as que limitam as cargas t rmicas cargas solares cargas internas etc e as que contribuem para a remo o das cargas t rmicas para outros ambientes gua ar solo etc Os sistemas solares passivos de arrefecimento podem classificar se tal como os de aquecimento em Sistemas Directos Sistemas Indirectos e Sistemas Separados As pr ticas de projecto a adoptar s o apresentadas na tabela seguinte Tabela 3 3 Pr ticas de projecto de sistemas passivos de arrefecimento adaptado de Rocheta Farinha 2007 Limita o das aberturas a Oeste e Este sujeitas a intensa radia o no Ver o Promo o da ventila o natural e utiliza o de chamin s solares aspiradores est ticos e torres de vento Ganho Directs Desenho de edif cios com Factor de Forma
125. rencialmente a Sul Ganho Adop o de vidros duplos e de protec es exteriores para controlo da transfer ncia do calor do interior irecto para o exterior Utiliza o de cores claras nas superf cies verticais interiores e de cores escuras nos pavimentos Utiliza o de lanternins e de clarab ias para obten o de ganhos t rmicos atrav s da cobertura Ganho Indirecto Ganho Separado 3 3 1 Sistemas de Ganho Directo S o os sistemas mais simples e vulgarmente utilizados consistem na capta o da radia o solar para o espa o interior de um edif cio a aquecer atrav s de v os envidra ados bem orientados As massas t rmicas envolventes paredes e pavimentos absorvem e armazenam durante o per odo diurno o calor que resultou da incid ncia da radia o solar e que durante o per odo nocturno devolvem no ao interior do edificio Figura 3 15 Um sistema de ganho directo s e no entanto coerente quando dele fazem parte integrante o isolamento t rmico nocturno pelo lado exterior do v o portadas estores os sombreadores de uso sazonal e os mecanismos de ventila o sem os quais n o poder ser garantido o controle sobre o seu balan o t rmico Figura 3 15 Sistema solar passivo de ganho directo com armazenamento t rmico Adaptado de Silva 2006 3 3 2 Sistemas de Ganho Indirecto ou Desfasado A capta o de energia directa tem como principal inconveniente a depend ncia absoluta das horas
126. rmitam uma circula o cruzada nos ambientes o que pode ser alcan ado por meio de venezianas associadas as portas internas dos ambientes Lamberts 2007 Fachada dupla ventilada Actuam como zonas de transi o entre o exterior e o Interior j que reduzem a perda de calor no Inverno e o ganho de calor no Ver o por n o ter se uma radia o directa no ambiente Quando se combina ventila o do espa o entre as duas fachadas melhora o seu desempenho A fachada dupla pode consistir tamb m numa fachada verde por meio de pergolado vertical com vegeta o Ventila o atrav s do efeito chamin A taxa de ventila o aumenta com a diferen a de temperatura do ar j que o ar interno mais quente tende a sair atrav s de aberturas mais altas da edifica o sendo substitu do por ar mais frio que entra atrav s das aberturas mais baixas A dist ncia vertical entre as aberturas influi aumentando a taxa de ventila o quanto maior a dist ncia na altura entre as aberturas Lamberts 2007 A Chamin Solar permite extrair o ar quente dos espa os ocupados e deve terminar a uma altura superior cobertura Ventila o com efeito chamin balanceado Nesta estrat gia o ar entra numa chamin onde a temperatura est perto da externa passa atrav s do ambiente e sai atrav s de outra chamin que carrega o ar mais quente Figura 3 27 Para climas quentes e secos pode ser colocado spray de gua dentro da chamin de entrada do ar
127. rofundidade de 5 m a temperatura de 15 C aproximadamente e que se mant m est vel durante todo o ano teremos ent o dispon vel uma fonte de energia que poder ser aproveitada para a satisfa o de necessidades t rmicas nos edif cios quer para a produ o de gua quente sanit ria quer para a climatiza o dos espa os Actualmente os sistemas geot rmicos em desenvolvimento envolvem a tecnologia de bombas de calor com aproveitamento da energia geot rmica bombas de calor geot rmicas e a capta o da energia conseguida atrav s de tubagens enterradas onde circula um flu do de transfer ncia geralmente agua e um aditivo anti congelante Na esta o fria a energia libertada no espa o a aquecer e inversamente na esta o quente o excesso de calor do mesmo espa o transferido para o solo Figura 4 15 AAVV 2008b lh HH summer A sonnent roung l temperature Cooled 17 19 C Hett R absorbed returns by earth Constant round temperature 17 19 C Image Your Home Technical Manual Figura 4 15 Aproveitamento da energia geot rmica 4 7 Exemplo de boas pr ticas Best Practices Edif cio Solar XXI O Edif cio Solar XXI pretende ser um bom exemplo da integra o e aplica o de energias renov veis num edif cio de servi os bem como um exemplo de um edif cio energeticamente eficiente e de baixo consumo energ tico 56 Tecnologias de constru o associadas a
128. s o t rmica linear W m C B perimetro do pavimento ou o desenvolvimento da parede m Parede em contacto com o solo Pavimento em contacto komo solo a Figura 3 5 Situa es a evitar esquerda perdas por paredes e pavimentos em contacto com o solo e direita perdas por pontes t rmicas adaptado de Rodrigues 2007 Renova o do ar Este termo expressa a quantidade de energia necess ria para trazer ar fresco do exterior que entra no edif cio atrav s da infiltra o e ventila o para obten o das condi es ambiente desejadas e representa perda de calor no Inverno e ganho no Ver o A infiltra o depende da permeabilidade da envolvente e pode apenas ser parcialmente controlada Torna se necess rio um m nimo de renova es de ar por hora 0 6 Rph em edif cios conforme a NP 1037 1 de forma a obter uma qualidade de ar interior aceit vel Figura 3 6 Figura 3 6 Perdas de calor por renova o de ar adaptado de Rodrigues 2007 Trabalho Final de Mestrado de Jos Manuel Sim es Gomes 2 Capitulo 3 Edificios Bioclimaticos Outro par metro de grande import ncia para o conforto no interior do edificio a permeabilidade ao ar das janelas que dever ser limitada de forma a reduzir as perdas de calor As caixas de estore podem tamb m ser uma importante fonte de perdas de calor e entrada de ar n o controlada Para eliminar este problema deve se desmontar a tampa da caixa e coloc
129. solu o refrigerante absorvente l quido e uma fonte de calor substituindo assim o consumo de electricidade de um com pressor mec nico Para gua arrefecida acima dos 0 C tal como utilizada na climatiza o usada normalmente uma solu o gua brometo de l tio H 0 L1Br em que a gua o refrigerante Figura 5 11 Agua quente Agua de calor motriz arrefecimento Gerador Condensador Absorvedor Evaporador Agua de Agua arrefecimento refrigerada Figura 5 11 esquerda esquema de princ pio de um Chiller de Absor o e direita Chiller de Absor o no Hotel de Rethymnon Creta Gr cia AAVV 2008a No caso dos chillers de adsor o em vez de uma solu o l quida s o utilizados materiais adsorventes s lidos As m quinas dispon veis no mercado utilizam a gua como refrigerante e um gel de s lica como adsorvente A m quina consiste em dois compartimentos adsorventes um evaporador e um condensador Figura 5 12 CONDENSADOR gua de arrefecimento Agua de arrefecimenta calor motriz Agua refrigerada EVAPORADOR Figura 5 12 A esquerda esquema de princ pio de um Chiller de Adsor o e direita Chiller de Adsor o em Sarantis na Gr cia AAVV 2008a 72 Tecnologias de constru o associadas aos sistemas sustent veis de produ o de gua quente e de climatiza o em edificios estado da arte Os sistemas de arrefecimento
130. stituto Nacional de Engenharia Tecnologia e Inova o 2004 Gouveia Vitor Integra o de energia e lica solar t rmica na produ o de gua quente Disserta o de mestrado Departamento de engenharia mec nica da Universidade de Aveiro 2007 Guedes Manuel Arquitectura Sustent vel Apresenta o na Lisboa E Nova 2007 Lamberts Roberto Dutra Luciano Pereira Fernando O R Efici ncia Energ tica na Arquitectura PW Editores Brasil S o Paulo 1997 Lamberts Roberto Triana Maria Levantamento do estado da arte energia Projecto tecnologias para constru o habitacional mais sustent vel Projecto Finep 2386 04 S o Paulo 2007 Dispon vel 19 Set 09 em http www habitacaosustentavel pcc usp br pdf D2 2 energia pdf Lanham Ana Gama Pedro Braz Renato Arquitectura Bioclim tica perspectivas de inova o e futuro Semin rios de Inova o IST Junho de 2004 Loureiro David Desenvolvimento da Energia Solar em Portugal Apresenta o na Escola da Energia 2009 GALP EcoEscolas Mar o 2009 Dispon vel em http www abae pt programa EF escola energia 2009 docs energia solar david loureiro pdf Mateus Ricardo Novas tecnologias construtivas com vista sustentabilidade da constru o Disserta o para obten o do grau de mestre em engenharia civil Departamento de engenharia civil da Universidade do Minho Mar o de 2004 Mendon a Paulo Habitar sob uma segunda pele estrat
131. sustent veis de produ o de gua quente e de climatiza o em edif cios estado da arte renov vel nos edif cios despertar a consci ncia e conhecimentos dos consumidores para a efici ncia energ tica dos edificios fornecendo informa o e apoio para ultrapassar os obst culos aos investimentos neste sector No mbito deste projecto foram j produzidas duas publica es que se encontram dispon veis para download na p gina A utiliza o racional de energia nos edif cios p blicos e a Efici ncia energ tica nos edif cios residenciais Figura 2 10 t er Ed A utiliza o Efici ncia racional energ tica de energia nos edif cios em edificios residenciais publicos Figura 2 10 Publica es sobre Efici ncia Energ tica editadas no mbito do projecto Enerbuilding 2 4 Pr ticas construtivas com vista sustentabilidade Existem v rias formas de melhorar a efici ncia energ tica dos edif cios Uma parte da responsabilidade em n o desperdi ar energia caber aos ocupantes que ter o para isso de ser de alguma forma sensibilizados mas seguramente aos projectistas que concebem o edif cio que compete dot lo com o m ximo poss vel de qualidades que permitam a gest o das energias dispon veis da forma mais racional Mendon a 2005 A combina o de materiais utilizados na materializa o dos diversos elementos de constru o de um edificio denomina se por solu o construtiva e a
132. ta a an lise dos conceitos fundamentais da Arquitectura Bioclim tica de edificios apresentando se as estrat gias passivas de aquecimento e de arrefecimento as possibilidades de integra o das energias renov veis nos edif cios e as tecnologias de constru o associadas nos diversos contextos Na energia solar t rmica dado especial destaque aos colectores para aquecimento de guas aquecimento ambiente e arrefecimento solar S o ainda apresentados alguns exemplos de boas pr ticas em edificios sustent veis e energeticamente eficientes com aplica o destas tecnologias Palavras chave T cnicas Construtivas Energias renov veis Climatiza o Constru o Sustent vel Efici ncia Energ tica guas quentes sanit rias AQS Abstract ABSTRACT This dissertation presents the state of art of the construction technologies associated with the sustainable systems of hot water production and climatization in buildings and it also aims to be a contribute for the sustainability in construction and energy efficiency in buildings A deep study of the concepts of sustainable construction and energy efficiency in buildings 1s made presenting some of the most used tools for evaluation of sustainability and in addition some methods for expedite attainment of the energy efficiency class An analysis of the Bioclimatic Architecture of buildings concepts is made presenting the passive strategies of heating and c
133. te e de climatiza o em edif cios estado da arte Elaborada por Laura Aelenei e H lder Gon alves uma metodologia muito simplificada que com base em 5 par metros fornece uma indica o muito fi vel sobre a Classe Energ tica do edificio Os cinco par metros s o Localiza o 11 12 13 Tipo de Edif cio Moradia Apartamento interm dio ou de cobertura Qualidade m dia da envolvente U Tipo de equipamento para aquecimento e arrefecimento e fonte energ tica el ctrico ou g s e exist ncia ou n o do sistema solar Definidos estes par metros obt m se a Classe Energ tica indicativa do edif cio em estudo com um elevado grau de rigor Figura 2 7 N o substituindo os procedimentos vigentes e regulados no mbito do SCE esta ferramenta destina se a projectistas peritos qualificados e demais utilizadores e surge como auxiliar de procedimentos de c lculo e encontra se dispon vel em http www ineti pt noticias desenv noticias aspx 1d 19101 e entific a o Energetica ga Edihcios Resid encis METODO EXPEDIDO PARA OETEN O DA CLASSE ERERGETICA FE rea y andei animoa ma o P se a Kiai hire Miu a Ta us Der BEfuis i url SSSRA fal tag tot fad bga Tchin Baina i Birit i Flagra Ehicire oia Seepeeniador ____ homba calar Figura 2 7 M todo expedito desenvolvido no INETI para obten o da classe energ tica 2 3 2 Recursos na
134. tribui o global da irradia o solar em Wh m2 AAVV 2004D 48 Figura 4 3 Cozinhas solares fotos de Nuno Amaral cccccccccccccccceceeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeees 51 Figura 4 4 C lulas fotovoltaicas http www raplus pt ccccccccccceeceeeeeeeeeeeeeseeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeees 51 Figura 4 5 Sistema solar fotovoltaico http www raplus pt e reerererrrees 52 Figura 4 6 Microgera o para venda rede T amp T Multim trica 0 0 eeccceeseessssseeeeeeeeeeeeeeseeeens 52 Figura 4 7 Adi o de colector em elemento de fachada EREC erre 52 Figura 4 8 Aplica es da bioenergia AAVV 20048 sssnsssssnnsesssssssssssssssssrereeesssssssssssssssssrreeeesss 53 Figura 4 9 esquerda estilhas de madeira ao centro pelletes de madeira e direita briquetes de madeira armazenados CAA VV 20048 enra ent 53 Figura 4 10 A esquerda lareira aberta e direita salamandra http www sitiodaslareiras com 54 Figura 4 11 esquerda sistema de alimenta o autom tica http www raplus pt e direita exemplo de embalagem de pelletes dispon vel numa superficie comercial folheto LIDL 54 Figura 4 12 Sistema combinado de aquecimento com pelletes e solar t rmico AA VV 20044 54 Figura 4 13 Distribui o do tipo de fornecimento de calor para um ano tipo AAVV 2004a 59 Figura 4
135. tudar solu es de design passivo atendendo especialmente forma do edificio orienta o do mesmo bem como dos v o envidra ados prever adequados dispositivos de sombreamento aproveitar a In rcia t rmica fazer uso da ventila o natural no ver o 2 4 1 Sistemas construtivos empregando materiais naturais O emprego de materiais naturais na constru o pode vir a tornar se uma op o sustent vel Estes normalmente t m uma energia incorporada menor s o menos t xicos que os materiais ditos convencionais n o prejudicam o ambiente e muitos como a terra crua a madeira o bambu e as fibras naturais s o renov veis e reutiliz veis A constru o de edif cios com paredes termicamente eficientes em que ao mesmo tempo n o s o consumidas grandes quantidades de energia na sua constru o ou demoli o uma forma de promover a redu o do consumo energ tico Passamos agora em revista alguma destas op es de sistemas construtivos n o convencionais utilizando materiais naturais Trabalho Final de Mestrado de Jos Manuel Sim es Gomes 15 Capitulo 2 Sustentabilidade e Efici ncia Energ tica Constru es em Terra A constru o em terra crua apresenta muitas potencialidades como sejam o elevado conforto t rmico muito associado in rcia t rmica que propicia o bom comportamento ac stico especialmente face a sons a reos associado sua massa a economia energ tica inerente em termos de
136. u antes Assim uma forma de energia pode ser muito eficaz e pouco eficiente como exemplifica o g s no esquentador de gua relativamente ao cilindro el ctrico O ideal ser conseguir tecnologias que fa am convergir a efic cia e a efici ncia nos processos de utiliza o de energia Ramos 2007 22 Tecnologias de constru o associadas aos sistemas sustent veis de produ o de gua quente e de climatiza o em edificios estado da arte 3 EDIF CIOS BIOCLIM TICOS 3 1 Introdu o e generalidades sobre o tema Na Europa os edif cios constituem o espa o onde as pessoas permanecem cerca de 90 do seu tempo gerando tal facto uma apreci vel demanda energ tica para aquecimento arrefecimento e ilumina o Justifica se assim a import ncia da implementa o de pr ticas de projecto considerando a integra o harmoniosa do edificado com o meio ambiente e se implementem tecnologias energeticamente sustent veis e que recorram a formas de energia renov veis para fazer frente a estes problemas do consumo energ tico e contribui o para diminui o da emiss o de gases com efeito de estufa Os edif cios bioclim ticos s o projectados tendo em conta o clima e tirando partido da exposi o solar de forma a optimizar o conforto t rmico no seu interior Integrando os sistemas solares passivos e eventualmente sistemas solares activos Os sistemas passivos integrados nos edif cios destinados ao seu aquecimento ou arrefeci
137. ubo ou para um ponto onde circula o fluido e que vai absorver a energia solar Este fluido aquecer at atingir uma temperatura elevada entre centenas a milhares de graus Celsius sendo depois encaminhado para uma turbina ou motor produzindo movimento mec nico de rota o o qual ser convertido em energia el ctrica por um alternador CEETA 2009 4 3 Energia Solar Fotovoltaica Na energia solar fotovoltaica a convers o de energia solar em electricidade ocorre em c lulas fotovoltaicas usualmente constitu das por sil cio e outros materiais semi condutores Figura 4 4 Paine de c lulas pol erstalinas Painel solar a Si Figura 4 4 C lulas fotovoltaicas http www raplus pt 7 O sistema constitu do essencialmente pelo colector fotovoltaico pelo grupo acumulador para armazenamento de energia por um controlador de carga de bateria e um inversor de corrente pois os colectores produzem corrente cont nua e a maioria dos electrodom sticos consome corrente alterna Figura 4 5 Trabalho Final de Mestrado de Jos Manuel Sim es Gomes 51 Capitulo 4 Integra o das Energias Renov veis em Edif cios Figura 4 5 Sistema solar fotovoltaico http www raplus pt No caso do propriet rio se conseguir inscrever como microprodutor de energia el ctrica torna se mais vantajoso vender a energia produzida a rede e consumir da mesma por um pre o 5 vezes Inferior Figura 4 6 Figura 4 6
138. uipamentos AQS e Climatiza o Acontece que quanto maior a concentra o mais pequeno o ngulo com a normal aos colectores segundo o qual t m que incidir os raios solares para serem captados pelo que o colector tem de se manter sempre perpendicular aos raios solares seguindo o sol no seu movimento aparente diurno Esta uma desvantagem pois o mecanismo de controle para fazer o colector seguir a traject ria do sol bastante dispendioso e complicado para al m de s permitir a capta o da radia o directa PER 2009 Figura 5 17 esquerda esquema da reflex o da radia o solar no colector concentrador e direita sistema de orienta o do colector concentrador adaptado de Gouveia 2007 5 3 3 Colectores Concentradores Parab licos CPC O desenvolvimento da ptica permitiu muito recentemente a descoberta de um novo tipo de concentradores chamados CPC ou Winston que combinam as propriedades dos colectores planos tamb m podem ser montados em estruturas fixas e t m um grande ngulo de vis o o que tamb m permite a capta o da radia o difusa com a capacidade de produzirem temperaturas mais elevadas gt 70 C como os concentradores convencionais do tipo de lentes Figura 5 18 PER 2009 Figura 5 18 Esquema da reflex o da radia o solar nos colectores CPC em fun o da orienta o solar adaptado de Gouveia 2007 A diferen a fundamental entre estes colectores e os
139. ura 3 11 Figura 3 11 esquerda exemplo de sombreamento com uma rvore de folha de caduca no Inverno e no Ver o e a direita exemplo de sombreamento com uma trepadeira Adaptado de Lanham Gama e Braz 2004 Ao considerarmos o dispositivo de sombreamento a colocar necess rio decidir se s o exteriores ou interiores O sombreamento exterior mais eficiente na redu o dos ganhos solares pois os raios solares s o interceptados antes de atingirem os envidra ados Figura 3 12 mas estes dispositivos s o normalmente mais dispendiosos na instala o e manuten o Por outro lado os dispositivos interiores s o mais econ micos e f ceis de ajustar a qualquer situa o protegendo melhor os ocupantes do encadeamento e brilho excessivo Silva 2006 As protec es exteriores constituem uma barreira mais eficaz entrada de radia o dado que as interiores acumulam calor que depois n o regressa ao exterior Rodrigues 2007 l BA INVERNO Z vl Pa LARLY VERAG Figura 3 12 A esquerda pormenor da fachada Sul e a direita efeito das palas Goncalves Cabrito Oliveira Patricio 1997 Trabalho Final de Mestrado de Jos Manuel Sim es Gomes 31 Capitulo 3 Edificios Bioclimaticos O impacto da radia o solar poder ser reduzido fazendo uso de diferentes dispositivos de sombreamento AVV 2002 AAVV 2008a estruturas de sombreamento verticais orienta es Este e Oeste estrutur

Tecnologias de Construção Associadas aos Sistemas Sustentáveis

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