Concepção de Edifícios Energeticamente Eficientes com Incorporação de Energias Renováveis

CONCEPÇÃO DE EDIFÍCIOS ENERGETICAMENTE EFICIENTES COM INCORPORAÇÃO DE ENERGIAS RENOVÁVEIS

ARTUR MANUEL DA SILVA RIBEIRO

UNIVERSIDADE DE TRÁS-OS-MONTES E ALTO DOURO

Vila Real, 2008

DISSERTAÇÃO DE MESTRADO EMENGENHARIA ELECTROTÉCNICA E DE COMPUTADORES

III

Concepção de edifícios energeticamente eficientes com

incorporação de energias renováveis

por

Artur Manuel da Silva Ribeiro

Orientador : Doutor José Manuel Ribeiro Baptista

Co-Orientador : Doutor João António Esteves Ramos

Colaborador : Mestre Paulo José Limão Gata Amaral Rodrigues

Dissertação submetida à


para obtenção do grau de

MESTRE

em Engenharia Electrotécnica e de Computadores,

de acordo com o disposto no D.L. 74/2006 de 24 de Março e no

Regulamento de Estudos Pós-Graduados da UTAD

D.R., 2ª série - Deliberação n.º 2391/2007

V

Orientação científica:

José Manuel Ribeiro Baptista

Doutor em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Professor Auxiliar do Departamento de Engenharias da

Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro

João António Esteves Ramos

Doutor em Engenharia Mecânica

Professor Coordenador do Departamento Engenharia do Ambiente da

Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Leiria do

Instituto Politécnico de Leiria

Paulo José Limão Gata Rodrigues Amaral

Mestre em Sistemas e Automação

Professor Adjunto do Departamento de Engenharia Electrotecnica da

Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Leiria do


VII

Dedicatória

A todos os Munícipes do Concelho de Alcobaça, esperando que este trabalho contribua para a

melhoria da qualidade dos edifícios de responsabilidade Municipal.

A toda a minha família, em especial mulher e filhos, pelo apoio dado durante esta jornada, de

modo a que conseguisse realizar mais este sonho.

"Na natureza nada se cria, nada se perde, tudo se transforma" (Lavoisier).

“Tudo na natureza é energia”.

“Nunca deixem de sonhar. O sonho comanda a vida.”, pois tudo fiz para que este sonho se

torne realidade um dia.

IX


Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Os membros do Júri recomendam à Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro a aceitação da

dissertação intitulada “Concepção de edifícios energeticamente eficientes com incorporação de

energias renováveis” realizada por Artur Manuel da Silva Ribeiro para satisfação parcial dos

requisitos do grau de Mestre.

Dezembro 2008

Presidente: Salviano Soares Filipe Pinto Soares

Direcção do Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de

Computadores do Departamento de Engenharias da


Vogais do Júri: Helder José Perdigão Gonçalves


Investigador Principal do Departamento de Energias Renováveis do

INETI

José Manuel Ribeiro Baptista

Doutor em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Orientador do Departamento de Engenharias da


João António Esteves Ramos


Co-Orientador da Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Leiria do


XI

Concepção de edifícios energeticamente eficientes com incorporação de energias renováveis

Artur Manuel da Silva Ribeiro. Submetido na Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro

para o preenchimento dos requisitos parciais para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Resumo Nesta dissertação, pretende analisar-se o estado da arte, respeitante aos sistemas activos e passivos, que permitam conceber um edifício energeticamente eficiente e sustentável, tendo como modelo de estudo um edifício escolar. Para se obter uma base de comparação do modelo proposto foi analisado um edifício existente e extrapolados os seus resultados para as dimensões e capacidade propostas. Com o modelo proposto, espera-se uma viragem radical na forma de conceber um edifício tornando-o, em última análise, auto-sustentável, deixando de ser uma fonte de despesa para ser uma fonte de receita. Foi conseguido o seu enquadramento bio-climático e disposição dos espaços, favorecendo a integração de cada um dos sistemas passivos e activos. Deu-se particular atenção às componentes da iluminação natural e sua articulação com a iluminação artificial, minimizando esta, bem como sistemas de arrefecimento ou aquecimento através de ventilação por permutador de calor ar-solo, colector de ar, efeito cruzado ou efeito chaminé, garantindo uma excelente qualidade do ar e conforto interior. A integração de sistemas auxiliares nos processos de aquecimento ambiente, AQS e arrefecimento, visam garantir, em situações limite extraordinárias onde a componte passiva não consiga suprir as necessidades, que sejam mantidos os parâmetros para um funcionamento eficiente. Outra das preocupações, foi a de que a qualidade da energia consumida tivesse padrões elevados contribuindo também para uma redução da factura energética. Do ponto de vista da sustentabilidade fez todo o sentido estudar-se a integração de um sistema de reutilização de águas pluviais e “cinzentas”, o qual através da eficiência hídrica está intimamente ligado à eficiência energética do edifício através do indicador das emissões de CO2. A automatização dos sistemas passivos e activos através da gestão técnica centralizada levaram a criar nos sistemas de ventilação natural integrações de actuadores com perspectivas inovadoras. Na avaliação do comportamento térmico através do RCCTE, foram implementadas metodologias dinâmicas associadas aos sistemas passivos. A avaliação energética, como corolário do estudo, demonstrou o excelente desempenho do edifício onde no saldo anual, com a integração de sistemas activos de produção de energia renovável, tornaram possível a classificação do edifício como NZEB e “Zero” Carbono. Palavras chave: Eficiência energética, eficiência hídrica, auto-sustentável, iluminação natural, ventilação natural, permutador de calor ar-solo, colector de ar, ventilação cruzada, efeito chaminé, sistemas activos, sistemas passivos, gestão técnica centralizada, reutilização água, CO2 e NZEB.

XIII

Design of buildings with energy efficient incorporation of renewable energy

Artur Manuel da Silva Ribeiro. Submitted at the University of Trás-os-Montes e Alto Douro

for the partial fulfilment of the requirements for obtaining the degree of Master in Electrical and Computer Engineering

Abstract This dissertation, aims to examine the state of art in relation to active and passive systems, which enable to design an energy-efficient and sustainable building, taking as a model of study a school building. To achieve a basis for comparison of the proposed model it was considered an existing building and extrapolated its results to the size and capacity proposed. With the proposed model, it is expected a radical change in the way of designing a building making it ultimately self-sustaining, being longer a source of expenditure to be come a source of revenue. It was achieved a concern bio-climatic environment and layout of spaces, encouraging the integration of individual active and passive systems. It was given particular attention to components of natural light and its relationship to artificial light, minimizing this as well as systems for cooling or heating ventilation through a heat exchanger air to ground, trap air, crossover effect or chimney effect, ensuring an excellent air quality and inside comfort. The integration of auxiliary systems in the processes of heating, cooling and AQS, seek to ensure, in situations where the limit overtime passive component its not able to meet the needs, that the parameters for an efficient functioning are maintained. Another concern was that the quality of the energy consumed had high standards also, contributing to a reduction of the energy bill. From the perspective of sustainability it made all the sense studing the integration of a system to reuse of rainwater and "gray", through which water efficiency is closely linked to energy efficiency of the building through the indicator of CO2 emissions. The automation of active and passive systems through centralized management technique led us to create natural ventilation systems, integrations of actuators with innovative perspectives. In assessing the thermal behavior through RCCTE it were implemented dynamic methodologies associated with passive systems. The energy assessment, as a corollary of the study has demonstrated the excellent performance of the building in the the annual balance, with the integration of active systems of renewable energy production, that made possible the classification of the building as NZEB and “Zero” Carbon. Key words: energy efficiency, water efficiency, self-sustainable, natural light, natural ventilation, heat exchanger air to ground, trap air, cross ventilation, chimney effect, active systems, passive systems, centralized technical management, reusable water, CO2 and NZEB.

XV

Agradecimentos

Ao meu Orientador, Professor Doutor José Baptista, pela aceitação desta tarefa, assim como o

reconhecimento no apoio dispensado, interesse e acompanhamento para a realização deste

trabalho.

Ao meu Co-orientador, Professor Doutor João Ramos, pela minha satisfação pessoal com a

aceitação desta tarefa, devida à grande motivação que sempre me emprestou noutras fases,

como aluno da ESTG-Leiria, assim como o reconhecimento no apoio dispensado, interesse,

acompanhamento e pelos meios postos à disposição para a realização deste trabalho.

Ao Engº Nuno Ferreira, meu colega de trabalho, pela ajuda e disponibilidade na abordagem e

discussão das questões térmicas do edifício, face à regulamentação em vigor.

À Arq.ª Sandra Felix, minha colega de trabalho, pela ajuda e disponibilidade na abordagem e

discussão das questões paisagísticas, bem como no processo de revisão do documento.

À Eng.ª Fabiana Fraga, minha colega de trabalho, pela ajuda e disponibilidade na abordagem

e discussão das questões hídricas, bem como no processo de revisão do documento.

Ao Concelho Directivo da Escola 23 de Valongo do Vouga, em particular, à prof. Ana

Cristina Abrantes, pelo apoio prestado durante a visita à escola.

Ao Arqº Rui Orfão, pela disponibilidade em esclarecer a concepção da escola Alto da Faia

que o levou a receber o prémio DGE 2003.

À Engª Mónica Monteiro, pela ajuda e disponibilidade na abordagem e discussão das questões

relativas ao sistema permutador de calor ar-solo.

Aos Eng.º Silva Afonso, Engº Vitor Simões, Engª Sara Rossa e Engª Cristina Baia, pela ajuda

e disponibilidade na abordagem e discussão das questões relativas à reutilização de água.

Ao Engº Nuno Ramos, pela ajuda e disponibilidade na abordagem termo-higroscópica dos

edifícios.

Ao Engº Almerindo Ferreira, pela ajuda e disponibilidade na abordagem à temática das

barreiras ao vento.

Ao Engº Francisco Trindade, pela ajuda e disponibilidade na abordagem dos sistemas AVAC.

XVI

Ao Dr. João Viegas e Dr. Moret Rodrigues, pela informação disponibilizada relativa à

ventilação natural.

Ao Engº Michael Deppner e Engº Rui Castro, pela informação disponibilizada na temática

fotovoltaica.

Ao Engº Fernando Vaz, pela ajuda e disponibilidade na abordagem aos sistemas solares

térmicos.

Ao Engº Augusto Terroso, pela ajuda e disponibilidade na abordagem ao piso radiante.

Ao Engº Rui Raposinho, pela informação disponibilizada relativa à qualidade de energia.

Ao Engº Luis Sykes, pela ajuda e disponibilidade na abordagem à gestão técnica centralizada.

Ao Engº Luis Barata Feio, pela informação disponibilizada relativa aos actuadores.

À Engº Dulce Silva, pelos dados meteorológicos disponibilizados.

Ao Engº Eliseu Ribeiro, pela ajuda e informação disponibilizada relativa à Escola 23 de

Valongo do Vouga.

Ao Engº Ávila e Sousa, pela informação disponibilizada relativa a elementos construtivos.

Ao Engº Carlos Bigode, pela ajuda e disponibilidade na abordagem às características dos

envidraçados.

À Engª Mª da Luz Oliveira, pela ajuda e informação disponibilizada na temática de vácuo

pluvial.

À Engª Norma Franco, pela ajuda disponibilizada na abordagem às emissões de CO2.

Ao Engº António Almeida, pela informação disponibilizada na temática de UPS.

Ao Sr. António Júlio, pela informação disponibilizada sobre cozinhas industriais.

Ao Sr. Manuel Dias, pela informação disponibilizada sobre o processo construtivo do registo

de fachada.

Obrigado a todos aqueles que com pequenos contributos foram de grande importância.

UTAD, Vila Real Artur Manuel da Silva Ribeiro

29 de Dezembro de 2008

XVII

ÍNDICE

RESUMO XI

ABSTRACT XIII

AGRADECIMENTOS XV

CHAVE DE ABREVIATURAS OU SIGLAS XXI

LISTA DE FIGURAS XXV

LISTA DE TABELAS XXXV

1. INTRODUÇÃO ................................................................................................................................................. 3

1.1. MOTIVAÇÃO .................................................................................................................................................. 3

1.2. OBJECTIVOS .................................................................................................................................................. 4

1.3. ESTRUTURA DA DISSERTAÇÃO ...................................................................................................................... 4

2. ESTADO DA ARTE .......................................................................................................................................... 9

2.1. PESQUISA BIBLIOGRÁFICA ............................................................................................................................. 9

2.1.1. Estratégias bioclimáticas ...................................................................................................................... 9 2.1.1.1. Concepção ..................................................................................................................................................... 11

2.1.1.1.1. Estratégias de aquecimento .................................................................................................................... 15 2.1.1.1.2. Estratégias de arrefecimento .................................................................................................................. 16

2.1.1.2. Arquitectura ................................................................................................................................................... 18 2.1.1.3. Dados climáticos ............................................................................................................................................ 21

2.1.1.3.1. Temperatura ........................................................................................................................................... 21 2.1.1.3.2. Humidade relativa do ar ......................................................................................................................... 21 2.1.1.3.3. Pluviosidade ........................................................................................................................................... 22 2.1.1.3.4. Ventos .................................................................................................................................................... 22 2.1.1.3.5. Radiação solar ........................................................................................................................................ 23 2.1.1.3.6. Vegetação .............................................................................................................................................. 24 2.1.1.3.7. Conforto térmico .................................................................................................................................... 25

2.1.2. Desempenho energético ...................................................................................................................... 27 2.1.2.1. Pontes térmicas .............................................................................................................................................. 29 2.1.2.2. Condensações ................................................................................................................................................ 29 2.1.2.3. Envolvente ..................................................................................................................................................... 31

2.1.2.3.1. Paredes ................................................................................................................................................... 31 2.1.2.3.2. Envidraçados .......................................................................................................................................... 33 2.1.2.3.3. Cobertura ............................................................................................................................................... 41 2.1.2.3.4. Pavimento .............................................................................................................................................. 42 2.1.2.3.5. Isolamento .............................................................................................................................................. 42

2.1.3. Ventilação ........................................................................................................................................... 48

2.1.4. Qualidade do ar interior ..................................................................................................................... 49

XVIII

2.1.5. Sistemas passivos ................................................................................................................................ 51 2.1.5.1. Iluminação natural ......................................................................................................................................... 52

2.1.5.1.1. Factor da luz do dia ............................................................................................................................... 56 2.1.5.1.2. Integração da iluminação natural e artificial .......................................................................................... 56

2.1.5.2. Ganho solar directo ....................................................................................................................................... 59 2.1.5.3. Ganho solar indirecto .................................................................................................................................... 61 2.1.5.4. Permutador de calor ar-solo .......................................................................................................................... 62 2.1.5.5. Colector de ar ................................................................................................................................................ 65 2.1.5.6. Ventilação natural ......................................................................................................................................... 66

2.1.5.6.1. Arrefecimento Passivo........................................................................................................................... 74 2.1.5.6.1.1. Ventilação ...................................................................................................................................... 75 2.1.5.6.1.2. Chaminé solar ................................................................................................................................ 76

2.1.6. Sistemas activos .................................................................................................................................. 80 2.1.6.1. Solar térmico ................................................................................................................................................. 82 2.1.6.2. Solar fotovoltaico .......................................................................................................................................... 83 2.1.6.3. Protecção solar .............................................................................................................................................. 87 2.1.6.4. Piso radiante .................................................................................................................................................. 91 2.1.6.5. Reutilização de águas “cinzentas” e pluviais ................................................................................................. 96

2.1.6.5.1. Manutenção ......................................................................................................................................... 101 2.1.6.6. Gestão técnica centralizada ......................................................................................................................... 103 2.1.6.7. Eficiência energética ................................................................................................................................... 104

2.2. LEGISLAÇÃO ............................................................................................................................................. 107

2.2.1. Política energética ............................................................................................................................ 108

2.2.2. Sistema energético ............................................................................................................................ 112

2.2.3. Produtor de energia .......................................................................................................................... 113

2.2.4. Remunerações de produção .............................................................................................................. 114

2.2.5. Certificação de edifícios ................................................................................................................... 118

2.3. PROGRAMAS DE APOIO .............................................................................................................................. 119

2.3.1. Programa operacional regional do centro - 2007/2013 (FEDER) ................................................... 119 2.3.1.1. Regulamento Específico – Requalificação da Rede Escolar de 1.º Ciclo do Ensino Básico e da Educação

Pré-Escolar ............................................................................................................................................................... 121 2.3.1.2. Regulamento Específico – Acções de Valorização e Qualificação Ambiental ............................................ 122

2.3.2. Programa operacional - 2007/2013 (FEDER) ................................................................................. 122

3. METODOLOGIA DE TRABALHO............................................................................................................ 127

3.1. CONSIDERAÇÕES PRELIMINARES ............................................................................................................... 127

3.2. PESQUISA BIBLIOGRÁFICA SOBRE O ESTADO DA ARTE ............................................................................... 127

3.3. CARACTERIZAÇÃO DE UM EDIFÍCIO EXISTENTE COMO REFERÊNCIA ........................................................... 128

3.3.1. Situação actual .................................................................................................................................. 128

3.3.2. Auditoria energética ......................................................................................................................... 135

3.3.3. Auditoria de consumos de água ........................................................................................................ 138

3.3.4. Conforto interior ............................................................................................................................... 140

XIX

3.3.4.1. Térmico........................................................................................................................................................ 141 3.3.4.2. Qualidade do ar ............................................................................................................................................ 145

3.3.5. Termografia ...................................................................................................................................... 146

3.3.6. Indices de eficiência ......................................................................................................................... 147 3.3.6.1. Energética .................................................................................................................................................... 147 3.3.6.2. Hídrica ......................................................................................................................................................... 148

3.4. CARACTERIZAÇÃO METEOROLÓGICA ........................................................................................................ 148

3.5. CRITÉRIOS DE IMPLANTAÇÃO DO EDIFÍCIO PROPOSTO ............................................................................... 155

3.6. SELECÇÃO DA TIPOLOGIA DO EDIFÍCIO PROPOSTO ..................................................................................... 155

3.7. APLICAÇÃO DE TÉCNICAS ACTIVAS E PASSIVAS NO EDIFÍCIO PROPOSTO .................................................... 156

3.8. SIMULAÇÃO DO EDIFÍCIO PROPOSTO .......................................................................................................... 156

3.9. ANÁLISE DE RESULTADOS ......................................................................................................................... 157

3.10. CONCLUSÕES .......................................................................................................................................... 157

4. CARACTERIZAÇÃO DO MODELO PROPOSTO – EDIFÍCIO ESCOLAR ....................................... 161

4.1. IMPLANTAÇÃO .......................................................................................................................................... 162

4.2. ARQUITECTURA ........................................................................................................................................ 164

4.3. SISTEMAS .................................................................................................................................................. 166

4.3.1. Envolvente ........................................................................................................................................ 167 4.3.1.1. Cobertura ajardinada .................................................................................................................................... 167 4.3.1.2. Cobertura metálica ....................................................................................................................................... 168 4.3.1.3. Cobertura invertida ...................................................................................................................................... 169 4.3.1.4. Lage pavimento entre piso ........................................................................................................................... 170 4.3.1.5. Parede exterior ............................................................................................................................................. 171 4.3.1.6. Parede exterior enterrada e pavimento térreo ............................................................................................... 172 4.3.1.7. Parede interior .............................................................................................................................................. 173 4.3.1.8. Envidraçados ............................................................................................................................................... 174

4.3.2. Iluminação ........................................................................................................................................ 175

4.3.3. Ventilação ......................................................................................................................................... 177

4.3.4. Permutador de calor ar-solo ............................................................................................................ 181

4.3.5. Aquecimento ..................................................................................................................................... 184

4.3.6. Arrefecimento ................................................................................................................................... 187

4.3.7. Protecção solar ................................................................................................................................. 188

4.3.8. Produção de energia ......................................................................................................................... 190 4.3.8.1. Solar térmico................................................................................................................................................ 191 4.3.8.2. Solar fotovoltaico......................................................................................................................................... 193

4.3.9. Reutilização de águas “cinzentas” e pluviais ................................................................................... 196

4.3.10. Gestão técnica centralizada ............................................................................................................ 199

4.3.11. Qualidade e eficiência energética .................................................................................................. 200

4.4. ENQUADRAMENTO BIOCLIMÁTICO ............................................................................................................ 203

4.5. PADRÃO DE FUNCIONAMENTO ................................................................................................................... 205

XX

5. SIMULAÇÃO E ANÁLISE DE RESULTADOS ........................................................................................ 209

5.1. EXTRAPOLAÇÃO DO MODELO EXISTENTE PARA AS CARACTERÍSTICAS DO MODELO PROPOSTO .................. 209

5.2. MODELOS, SOLUÇÕES E ANÁLISE DE RESULTADOS .................................................................................... 209

5.2.1. Reutilização de águas “cinzentas” e pluviais ................................................................................... 209

5.2.2. Permutador de calor ar-solo ............................................................................................................. 214 5.2.2.1. Temperatura do ar exterior .......................................................................................................................... 215 5.2.2.2. Temperatura do solo .................................................................................................................................... 216 5.2.2.3. Temperatura do ar no tubo .......................................................................................................................... 216 5.2.2.4. Simulação .................................................................................................................................................... 221

5.2.3. Solar térmico ..................................................................................................................................... 225

5.2.4. Solar fotovoltaico .............................................................................................................................. 229

5.2.5. Cálculo comportamento térmico RCCTE ......................................................................................... 234

5.2.6. Cálculo Energético RSECE .............................................................................................................. 244 5.2.6.1. Iluminação ................................................................................................................................................... 244 5.2.6.2. Consumos energéticos de equipamentos ..................................................................................................... 248 5.2.6.3. Indice de eficiência energética - IEE ........................................................................................................... 250

5.2.7. Cálculo das emissões de CO2 ............................................................................................................ 252

6. CONCLUSÕES E TRABALHO FUTURO ................................................................................................. 257

6.1. CONSIDERAÇÕES PRELIMINARES ............................................................................................................... 257

6.2. TRABALHO FUTURO ................................................................................................................................... 262

6.3. CONSIDERAÇÕES FINAIS ............................................................................................................................ 264

7. BIBLIOGRAFIA ........................................................................................................................................... 269

8. ANEXOS......................................................................................................................................................... 285

8.1. CÁCULO RCCTE ....................................................................................................................................... 287

8.1.1. Cálculo da envolvente ....................................................................................................................... 287

8.1.2. Cálculo de vãos ................................................................................................................................. 287

8.1.3. Fichas do RCCTE ............................................................................................................................. 287

8.2. PADRÃO FUNCIONAMENTO - ILUMINAÇÃO ................................................................................................ 353

8.3. PADRÃO FUNCIONAMENTO - EQUIPAMENTOS ............................................................................................ 357

XXI

Chave de Abreviaturas ou Siglas

ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas

AC Corrente Alternada

ADENE Agencia para a Energia

AIA Avaliação de Impacto Ambiental

ANQIP Associação Nacional para a Qualidade nas Instalações Prediais

ANSI American National Standards Institute

AQP Águas Quentes de Processo

AQS Águas Quentes Sanitárias

ASHRAE American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers

AVAC Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado

BT Baixa Tensão

CAC Comissão para as Alterações Climáticas

CBO Carência Bioquímica de Oxigénio

CCDR Comissão de Coordenação e Desenvolvimento Regional

CCTV Closed-Circuit Television

CdTe Cádmium-Tellunide

CEA Consumer Electronics Association

CEN Comité Europeu de Normalização

CEPEM Centro de Estudos e Projectos em Engenharia Mecânica

CIE Comissão Internacional de Iluminação

CIS Cobre-Indium-Dislenide

COF Coeficiente de Forma Global

CPC Colectores Parabólicos Compostos

XXII

DC Corrente Contínua

DGE Direcção Geral de Energia

DGGE Direcção Geral de Geologia e Energia

EER Energy Efficiency Ratio

EFF Energy Efficient Motors

EFRIARC Associação Portuguesa dos Engenheiros de Frio Industrial e Ar Condicionado

EIB European Installation Bus

ELI Ergonomic Lighting Indicator

EPBD European Energy Performance of Buildings Directive

EPS Poliestireno Expandido

ERSE Entidade Reguladora dos Serviços Energéticos

ESS Electronic Solar Switch

ESTA Escola Superior de Tecnologia de Abrantes

ESTG Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Leiria

ESTIG Escola Superior de Tecnologia e Gestão - Instituto Politécnico de Beja

ESTUA Escola Superior de Tecnologia da Universidade do Algarve

ETICS Sistemas Compósitos de Isolamento Térmico pelo Exterior

EU União Europeia

EUMEPS European Manufacturers of Expanded Polystyrene

FEDER Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional

FEUP Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

FLD Factor de Luz do Dia

FUNDEC Fundação para a Formação Contínua em Engenharia Civil

GEE Gases de Efeito Estufa

IEA International Energy Agency

IEE Índice de Eficiência Energética

XXIII

INETI Instituto Nacional de Engenharia, Tecnologia e Inovação

IPQ Instituto Português da Qualidade

IPT Instituto Politécnico de Tomar

IRC Índice de Restituição de Cor

ISA Instituto Superior de Agronomia

ISEL Instituto Superior de Engenharia de Lisboa

ISO International Organization for Standardization

ITE Instituto de Tecnologias Energéticas

LENI Lighting Energy Numeric Indicator

LNEC Laboratório Nacional de Engenharia Civil

MAPE Medida de Apoio ao Aproveitamento do Potencial Energético e Racionalização

do Consumo

MW Lã Mineral

NBS National Building Specification

NIST National Institute of Standards and Technology

NZEB Net Zero Energy Building

ObsER Observatório das Energias Renováveis

PALN Potencialidade de Aproveitamento da Luz Natural

PEAD Polietileno de Alta Densidade

PMV Predicted Mean Vote

PNAC Programa Nacional para as Alterações Climáticas

PNALE Plano Nacional de Atribuição de Licenças de Emissão de CO2

PO Programa Operacional

POE Programa Operacional de Economia

PPD Predicted Percentage of Dissatisfied

PQ Protocolo de Quioto

XXIV

PV Photovoltaics

PVB Burital de Poliviníl

QG Quadro Geral

QREN Quadro Referência Estratégica Nacional

RCCTE Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios

REN Reserva Ecológica Nacional

RGCE Regulamento de Gestão do Consumo de Energia

RSECE Regulamento dos Sistemas Energéticos de Climatização de Edifícios

SCE Sistema de Certificação Energética e Qualidade do Ar Interior dos Edifícios

SEI Sistema Eléctrico Independente

SEN Sistema Eléctrico Nacional

SEP Sistema Eléctrico de Serviço Público

TC Comissão Técnica

UNI Ente Nazionale Italiano di Unificazione

UPS Uninterrupted Power Supply

UTAD Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro

UTAN Unidade de Tratamento de Ar Novo

VIN Ventilador de Insuflação

XPS Poliestireno Extrudido

XXV

Lista de Figuras

Figura Designação Página

Figura 2-1 Optimização dos ganhos solares de Inverno com fachada a Sul (esq.) comparativamente a uma orientação a Nascente (dir.), com menor radiação

12

Figura 2-2 Minimização dos ganhos solares de Verão com fachada a Sul (esq.) comparativamente a uma orientação a Nascente (dir.), com maior captação solar indesejável

13

Figura 2-3 Carta bioclimática de Baruch Givoni 15

Figura 2-4 Estratégias bioclimáticas 17

Figura 2-5 Estratégias bioclimáticas, clima I2-V1 17

Figura 2-6 Modelos arquitectónicos 20

Figura 2-7 Movimento elíptico da Terra em torno do Sol 24

Figura 2-8 Edifício “Chicago’s City Hall” em Chicago – USA, com um “Telhado verde”

25

Figura 2-9 Relação entre PMV e PPD 27

Figura 2-10 Relação Evolução da temperatura num edifício passivo durante o ano (hemisfério norte)

27

Figura 2-11 Factor de perdas U 34

Figura 2-12 Coeficiente Sv 35

Figura 2-13 Principais coeficientes do vidro 35

Figura 2-14 Espaçador em janela (esq.) e janela com caixilho de alumínio com corte térmico (dir.)

36

Figura 2-15 Componentes dos ganhos solares por radiação 39

Figura 2-16 Esquema de aplicação de isolamento pelo exterior 43

Figura 2-17 Aspecto exterior degradado de uma fachada ETICS 46

Figura 2-18 Determinação da penetração de radiação solar num compartimento orientado a Sul

55

XXVI

Figura 2-19 Probabilidade de ligação da iluminação artificial em função do nível de iluminância pretendido

57

Figura 2-20 Rítmo circadiano típico humano para 24 horas luz / escuridão 58

Figura 2-21 Diagrama pentagonal do ELI para os locais de trabalho 58

Figura 2-22 Sistema ganho directo 59

Figura 2-23 Sistema ganho indirecto – Parede de Trombe 61

Figura 2-24 Arrefecimento pelo solo 62

Figura 2-25 Aumento da velocidade do vento com o aumento da altitude 73

Figura 2-26 Percentagem da velocidade do vento em meio urbano e suburbano 73

Figura 2-27 Ventilação transversal 76

Figura 2-28 Distribuição energia incidente na Europa 81

Figura 2-29 Radiação global (Esq.) e insolação (Dir.) em Portugal 81

Figura 2-30 Estrutura cristalina do silício e proceso de auto-condução 84

Figura 2-31 Condução extrínseca com silício dopado com impurezas do tipo n e p

84

Figura 2-32 Variação da curva I-V com a radiação incidente e tempertura constante

85

Figura 2-33 Fluxograma de dimensionamento PV 86

Figura 2-34 Dimensionamento de sobreamento exterior por pala horizontal e vertical

88

Figura 2-35 Efeito de elementos de sombreamento na iluminação natural de um compartimento

90

Figura 2-36 Perfil de temperatura de conforto – Ideal (esq.), Piso radiante (dir.) 91

Figura 2-37 Esquema da reutilização de água 100

Figura 2-38 Extracto do modelo de certificado energético de edifícios português 106

Figura 2-39 Mapa dos Concelhos agrupados na CCDR - Centro 120

Figura 3-1 Planta de localização da escola existente em Alcobaça 129

XXVII

Figura 3-2 Bloco 1 da escola existente 129

Figura 3-3 Planta do piso 0 do bloco 1 130






Figura 3-9 Representação esquemática da parede de alvenaria ordinária e reboco de cal

132

Figura 3-10 Desenho de envidraçados tipo de sala de aula 133

Figura 3-11 Representação esquemática do pavimento térreo, com disposição das vigas transversais entre as paredes exteriores e o lintel ao eixo longitudinal da sala

133

Figura 3-12 Representação esquemática da lage de pavimento intermédio 133

Figura 3-13 Cortes do bloco 1 pela escada (esq.) e pelas salas de aula (dir.) 134

Figura 3-14 Representação esquemática da lage de cobertura 134

Figura 3-15 Perfil transversal de implantação do edifício escolar existente 135

Figura 3-16 Distribuição percentual da potência instalada 136

Figura 3-17 Zona de medição no piso 0 do bloco 1 140

Figura 3-18 Equipamento de medição em sala de aula 140

Figura 3-19 Curva horária de pressão atmosférica 141

Figura 3-20 Curva horária de humidade relativa 142

Figura 3-21 Curva horária de temperaturas 142

Figura 3-22 Curva horária de velocidade do ar 143

Figura 3-23 Cálculo do PMV e PPD no período das 9H00 às 12H00 143


XXVIII


Figura 3-26 PPD em função de PMV no período das 9H00 às 17H30 145

Figura 3-27 Curva horária de CO2 145

Figura 3-28 Termografia com problemas construtivos visualizando-se as diversas pontes térmicas

146

Figura 3-29 Termografia com problemas funcionais, com aquecimento ligado em período incorrecto

146

Figura 3-30 Cálculo do Indice, Classe de Eficiência Energética e Emissões de CO2

147

Figura 3-31 Dados climáticos médios de temperatura e pluviosidade do ano de 2005

149


149


150

Figura 3-34 Dados médios de velocidade e direcções predominantes do ano de 2005

152


152


153

Figura 3-37 Dados médios de velocidade e direcções predominantes no triénio 2005/07

153

Figura 3-38 Dados médios de velocidade e direcções predominantes em Fevereiro no triénio 2005/07

154

Figura 3-39 Dados médios de velocidade e direcções predominantes em Junho no triénio 2005/07

154

Figura 4-1 Zona climática do concelho de Alcobaça - I2 (Esq.) / V1 (Dir.) 161

Figura 4-2 Ortofoto do centro de Alcobaça e zona de implantação 162

Figura 4-3 Implantação do edifício na Quinta da Cova da Onça - Alcobaça 163

Figura 4-4 Planta do piso 0 164

XXIX



Figura 4-7 Alçado Oeste 165

Figura 4-8 Alçado Norte 166

Figura 4-9 Alçado Este 166

Figura 4-10 Matriz de optimização dos recursos para a Terra sustentável 167

Figura 4-11 Pormenor tipo de execução de cobertura ajardinada 168

Figura 4-12 Pormenor tipo de execução de caleira pluvial em cobertura metálica 169

Figura 4-13 Pormenor tipo de execução de cobertura invertida em lagetas de betão

170

Figura 4-14 Pormenor tipo de execução de pavimento intermédio com parede interior

171

Figura 4-15 Representação esquemática da parede exterior com tijolo térmico 24 172

Figura 4-16 Pormenor tipo de execução de parede exterior enterrada e pavimento térreo

173

Figura 4-17 Representação esquemática da parede interior entre espaços úteis (esq.) e não úteis (dir.)

174

Figura 4-18 Esquema da composição do vidro 175

Figura 4-19 Sistema de iluminação natural e artificial em sala de aula tipo 176

Figura 4-20 Corte de sala de aula tipo com integração dos sistemas de iluminação natural e artificial

176

Figura 4-21 Corte de ginásio com iluminação natural zenital em forma de dente de serra

177

Figura 4-22 Ventos predominantes de Inverno sobre a implantação do edifício 177

Figura 4-23 Fachada Sul com aplicação de grelhas de colector de ar e grelhas para efeito chaminé na cobertura

178

Figura 4-24 Registos de fachada, implantação, corte e posições de funcionamento por estações climáticas

179

Figura 4-25 Pormenor de vista frontal (esq.) e corte (dir.) de bandeira em 180

XXX

lamelas de vidro com actuador

Figura 4-26 Vista frontal (esq.) e corte (dir.) de ventilação natural por efeito de chaminé

181

Figura 4-27 Pormenor com vista frontal (esq.) e corte (dir.), do ducto e difusão de ar do sistema de permutador ar-solo no piso 0

182

Figura 4-28 Implantação do sistema de permutador ar-solo nos pisos 0 e 1 183

Figura 4-29 Corte interior do sistema de ventilação natural com aplicação de efeito chaminé com grelhas na cobertura, ventilação cruzada com bandeiras sobre as portas e tubagem e difusão do permutador ar-solo

183

Figura 4-30 Sistema de piso radiante a aplicar nas salas de aula e corredores dos pisos 0 e 1

184

Figura 4-31 Esquema de ligação do sistema de piso radiante 185

Figura 4-32 Termoventilação por bateria de água quente nos gabinetes de professores no piso 2

186

Figura 4-33 Esquema de funcionamento do permutador de calor ar-solo e ganho directo, no Inverno

187

Figura 4-34 Esquema de funcionamento do permutador de calor ar-solo no período de Verão

187

Figura 4-35 Esquema de protecção solar por estores de lâminas orientáveis, corte e pormenor

189

Figura 4-36 Controlador local programável de iluminação, estores, ventilação e temperatura

190

Figura 4-37 Esquema da inclinação solar no dia mais desfavorável (21 de Dezembro)

191

Figura 4-38 Esquema do sistema solar térmico 192

Figura 4-39 Implantação de colectores solares térmicos na cobertura 193

Figura 4-40 Esquema do Quadro PV1, referente aos módulos em fachada 194

Figura 4-41 Esquema do Quadro PV2, referente aos módulos em cobertura 195

Figura 4-42 Circuitos DC do sistema fotovoltaico no Piso 0 196

XXXI

Figura 4-43 Agrupamento e ligação DC de módulos por circuitos no sistema fotovoltaico em fachada

196

Figura 4-44 Integração do sistema fotovoltaico no alçado Sul do edifício 196

Figura 4-45 Implantação do sistema de reutilização de águas “cinzentas” e pluviais na cobertura

197

Figura 4-46 Esquema do sistema de reutilização de águas “cinzentas” e pluviais 198

Figura 4-47 Rótulo de produto com eficiência hídrica A++ 199

Figura 4-48 Esquema da gestão técnica centralizada em protocolo Lon-works 200

Figura 4-49 Armário com bateria de condensadores 202

Figura 4-50 Esquema do Quadro Geral, destacando-se o controlo da qualidade de energia por bateria de condensadores anti-harmónicas e ramal de produção fotovoltaica

202

Figura 4-51 Esquema de vegetação em perfil para protecção dos ventos dominantes

203

Figura 4-52 Esquema de vegetação para protecção dos ventos dominantes 204

Figura 4-53 Aplicação de cobertura ajardinada 204

Figura 4-54 Percentagem de ocupação horária nos dias úteis 206

Figura 4-55 Ganhos internos pelas pessoas em período lectivo e férias 206

Figura 5-1 Período de amortização do sistema de reutilização de águas “cinzentas” e pluviais

214

Figura 5-2 Gráfico de funcionamento do permutador nas estações de Inverno e Verão

220

Figura 5-3 Folha inicial do programa de simulação do permutador de calor ar-solo

222

Figura 5-4 Gráfico anual das temperaturas de entrada na simulação do sistema 223

Figura 5-5 Listagem de folha de cálculo do permutador de calor ar-solo 224

Figura 5-6 Análise de custos e rentabilidade considerando o limite energético para o RCCTE

225

Figura 5-7 Perfil de consumos diário das instalações AQS e AQP nos regimes de aula e férias

227

XXXII

Figura 5-8 Perfil de consumos mensais das instalações AQS e AQP nos regimes de aulas e férias

228

Figura 5-9 Balanço energético resultante da simulação no “Solterm 5” 228

Figura 5-10 Integração inicial do sistema fotovoltaico na fachada Sul do edifício 229

Figura 5-11 Resultado inicial da simulação do sistema PV1 na fachada pelo Sunny Design da SMA

230

Figura 5-12 Resultado inicial da simulação do sistema PV2 na fachada pelo Sunny Design da SMA

230

Figura 5-13 Planta e corte da implantação do sistema fotovoltaico na cobertura do ginásio, com orientação Sul

232

Figura 5-14 Integração final do sistema fotovoltaico na fachada e Cobertura Sul do edifício

232

Figura 5-15 Resultado inicial da simulação do sistema PV na fachada pelo Sunny Design da SMA

233

Figura 5-16 Resultado da simulação do sistema PV na cobertura pelo Sunny Design da SMA

233

Figura 5-17 Resultado do cálculo das perdas associadas à renovação do ar na ficha FCIV.1d do RCCTE

235

Figura 5-18 Resultado do cálculo dos ganhos solares, internos e passivos na estação de aquecimento na ficha FCIV.1e do RCCTE

236

Figura 5-19 Resultado do cálculo dos ganhos úteis na estação de aquecimento na ficha FCIV.1e do RCCTE

237

Figura 5-20 Resultado do cálculo das perdas na estação de arrefecimento na ficha FCV.1a do RCCTE

238

Figura 5-21 Resultado do cálculo do Nic na ficha FCIV.2 do RCCTE 239

Figura 5-22 Resultado do cálculo do Nvc na ficha FCV.1g do RCCTE 240

Figura 5-23 Resultado do cálculo do Nac na ficha AQS do RCCTE 241

Figura 5-24 Gráfico das curvas de rendimento correspondentes aos 3 escalões de inércia no cálculo do RCCTE

242

Figura 5-25 Resultado da produção de energia eléctrica por sistemas renováveis contabilizados no RCCTE

242

XXXIII

Figura 5-26 Resultado da verificação das necessidades de energia primário do edifício no RCCTE

243

Figura 5-27 Resultados do cenário 2, cálculo de iluminação 100% natural, na sala de aula

245

Figura 5-28 Resultados do cenário 1, cálculo de iluminação artificial a 100% com apoio da iluminação natural, na sala de aula

246

Figura 5-29 Diagrama de LENI - ELI para uma sala de aula 247

Figura 5-30 Energia anualmente consumida por sector 250

Figura 5-31 Cálculo do Indice de Eficiência, Classe Energética e Emissões CO2 251

Figura 5-32 Cálculo de Emissões CO2 253

XXXV

Lista de Tabelas

Tabela Designação Página

Tabela 2-1 Resumo das estratégias bioclimáticas 18

Tabela 2-2 Composição do ar seco 49

Tabela 2-3 Reflectâncias recomendadas 53

Tabela 2-4 Quociente de luminâncias máximos recomendados 53

Tabela 2-5 Factor FLN mínimo e máximo em função da latitude 88

Tabela 2-6 Descrição dos tipos de tratamento para reutilização de água “cinzenta”

102

Tabela 3-1 Valores de potência instalada 135

Tabela 3-2 Facturação de energia eléctrica no ano 2005 136



Tabela 3-5 Consumos tipificados por instalação 138

Tabela 3-6 Equipamentos sanitários e de rega implantados 138

Tabela 3-7 Facturação de água no ano 2005 138



Tabela 4-1 Dados climáticos de referência para Alcobaça 162

Tabela 4-2 Coeficiente de forma global 164

Tabela 4-3 Valores de Uref e Uimp, espessuras de isolamento e nível de qualidade da zona climática I2

167

Tabela 4-4 Características da acção do vento no edifício 178

Tabela 4-5 Plano de manutenção 198

Tabela 4-6 Padrão de funcionamento do edifício 205

XXXVI

Tabela 5-1 Extrapolação do edifício existente para o edifício proposto 209

Tabela 5-2 Balanço hídrico anual com aproveitamento de água pluvial e reutilização de águas “cinzentas”

213

Tabela 5-3 Tarifário de água e resíduos do Município de Alcobaça em 2008 213

Tabela 5-4 Valores para o solo utilizados no algoritmo 221

Tabela 5-5 Constantes utilizadas no algoritmo 221

Tabela 5-6 Resultados da avaliação mensal de energia, na sala de aula 247

Tabela 5-7 Consumos energéticos globais por sub-sistemas 249

Tabela 5-8 Consumos energéticos globais por sector anualmente 249

Tabela 5-9 Factores para o cálculo das emissões de CO2 252

1. Introdução

1

1.INTRODUÇÃO

1. Introdução

3

1.INTRODUÇÃO

1.1.Motivação

No contexto actual, a utilização eficiente de energia e a incorporação de energias renováveis é

uma necessidade, face às alterações climáticas e ao custo dos combustíveis fósseis, sendo um

imperativo transversal a todas as formas de utilização de energia (indústria, transportes e

edifícios).

A necessidade de construir um centro escolar que integre o 1º ciclo do ensino básico e pré-

escolar na cidade de Alcobaça é um imperativo. Esta necessidade resulta das deficientes

condições de ensino existentes na escola actual ao nível das infra-estruturas, que se traduzem

no desconforto dos alunos, professores e funcionários, ampliada pela sobrelotação. E ainda

devido aos novos estilos de vida dos pais, com a deslocação para os pólos de trabalho e as

medidas de política educativa com a “Escola a tempo inteiro”, conforme vem descrito na

Carta Escolar do Concelho de Alcobaça. [1]

Desde Outubro de 2006 foi constantemente adiada a decisão de se iniciar o projecto da nova

escola. Em Abril de 2007 dei início a uma caminhada a título individual, para criar mais uma

prespectiva, por forma a ser mais uma opção, no momento em que quem tem a obrigação de

efectuar boas decisões na utilização de recursos de financiamento públicos e bem estar dos

munícipes, pudesse analisar e comparar, que este projecto tem todas as condições para ser um

projecto vencedor.

O que se verifica na generalidade dos projectos, é a preocupação estética estar sempre em

primeiro plano e as soluções energéticas têm de se adaptar à arquitectura, o que por si só

minimiza a sua eficiência.

Neste estudo foi dado ênfase às questões energéticas optimizando os diversos sistemas,

procurando uma disposição arquitectónica modular para maximizar a eficiência do edifício,

possibilitando múltiplas soluções de utilização.

Com as preocupações acentuadas ao nível energético e conforto de utilizadores do edifício

escolar, pretende-se que cumpra todas as metas a que está obrigado, a nível do conforto,

eficiência energética elevada, rentabilidade do investimento assegurada a curto / médio prazo

1. Introdução

4

e ser um marco na construção de edifícios energeticamente eficientes, tanto a nível nacional

como internacional, levando bem alto o nome da cidade de Alcobaça.

A dissertação de Mestrado neste tema em concreto “Concepção de Edifícios Energeticamente

Eficientes com Incorporação de Energias Renováveis” surgiu em Setembro de 2007, como

corolário do estudo até então efectuado. Vem demonstrar que as boas práticas energéticas, o

conforto e a rentabilidade do investimento podem ser conciliadas e tornar-se uma realidade no

Centro Escolar de Alcobaça.

1.2.Objectivos

A concepção de um edifício energeticamente eficiente e que incorpore energias renováveis

deve ter objectivos bem definidos, os quais passam por:

a) Localização favorável tanto ao nível da insolação como da protecção aos ventos;

b) Excelente comportamento térmico da envolvente do edifício;

c) Selecção criteriosa dos sistemas de aquecimento, arrefecimento e iluminação;

d) Qualidade do ar interior, tanto ao nível térmico como ao nível das partículas de CO2;

e) Conforto visual e acústico;

f) Reutilização de águas “cinzentas” e pluviais;

g) Utilização de técnicas de eficiência energética passivas e activas;

h) Produção de energia renovável;

i) Gestão técnica centralizada.

1.3.Estrutura da dissertação

A dissertação é composta por seis capítulos, estando organizada da seguinte forma:

- Capítulo 1 – Introdução;

- Capítulo 2 – Estado da arte – pesquisa bibliográfica que procura englobar o

conteúdo teórico base estudado para esta dissertação, legislação e programas de apoio;

1. Introdução

5

- Capítulo 3 – Metodologia de trabalho – caracteriza um edifício escolar existente com

características populacionais, localização e volumetria, que por interpolação, são semelhantes

ao modelo proposto e descreve os passos da sua concepção, por forma a comparar as diversas

formas de energia e qualidade do ar interior;

- Capítulo 4 – Caracterização do modelo proposto – Edifício escolar;

- Capítulo 5 – Simulação e análise de resultados;

- Capítulo 6 – Conclusões e trabalho futuro.

2. Estado da arte

7

2.ESTADO DA ARTE

2. Estado da arte

9

2.ESTADO DA ARTE

2.1.Pesquisa bibliográfica

Neste capítulo pretende-se abordar os aspectos teóricos até então desenvolvidos, que

suportem as matérias alvo de estudo, por forma a dar corpo à presente dissertação, trazendo

uma mais valia sobre a concepção de edifícios energeticamente eficientes com a incorporação

de energias renováveis, bem como apresentar a legislação vigente sobre a matéria e os seus

planos de acção e incentivos.

2.1.1.Estratégias bioclimáticas

O conceito de “Edifício Solar Passivo” ou “Edifício Bioclimático” visa perceber e interagir

com as variáveis climáticas existentes no local, sol, vento, água, por forma a que o edifício

propicie as condições de conforto térmico adequadas a cada espaço, utilizando os recursos

naturais. [2]

Estes procedimentos designam-se vulgarmente por estratégias bioclimáticas ou solares

passivas, pois são medidas genéricas que influenciam a forma e a construção. As estratégias a

adoptar num determinado edifício ou projecto deverão ser sempre seleccionadas, tendo em

conta a especificidade climática do local, em função do edifício e consequentemente com o

modo de ocupação e da sua utilização. O seu principal objectivo, é o de conseguir as

condições de conforto aos utilizadores, utilizando para isso técnicas naturais. [2]

A noção de conforto térmico está interligada com factores psicológicos e fisiológicos, sendo

esta subjectiva, dado que estes critérios variam de indivíduo para indivíduo, tendo como base

o mesmo referencial térmico. [2] [3]

Os parâmetros que influenciam directamente o conforto térmico são diferenciados da seguinte

forma: [2]

1. Factores Pessoais:

- Actividade metabólica, vestuário;

2. Factores ambientais:

2. Estado da arte

10

- Temperatura do ar, temperatura média radiante, velocidade do ar e humidade

relativa.

Os primeiros estão totalmente dependentes dos utilizadores dos edifícios e da sua actividade e

os segundos estão dependentes da qualidade da envolvente dos edifícios. [2] [3]

As perdas térmicas compreendem fluxos energéticos do interior para o exterior, fluxos estes

que ocorrem fundamentalmente no período de Inverno, enquanto que no Verão o sentido do

fluxo tem tendência a inverter-se. [2]

No primeiro caso, estamos pois perante as denominadas perdas térmicas, que no Inverno

constituem a razão principal para a diminuição da temperatura interior num edifício e um dos

principais aspectos a acautelar no projecto. A redução das perdas constituí pois uma das

medidas mais eficazes no sentido de melhorar as condições de conforto no interior dos

edifícios. As medidas normalmente adoptadas resultam na utilização de soluções de

isolamento térmico nos elementos opacos (paredes, cobertura e pavimentos) e/ou a utilização

de vidros duplos nos vãos envidraçados. [2]

Já a situação dos ganhos térmicos por troca de calor, em que o fluxo de transferência de calor,

tem o sentido exterior – interior, ocorre preferencialmente no Verão e é uma situação que

contribui para aumentar a carga térmica do edifício e consequentemente a sua temperatura

interna. É portanto algo a evitar numa situação de Verão. [2]

A outra variável de grande importância para os edifícios é a radiação solar. Esta variável tem

um papel determinante no conforto térmico em qualquer edifício, sendo que no Inverno

constitui uma fonte de calor muito importante, contribuindo para o aumento da temperatura

interior, constituindo no Verão uma fonte de calor a evitar, precisamente para evitar o

aumento da temperatura interior nos edifícios. [2]

O sol é, pois, uma fonte de calor que importa compreender na sua interacção com os edifícios,

quer em termos energéticos (valores da radiação solar), bem como em termos da sua posição,

ao longo de todo o ano, para desta forma, melhor projectar o edifício na perspectiva aqui

utilizada, ou seja, em termos bioclimáticos, tendo a aplicação de sistemas solares passivos e

activos os seguintes princípios: [2]

1. Aquecimento

- Maximizar os ganhos na estação fria;

2. Estado da arte

11

- Armazenamento e recuperação de ganhos solares;

- Distribuição dos ganhos solares;

- Evitar perdas térmicas;

- Uso de sistemas solares activos para produção de água quente ou fotovoltaico;

- Uso de sistemas híbridos.

2. Arrefecimento

- Controlar a radiação solar na estação quente;

- Reduzir os ganhos térmicos solares exteriores;

- Reduzir os ganhos térmicos interiores;

- Arrefecimento e ventilação natural.

3. Iluminação natural

- Maximizar a iluminação natural;

- Reduzir os consumos energéticos na iluminação artificial.

2.1.1.1.Concepção

As estratégias a adoptar na concepção do edifício, são fundamentais para que o desempenho

térmico no seu interior seja optimizado e por consequência o conforto dos ocupantes. Quando

as condições de conforto dos ocupantes estiverem pouco adaptadas ao clima, o consumo

energético será maior, pois será necessário aumentá-lo para atingir as condições de conforto

térmico pretendidas.

Uma criteriosa escolha da orientação do edifício e sua implantação, por forma a adaptar-se ao

local é essencial para optimizar os ganhos solares, verificando-se se o clima é favorável a

esses ganhos solares nas diferentes estações do ano, bem como nos cuidados a ter na análise,

às protecções solares no verão. [4]

Tendo o conhecimento das temperaturas exteriores e da sua amplitude ao longo do ano, pode

determinar-se com mais detalhe os fluxos energéticos ao nível das perdas e ganhos térmicos,

bem como a ventilação natural necessária.

2. Estado da arte

12

Em Portugal, no solstício de Inverno (21 de Dezembro) o sol nasce relativamente próximo da

orientação Sudeste e põe-se relativamente próximo da orientação Sudoeste, variando o ângulo

de azimute do Nascer e do Pôr-do-Sol com a latitude do lugar. Neste dia, o ângulo de altura

do Sol apresenta os valores mais baixos de todo o ano. [5]

Nos Equinócios (21 de Março e 21 de Setembro) o sol nasce exactamente na orientação. Este

e põe-se exactamente na orientação Oeste.

No solstício de Verão (21 de Junho) o sol nasce relativamente próximo da orientação

Nordeste e põe-se relativamente próximo da orientação Noroeste, variando o ângulo de

azimute do Nascer e do Pôr-do-Sol com a latitude do lugar. Neste dia, o ângulo de altura do

Sol apresenta os valores mais altos de todo o ano.

A posição do sol ao longo do ano tem uma grande importância, quanto à definição da

dimensão, tipo de vidro e localização das fachadas envidraçadas num edifício.

Em termos anuais, verifica-se que uma fachada envidraçada orientada a Sul receberá um

maior nível de radiação solar do que fachadas noutras orientações, sendo que no Verão é uma

fachada mais facilmente protegida dessa mesma radiação:

- No Inverno, sendo necessário aquecer os edifícios, a estratégia correcta será a de captar a

radiação solar disponível. É a orientação a sul aquela que propicia maiores ganhos solares,

conforme se verifica na Figura 2-1. O percurso do sol no Inverno é vantajoso para esta

orientação, uma vez que o seu percurso se efectua para azimutes muito próximos do Sul

geográfico; [5]

Figura 2-1: Optimização dos ganhos solares de Inverno com fachada a Sul (esq.) comparativamente a uma

orientação a Nascente (dir.), com menor radiação [5]

2. Estado da arte

13

- No Verão, torna-se necessário minimizar os ganhos solares (Figura 2-2), uma vez que, no

seu percurso de nordeste (onde nasce) até noroeste (onde se põe), o sol “vê” todas as

orientações, sendo que é a horizontal (coberturas), a que maior nível de radiação recebe.

Assim, verifica-se que o percurso do Sol, sendo próximo do zénite, apresenta um ângulo de

incidência com a normal de valor mais elevado. Os seus ganhos solares podem ser menores,

facilmente atenuáveis, se existir uma pala sombreadora sobre o vidro ou outro dispositivo de

protecção exterior, no caso de uma fachada orientada a sul. [5]

Figura 2-2: Minimização dos ganhos solares de Verão com fachada a Sul (esq.) comparativamente a uma

orientação a Nascente (dir.), com maior captação solar indesejável [5]

Numa fachada orientada a Este, o dimensionamento dos vãos envidraçados deverá ter em

conta que:

- No Inverno, uma fachada com esta orientação recebe pouca radiação, uma vez que o sol

nasce próximo da orientação Sudeste, incidindo na fachada durante poucas horas do período

da manhã e com um pequeno ângulo de incidência; [5]

- No Verão, a radiação solar incide em abundância numa fachada com esta orientação, durante

longas horas da manhã, desde o nascer do Sol, que ocorre cedo e próximo da orientação

Nordeste, até ao meio-dia. Os ângulos de incidência são próximos da perpendicular à fachada,

o que maximiza a captação de energia solar, que nesta estação é indesejável, devendo os vãos

ser dotados de dispositivos sombreadores eficazes. [5]

2. Estado da arte

14

Na fachada orientada a Oeste, sendo simétrica em relação à fachada orientada a Este, os

efeitos da acção Solar são semelhantes aos desta, diferindo apenas no período do dia em que

ocorrem. É no período da tarde que ocorrem as maiores temperaturas do ar no exterior,

conjugando-se assim dois efeitos muito negativos. Assim:

- No Inverno, uma Fachada orientada a Oeste recebe pouca radiação durante poucas horas do

período da tarde. Os ângulos de incidência são elevados, o que reduz o efeito da radiação; [5]

- No Verão, a radiação solar incide em abundância numa fachada com esta orientação, durante

longas horas da tarde, desde o meio-dia, até ao pôr do Sol, que ocorre tarde e próximo da

orientação Noroeste. Esta é a fachada mais problemática em termos de Verão. Estas fachadas

são responsáveis por grandes cargas térmicas nos edifícios, sendo necessário ter um maior

cuidado com elas, quer em termos de áreas, tipos de vidros e sombreamentos eficazes. [5]

A fachada orientada a Norte é a menos problemática num edifício em termos de radiação

solar. Sendo a mais fria, será desejável que a abertura de vãos se restrinja a menores

dimensões, desde que isso seja aceitável em termos das outras exigências também presentes

no edifício:

- No Inverno, não recebe nenhuma radiação directa, porém recebe radiação difusa a partir da

abóbada celeste; [5]

- No Verão, recebe uma pequena fracção de radiação directa do Sol no princípio da manhã e

fim da tarde. [5]

Restringir a Condução é uma Estratégia Bioclimática que, num clima temperado como o de

Portugal, se deve promover nos edifícios, para conseguir obter conforto no seu interior, tanto

de Inverno como de Verão. Enquanto no Inverno interessa restringir perdas de calor para o

exterior através da envolvente, no Verão torna-se mais favorável restringir os ganhos

excessivos de calor exterior de forma a manter uma temperatura mais constante no interior

dos edifícios.

Deste modo as estratégias bioclimáticas influenciam a forma do edifício, processos, sistemas

e materiais de construção. Estas poderão ser seleccionadas mediante a carta bioclimática de

Baruch Givoni (Figura 2-3) [5], que sintetiza num diagrama psicométrico a utilização para

cada clima em particular.

2. Estado da arte

15

Figura 2-3: Carta bioclimática de Baruch Givoni [5]

2.1.1.1.1.Estratégias de aquecimento

– Restringir a perdas por condução – Zonas H na Carta Bioclimática, correspondendo a climas

de Inverno agressivo – aplicação de materiais isolantes nos elementos construtivos (paredes,

coberturas, pavimentos e envidraçados) são exemplos deste tipo de estratégias; [5]

– Restringir as perdas por infiltração e restringir o efeito da acção do vento no exterior do

edifício – Zonas H na Carta Bioclimática, correspondendo a climas de Inverno agressivo –

como exemplos de aplicação destas estratégias temos: execução de caixilharias de janelas

com uma vedação eficiente, protecção dos ventos dominantes com vegetação e escolha de

uma boa localização para o edifício; [5]

– Promover os Ganhos Solares – Zonas H da Carta Bioclimática, correspondendo a climas de

Inverno agressivo – temos bons exemplos de aplicações deste tipo de estratégias nos sistemas

solares passivos para aquecimento. [5]

2. Estado da arte

16

2.1.1.1.2.Estratégias de arrefecimento

– Promover ventilação natural – Zonas V, da Carta Bioclimática, correspondendo a climas de

tipo tropical e equatorial, ou temperado de influência marítima – temos bons exemplos de

aplicação desta estratégia nas casa de inércia leve típicas da arquitectura vernácula das regiões

tropicais e nos sistemas de arrefecimento por ventilação; [5]

– Restringir ganhos solares – Zonas V, EC, AC, M e W, da Carta Bioclimática,

correspondendo a todos os climas que necessitam de arrefecimento; [5]

– Promover o arrefecimento por evaporação – Zonas EC e M da Carta Bioclimática,

correspondendo a climas temperados secos, e climas de regiões desérticas áridas e muito

secos – bons exemplos destas estratégias em toda a arquitectura do médio oriente; [5]

– Promover o arrefecimento por radiação – Zonas M, da Carta Bioclimática, correspondendo

a todos os climas quentes de influência continental de elevadas amplitudes térmicas – bons

exemplos desta estratégia em toda a arquitectura do médio oriente e também no Sul da Europa

particularmente em Portugal (Alentejo e Algarve) e Espanha (Andaluzia); [5]

– A zona N corresponde à zona (Neutra) de conforto para o ser humano onde as condições de

clima exterior estão próximas das condições de conforto. A arquitectura deverá acautelar a

existência de ganhos solares excessivos e requer que não sejam cometidos outros erros graves

em matéria de trocas térmicas por ventilação e condução. Nas zonas AC não é possível atingir

estados de conforto térmico sem recurso à utilização de meios mecânicos não passivos. [5]

Devendo por isso:

Inverno – Restringir condução; promover os ganhos solares;

Verão – Restringir condução; restringir ganhos solares. Promover ventilação.

Deverá haver especial cuidado na promoção dos ganhos solares a Sul, no Inverno, não

devendo esquecer a protecção dos envidraçados, por forma a controlar os ganhos solares de

Verão, tendo em conta as estratégias bioclimáticas da Figura 2-4 e Figura 2-5, que para o

clima I2-V1, estão resumidas na Tabela 2-1. [5]

2. Estado da arte

17

Figura 2-4: Estratégias bioclimáticas [5]

Figura 2-5: Estratégias bioclimáticas, clima I2-V1 [5]

2. Estado da arte

18

Tabela 2-1: Resumo das estratégias bioclimáticas I2-V1 [5]

Estação Estratégias Bioclimáticas Sistemas Passivos

Inverno

Estação de

Aquecimento

Promover Ganhos

Solares

Todos os sistemas de ganho são

adequados para os tipos de edifícios

mais convenientes

Restringir Perdas por

Condução Isolar Envolvente

Promover Inércia

Forte

Paredes pesadas com isolamento

pelo exterior

Verão

Estação de

Aquecimento

Restringir Ganhos

Solares Sombrear Envidraçados

Restringir Ganhos por

Condução Isolar Envolvente

Ventilação Ventilação transversal (nocturna)

Tubos enterrados

Promover Inércia

Forte

Paredes pesadas com isolamento

pelo exterior

2.1.1.2.Arquitectura

A arquitectura bioclimática, define-se como “a arquitectura que optimiza as relações

energéticas com o ambiente natural circundante através do projecto arquitectónico...”. A

palavra “bioclimática” reúne o bio, ou o usuário da arquitectura, ao ambiente externo, o clima,

interligando-os à forma arquitectónica. A concepção da arquitectura bioclimática deve seguir,

com uma sequência e intercâmbio das variáveis Clima-Biologia-Tecnologia-Arquitectura. Os

passos do método idealizado compreendem: [2]

2. Estado da arte

19

1. Os dados climáticos da região (temperatura, humidade relativa, radiação e ventos);

2. A avaliação biológica baseada nas sensações humanas;

3. As soluções tecnológicas, empregadas após os passos anteriores, e que incluem: a selecção

do sítio, a orientação, os cálculos de sombra, as formas da habitação, os movimentos do ar e o

equilíbrio interno da temperatura;

4. Por fim, a aplicação arquitectónica dos conhecimentos obtidos nos três primeiros passos.

Para minimizar as flutuações através da ligação entre a edificação e seu ambiente imediato, a

manipulação de todos os factores físicos e os elementos climáticos deve ser estendida muito

além das paredes da mesma. Quando as condições de temperatura, humidade e amplitude

térmica se encontram dentro da zona de conforto que corresponde a uma determinada

actividade, é necessário evitar o impacto de outras variáveis meteorológicas que possam

produzir variações indesejadas na sensação térmica. A escolha correcta de recursos de

desenho bioclimático melhora ou optimizam a temperatura do ar interno. [6]

Existem alguns requisitos e critérios para melhorar ou optimizar as condições térmicas

quando a combinação de temperatura, humidade e amplitude térmica do exterior não

garantem as condições de conforto no interior do edifício, coexistindo duas concepções

principais sobre a natureza do processo de projectar a arquitectura: [6]

- a abordagem convencional, baseada no subjectivismo intuitivo, que pode ser comparada a

uma ‘caixa preta’;

- a abordagem de tendências do pensamento arquitectónico contemporâneo, o processo tipo

‘caixa transparente’.

Para muitos estudiosos o processo de projectar a arquitectura assemelha-se à uma caixa preta,

imagem que representa um mecanismo do qual se conhece apenas a entrada ou alimentação e

saída ou produto, sem conseguir se observar o modo operativo, por estar oculto. Já o

pensamento contemporâneo compara o processo criativo a uma caixa transparente ou de vidro

(Figura 2-6), que representa um mecanismo do qual se pode observar e conhecer o modo de

funcionamento, podendo reproduzi-lo e aperfeiçoá-lo. [6]

2. Estado da arte

20

Figura 2-6: Modelos arquitectónicos [6]

Uma tentativa de equacionar melhor uma estratégia de orientação para o trabalho

arquitectónico, foi proposta pelo diagrama de Bayardo onde são indicados seis referenciais

importantes para orientar o processo de projecto, sendo eles: o homem, local (sítio), plástica,

função, técnica e economia. [6]

Os principais determinantes, ou condicionadores na abordagem energética e ambiental no

projecto são: a técnica construtiva, o clima, as condições físicas e topográficas do sítio, o

programa das necessidades, as condições financeiras do empreendedor e a legislação

regulamentadora e/ou normas sociais, as quais mantém relações entre si e vê-se que as

variadas condições culturais sempre determinam arquitecturas diferentes, não havendo

possibilidades de repetições ou de identidades absolutas. Queira-se ou não, cada povo, em

cada região, terá a sua própria arquitectura. [4]

O mau desempenho ambiental e energético nas edificações ocorre em cada etapa do processo

de edificar, começando pelo projecto e indo até a fase de construção e uso. [6]

A orientação geográfica do edifício, desempenha um papel fulcral no aproveitamento térmico

da fonte solar, tanto a nível térmico, como a nível de iluminação. Assim nas fachadas a Norte,

onde a radiação solar é difusa, o nível luminoso interior e os ganhos de térmicos

proporcionados pela fenestração são baixos e por outro lado a variabilidade luminosa é

praticamente nula ao longo dia. Os espaços localizados neste tipo de fachada devem por isso,

ser espaços secundários tais como arrecadações, espaços de circulação garagens etc.. [4] [7]

As fachadas viradas a Sul, por sua vez, são mais insoladas, proporcionando grandes níveis

luminosos no interior dos espaços. Este tipo de fachada é portanto recomendada para espaços

de actividade principal e sedentária. Deste ponto de vista os elementos orientados a Oeste e a

este produzem efeitos térmicos e de iluminação semelhantes, mas em diferentes alturas do dia.

2. Estado da arte

21

Assim, nas fachadas com orientação Oeste o nível de luz é maior durante a tarde, devido à

incidência de radiação directa nesta fachada durante este período. O mesmo se passa nas

fachadas de orientação Este, mas no período da manhã. [4] [7]

Qualquer edifício beneficia com uma forma rectangular e de preferência orientado ao longo

eixo Este-Oeste. Pois, deste modo o edifício tem a maior fachada virada a Sul, permitindo

assim a optimização dos ganhos térmicos na estação fria devido a uma retenção de calor e

contenção de perdas. [4] [7] [15]

2.1.1.3.Dados climáticos

Consideram-se como dados climáticos importantes para a análise do clima da região, a

temperatura, humidade, pluviosidade, ventos e radiação solar.

2.1.1.3.1.Temperatura

Existe uma relação directa entre radiação recebida e a temperatura média do ar; o estado do

céu (nebulosidade) determina o andamento diário da temperatura. De facto, as nuvens

interceptam o fluxo de radiação infravermelha emitida pela superfície terrestre, modificando o

balanço térmico local; com céu sereno, o solo ganha energia solar e perde energia por

irradiação mais do que com céu encoberto. A temperatura do ar em uma determinada

localidade depende também do ganho de calor devido ao deslocamento de grandes massas

oceânicas (correntes) e massas de ar (ventos) e da proximidade de grandes massas de água

que atenuam as amplitudes térmicas. [2] [8] [9]

Também a humidade do ar atenua tanto a radiação absorvida quanto a radiação emitida, e por

este motivo as zonas de clima quente e húmido a amplitude térmica diária é baixa.

2.1.1.3.2.Humidade relativa do ar

A humidade relativa do ar é definida como a quantidade de vapor de água no ar, em relação à

máxima quantidade de vapor que o ar pode conter (ar saturado), com as mesmas condições de

temperatura e pressão. [2] [8] [9]

2. Estado da arte

22

A humidade do ar é uma das variáveis meteorológicas que influenciam na sensação de

conforto térmico, especialmente nos períodos mais quentes, pois influencia as trocas de vapor

de água entre o organismo e o ambiente. É, portanto, um dos indicadores mais úteis para o

projecto. [2]

O parâmetro climático básico é a pressão parcial do vapor de água e não a humidade relativa,

que e um parâmetro derivado. A pressão do vapor permanece normalmente constante durante

o dia; a humidade relativa, ao contrário, é ligada a temperatura de bolbo seco, e varia de

forma significativa. Os valores mais elevados registam-se durante a madrugada, quando a

temperatura do ar atinge seu valor mínimo, e mais baixo no início da tarde,

correspondentemente ao máximo da temperatura de bolbo seco. A flutuação diária da

humidade relativa é mais sensível no verão do que no inverno, de forma análoga à

temperatura do ar. [2]

2.1.1.3.3.Pluviosidade

A possibilidade de manter a vegetação depende também da temperatura do ar e da

distribuição das chuvas durante o ano, e sua variação ao longo de vários anos. Normalmente

as chuvas estão relacionadas com o vento proveniente de certas direcções. [2] [8] [9]

2.1.1.3.4.Ventos

Assim como os outros dados climáticos, o vento também apresenta variações diárias e de

estação a estação. Os ventos denominados “regionais” dependem dos movimentos de grandes

massas de ar através de grandes territórios enquanto as brisas são movimentos diários,

tipicamente locais. [2] [8]

O vento caracteriza-se através da velocidade, sectores de proveniência e da frequência, que

representa a rosa-dos-ventos. O regime dos ventos está ligado directamente à nebulosidade: os

ventos fracos acompanham muito frequentemente o céu coberto, os ventos fortes o céu claro.

[2] [9]

A distribuição da orientação dos ventos é um dado importante seja para incorporar protecção

nos períodos frios, seja para aproveitá-los nos meses quentes com humidade relativa alta.

2. Estado da arte

23

A variação da incidência da radiação solar na terra e a distribuição desequilibrada das massas

continentais e oceânicas, produz diferenças na pressão atmosférica que provoca o movimento

do ar a escala mundial, das zonas de alta pressão as de baixa pressão. A velocidade dos ventos

não é constante e há uma tendência a aumentar perto do meio dia, quando os valores da

radiação solar atingem os níveis máximos e produzem turbulência devido a subida do ar

quente e descida do ar frio. As velocidades mínimas do vento são nas últimas horas da tarde,

quando as coberturas superficiais do ar são mais frias, e reduzem o intercâmbio com as

coberturas superiores, que tem velocidades maiores. [2] [9]

Uma metodologia de análise e optimização do vento, pode ser utilizada para a definição de

projecto: [2] [9]

1. Análise inicial da velocidade e direcções do vento nas diversas épocas do ano;

2. Análise da topografia local, dos edifícios existentes e da vegetação, que modificam as

características do vento;

3. Analise da diferença entre as condições climáticas existentes (temperatura e humidade) e as

condições desejáveis para o conforto, que determinarão as estratégias de utilização e/ou

protecção a serem empregadas;

4. Tomar as primeiras decisões no processo de desenho, que envolvem as proporções dos

espaços entre os edifícios, orientação e tamanho dos edifícios;

5. Definir a forma dos edifícios que desfrutam os factores desejáveis e evitam os indesejáveis;

6. Definir os espaços externos (pavimentação, superfície verde, vegetação, etc.), que podem

contribuir a modificar a incidência do vento;

7. Por fim, a escolha correcta da localização, dimensões e desenho das aberturas do edifício, o

que permite condições internas a nível óptimo, segundo a necessidade das diversas épocas do

ano.

2.1.1.3.5.Radiação solar

O movimento de translação da terra em torno do sol é levemente elíptico (Figura 2-7),

provocando variações segundo os meses do ano, enquanto o movimento de rotação produz

variações horárias. A terra gira em torno de um eixo que vai desde o Pólo Norte até o Pólo

Sul, e sua inclinação é de 23°27’ com relação à perpendicular no plano que forma a órbita da

2. Estado da arte

24

terra em torno do sol; esta inclinação constante é a responsável pela variação das estações no

clima. [2] [9]

Figura 2-7: Movimento elíptico da Terra em torno do Sol

Durante o solstício de 22 de Dezembro, pode-se observar o hemisfério Norte inclinado em

relação ao sol; durante este período, recebe menos horas de sol e a radiação incide com um

ângulo maior na superfície terrestre. No equinócio de 21 de Março ou 23 de Setembro, o sol é

constante para ambos os hemisférios, dado que o sol gira em torno do equador. [2]

No solstício de 22 de Junho, o hemisfério sul recebe menos horas de sol e a radiação incide

com um ângulo menor, que por sua vez beneficia o Hemisfério Norte, onde a radiação é

máxima.

Existem três tipos principais de radiação solar: [2]

- directa - radiação proveniente directamente do sol;

- difusa - radiação da qual uma fracção é interceptada pela atmosfera (nuvens), que a

difundem em todas as direcções;

- reflectida - radiação directa e difusa da qual uma parte é devolvida pelo edifício.

2.1.1.3.6.Vegetação

O uso da vegetação como forma de micro-controle em espaços urbanos, é uma estratégia a

utilizar, pois a criação de um microclima em torno do edifício, controlando a temperatura do

ar e o vento, pode ser conseguido utilizando a vegetação e árvores em zonas apropriadas. [10]

2. Estado da arte

25

Pode arrefecer o ar quente por evapotranspiração, criar sombra no chão e paredes, e reduzir ou

controlar a temperatura radiante. [8]

Uma das preocupações das zonas urbanas é a designada “ilha de calor” [10] [11], pois tem

impactos negativos sobre pessoas. Este fenómeno normalmente acontece na conjugação dos

seguintes factores: Temperatura superior a 17ºC; a humidade relativa superior a 85%; pressão

do ar maior do que 18,8 hPa; e a velocidade do vento próxima de zero.

Este micro design requer uma actuação de forma conceptual sobre como micro componentes,

tais como o vento e a radiação solar, podem ser significativamente afectados por vegetação e

árvores.

Estas zonas verdes são um "filtro" da zona urbana, com a poluição do ar, nestes espaços, a

poder ser inferior entre 20 a 40% em comparação com o resto da zona urbana. Podem

produzir oxigénio, purificar ar e da água, regular o microclima, reduzindo o ruído, protecção

do solo e da água, manutenção da biodiversidade, aumento humidade do ar, reduzir a

sensação de desconforto térmico, melhorar a circulação do ar local. [10]

A estratégia de “telhados verdes” (Figura 2-8) onde são implantadas diversas tipologias de

vegetação ao nível da cobertura dos edifícios, consegue reduzir o efeito da “ilha de calor” no

verão e no inverno, filtrar e armazenar as águas pluviais. [10]

Figura 2-8: Edifício “Chicago’s City Hall” em Chicago – USA, com um “Telhado verde” [10]

2.1.1.3.7.Conforto térmico

A norma ASHRAE define conforto térmico como “a condição na qual um indivíduo exprime

satisfação com relação ao ambiente que o circunda”. [2]

2. Estado da arte

26

Por necessitarmos de um índice de conforto acurado e confiável, que considerasse todas as

variáveis ambientais presentes, escolheu-se para auxiliar na análise de desempenho térmico

das edificações o índice de tipo sintético proposto pelo cientista dinamarquês Fanger, que

deriva de uma equação de conforto. Este índice parte do princípio de que as sensações

térmicas do indivíduo de boa saúde estão relacionadas principalmente ao estado térmico de

seu corpo, o que é influenciado por sua actividade física e vestimenta, e pelos parâmetros do

ambiente onde ele está: temperatura do ar, temperatura média radiante, velocidade do ar e

humidade do ar. Desta forma, o índice propõe a generalização das bases fisiológicas do

conforto térmico, de modo que para cada actividade possa ser prevista analiticamente a

condição de conforto, usando somente os parâmetros ambientais citados, além da vestuário do

utilizador e a actividade por ele desenvolvida. O índice PMV (Predicted Mean Vote), como é

denominado, fornece a média de um grupo de pessoas, exprimindo um voto de sensação

térmica, relacionado a uma escala psicofísica com os seguintes níveis, que interligado com o

PPD (Predicted Percentage of Dissatisfied), que fornece informações sobre o desconforto

térmico das pessoas. A sua relação pode ser analizada na Figura 2-9. [2]

Em Portugal fixaram-se os seguintes limites de temperaturas, humidade relativa, velocidade

do ar ambiente e da radiação de contorno: [12]

Temperatura do ar: 18ºC a 26ºC. Estes limites podem ser excedidos em 2ºC por períodos

curtos.

A flutuação diária da temperatura durante os períodos de ocupação não deve ser superior a

±2ºC.

Em períodos de Inverno, a diferença em locais não aquecidos no edifício não deve ser

superior a 4ºC.

Humidade do ar: entre 35% e 85%. No Verão não deve exceder os 60%.

Radiação de contorno: A temperatura média de radiação deve estar próxima da temperatura

do ar.

A temperatura do pavimento não deve exceder a temperatura do ar mais do que 6ºC.

Velocidade do ar: No Inverno <0,2m/s. No Verão < 0,5m/s.

2. Estado da arte

27

Figura 2-9: Relação entre PMV e PPD [13]

2.1.2.Desempenho energético

Quando se analisa a possibilidade de incluir medidas de eficiência energética num edifício é

importante não só considerar, o seu grau de deterioração, devido a diversos factores, como

sejam o envelhecimento natural dos materiais ou a falta de manutenção, mas também que as

características actuais dos edifícios podem conduzir a uma redução do seu desempenho

térmico e a consumos de energia elevados, quer na estação fria, quer na estação quente.

Um mau desempenho de um edifício, afecta as suas necessidades de aquecimento e

arrefecimento, conforme se verifica na Figura 2-10.

Figura 2-10: Relação Evolução da temperatura num edifício passivo durante o ano (hemisfério norte) [3]

2. Estado da arte

28

A opção por um edifício bem adaptado (curva A), com bom isolamento, ganhos solares

passivos, sistemas de sobreamento eficientes, sistemas de arrefecimento passivo e sistemas de

habitação adaptativos, resulta num edifício que, na maioria dos climas europeus, fornece

conforto sem recurso a outra energia que não a do sol durante a maior parte do ano. A energia

usada para aquecimento é reduzida de forma substancial. Necessitando assim de menores

gastos energéticos no período de arrefecimento. [3]

A opção por um edifício mal adaptado (curva B) sem as preocupações referidas

anteriormente, resulta que a flutuação de temperatura atinge valores muito baixos de Inverno

e muito altos de Verão. É por isso necessário instalar sistemas de climatização caros e com

elevado consumo energético. [3]

Entre as características do edifício, devem-se mencionar as seguintes: [7] [14]

- isolamento térmico insuficiente nos elementos opacos da envolvente;

- existência de pontes térmicas na envolvente do edifício;

- presença de humidade (afectando o desempenho energético e a durabilidade);

- baixo desempenho térmico de vãos envidraçados e portas (perdas de calor

desproporcionadas por transmissão térmica e por infiltrações de ar excessivas);

- falta de protecções solares adequadas nos vãos envidraçados, dando origem a

sobreaquecimento no interior dos edifícios ou aumento das cargas térmicas e das necessidades

energéticas no caso de habitações com sistemas de arrefecimento ambiente;

- ventilação não controlada, criando maiores necessidades energéticas em aquecimento no

Inverno, ou inversamente,

- ventilação insuficiente, conduzindo a maiores níveis de humidade relativa no Inverno e

sobreaquecimento no Verão, e o consequente desconforto dos ocupantes, fenómenos de

condensação e baixo nível de qualidade do ar interior.

Para além do anteriormente referido, elevados níveis de consumo de energia podem ser

causados por comportamentos inadequados, em termos da conservação de energia, por parte

dos seus utentes, tais como:

- manutenção dos sistemas de aquecimento e/ou de arrefecimento ligados, enquanto as janelas

estão abertas;

2. Estado da arte

29

- climatização desnecessária dos espaços, permitindo temperaturas interiores fora dos níveis

recomendados, isto é, demasiado quentes no Inverno e demasiado frios no Verão.

2.1.2.1.Pontes térmicas

As pontes térmicas são pontos localizados na envolvente do edifício, onde há maior perda de

calor em relação às restantes áreas dos elementos da envolvente. Este fenómeno aumenta o

consumo de energia para aquecimento e pode causar danos na envolvente do edifício,

reduzindo a sua durabilidade.

Existem pontes térmicas em vigas e pilares, pois estes elementos maciços têm coeficientes de

transmissão térmica superiores aos das paredes exteriores onde estão inseridos. Também

podem ocorrer pontes térmicas na intersecção de paredes interiores com paredes exteriores,

porque as superfícies internas têm aí menores áreas que as superfícies externas

correspondentes, permitindo assim um maior fluxo de calor. O mesmo pode acontecer à volta

de janelas e portas, porque a sua superfície interna tem menor distância ao ambiente exterior.

[15] [16]

Uma instalação deficiente do isolamento térmico, pode originar a ocorrência de fendas e

descontinuidade nos materiais de isolamento térmico, originando assim a ocorrência de pontes

térmicas. [15] [16]

O isolamento térmico só é completamente eficiente se cobrir totalmente a superfície a ser

isolada. As descontinuidades do isolamento devem ser evitadas, pois são pontos preferenciais

de transferência de calor entre o ambiente interior e o exterior. A forma mais eficiente de

garantir a continuidade do isolamento térmico e de evitar as pontes térmicas, é através de

soluções em que o isolamento térmico é aplicado pelo exterior. [15] [16]

2.1.2.2.Condensações

Se um edifício for insuficientemente ventilado, o vapor de água em excesso não poderá ser

totalmente removido e tende a condensar quando atinge qualquer ponto com uma temperatura

abaixo do ponto de orvalho do ar interior (condensação superficial). [15]

A condensação superficial dá-se preferencialmente em pontes térmicas mas pode também

ocorrer em áreas maiores dos elementos da envolvente (opaca e envidraçados) com

2. Estado da arte

30

insuficiente isolamento térmico. A persistência de condensações superficiais cria condições

favoráveis ao desenvolvimento bolores e manchas e pode originar a degradação de estuques e

rebocos. [16]

A condensação interna também pode ocorrer na estrutura da envolvente dos edifícios,

especialmente quando atinge uma camada relativamente fria e impermeável. Esta pode

provocar danos na envolvente do edifício, que afectem a sua durabilidade. Por outro lado, a

humidade aumenta significativamente a condutividade térmica da maioria dos materiais

isolantes, diminuindo a sua eficiência. Por último, a humidade em excesso é prejudicial para a

saúde, porque favorece o desenvolvimento de bactérias potenciais causadoras de doenças.

[16] [17]

Para prevenir o risco de condensação deve ser minimizada ou reduzida a produção de vapor

de água nas actividades e melhoranda a taxa de ventilação, por forma a reduzir a quantidade

de vapor de água existente no ambiente interior, aquecendo os espaços. Desta forma

aumentar-se-á a temperatura do ar interior e, consequentemente, diminui a humidade relativa.

Reforçando o isolamento térmico da envolvente do edifício aumentar-se-á a temperatura da

sua superfície interna. A inclusão de barreiras ao vapor associadas aos materiais isolantes

térmicos ajuda a evitar o risco de condensação interna. Quando necessárias, as barreiras ao

vapor devem ser colocadas o mais próximo possível dos paramentos interiores. [16] [18]

A necessidade de controlar a humidade nas paredes de fachada dos edifícios levou ao

desenvolvimento de métodos analíticos para avaliar as condensações intersticiais nas paredes

exteriores dos edifícios. [15]

Embora outros problemas de humidade sejam mencionados, o aspecto principal a estudar

baseia-se na prevenção dos efeitos devidos à condensação interior nas paredes exteriores,

existindo para isso os seguintes métodos: [15] [18]

a) Previsão através do método do perfil da humidade;

b) Previsão através do método de Glaser.

O método de projecto mais simples é o método do perfil ou do ponto de saturação da

humidade, que é descrito no manual do ASHRAE. O principal defeito deste método é não

entrar em linha de conta com a difusibilidade ao vapor dos materiais. [15]

2. Estado da arte

31

O método de Glaser não apresenta o principal defeito apontado ao método do perfil da

humidade, já que entra em linha de conta com a difusibilidade ao vapor. É talvez o método

mais utilizado actualmente na análise dos riscos de ocorrência de condensações internas e na

definição de regras de qualidade a que devem satisfazer os elementos construtivos, face à

difusão de vapor. [15]

2.1.2.3.Envolvente

A transmissão de calor por condução através da envolvente dos edifícios, quer sejam as

perdas de calor através dos elementos construtivos da envolvente no Inverno, quer os ganhos

indesejáveis de calor através dos mesmos elementos no Verão, são fenómenos que muito

influenciam o comportamento térmico dos edifícios [14]. Para minimizar estes efeitos em

ambas as estações, deve aumentar-se a resistência térmica dos elementos construtivos, o que

se consegue do seguinte modo: [4]

1. No caso da envolvente opaca (paredes, coberturas e pavimentos), através da

incorporação de materiais isolantes, de que são exemplo a cortiça, o poliestireno

expandido, o poliuretano e as lãs minerais;

2. No caso da envolvente envidraçada, através da selecção de janelas cujo conjunto

“vidro/caixilho/persiana” apresente valores de resistência térmica mais elevados, por

exemplo, vidros duplos.

Nos edifícios as perdas e os ganhos de calor pela cobertura assumem por vezes um papel

particularmente importante, nomeadamente nos casos em que aquele elemento construtivo

possui uma percentagem de área elevada relativamente aos restantes elementos construtivos.

É pois um dos elementos da envolvente a ter mais cuidado a fim de evitar situações de

desconforto assinaláveis.

2.1.2.3.1.Paredes

O reforço do isolamento térmico das paredes exteriores tem como principais vantagens a

diminuição do consumo de energia e o aumento do conforto térmico, e pode ser concretizado

através de três grandes opções [19], caracterizadas pela posição relativa do isolante térmico a

aplicar: [16]

2. Estado da arte

32

- isolamento térmico exterior;

- isolamento térmico interior;

- isolamento térmico em caixa de ar (limitado ao caso de paredes duplas).

Cada uma destas opções admite ainda vários tipos de soluções.

No caso de paredes constituídas apenas por um só pano (paredes simples), o reforço do

isolamento térmico pode ser realizado pelo exterior ou pelo interior. O reforço do isolamento

térmico pelo exterior, desde que não seja inviabilizado por constrangimentos de ordem

arquitectónica, constitui em geral a melhor solução, dado que as vantagens superam

nitidamente os inconvenientes, em comparação com a solução de isolamento pelo interior. Por

outro lado, nas intervenções de reabilitação de edifícios, é normal a necessidade de refazer o

reboco das paredes exteriores, pelo que é oportuno considerar esta hipótese. [15]

Nas paredes enterradas a principal preocupação deverá ser a humidade. Para isso existem duas

soluções, que são possíveis de conjugar: [20]

- Barreira estanque;

- Sistema drenante / filtrante.

As paredes têm uma função muito importante no que diz respeito à inércia do edifício, pois

têm a capacidade de armazenar energia oriunda dos ganhos solares e libertá-la posteriormente

para o interior do edifício.

O atraso térmico de uma parede com “n” camadas de espessura “e”, submetida a um regime

térmico variável e sinosoidal, num período de 24 horas, varia conforme a ordem de camadas

[9] [21], sendo dado por:

21382,1 BBR +=ϕ [h] (1)

Sendo:

R a resistência térmica entre superfícies do componente

Vindo :

t

o

RBB 226,01 =

(2)

2. Estado da arte

33

TextT CCB −=0 (3)

( )⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −

−⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

10205,02

exttext

t

ext RTRRc

Bλρ

(4)

λeR = [m2.ºC/W]

(5)

Tn

n

Tb

b

Ta

a

nbaT

CA

CA

CA

AAAC+++

+++=

...

... [KJ/m2.K] (6)

Onde:

e é a espessura da placa;

λ é a condutividade térmica do material;

ρ é a densidade de massa aparente do material;

c é o calor específico do material;

R é a resistência térmica da camada;

Rt é a resistência térmica de superfície a superfície do componente;

An é a área da camada “n”

CTn é a capacidade térmica do componente;

CT é a capacidade térmica total do componente;

CText é a capacidade térmica da camada externa do componente.

2.1.2.3.2.Envidraçados

As janelas são o principal elemento do sistema de iluminação natural e de aquecimento da

próprio edifício, uma vez que tem como função permitir a interacção entre os meios exterior e

interior na sua envolvente. São portanto as janelas que mais directamente estão relacionadas

com a iluminação, temperatura, acústica, contacto visual com exterior e ventilação dos

espaços envolventes. São assim um aspecto a ter em conta na estratégia de aquecimento e

arrefecimento, por forma a ter-se economia e conforto melhorado. [22]

2. Estado da arte

34

Para aumentar a eficiência energética da janela, outro elemento fundamental é na verdade o

caixilho utilizado na construção da mesma. Sendo crucial portanto o tipo de material utilizado

na construção dos caixilhos, pois é importante que este tenha baixa condutância térmica. Para

isso devem ser favorecidos materiais com baixa condutividade térmica, tais como o

policloreto de vinil ou o alumínio com corte térmico. [22]

Para um dado edifício em média as janelas contribuem tipicamente em cerca de 30% das

perdas totais de calor. Assim as janelas podem ser usadas para aquecimento solar passivo nos

meses frios, e ajudar a reduzir os custos de aquecimento. A escolha mais indicada exige uma

solução de compromisso entre diferentes características de desempenho energético, e outros

assuntos não energéticos. [22]

A taxa de perda ou ganho de calor não solar, através de um material, é medida pelo factor U.

O factor U pode ser expresso somente para o vidro ou para a janela completa, incluindo o

efeito da estrutura e dos materiais. [22]

Um factor U baixo, fornece um valor de isolamento maior do que um elevado, logo, quanto

menor for este factor menor serão as perdas para o exterior do edifício (Figura 2-11).

Contudo, a passagem dos raios solares também será condicionada por este valor. [22]

Com a tecnologia de hoje, uma janela é considerada eficiente em termos energéticos se o seu

factor U for menor que 0,40. Para conseguir este padrão da energia-eficiência, o vidro é

revestido com uma camada muito fina de material que é projectado para transmitir ou rejeitar

determinadas frequências de radiação. Este vidro revestido é chamado de vidro de baixa

emissividade. [22]

Figura 2-11: Factor de perdas U [22]

2. Estado da arte

35

O coeficiente solar do ganho de calor (Sv) mede a transmissão de calor através do vidro, isto

é, a fracção da radiação solar admitida por uma janela. O Sv é um número decimal entre zero e

um. Um valor de 60% da radiação solar passa para o interior do edifício e 40% é reflectida

para o ambiente.

O aquecimento solar passivo requer um Sv elevado, ou seja, uma janela que deixe passar a

radiação solar (Figura 2-12). [22]

Figura 2-12: Coeficiente Sv [22]

O coeficiente Tv (Figura 2-13), indica a percentagem ou fracção do espectro visível (380 a

720 nanometros) pesados pela sensibilidade do olho, que é transmitida através do vidro. [22]

Figura 2-13: Principais coeficientes do vidro [3]

2. Estado da arte

36

Ao seleccionar um determinado tipo de vidro, podem seguir-se as seguintes regras gerais,

sendo a melhor prática, a colocação de vidro duplo: [22]

- Os vidros das fachadas Este e Oeste devem ter um Sv baixo (menor que 0,40);

- Os vidros da fachada sul devem ter um Sv elevado se a casa tiver uma saliência apropriada;

- O Sv faz pouca diferença na fachada norte.

Para aumentar a eficiência energética da janela deverá ser também tomado em conta um

elemento que faz parte da constituição da janela e que é o caixilho.

Existem vários tipos de caixilhos, em que diferem uns dos outros essencialmente devido ao

material utilizado na sua construção. Estes podem ser fabricados tendo como base vários

materiais dependendo da aplicação para a qual se pretende utilizar o referido caixilho. [22]

Os caixilhos de alumínio com corte térmico (Figura 2-14 (dir.)) são a solução mais comum

para os problemas de condução térmica dos caixilhos de alumínio, por oferecer um corte

térmico ao dividir os componentes do caixilho (de maior condutância), e usando um elemento

de baixa condutância (normalmente plástico) colado entre estes para reduzir o fluxo de calor.

[22]

Os espaçadores são um tipo de liga que separa dois vidros criando uma caixa de ar no meio

dos dois vidros (Figura 2-14 (esq.)), e entre os caixilhos com a finalidade de melhorar a

eficiência da janela. Estes tem como função manter os vidros da janela afastados, e fornecer

um fecho hermético numa janela cujos vidros contenham uma câmara de ar. Assim se

utilizados, pode haver uma melhoria de 10 a 20% do desempenho energético das janelas

dependendo das outras características de uma determinada janela. [22]

Figura 2-14: Espaçador em janela (esq.) e janela com caixilho de alumínio com corte térmico (dir.) [22]

2. Estado da arte

37

A selecção dos envidraçados, que podem ser duplos, triplos, podem ser instalados em

caixilharias simples ou duplas, etc., deve ter em consideração as suas características

principais, acima referidas. a escolha de vidros duplos isolantes permite aumentar o conforto

térmico nas zonas próximas às janelas, oferece uma maior flexibilidade na selecção de

produtos disponíveis, reforça o isolamento acústico e reduz as cargas mecânicas. Edifícios

que pretendam uma economia substancial nos gastos energéticos devem ser dotados de vidros

duplos isolantes em particular se as orientações dos vãos não forem as mais favoráveis e se a

eficácia de eventuais sistemas de sombreamento não for a mais adequada. [3] [22]

Uma Tv de 50 a 70% é um bom ponto de partida, dependendo, no entanto, do tipo de tarefas

visuais, das dimensões dos vãos envidraçados e da sensibilidade ao encandeamento dos

ocupantes. Quanto maior for a área de envidraçados, mais crítico é o controlo do

encandeamento e, consequentemente, mais baixa deverá ser a transmitância visível. [3]

Se o objectivo primordial for o controlo dos ganhos solares de Verão, deverão ser escolhidos

envidraçados com factores solares o mais baixos possíveis associado a transmitâncias visíveis

o mais elevadas possíveis. [3]

Se o encandeamento for um problema previsível, e se não for possível uma solução

arquitectónica desejável, então devem seleccionar-se envidraçados com transmitâncias

visíveis que permitam estabelecer um compromisso entre o problema de encandeamento e a

necessidade de transmissão de luz. [3]

Quanto maior forem as dimensões dos vãos envidraçados, menor será a transmitância visível

(Tv) dos vidros necessária para uma mesma quantidade de iluminação natural. Torna a

selecção dos envidraçados e a eficácia do sombreamento, numa preocupação mais acentuada,

de modo a poder-se controlar o encandeamento e os ganhos térmicos. A abertura eficaz (AE)

vem como: [3]

⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛=

p

vv A

ATAE

(7)

Sendo:

Tv é a transmitância visível;

Av é a área útil de envidraçado;

Ap é a área da parede que contém a janela.

2. Estado da arte

38

Um valor médio aceitável para a AE é um valor entre 0,20 e 0,30. Quanto maiores forem as

dimensões dos elementos transparentes dos vãos, mais importante se torna a selecção dos

envidraçados e a eficácia do sombreamento, de modo a poder-se controlar o encandeamento e

os ganhos térmicos. Assim, quanto maior for a área envidraçada, menor deverá ser o factor

solar g e a transmitância visível Tv, devendo optar-se por vidro de características

marcadamente isolantes para grandes áreas transparentes. [3]

Em regiões cujo clima é dominado por Verões quentes e longos, e Invernos não muito

rigorosos, vãos envidraçados orientados a Sul, a Nascente e, principalmente, a Poente podem

contribuir de um modo mais positivo para as necessidades de arrefecimento. Deve encarar-se

a hipótese de se usarem envidraçados com factores solares mais elevados. A protecção para

vãos orientados a Sul também é importante, mas como podem ser (mais fácil e eficazmente)

protegidos por dispositivos de protecção solar exteriores, a necessidade de controlo solar

através dos envidraçados pode não ser tão premente.

Nesse sentido dispositivos de sombreamento, com dimensões adequadas e correctamente

escolhidos podem contribuir para: [3]

- Uma maior uniformidade da iluminação natural interior;

- Minimização do encandeamento;

- Protecção térmica.

A escolha dos envidraçados deve ser feita tendo em consideração as suas principais

características, as quais são: [3]

- Transmitância Visível (Tv)

É a percentagem da luz visível que atinge um envidraçado que passa para o interior.

Vidros com Tv elevadas possuem um aspecto transparente e proporcionam uma

iluminação abundante e vistas inalteradas. A utilização de vidros de baixa Tv, implica

quase sempre a necessidade de utilização de iluminação artificial complementar durante

períodos diurnos significativos;

- Reflectância Visível (Rv)

Indica em que grau um determinado vidro se comporta como um espelho. Corresponde

à parte visível da radiação que atinge o vidro e que é reflectida. Vidros com elevada Rv

2. Estado da arte

39

possuem uma baixa Tv e consequentemente possuem as desvantagens inerentes a esta

propriedade;

- Factor Solar (g)

O factor solar (g) de um vão envidraçado, define-se como sendo o quociente entre a

energia solar total transmitida e a energia solar incidente. Varia entre 0.9 e 0.1, em que

os menores valores indicam menores ganhos solares. Constitui uma medida da fracção

da energia solar que efectivamente penetra para o interior dos compartimentos (Figura

2-15) e é variável com:

- Ângulo de incidência solar;

- Condições externas de convecção natural;

- Velocidade do vento;

- Espessura do vidro.

Figura 2-15: Componentes dos ganhos solares por radiação [3]

g

iI

ATg

+=

(8)

Sendo:

Ig a energia solar global incidente (Directa + Difusa);

T a transmissão energética global;

R a reflexão energética global;

Ae a fracção da energia absorvida que é reenviada para o exterior;

2. Estado da arte

40

Ai a fracção da energia absorvida que é reenviada para o interior;

- Coeficiente Global de Transferência de Calor (U)

O coeficiente U constitui uma medida da transferência de energia térmica através do

envidraçado devido a uma diferença de temperaturas entre o ambiente interior e

exterior, traduz o fluxo térmico que atravessa um determinado envidraçado, o que

significa que, quanto menor for o seu valor, melhores serão as características térmicas

do envidraçado, essencial no cálculo de cargas térmicas em edifícios (perdas de Inverno

e ganhos de Verão), no conforto térmico e em problemas de condensação nos vidros;

- Coeficiente de Selectividade Espectral (CSE)

A selectividade espectral refere-se à capacidade de um determinado material

envidraçado responder de modo diferente à radiação de diferentes comprimentos de

onda que permite a transmissão abundante de luz visível e rejeita o calor associado à

radiação infravermelha.

Valores do CSE superiores a 1,2 indicam uma selectividade espectral crescente. Um

vidro com uma Tv relativamente elevada e um baixo g indica que é espectralmente

selectivo. Estes tipos de vidro possuem uma camada de um filme fino e uma cor neutra

ou levemente azul esverdeada.

gT

CSE v= (9)

- Cor dos Envidraçados

A cor dos envidraçados afecta a aparência das vistas do exterior e a aparência das

superfícies e objectos interiores. Existe uma correlação estreita entre a cor dos

envidraçados e as suas propriedades fotométricas; de um modo geral quanto mais escura

for a cor, mais baixa será a transmissão da radiação visível e consequentemente maior

poderá ter de ser o recurso à iluminação artificial. A escolha das caixilharias é

determinante para a avaliação do comportamento total do envidraçado.

2. Estado da arte

41

2.1.2.3.3.Cobertura

A cobertura é o elemento construtivo do edifício que está sujeito às maiores amplitudes

térmicas [4]. O isolamento térmico de uma cobertura é considerada uma intervenção de

eficiência energética prioritária, face aos benefícios imediatos em termos da diminuição das

necessidades energéticas, e por se tratar de uma das medidas mais simples e menos

dispendiosa. [16]

Basicamente, para o reforço do isolamento térmico das coberturas horizontais, existem três

grandes opções, caracterizadas pela posição relativa do isolante térmico a aplicar em cada

uma delas: [7] [16]

- isolamento térmico superior;

- isolamento térmico intermédio;

- isolamento térmico inferior.

De entre as opções possíveis, a mais aconselhável é aquela em que o isolamento térmico é

aplicado em posição superior, acima da camada de forma. Basicamente, existem dois tipos de

soluções de aplicação do isolamento térmico em posição superior: [4] [16]

- cobertura invertida;

- isolante térmico suporte de impermeabilização.

De entre estes dois tipos de soluções, a melhor opção é a de “cobertura invertida”, pois

permite aumentar a vida útil da impermeabilização ao protegê-la de amplitudes térmicas

significativas, além de que, aquando a sua aplicação em reabilitação, permite aproveitar a

impermeabilização já existente, caso esta ainda se encontre em bom estado. [7] [16]

No que se refere às soluções em que o isolamento térmico se localiza em posição intermédia

(entre a esteira horizontal e a camada de forma), requerem-se especiais cuidados de

concepção e execução para evitar que ocorram fenómenos de choque térmico nas camadas

acima do isolante térmico e a sua consequente degradação. Embora possíveis, exigem a

reconstrução total das camadas sobrejacentes à laje de esteira. [16]

Em relação à aplicação dum isolante térmico em posição inferior à laje de esteira apenas se

aceita quando integrado num tecto falso desligado da esteira e, mesmo assim, tem a

2. Estado da arte

42

desvantagem de não proteger termicamente a estrutura. A directa aplicação desse isolante na

face inferior da laje de esteira deve ser totalmente evitada porque, além de ser termicamente

menos eficiente, como acima mencionado, aumenta o risco de deformações de origem térmica

da estrutura do edifício e a consequente degradação. [16]

Quanto ao nível de isolamento térmico a colocar em coberturas horizontais, este não deverá

ser inferior ao mínimo exigido pelo novo RCCTE. No entanto, recomenda-se uma resistência

térmica adicional, com base numa análise económica. [16]

Na cobertura invertida o isolamento térmico, sob a forma de placas, é aplicado sobre a

impermeabilização (com eventual interposição de uma camada de separação). É também

protegido superiormente pela aplicação duma protecção pesada, que as impede de se

deslocarem sob acção do vento ou de flutuações de água, que entretanto se possa ter

acumulado acidentalmente na cobertura, e que as protege da radiação solar, cuja componente

ultravioleta provoca a sua degradação. [16]

2.1.2.3.4.Pavimento

A intervenção ao nível dos pavimentos é fundamental quando estes estão em contacto directo

com o exterior ou com espaços interiores não aquecidos. Para o reforço do isolamento térmico

dos pavimentos existem três opções, dependentes da localização desse isolamento: [23]

- isolamento térmico inferior;

- isolamento térmico intermédio (limitado ao caso de pavimentos com vazios);

- isolamento térmico superior.

2.1.2.3.5.Isolamento

A poupança de energia tornou-se hoje um investimento prioritário na construção, optando por

aperfeiçoados equipamentos de baixo consumo e alta rentabilidade. Para obtermos essa boa

rentabilidade é necessário pensarmos nos métodos de conservação de energia.

O isolamento é assim um dos pontos fundamentais na construção, uma vez que uma boa

utilização de isolamento térmico em coberturas, paredes ou pavimentos irá traduzir-se numa

redução de trocas de calor através do abaixamento dos coeficientes de transmissão térmica.

2. Estado da arte

43

Também protegem os elementos construtivos face às variações de temperatura, obtendo-se

assim como resultado final um mesmo nível de conforto térmico com um menor consumo de

energia.

Neste pressuposto devem ser isolados todas as fachadas, cobertura e estrutura do edifício,

preferencialmente pelo exterior com poliestireno. Esta solução é mais eficaz, do que colocar o

isolamento no interior, por duas razões principais: [4]

- De inverno as massas térmicas que constituem as paredes exteriores, ao estarem isoladas

pelo exterior, assumem um papel mais importante na gestão da energia captada e acumulada,

com maior tempo de resposta e consequentemente menor oscilação da temperatura no

interior;

- Por outro lado, no verão proporciona um melhor desempenho, uma vez que a temperatura

sofre um decréscimo na sua passagem, durante o período diurno, sendo muito maior do que

aquele que se verificaria se o material que constitui a parede fosse directamente exposta ao sol

ou ao ar exterior.

Figura 2-16: Esquema de aplicação de isolamento pelo exterior [24]

A utilização de materiais isolantes térmicos e acústicos, como o poliestireno expandido ou

extrudido, as mantas de Lã de Rocha e Fibra de Vidro ou o aglomerado de Cortiça expandida,

2. Estado da arte

44

tem-se revelado cada dia mais importante na construção, pela capacidade de aumentar a

resistência térmica das soluções construtivas, sem aumentar o peso da construção. [15]

Os materiais de isolamento são caracterizados por terem densidades abaixo dos 150Kg/m3 e

uma condutibilidade térmica abaixo dos 0,05W/m.ºC. Um aspecto particularmente importante

será o de encontrar um compromisso entre isolamento térmico e acústico. Nas soluções de

parede actuais, raramente se consegue este compromisso, já que os projectos térmico e

acústico se realizam apenas como um próforma e apresentam muitas vezes incompatibilidades

com as soluções construtivas implementadas. Muitas vezes, mesmo que a compatibilização

entre as especialidades fosse bem resolvida na fase de projecto, a direcção e fiscalização de

obra é em grande parte das vezes pouco eficaz. [15]

O Poliestireno é um termoplástico, o que significa que se molda através de calor e que

teóricamente poderá ser novamente sintetizado e portanto é um material reciclável. Mas só

será possível de ser reciclado se este for puro e não tiver outros componentes aditivados, o

que só acontece geralmente no caso do Poliestireno expandido. A sua utilização como

combustível ou triturado para agregado é no entanto mais viável. É comercializado em placas,

que têm geralmente encaixes, o que facilita a sua colocação sem pontos de descontinuidade. A

desvantagem face ao poliuretano é que não pode ser feito em obra, pelo que tem um custo de

colocação superior. Outra desvantagem é o facto de, quando as placas não são colocadas

ocupando totalmente a caixa-de-ar, terem de ser aderidas às superfícies, mecânica ou

quimicamente, o que encarece a sua colocação, mas constitui uma operação simples, se

utilizadas colas ou grampos específicos, dada a ligeireza das placas. [15]

O Poliestireno expandido (EPS) é feito a partir de granulado de poliestireno contendo um gás

que funciona como agente expansor, o pentano, que ao ser aquecido com vapor quente

provoca a expansão do poliestireno ficando o pentano retido no interior das cápsulas assim

formadas. As cápsulas ficam aderidas em bloco, mas não formam uma estrutura totalmente

fechada. As placas podem ser formadas a partir do corte de blocos ou em linha contínua. [15]

O poliestireno extrudido (XPS) tem a vantagem de ser mais uniforme que o EPS, já que as

suas células são de menor dimensão e por isso apresenta superfícies mais compactas e

uniformes e tem uma maior resistência mecânica e durabilidade. No processo de fabrico do

XPS, os grãos de poliestireno são fundidos e o gás agente expansor é misturado no

poliestireno fundido. A espuma é obtida após arrefecimento da mistura expandida. [15]

2. Estado da arte

45

Nas coberturas invertidas o XPS em conjunto com lajetas de betão são uma boa solução tanto

do ponto de vista térmico como de protecção mecânica ao ambiente exterior, tendo uma

condutibilidade térmica de 0,035 W/m2. [15]

Fibra de Vidro: a Fibra de Vidro é uma fibra inorgânica, elaborada a partir das matérias-

primas tradicionais necessárias para o fabrico do vidro: silicatos mistos (cálcio, borossilicatos

de alumínio e magnésio). [15]

A fibra de vidro na construção apresenta-se maioritariamente como material de isolamento em

forma de lã de vidro. Além das suas propriedades térmicas, as suas principais vantagens são o

facto de ser incombustível e imputrescível. Tem igualmente a vantagem de servir ao mesmo

tempo de isolamento térmico e acústico. [15]

A lã de vidro em manta é um material composto. A espuma está constituída por fibras entre

cruzadas desordenadamente, que dificultam as correntes de convecção do ar. A

condutibilidade, que varia entre 0,032 e 0,045W/m.ºC depende da densidade, que varia entre

10 e 110kg/m3. [15]

Tem como vantagens, em termos ambientais e específicamente nos produtos de menor

densidade, apresentar-se como o material de isolamento com menor energia incorporada. Tem

uma boa relação entre o isolamento térmico e o isolamento acústico.

As suas desvantagens, verificam-se pelo facto de se apresentar em mantas e não ter rigidez,

não é indicado para caixas-de-ar verticais parcialmente preenchidas. Tem ainda a

desvantagem do seu manuseamento ser perigoso e de poder libertar fibras para o ar, tornando-

se nocivo para as vias respiratórias, o que pode também suceder já em fase posterior à

construção, quando as caixas-de-ar não são totalmente estanques, quando são vandalizadas,

ou no momento da demolição. [15]

Os sistemas compósitos de isolamento térmico pelo exterior (ETICS) (Figura 2-16) têm uma

camada isolante composta por placas de um isolante térmico fixadas contra a parede por

colagem, por fixação mecânica ou por ambos os processos. Recebem em obra um

revestimento exterior contínuo armado, como camada de protecção contra os agentes

atmosféricos. [24]

Existem dois subtipos de ETICS, que se distinguem pela espessura do revestimento aplicado:

[15]

2. Estado da arte

46

a) Nos sistemas com revestimento espesso, utilizam-se normalmente placas de poliestireno

expandido moldado (EPS) ou de lã mineral (MW) na camada de isolamento térmico e um

revestimento de ligante mineral armado com uma rede metálica.

b) Nos sistemas com revestimento delgado, que é mais usual do que o anterior, utilizam-se

sobretudo placas de poliestireno expandido moldado (EPS) e um revestimento de ligante

sintético ou misto armado com uma rede de fibra de vidro protegida contra o ataque dos

álcalis do cimento. Por forma a melhorar a resistência mecânica do revestimento em zonas

sujeitas a acções mecânicas mais severas (por exemplo, em paredes localizadas em pisos

térreos de acesso público) é adicionada àquela rede uma outra reforçada do mesmo material.

Os sistemas com isolamento delgado são uma tecnologia de isolamento muito interessante,

pelas características térmicas favorecidas. As suas principais vantagens são a garantia da

continuidade do isolamento térmico, a diminuição da espessura das paredes exteriores, a

melhoria do conforto térmico resultante do aumento da inércia térmica interior e a facilidade

de aplicação. Existe porém um problema relativamente grave, que é a acelerada degradação

do aspecto, como resultado da deposição de sujidade e, principalmente, devido ao

desenvolvimento de microorganismos (Figura 2-17). [25]

Figura 2-17: Aspecto exterior degradado de uma fachada ETICS [25]

2. Estado da arte

47

A principal desvantagem do sistema advém da baixa resistência ao impacto e da reduzida

durabilidade a longo prazo, à qual se associa o fenómeno físico que permite o

desenvolvimento de microorganismos na superfície exterior dos ETICS. É normalmente

designado por “undercooling”, tornando o aspecto exterior do edifício a prazo degradado,

devido à acumulação de sujidade e, principalmente, ao desenvolvimento de microorganismos.

Até ao momento a única solução satisfatória é a utilização de anti-fungos, cuja utilização tem

algum custos económicos e ambientais. [25]

No entanto, a ocorrência de condensações superficiais é apenas um dos parâmetros que

influenciam o desenvolvimento de microrganismos e, por si só, não é suficiente para se poder

afirmar que estes se vão desenvolver, só porque ocorreram condensações superficiais. [25]

As trocas de radiação, com comprimento de onda longo, que ocorrem entre a superfície

exterior e a atmosfera durante noite, provocam uma diminuição da temperatura à superfície da

envolvente. Quando a temperatura da superfície exterior é inferior à temperatura de ponto de

orvalho, sobretudo nas fachadas voltadas a norte e a poente, ocorrem condensações

superficiais. São aquelas em que a humidade superficial do revestimento permanece alta por

períodos de tempo mais prolongados e se não tiverem um processo de secagem

suficientemente rápido, potenciam o risco de desenvolvimento de microorganismos. [25]

Analisando a fachada de um edifício ao nível da radiação, deve ter-se em conta os parâmetros

da radiação emitida pelo edifício, a radiação emitida pelo céu e a radiação emitida pelas

superfícies terrestres que se localizam na proximidade do edifício. [25]

A radiação emitida pelo edifício é de onda longa, cuja intensidade total, Eed, é determinada a

partir da Lei de Stefan-Boltzmann: [25]

4ededed TE σε= [W/m2K3] (10)

Onde:

Ted é a temperatura da superfície do edifício;

σ é a constante de Stefan-Boltzmann cujo valor é 5,6704×10-8 Wm-2K-4;

εed é a emissividade da superfície do edifício.

2. Estado da arte

48

Como durante a noite não existe radiação solar, cria-se uma diminuição da temperatura na

superfície do edifício, a qual se mantem até que o calor por convecção e por condução

compensem a perda por radiação, sendo por isto um período de balanço negativo. [25]

Para temperaturas exteriores entre 0º C e 40º C, com a humidade relativa à superfície da

fachada superior a 70-80%, estão criadas as condições para o desenvolvimento de algas. Estas

sobrevivem a longos períodos secos e retomam o seu desenvolvimento quando a humidade

aumenta, denotando-se por isso que a secagem das superfícies durante o dia não é suficiente

para prevenir o seu desenvolvimento. [25]

No que diz respeito aos fungos, resultantes da humidade relativa, tem o valor mínimo de 80%

para o seu desenvolvimento, sendo esta capacidade relacionada com os nutrientes disponíveis

à superfície, os quais dependem da composição da camada de acabamento. [25]

2.1.3.Ventilação

Os edifícios estão sujeitos a trocas de massa de ar entre o interior e o exterior. Dependendo

das diferenças de temperatura, podem influenciar também de forma significativa o

desempenho energético dos edifícios, contribuindo também para a ventilação natural. [5] [6]

[11] [12] [26]

A carga térmica induzida pelo processo de ventilação (fria ou quente) têm grande

importância, a quando do balanço térmico do edifício. Podemos estar perante um processo de

infiltrações que se efectuam através das frinchas das portas e janelas e podem representar uma

carga considerável de arrefecimento no Inverno, que deverá ser contrariada através de uma

boa vedação dessas frinchas. [5] [6] [11] [12] [26] [27]

Em regiões com clima bastante severo, deverá ser dada particular atenção à acção do vento.

As estratégias deverão ser convenientemente avaliadas e seleccionadas em função do clima.

Dentro destas poderão utilizar-se vegetação para protecção de ventos dominantes, que

provocam efeitos desconfortáveis nos edifícios, bem como a existência de sistemas de

captação do vento e de indução de correntes de circulação de ar para arrefecimento. [5] [6]

[11] [26] [27]

Acresce que estes processos são na maioria dos casos os únicos que permitem a renovação do

ar interior, necessária por questões de salubridade. Coloca-se a necessidade de se manter esse

2. Estado da arte

49

mesmo ar num estado higrométrico que possa evitar a ocorrência de condensações interiores.

[5] [6] [11] [26]

No Inverno, quando a temperatura exterior apresenta praticamente sempre valores abaixo das

condições de conforto, interessa limitar as infiltrações. No entanto, é imprescendível

assegurar um mínimo recomendável de renovação do ar interior de modo a assegurar a

manutenção das condições de salubridade interior dos edifícios. Poderão ser utilizados

sistemas de ventilação, natural, mecânico ou híbrido. Nas estações intermédias, Outono e

Inverno, a ventilação natural é o processo mais eficiente no controle do sobre / sub

aquecimento dos edifícios. No Verão, a ventilação natural assume um papel de relevo no

arrefecimento nocturno dos edifícios. [5] [6] [11] [26]

2.1.4.Qualidade do ar interior

A qualidade do ar está relacionada principalmente a questões de saúde e sociais, com efeitos

indirectos sobre a energia e é directamente influenciada pelas taxas de troca de ar; tipos de

mecanismos e os materiais de construção utilizados; e as actividades dos ocupantes [11]. A

redução das infiltrações nos edifícios para economizar energia permitiu que os níveis de

contaminantes no ar interno aumentassem, provocando um potencial risco à saúde dos

ocupantes.

Uma boa qualidade do ar é conseguida, com a ausência de odores, gases tóxicos e irritantes,

não causando desconforto ou problemas de saúde aos ocupantes. [11]

O ar é uma mistura de azoto, oxigénio e de outros gases em pequenas quantidades (Tabela 2-

2). O ar atmosférico contém normalmente algum vapor de água (ou humidade). O ar que não

contém vapor de água é designado por ar seco, cuja massa molar é de M = 28,969 kg/kmol.

[12]

Tabela 2-2: Composição do ar seco [12]

Gás Proporção [%] Massa Molecular [kg/kmol] Azoto (N2) 78,084 28,02

Oxigénio (O2) 20,9476 32,00 Dióxido de Carbono (CO2) 0,0314 44,00

Hidrogénio (H2) 0,00005 2,02 Árgon (Ar) 0,9347 39,91

Outros gases 0,00225 ---

2. Estado da arte

50

Duma maneira geral, considera-se o ar como uma mistura de vapor de água e de ar seco, onde

a composição do ar seco se mantém praticamente constante, variando a quantidade de vapor

de água, como resultado da condensação e da evaporação. [26]

O vapor de água pode variar de 0 a 100%, sendo este último designado por saturação.

A presença de CO2 na mistura do ar, reflecte a sua qualidade segundo os seguintes

parâmetros:

- 0,3 % CO2 - Boa

- 0,6 % CO2 - Admissível

- 1 % CO2 - Má

- 6 % CO2 - Muito Má

A renovação ou ventilação é obrigatória, especialmente no verão, devido ao aumento da

humidade como consequência da expiração e da transpiração.

O vapor de água, pela sua variação tem uma influencia decisiva nas transformações térmicas.

É um parâmetro a tratar com alguma relevância e não pode isolar-se da temperatura.

O ar pode dissolver a cada temperatura, uma determinada quantidade de água em estado de

vapor, tendo como referência que 1kg de ar em condições normais, ocupa 0,8m3

A passagem do estado físico sólido a líquido e do estado físico líquido a gasoso ocorre

mediante absorção de calor. O processo inverso dá-se com rejeição de calor. Mais ainda, as

mudanças de estado físico são sempre acompanhadas por uma variação de volume, que é

normalmente pequena na passagem de sólido a líquido, mas bastante grande na passagem de

líquido a vapor.

A concentração de C02, vem expressa em partículas por milhão, revelando a qualidade do ar

interior, sendo determinado por: [26]

o

COos V

NCC 2=− [ppm]

(11)

Onde:

Vo é a percentagem de ar exterior por pessoa

NCO2 é a percentagem de CO2 produzido por pessoa

2. Estado da arte

51

Cs é a concentração de CO2 no espaço interior

Co é a concentração de CO2 no exterior

2.1.5.Sistemas passivos

Quando se fala em Sistemas Passivos, referimo-nos a certos dispositivos construtivos

integrados nos edifícios, cujo objectivo é o de contribuir para o seu aquecimento ou

arrefecimento natural. [5]

Na estação de aquecimento, estes sistemas pretendem maximizar a captação do sol no

Inverno, através de vãos envidraçados bem orientados e dimensionados, aos quais se podem

associar elementos massivos, que permitirão o armazenamento da energia solar e sua

utilização em horas posteriores. [5]

Os sistemas destinados ao aquecimento passivo podem ser caracterizados como aqueles que,

fazendo parte integrante da sua estrutura construtiva, desempenham o papel de colectores

solares e acumuladores da energia solar neles incidentes e ainda de agente de distribuição da

energia-calor por processos naturais de transferência. [5]

Em todos os sistemas solares passivos destinados ao aquecimento existem dois elementos

básicos a ter em conta: [5]

- superfície envidraçada a sul, ou no quadrante sudeste - sudoeste, para captação da radiação

solar;

- massa térmica para absorção, armazenamento e distribuição de calor.

Na estação de arrefecimento, o objectivo é utilizar fontes frias que permitirão arrefecer o

edifício. Nestas enquadram-se o próprio solo, cujas temperaturas são sempre inferiores á

temperatura do ar exterior, bem o ar exterior, que em determinadas horas do dia (noite e

manhã) apresenta uma temperatura inferior à temperatura interior dos próprios edifícios. Tal

ocorre devido às grandes amplitudes térmicas diárias no período de Verão verificadas na

temperatura do ar no nosso país. [5]

Assim facilmente se depreende que os sistemas passivos podem ser caracterizados de duas

formas diferentes: [5]

2. Estado da arte

52

- Sistemas de Aquecimento Passivo;

- Sistemas de Arrefecimento Passivo.

Os Sistemas de Aquecimento Passivo são classificados da seguinte forma: [5] [15]

- Ganho Directo;

- Ganho Indirecto ou desfasado – Parede de Trombe, Parede Massiva e Permutador de calor ar

solo;

- Ganho Isolado – Espaço Estufa ou Colector de Ar.

Os Sistemas de Arrefecimento Passivo são classificados da seguinte forma: [5] [15]

- Ventilação Natural;

- Arrefecimento pelo Solo (permutador de calor ar-solo);

- Arrefecimento Evaporativo;

- Arrefecimento Radiativo.

2.1.5.1.Iluminação natural

A luz natural que é admitida no interior das edificações consiste em luz proveniente

directamente do Sol, luz difundida na atmosfera (abóbada celeste) e luz reflectida nas

superficies. A magnitude e distribuição da luz no ambiente interno dependem de um conjunto

de variáveis, tais como da disponibilidade da luz natural (quantidade e distribuição variáveis

com relação às condições atmosféricas locais), de obstruções externas, do tamanho,

orientação, posição e detalhes de projecto das aberturas (verticais e/ou horizontais), das

características ópticas dos envidraçados, do tamanho e geometria do ambiente e da

reflectividade das superfícies internas [28]. Um bom projecto de iluminação natural tira

proveito e controla a luz disponível, maximizando suas vantagens e reduzindo as suas

desvantagens. As decisões mais críticas, a este respeito, são tomadas nas etapas iniciais do

projecto. [29]

2. Estado da arte

53

A admissão de luz natural deve ser optimizada, por forma a não causar desconforto ao

utilizadores pelo encadeamento. Este é motivado pelo brilho excessivo e consequente

aumento de constraste entre interior e exterior. Para tal devem ser controladas a luminância da

fonte de luz reduzindo os constrastes e aumentar as luminâncias das superfícies adjacentes,

devendo ter uma relação proporcional à fonte e ao ambiente interno. Este gradiente aumenta

aumenta o conforto visual e diminui o encadeamento. [29] [30] [31]

A sua implementação é conseguida, prestando mais atenção às cores, materiais e iluminação

utilizados no espaço interior, pois é necessário criar um ambiente visual proporcional em

termos de luz, brilho e constraste. [29] [30]

As reflectâncias recomendadas para superfícies interiores estão indicadas na Tabela 2-3. [3]

Tabela 2-3: Reflectâncias recomendadas [3]

Tipo de superficie Min. Máx.

Tectos 0,70 0,85

Paredes próximas de fontes de luz 0,60 0,70

Outras paredes 0,40 0,50

Pavimentos 0,15 0,30

Na Tabela 2-4 referem-se os valores máximos recomendados de quocientes de luminâncias

habituais, para garantir o conforto visual em termos de contrastes. [3]

Tabela 2-4: Quociente de luminâncias máximos recomendados [3]

Envolvente visual Relação

Fundo da tarefa visual: Ambiente 3:1

Fundo da tarefa visual: Campo periférico 10:1

Fonte de luz: Campos adjacentes 20:1

Interior em geral 40:1

O cálculo da iluminação natural baseia-se em métodos imediatos, em que a iluminação total,

luz do dia directa e reflectida exterior e interior, é calculada por uma única operação baseada

num número de hipóteses e comparações empríricas, ou através do método das componentes,

2. Estado da arte

54

com estas a serem posteriormente adicionadas para fornecerem o factor de luz do dia total no

ponto de referência. Este método tem como vantagem proporcionar uma visão imediata da

quantidade de luz que atinge o ponto de referência directamente do céu. O cálculo da

luminância do céu baseia-se em três métodos: [28]

- Distribuição de luminância uniforme, com ausência de luz solar;

- Distribuição do céu encoberto padrão da C.I.E., com ausência de luz solar;

- Céu limpo (sem nuvens), tanto com luz solar como sem esta.

Um dos factores a ter em conta no dimensionamento da iluminação natural é componente das

perdas na distribuição de luz pela passagem pelos vidros, que se tem de corrigir pela

expressão de Rivero. [28]

( )θθθθ coscos018,1 30 senTT += [%] (12)

Onde:

Tθ é a transmitância do vidro simples para um ângulo de incidência θ.

T0 é a transmitância para uma incidência normal.

A temperatura de cor da luz do dia varia dos 5500 ºK aos 7500 ºK (CIE).

No que concerne à escolha das cores para optimizar a distribuição da luz natural deve utilizar-

se o valor médio de Munsell para obter a reflectância da superficie: [28]

)1( −= VVR [%] (13)

Onde:

R é a reflectância;

V é o valor de Munsell;

Para obter um I.R.C. elevado, o valor médio das superfícies interiores, deve estar em 7 ou 8.

O pavimento, por receber primeiro a luz directa e efectuar uma intra-reflecção no espaço,

deve ter um valor de 6 ou 7. [28]

2. Estado da arte

55

A utilização de iluminação artificial suplementar quando necessária a um espaço, é calculada

pelo diferencial entre o nível de iluminação natural e o pretendido. O fluxo daí resultante para

esta distribuição uniforme, vem como: [28]

UEAF = [%]

(14)

Onde:

F é o fluxo de luz total [lúmen];

E é a luminância média prevista [lux];

A é a área de iluminação;

U é o Coeficiente de utilização, tendo em conta a eficácia e a depreciação do sistema.

A orientação dos edifícios é uma preocupação subjacente a concepção do edifício de modo a

satisfazer o requisito mínimo de uma hora de luz, durante 10 meses do ano. Esse indicador é

determinado pelo cálculo da posição solar ao longo do ano, utilizando como dias de referência

para cálculo, 21 de Janeiro e 22 de Novembro. O cálculo é efectuado, conhecendo as

coordenadas geográficas do local, onde através da equação do tempo é determinado o tempo

de duração do dia. [28]

No Inverno a utilização da radiação Solar que entra através dos vãos envidraçados, fornece

um efeito de aquecimento devido a ganhos directos, mas em períodos quentes pode ser causa

de sobreaquecimentos. A sua disponibilidade e o seu controlo devem ser avaliados de forma

rigorosa, podendo para tal utilizar-se cartas solares, ou programas de simulação solar (Figura

2-18). [3]

Figura 2-18: Determinação da penetração de radiação solar num compartimento orientado a Sul [3]

2. Estado da arte

56

2.1.5.1.1.Factor da luz do dia

É a razão entre a iluminação interior e a iluminação disponível no exterior expressa em

percentagem. É a expressão da eficácia do compartimento como instalação de iluminação, ou

seja como meio de penetração num dado espaço, da luz do dia exterior disponível. Tem como

vantagem a de ser adaptável.

O Facto da Luz do Dia (FLD), pode ser determinado pela expressão abaixo, onde o valor

mínimo para a sua utilização é de 2% para salas de aula. Este traduz o nível médio de lux para

a iluminação natural, num espaço interior, tendo como referência um valor externo médio de

5000 lux. [32]

( )mtot

v

e

iA

AEE

FLDρ

εψτ−

==1

[%] (15)

∑∑

=

ii

iii

m A

A ρρ [%]

(16)

Onde:

τ é o factor de transmissão luminoso do vidro;

ε é o factor da janela (0,5 para janelas verticais);

ψ é factor de redução da janela em função da posição do vidro relativamente à parede externa;

ρ é factor de reflecção média ponderada das superfícies do espaço.

2.1.5.1.2.Integração da iluminação natural e artificial

Quase sempre é necessária a ligação da iluminação artificial (Figura 2-19), mesmo nas

melhores condições naturais de iluminação, a fim de que possamos atender a todas as

solicitações visuais das tarefas que hoje realizamos. Com o desenvolvimento da arquitectura,

na sua multiplicação de funções, na sua concepção e uso do espaço, novos requisitos em

termos de iluminação tornaram-se necessários. [32]

2. Estado da arte

57

Figura 2-19: Probabilidade de ligação da iluminação artificial em função do nível de iluminância pretendido

[32]

A grande dificuldade encontrada pelo projecto integrado é o facto de que se estão a combinar

dois tipos de iluminação com características de variabilidade totalmente diferentes, ou seja, a

iluminação natural variável o tempo todo e a iluminação artificial praticamente invariável.

Tem-se procurado explorar as potencialidades das duas, desenvolvendo metodologias que

viabilizem esta integração, para que elas se fundamentem em princípios ditados pela nossa

realidade social, económica, climática, energética e tecnológica.

Uma das técnicas a utilizar para a integração da iluminação natural e artificial, é a na fila de

luminárias junto da janela, estas serem de distribuição assimétrica com projecção paralela à

iluminação natural. As filas posteriores deverão ser de distribuição simétrica. [33]

De acordo com alguns estudos, o olho não desempenha apenas funções visuais, mas também

proporciona um equilíbrio bioquímico do corpo humano. Nesse sentido surgiu a

caracterização da instalação de iluminação ligada ao lado ergonómico, a qual é designada por

ELI (Ergonomic Lighting Indicator). [32] [34] [35]

Neste campo a iluminação natural tem um papel muito importante, pois oferece ao corpo

humano a regulação, pela melatolina, do relógio biológico interno, no equilíbrio do ritmo

circadiano (Figura 2-20).

2. Estado da arte

58

Figura 2-20: Rítmo circadiano típico humano para 24 horas luz / escuridão [34]

Os critérios de qualidade da iluminação, tendo em conta a sua ergonomia, são avaliados pelo

indicador ELI e apresentados sob a forma de um diagrama pentagonal, onde cada vértice

corresponde a uma categoria. Estas correspondem às letras de A a E e representam

respectivamente o Desempenho Visual (avaliado pela EN 12464 [36]), Aparência, Conforto

Visual, Emoção e Individualidade. Cada categoria tem uma pontuação, onde o objectivo, para

a tipologia deste edifício, é atingir um ELI de 19 pontos (Figura 2-21).

Figura 2-21: Diagrama pentagonal do ELI para os locais de trabalho [35]

No aspecto energético, a iluminação tem evoluído muito positivamente e para avaliar a sua

poupança, surgiram vários estudos. Um destes determina a poupança energética conseguida

pela maximização da iluminação natural num edifício, face à iluminação artificial, através do

método PALN [37].

Em 2002, a Comunidade Europeia lançou uma directiva para conter o elevado consumo

energético nos edifícios, designada EPBD – Energy Performance of Buildings Directive [38],

a qual classifica os edifícios em função da energia consumida. Neste sentido foi definida uma

metodologia para poupança de energia ligada à iluminação, da qual resultou a EN 15193 [39].

2. Estado da arte

59

No que diz respeito à avaliação energética obtida pela EN 15193 [39], esta traduz-se pelo

indicador LENI - Lighting Energy Numeric Indicator. [32]

AWW

LENI PL += [kWh/m2.ano]

(17)

Onde:

WL é a energia consumida anualmente pelo sistema de iluminação [kWh/ano];

WP é a energia consumida anualmente pelos equipamentos parasitários e de emergência

[kWh/ano];

A é a área útil de pavimento [m2].

2.1.5.2.Ganho solar directo

No sistema de ganho directo (Figura 2-22), o espaço a aquecer dispõe de vãos envidraçados

bem orientados por forma a possibilitar a incidência da radiação no espaço e nas massas

térmicas envolventes (paredes e pavimentos). De notar que a construção corrente em Portugal

tem em geral massa suficiente, sendo que uma boa orientação dos vãos conduz à utilização

deste tipo de sistemas sem qualquer complexidade adicional. [5] [15] [22]

Figura 2-22: Sistema ganho directo [5]

Os ganhos energéticos em Portugal, associados a esta tipologia, são máximos para inclinações

de 55º a 60º. É desaconselhável a utilização de janelas com esta tipologia, por questões

construtivas e de sujidade. [15]

2. Estado da arte

60

As massas térmicas desempenham um papel estabilizador das condições interiores, atenuando

a amplitude térmica no interior dos edifícios. Quanto maior for a massa térmica, menor será

essa variação, sendo que também será mais difícil aquecer o edifício. Será necessário um

equilíbrio entre massa térmica, isolamento e área de vãos, dependendo muito do tipo de

edifício e localização do mesmo. Durante o período diurno, a massa térmica absorve o calor

resultante da incidência directa da radiação solar e, durante o período nocturno, devolve-o ao

espaço. Dever-se-á ter em atenção ao isolamento dos elementos da envolvente exterior, por

forma a minimizar a influência das solicitações climáticas exteriores.

Os diferentes fluxos energéticos representados no esquema, mostram que a sua eficiência

térmica é o resultado da contabilização dos ganhos e perdas nos envidraçados. [5]

Estes sistemas apresentam elevados valores em termos da eficiência e necessitam de um

cuidadoso dimensionamento a fim de evitar perigos de sobreaquecimento, principalmente

quando utilizados em construções leves. Nestes espaços verifica-se um aumento de

temperatura muito rápido, quase que coincidente com a incidência do radiação solar através

dos envidraçados, bem como tendência para elevadas amplitudes térmicas diárias. [5]

As massas térmicas envolventes têm então uma função estabilizadora nos valores das

temperaturas interiores, una vez que permitem armazenar os "excessos” de energia incidente.

Nos sistemas de ganho directo a inércia térmica tem uma importância fundamental sendo esta

tanto maior quanto a área de captação do sistema. [5]

As temperaturas máximas no espaço não correm risco de sobreaquecimento até relações de

Aenv/Apav de 40%, para construção de paredes de betão, e de 35%, com paredes de tijolo. [40]

A eficiência deste tipo de sistema vem: [41]

VS

VIIT

GLQ −

=η [%] (18)

sendo o seu balanço térmico dado por: [41]

vivi LQQ =+ int (19)

Onde:

2. Estado da arte

61

QIT é a energia total para o interior;

LVI são as Perdas por infiltrações;

2.1.5.3.Ganho solar indirecto

Nos sistemas de ganho indirecto (Figura 2-23), a massa térmica dos sistemas é interposta

entre a superfície de ganho e o espaço a aquecer. A massa térmica absorve a energia solar nela

incidente, sendo posteriormente transferida para o espaço. Esta transferência pode ser

imediata ou desfasada, conforme a estratégia de circulação (ou não), do ar que for adoptada.

[5] [22]

A primeira casa a utilizar este sistema foi construída em França (Odeillo) em 1967 por Felix

Trombe e o arquitecto Jacques Michel, os quais desenvolveram, uma parede com

características especiais de captação, armazenamento e gestão de calor solar, a denominada

parede de Trombe.

Figura 2-23: Sistema ganho indirecto – Parede de Trombe [5]

Nestes sistemas, verifica-se um desfasamento da onda de calor transmitida para o espaço e o

ciclo da radiação solar. Os espaços onde estes sistemas se encontram podem tirar partido do

desfasamento e receber a energia absorvida durante o dia no final da tarde e início da noite,

dependendo muito de cada edifícios e da sua utilização. A gestão da transferência de energia é

feita pelo próprio utilizador, usando para o efeito sistemas simples de ventilação, que

consistem em duas aberturas entre o espaço e a zona quente. [5]

Nesta situação de Ganho Indirecto ou Desfasado as paredes maciças poderão apresentar a

superfície exterior pintada a negro e entre elas e o exterior ser colocado, de preferência um

2. Estado da arte

62

vidro duplo. A selecção do material, para o armazenamento térmico, deverá ser feita em

função da capacidade térmica e da emissividade, de forma a se obter o desfasamento

pretendido da onda de calor. Estes sistemas poderão ainda incluir aberturas na parte superior e

na parte inferior da parede de forma a permitir que o ar circule, por convecção, entre o espaço

compreendido entre o vidro e a parede e o espaço a aquecer. A existência das aberturas

permitirá que o aumento da temperatura nos espaços adjacentes às paredes se verifique muito

mais rapidamente. [15] [41]

2.1.5.4.Permutador de calor ar-solo

O permutador de calor ar-solo é um sistema passivo que potencialmente contribui para a

redução das necessidades, tanto no arrefecimento como no aquecimento. Em arrefecimento, o

solo (Figura 2-24), no Verão, apresenta temperaturas inferiores à temperatura exterior.

Constitui-se como uma importante fonte fria e poderá, no período de Verão, intervir como

uma fonte de dissipação de calor, dissipação esta que pode ocorrer por processos directos ou

indirectos. [5] [22]

Figura 2-24: Arrefecimento pelo solo [5]

Este sistema funciona por contacto indirecto com o solo, com o interior do edifício a ser

associado a um permutador existente no solo, por condutas subterrâneas colocadas de 1 a 3 m

de profundidade. O desempenho destes sistemas depende das dimensões e material das

condutas e da profundidade a que são colocadas, ou seja, da temperatura a que se encontra o

solo, da temperatura e da velocidade do ar que circula no seu interior e ainda das propriedades

térmicas das condutas e do solo. [26]

2. Estado da arte

63

Este sistema é caracterizado pela utilização da energia geotérmica de baixa profundidade para

aquecimento e arrefecimento das necessidades dos edifícios tem um enorme potencial de

aplicação.

É composto por tubos enterrados onde se processa uma troca térmica entre o ar interior e o

exterior, com o perfil de temperatura à sua superfície uniforme no sentido axial na vizinhança

da secção transversal da tubagem não sendo afectado pela sua presença. O solo em redor da

tubagem é homogéneo e tem uma condutividade térmica constante. [42]

Na época de inverno em que a temperatura do solo é superior à temperatura do ar exterior,

pode-se tirar partido desse diferencial de temperaturas para aquecer o ar interior, utilizando o

sistema como colector geotérmico, com a função de aquecer o ar que passa nessas tubagens

vindo do exterior.

O dimensionamento deve ser efectuado, determinando primeiro a temperatura do solo e

posteriormente a transferência de calor entre a terra e o ar da tubagem enterrada. [42]

A relação custo/eficiência de sistemas de ventilação com troca térmica entre o ar e o solo e

recuperação de calor é muito boa.

A tubagem do permutador de calor ar-solo, pode consistir em tubos de plástico ou de cimento,

instalados a uma profundidade média entre 1 e 3 m, cuja interdistância média deverá ser de

duas vezes o raio interior do tubo [5] [42].

A tubagem com melhor desempenho na troca térmica é a manilha de cimento, mas esta tem

problemas de absorção de humidade, o que provoca a criação de fungos, tornando a qualidade

do ar sem sistemas de filtragem, e manutenção regular, um problema que no caso dos tubos

em plástico não acontece com tanta frequência. [42]

A eficiência do sistema de aquecimento do ar, resultante da permuta do solo vem como: [43]

FrEa

FrEHXEHX TT

TT−−

=ε [%] (20)

Com:

TFr é a temperatura do ar novo

TEHX é a temperatura após a troca térmica com o solo

TEa é a temperatura. do solo à profundidade de enterramento dos tubos

2. Estado da arte

64

Em unidades de climatização deverão existir recuperadores de calor que no processo de

extracção do ar para o exterior, retiram a energia a esse ar antes de ser expulso e transferem-

na para o ar a insuflar, obtendo-se assim um ganho energético, tornando o sistema mais

eficiente. [43]

A unidade de recuperação de calor, consiste numa troca de calor onde a energia da extracção é

transferida para o ar novo antes da sua distribuição no edifício, com a sua eficiência a vir

como: [43]

FrEX

FrSuHR TT

TT−

−=ε [%]

(21)

Onde:

TSu é o aumento da temperatura do ar

TEX é a temperatura de extracção do ar

A utilização de sistemas de ganhos mistos combinados entre o calor da terra e a recuperação

de calor; é a forma de diminuir as perdas por ventilação e tornando o ar novo que é inserido

no edifício com um diferencial de temperatura mais alto, resultando na eficiência: [43]

( )FrEX

FrEHXHRHR

FrEX

FrSuEHXHR TT

TTTTTT

−−

−+=−

−=+ εεε 1

' [%]

(22)

Para se analisarem os custos associados a cada um dos sistemas deve comparar-se o

investimento ao poupado em energia primária, sendo a eficiência do custo total, dada por:

[43]

ype

ictot S

tC = [€.ano/kWh]

(23)

Onde:

tic é o custo total de investimento;

Sype é a energia primária anual poupada.

2. Estado da arte

65

O factor de anuidade depende da tara anual p para o investimento [43]

( )( ) 11

1−+

+= n

n

inv pppA

(24)

Então a eficiência do custo de investimento vem como: [43]

invtotinv ACC += [€/kWh] (25)

E a energia primária poupada é calculada por: [43]

EHprim EEE 31,1 += [kWh/m2.ano] (26)

Onde:

EH é a energia de aquecimento;

EE é a energia eléctrica.

2.1.5.5.Colector de ar

Nos sistemas de ganho isolado, a captação dos ganhos solares e o armazenamento da energia

captada não se encontram nas áreas ocupadas dos edifícios, pelo que operam

independentemente do edifício.

Os sistemas de colector a ar são geralmente constituídos por uma superfície de vidro e uma

outra absorsora sem qualquer capacidade de armazenamento térmico. Funcionam em

termosifão e permitem ventilar os espaços interiores adjacentes ao longo de todo o ano. Outra

possibilidade de colector de ar é a utilização de uma superficie radiativa, tal como a existente

na superficie posterior de um módulo fotovoltaico ligada a um canal de ar entre este e a

parede, permitindo que neste se faça uma troca energética entre o interior o exterior, através

de aberturas entre elas. [5] [22] [44] [45]

Corresponde a um sistema que permite aquecer o ar exterior a insuflar no interior do edifício

numa situação de Inverno, utilizando para tal um dispositivo de captação solar. Este

dispositivo, permite que toda a radiação absorvida seja transmitida directamente ao ar de

insuflação no espaço adjacente permitindo assim, a renovação sem perdas de calor. No verão

2. Estado da arte

66

o sistema permite a extracção do ar interior, pela diferencial térmico equivalente ao efeito

chaminé. [5] [45]

2.1.5.6.Ventilação natural

A ventilação natural cria uma aceitável qualidade do clima interior tanto no conforto térmico,

como no controlo dos poluentes contidos no ar, nas condições de velocidade de ar que não

provoque desconforto. [26]

A subjectividade da sensação de conforto é uma característica da ventilação natural, pois

depende de parâmetros físicos, tais como temperatura, humidade relativa do ar e velocidade

do ar, de parâmetros psicológicos, onde se inclui a idade, sexo e características específicas dos

ocupantes e parâmetros externos da actividade humana, vestuário e condições sociais. [26]

Tem como vantagens o facto de não consumir energia para funcionar, não provocar ruído,

resolver muitos dos problemas de humidades de condensação e impedir o desenvolvimento de

bolores. É de fácil integração no edifício e permite uma inter-relação dinâmica entre o homem

e a natureza. [26]

Tem como desvantagens a dificuldade de controlar a aleatoriadade dos caudais de ar e da sua

velocidade, em ambientes urbanos o ruído e a diminuta qualidade do ar exterior são

transferidos para o interior, sendo necessário por esse contacto com o exterior um elevado

padrão de segurança dos materiais aplicados pela transmissão do risco de incêndio. [26]

O tamanho das aberturas de saída devem ser maiores ou iguais às da entrada do ar, para evitar

velocidades do ar elevadas com uma taxa de ar limitada. Para a função de arrefecimento a

posição das aberturas deve ser à altura dos ocupantes, para manter as condições higro-

térmicas do edifício. Estas devem ser junto à superfície de trocas térmicas localizada junto aos

tectos.

Os efeitos que propiciam a ventilação natural são os seguintes: [26]

- Efeito chaminé;

- Acção dinâmica do vento;

- Efeitos de difusão molecular.

2. Estado da arte

67

Uma vez conhecidos os efeitos destas duas acções, assim como a resistência que a edificação

possa oferecer ao escoamento no seu interior, é possível determinar os parâmetros que

caracterizam a solução. Contudo, dada a natureza complexa do fenómeno no que respeita à

definição da característica de resistência ao escoamento no interior do edifício, torna-se

premente adoptar as seguintes hipóteses: [26]

- O escoamento efectuar-se-á em regime quase-estacionário, dado os fenómenos

físicos de elevadas escalas de tempo;

- Considera-se também que a variação das condições atmosféricas é muito lenta,

(temperatura, direcção e velocidade do vento) reforçando assim a hipótese de quase-

estacionaridade;

- Não existem alterações da geometria do problema (inexistência de alterações nas

aberturas para o exterior);

- As pressões no exterior do edifício são dadas a partir dos coeficientes de pressão

(considerando-se conhecidos) para direcção de vento e geometria do edifício constantes;

- Considera-se as velocidades nas aberturas muito superiores às existentes no interior

do edifício, pelo que a resistência ao escoamento encontra-se concentrada nestas aberturas.

Ou seja, se designar-se a área transversal interior do átrio por A e o índice 1 as condições do

escoamento à entrada, pode-se deduzir como: [26]

21

21

1 1 UUUUAA

<<⇒<<⇒<< (27)

- Considera-se que no interior do edifício a temperatura e a massa específica são

uniformes, e que a pressão é constante em planos horizontais, sendo a sua variação na vertical

hidrostática;

- A carga térmica de um determinado instante é conhecida.

Pode então formular-se o conjunto de equações que irão sistematizar a situação conforme:

- Conservação de Massa; [26]

02

1=∑

=ii ab

iab UA

(28)

2. Estado da arte

68

- Conservação da Quantidade de Movimento; [26]

( )1int2

11int2

12

21

21

21 ghUCpUCpU extventoextventoext ρρςρρ Δ−⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛−⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

(29)

( )2int2222

2int

2

21

21

21 ghUCpUCpU extventoextventoext ρρςρρ Δ−⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛−⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

(30)

- Conservação de Energia; [26]

intTCpQ

Q

extv

Δ=ρ

(31)

- Estado dos gases perfeitos. [26]

0intint =Δ

+Δ

extext TT

ρρ

(32)

Assim como se pode observar, as variações de pressão (Cpint), de massa específica (Δρint) e de

temperatura (ΔTint) no interior do edifício, bem como a velocidade em cada uma das aberturas

(U1 e U2) (5 incógnitas) estão relacionadas entre si por um sistema de 5 equações algébricas

não lineares. Conhecendo-se a carga térmica (Q), temperatura média ambiente (Text) ,

velocidade média do vento (Uvento) e os coeficientes de pressão exteriores (Cpab), o sistema de

equações poderá ser resolvido, possuindo solução única para os valores de A1 e A2 a

considerar. [26]

O fluxo de ar que entra ou sai de um edifício por ventilação natural ou infiltração, depende da

diferença de pressão entre as partes internas e externas e da resistência ao fluxo pelas

aberturas.

Quando a temperatura no interior de um espaço é maior que a temperatura externa, produz-se

uma pressão interna negativa e um fluxo de ar entra pelas partes inferiores, causando uma

pressão interna positiva e um fluxo de ar nas partes superiores do espaço. [41]

As perdas térmicas devidas às infiltrações podem ser calculadas pela expressão: [41]

2. Estado da arte

69

RphVCG P inf += ρ (33)

Onde:

ρ é a massa volúmica [kg/m3];

CP é o calor específico [J/kg K];

V é o volume [m3];

Rph é o número de renovações por hora [h-1].

No caso da transmissão de calor por convecção natural através de portas e janelas temos a

seguinte metodologia: [41]

( )jijiijij TTTTVQ −−= (34)

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛= 2

3

5,63 hlVij (35)

Onde:

Ti é a temperatura em “i” [K];

Tj é a temperatura em “j” [K];

Vij é o volume de convecção natural [m3];

l é a largura [m];

h é a altura [m].

Os objectivos principais da ventilação são: [26]

1 - Evitar que as concentrações de bates, (CO, CO2,...) não ultrapasse um valor de referência;

2 - Arrefecer o ambiente interior na estação quente.

3 - Evitar que a humidade interior ultrapasse um valor de referência;

( )ei WWVURph−

≥ [h-1] (36)

2. Estado da arte

70

Onde:

Wi é a humidade absoluta do ar interior [g/m3];

We é a humidade absoluta do ar exterior [g/m3];

U é a produção de vapor [g/h];

V é o volume interior do compartimento [m3].

As recomendações para a sua implementação são: [26]

- Maximizar a ventilação induzida pelo vento, para arrefecimento, situando o ponto mais alto

do edifício perpendicular aos ventos de verão;

- Localização do edifico onde no verão tenha uma obstrução mínima devido a a obstáculos,

tais como árvores ou edifícios;

- Interposição entre o edifício e os ventos intensos e frios no inverno, de obstáculos para a sua

atenuação;

- Controlo dos poluentes internos;

O caudal tipo para a ventilação natural, deve ser entendido como elemento de

dimensionamento e não como caudal a assegurar fisicamente, pois não há controlo sobre as

acções que promovem a ventilação natural.

O processo de ventilação a usar será geral e permanente com a evacuação de ar por tiragem

térmica, tendo nos compartimentos principais, aberturas directas para o exterior na fachada,

passagens de ar entre estes e os compartimentos secundários com saídas de ar nestes espaços.

As saídas das condutas de evacuação do ar devem ser dimensionados de acordo com o RGEU,

e complementado com a NP1037-1 [46], em que se avalia o posicionamento correcto da boca

de saída em função de:

-Eficácia da exaustão;

-Evitar a transmissão de poluentes no interior do edifício.

Esta determinação vem em função do parâmetro característico do edifício. [46]

2. Estado da arte

71

67,033,0 KMR = [m] (37)

Com M e K a maior e menor das dimensões da fachada frontal ao vento incidente.

Dado que as infiltrações (e a ventilação natural) são a principal forma de promover a

renovação de ar na maioria dos edifícios em Portugal, a necessidade do seu conhecimento

prende-se tanto com problemas de qualidade do ar nos espaços ocupados, como também com

problemas de consumo energético ou níveis de conforto prevalecentes. [47] [48]

Nestes edifícios, como a circulação do ar se faz por meios exclusivamente naturais, torna-se

também necessário conhecer os caudais de ar que circulam entre zonas distintas dos mesmos,

por forma a que seja possível proceder tanto ao seu correcto balanço energético como à

determinação de níveis de qualidade do ar nas suas diversas zonas constituintes. [47] [48]

Hoje em dia e de um modo geral, a maior parte das actividades humanas decorre no interior

de edifícios. Assim, para que nestes sejam satisfeitas as exigências de conforto térmico e de

qualidade do ar, é usualmente necessário fazer-se recurso a sistemas de ventilação, de

aquecimento e eventualmente, de refrigeração. Porém, desde a denominada crise energética

de 1973 assistiu-se a uma generalizada tendência de economia de energia que, nos edifícios,

se traduziu por uma preocupação com a redução das necessidades energéticas, quer de

aquecimento quer de refrigeração. [47]

Para a análise das necessidades energéticas de um edifício é necessário conhecer as suas

cargas térmicas que são calculadas através de um balanço energético do espaço em causa, que

inclui várias componentes: [47]

- Transmissão de calor através da envolvente;

- Renovação de ar;

- Fontes internas;

- Radiação solar.

Um dos processos de conservação de energia em edifícios que é de mais fácil implementação

consiste na redução dos seus caudais de ventilação ou infiltração, que na maioria dos edifícios

em Portugal, são a única forma de promover a renovação do ar. No entanto, se esta redução

2. Estado da arte

72

for excessiva, pode acarretar aos ocupantes dos mesmos uma exposição a concentrações de

poluentes para além de limites aceitáveis. Ressalta deste antagonismo que é conveniente

conhecer-se com alguma precisão, para cada edifício, o seu nível de infiltrações. [47]

Qualquer das quatro componentes atrás mencionadas são normalmente instacionárias, pelo

que o balanço energético apresenta um valor que varia continuamente com o tempo. Esta

característica instacionária dos balanços energéticos torna o seu cálculo extremamente

complexo sendo usual a sua determinação por métodos numéricos, fazendo-se recurso a

programas elaborados de simulação de comportamento térmico de edifícios. [47]

Assim, para a quantificação das trocas de ar através da envolvente de edifícios, existem vários

métodos utilizados por projectistas para o estabelecimento de cargas térmicas de espaços: [47]

- número de renovações horárias;

- comprimento de frinchas.

As infiltrações, que não são mais do que o movimento do ar não controlado através da

envolvente de edifícios, resultam da existência de um diferencial de pressões entre o seu

interior e exterior, e dependem da resistência à passagem do fluxo de ar através de frinchas e

outras aberturas na envolvente. [47]

Este diferencial de pressões deve-se à acção de dois mecanismos distintos: incidência do

vento na envolvente e diferenças de temperatura entre o ar interior e exterior (efeito de

chaminé). [47]

Se no interior do edifício houver partições que ofereçam uma resistência significativa aos

movimentos de ar, é de esperar que não haja uma pressão uniforme no seu interior, surgindo

por isso os caudais de ar multizona. Neste caso, existirão diferentes zonas, cada uma com a

sua pressão característica, que se interligam por caudais de ar que não podem ser calculados

independentemente dos das infiltrações. [47]

Um outro detalhe a ser considerado é o facto de que os efeitos do vento crescem

exponencialmente à medida que ascende pelas fachadas do edifício (Figura 2-25) [6].

Portanto, para ventilação natural da edificação será preciso prever dispositivos variáveis

segundo a altura. Assim, a fachada pode consistir numa série de sistemas, dependendo do

efeito térmico desejado e do sistema de ventilação. [6]

2. Estado da arte

73

Figura 2-25: Aumento da velocidade do vento com o aumento da altitude [6]

Figura 2-26: Percentagem da velocidade do vento em meio urbano e suburbano [6]

Na questão de temperatura e ventilação em edifícios verticais as variações térmicas junto à

fachada de um edifício dependem da diferença de temperatura entre o edifício e o ar externo.

2. Estado da arte

74

Esta diferença de temperatura é resultado da radiação incidente e do coeficiente de absorção

da envolvente do edifício.

Na ventilação natural, as forças do vento, dependendo do local (Figura 2-26), densidade do ar

e diferenças térmicas são usados para deslocar o ar através do edifício, nos sistemas híbridos

combina-se a ventilação natural e mecânica. Esta estratégia resolve muitos problemas da

qualidade do ar interior na maior parte do tempo.

A ventilação é um híbrido de dois sistemas, que são controlados para minimizar a energia

num consumo aceitável, mantendo simultaneamente a qualidade do ar interior e os parâmetros

que mais influencia são o CO2 e conforto térmico. [49]

2.1.5.6.1.Arrefecimento Passivo

Os sistemas de arrefecimento passivo baseiam-se em estratégias que visam utilizar as fontes

frias existentes de forma a diminuir a temperatura no interior dos edifícios. Desta forma, os

sistemas de arrefecimento passivo podem eliminar ou diminuir consideravelmente a

necessidade de um sistema de climatização convencional. A adopção de soluções que

conduzam à prevenção e atenuação de ganhos de calor e de estratégias que dêem origem a

processos de dissipação de calor, traduzir-se-á assim numa redução das necessidades de

arrefecimento e na melhoria das condições de conforto térmico. [5]

A prevenção ou protecção de ganhos solares poderá ser considerada em todos os tipos de

edifícios através de opções arquitectónicas. Em primeiro lugar, há que ter em atenção o tipo

de vidros utilizados e o respectivo controlo solar. A melhor solução é seguramente a

utilização de sombreamento exterior, pois tal impede a entrada de radiação solar no interior do

edifício. Se tal não for possível ou desejável, por razões arquitectónicas, ou outras, são de

considerar, soluções de vidros reflectantes associados a sistemas de sombreamento interior.

[5] [22]

A utilização de isolamento na envolvente dos edifícios, e especialmente se o mesmo for

colocado no exterior da envolvente, conduz a situações que diminuem as solicitações térmicas

através da envolvente opaca, diminuindo assim a carga térmica de arrefecimento do edifício.

Especial atenção deve ser dada às coberturas dos edifícios, pois são as superfícies que mais

radiação solar recebem durante o Verão. Outro aspecto a ter em consideração é a cor dos

edifícios, sendo que cores claras se traduzem em menores valores de captação da radiação

2. Estado da arte

75

solar, pelo que favorecem naturalmente o desempenho térmico dos edifícios no Verão. [5]

[26]

A atenuação dos ganhos de calor através da envolvente do edifício depende também da massa

térmica do edifício, ou seja, da capacidade que um edifício tem de armazenar calor na sua

estrutura, e dá origem a uma diminuição dos valores de pico das cargas de arrefecimento e a

um desfasamento entre as temperaturas exteriores e interiores. [22] [26]

A aplicação de estratégias que visem a dissipação de calor, a que se atribui geralmente a

designação arrefecimento passivo ou natural, depende da existência de ambientes propícios

que actuem como fontes frias e de diferenças temperaturas que permitam dar origem a

processos de transferência significativos. [5] [26]

2.1.5.6.1.1.Ventilação

A ventilação natural é um processo pelo qual é possível arrefecer os edifícios tirando partido

da diferença de temperaturas existente entre o interior e o exterior em determinados períodos.

O nosso clima caracteriza-se por importantes amplitudes diárias no período de Verão, que

poderão atingir cerca de 20 ºC (dia - noite). Assim, é possível e desejável implementar a

ventilação nocturna como uma estratégia muito eficaz de evacuação dos ganhos no interior

dos edifícios. Também é possível utilizar a ventilação natural durante o dia em períodos nos

quais a temperatura exterior é inferior à temperatura do edifício, por exemplo durante a

manhã. [5]

A ventilação natural é um processo promovido pelas diferenças de pressão de um lado e outro

das janelas, portas, chaminés e frinchas, quer por origem na diferença de temperaturas interior

- exterior, quer por acção directa do vento sobre as edificações. [26]

A circulação de ar contribui para a diminuição da temperatura interior e ainda para a remoção

do calor sensível armazenado na massa térmica. Tem também implicações em termos de

conforto térmico, ao incentivar perdas de calor por convecção e evaporação nos ocupantes.

[26]

Torna-se pois muito importante o correcto posicionamento e dimensionamento das aberturas,

que podem ter inúmeras configurações, dividindo-se no entanto em duas grandes categorias: a

2. Estado da arte

76

ventilação transversal (Figura 2-27) (cross ventilation) e a ventilação unilateral (single-sided

ventilation). [5] [26]

Figura 2-27: Ventilação transversal [5]

Pode ainda recorrer-se a elementos arquitectónicos - bandeiras de ventilação - de forma a

induzir e melhorar a ventilação. [5] [26]

A ventilação natural e em especial a ventilação cruzada, é uma estratégia muito eficiente e

pode ser conjugada com o efeito de chaminé.

Em síntese, a ventilação natural tem um papel extremamente importante na remoção do calor

do interior do edifício e no estabelecimento das condições de conforto térmico, não só por

diminuir a temperatura no interior mas ainda por acelerar as trocas evaporativas à superfície

do corpo dos ocupantes. [26]

Em países com clima temperado, e com amplitudes térmicas significativas, o recurso à

ventilação natural é particularmente importante e muito eficiente durante o período nocturno,

em consequência do decréscimo da temperatura do ar exterior, constituindo pois uma boa

estratégia para Portugal. [26]

2.1.5.6.1.2.Chaminé solar

Quando duas aberturas são colocadas em diferentes alturas e a temperatura no interior é mais

elevada do que no exterior, a diferença de pressão é formado de tal maneira que aumenta a

pressão interior na zona da abertura superior. Aquí o ar flui para fora, enquanto a depressão é

criada no nível inferior, induzindo um fluxo de ar para dentro. Quando a temperatura é mais

baixa no interior, as posições são trocadas e a direcção do fluxo é invertida. [50] [51]

O fluxo aéreo induzido pela força térmica é proporcional à raiz quadrada da pressão da cabeça

e área livre de abertura.

2. Estado da arte

77

( )[ ] 21

oi tthKAQ −= [m3/h] (38)

Onde:

K é uma constante dependente da resistência dada pela abertura;

A é a área da abertura livre de entrada de ar [m2];

h é a distância vertical entre a entrada e saída de ar [m];

ti é a temperatura do ar no interior [ºC];

to é a temperatura do ar no exterior [ºC].

Como a relação térmica da ventilação depende do produto da diferença de temperatura

interior - exterior e a altura no caminho da ventilação, ou seja, a distância vertical entre as

aberturas. É importante que um desses factores seja de maior magnitude.

A utilização de energia solar para cria grandes diferenças de pressão no ar, induzindo o fluxo

de ventilação no sentido ascendente para a chaminé solar. Esta é independente da largura do

colector de ar na chaminé. [50]

A chaminé solar é essencialmente dividida em duas partes:

1 - o aquecedor solar do ar (colector);

2 - a chaminé.

O sistema é projectado para maximizar o ganho solar e assim potencializar o efeito de

ventilação.

O seu dimensionamento tem parâmetros críticos, os quais são a altura, área de secção

transversal e diferença de temperatura entre a entrada e saída do ar do sistema de aquecimento

solar. [50]

O ar num colector de uma chaminé solar é aquecido durante o dia. O ar no interior aquece,

expande e sobe, por sua vez, puxando para cima e para fora do ar interior. Uma vantagem do

sistema é a sua capacidade de auto equilíbrio. [50]

2. Estado da arte

78

Uma equação para o caudal de volume pode ser obtida com a ajuda de Equação de Bernoulli,

da Continuidade e Equação do Princípio da Conservação da Massa [50].

( ) 212

21

12 ro

oDi AgHsenT

TACQ +⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ Δ= β [m3/h]

(39)

( ) 212

21

12 ri

oDo AgHsenTTACQ +

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ Δ= β [m3/h]

(40)

Com:

i

or A

AA =

(41)

Onde:

Qi é o caudal de entrada [m3/h];

Qo é o caudal de saída [m3/h];

CD é o coeficiente de descarga;

Ai é a área de entrada [m];

Ao é a área de saída [m];

Ar é a relação entre áreas;

Ti é a temperatura de entrada [ºC];

To é a temperatura de saída [ºC];

ΔT é diferença entre temperaturas [ºC];

g é a aceleração da gravidade [m/s2];

H é a altura entre a entrada e saída de ar [m];

β é o ângulo da saída [º].

As equações foram derivadas considerando-se um colector solar térmico com uma inclinação

fazendo um ângulo B com a horizontal, dando vazão ao volume do ar na admissão e saída,

respectivamente, em termos de parâmetros mensuráveis (temperatura). [50]

2. Estado da arte

79

O número de renovações de ar pode ser determinada a partir destas equações e pela variação

do tamanho do colector solar térmico de ar em que as exigências de ventilação podem ser

satisfeitas.

Estas duas equações são dimensionalmente homogéneas.

O balanço energético das equações para a absorção chapa e o escoamento fluido do colector

solar térmico do ar pode ser determinado pela temperatura de entrada e saída do ar de todo o

sistema, tendo em conta com a absorptância do colector placa (dimensões), transmitância de

vidros (dimensões), a média da radiação solar, a transferência de calor coeficiente de absorção

placa temperatura, a temperatura média fluido, coeficientes de perdas, coeficiente de perdas a

baixas temperaturas e temperatura ambiente. [50]

( ) ( ) ( )kLio etBtAT −+= (42)

Com:

( ) ( ) ( )[ ]( )tbi

RooiUUU

TUTUtSxtA

++++

=τ

(43)

( ) ( ) ( ) ( )[ ]( )tbi

aRtUUU

TTUtSxtB

++−−

=τ

(44)

Uma outra opção de utilizar o sistema da chaminé solar é a de aquecer as paredes da chaminé

unicamente por radiação solar, não existindo o colector. [50]

A chaminé solar funciona de acordo com a condição do vento e a radiação solar no local.

A função é conseguida pelo princípio da tracção de abertura face ao vento e da sucção de

aberturas em contra o vento. A forma como um vento ataca é proporciona a introdução de ar

fresco para o interior e envia o ar quente e ar poluído para o exterior. [50]

Quando o vento atinge um obstáculo, e uma vez que a densidade do ar é elevada do lado da

direcção do vento, nesse sentido há uma pressão positiva, sobre os outros lados a pressão é

negativa.

2. Estado da arte

80

Durante o dia, uma vez que o sol bate sobre a face sul da chaminé solar, o ar aquece pela

radiação emitida sobre a parede e sobe. No interior ocorre uma espécie de vácuo, que suga

para baixo o vento mais frio do lado norte. [50]

Durante a noite o ar torna-se frio no exterior, e este desloca-se para baixo. Este ar é aquecido

pela inércia térmica das paredes e torna-se quente, subindo. Este círculo continua até que a

temperatura das paredes e a temperatura exterior se tornem iguais, o que acontece

normalmente na altura em que se torna dia e se inicia o processo de aquecimento das paredes.

[50]

2.1.6.Sistemas activos

O Sol é uma estrela com matéria gasosa de altíssima intensidade de temperatura, com um

diâmetro de 1,39x109m e a sua distância média à terra é de 1,5x1011, podendo esta variar

cerca de 1,7%, devido à excentricidade da orbita terrestre. [52]

A temperatura do corpo negro solar é de 5777 K. Da radiação emitida pelo Sol para o espaço,

apenas uma parte chega à terra, a qual se designa como constante solar e tem o valor de 1367

W/m2 fora da atmosfera, com a possibilidade de variação em 1%. Na superfície terrestre, com

boas condições climatéricas ao meio dia o valor da radiação solar é de 1000 W/m2,

independentemente da localização. A radiação tem uma variação sazonal com grande efeito

em latitudes elevadas, pois o número de horas e a perpendicularidade da radiação solar é

menor no Inverno do que no verão no continente Europeu. [52]

A distribuição de energia incidente numa superfície direccionada em função da inclinação e

azimute na Europa central (Figura 2-28), permite verificar que uma grande região consegue

obter 90% do máximo desta energia, permitindo variadíssimas opções de aplicação solar. [53]

2. Estado da arte

81

Figura 2-28: Distribuição energia incidente na Europa [53]

Portugal é um dos países favorecidos para o aproveitamento da energia solar. Os níveis de

radiação e insolação (Figura 2-29), permitem que os sistemas solares térmicos e fotovoltaicos

tenham elevado potencial de aplicação.

Figura 2-29: Radiação global (Esq.) e insolação (Dir.) em Portugal [54]

2. Estado da arte

82

2.1.6.1.Solar térmico

É fundamental respeitar os quatro princípios seguintes para desenvolver projectos correctos

em instalações de energia solar, e assim prevenir os sintomas patológicos que mais

frequentemente se observam: [55] [56]

- É preciso instalar o número suficiente de colectores para captar a energia necessária e

escolher a inclinação correcta, regulando a sua captação mediante controlos electrónicos. É

necessário medir e comparar permanentemente os níveis de temperatura nos colectores e no

armazenamento; dispor dos mecanismos automáticos necessários para que no circuito

primário (colectores solares) se estabeleça a circulação do fluido apenas quando o rendimento

for positivo. Devemos excluir sistemas que disponham somente de um simples termostato (no

colector ou no armazenamento) como único parâmetro para determinar o funcionamento das

bombas.

- O consumo energético deve realizar-se prioritariamente com a energia solar, e só se deve

recorrer à energia de apoio quando não houver “sol”, pois a primeira é gratuita e a

convencional não. O sistema de armazenamento deve garantir prioritariamente o uso da

energia solar face à energia convencional.

- Assegurar a complementaridade entre a energia solar e a convencional.

- Não juntar a energia solar com a convencional. O respeito deste quarto princípio, junto com

os três anteriores, resultará num bom funcionamento da instalação, assegurando um elevado

rendimento na conversão solar.

Na realização prática do anteriormente exposto podem apresentar-se dois casos: [55] [56]

1. Produção instantânea da energia de apoio.

- O gerador de energia de apoio deve fornecer a potência necessária em cada instante,

variável em função da temperatura do pré-aquecimento solar. Situaremos o gerador

instantâneo à saída do acumulador solar (em série com a instalação solar).

2. Produção da energia de apoio num acumulador independente.

- Este acumulador situar-se-á entre o acumulador solar e os pontos de consumo. A

função deste acumulador de apoio é receber a água pré-aquecida pelo sistema solar.

Não juntar a energia solar com a convencional. Um acumulador único que armazene a

energia solar e a de apoio num mesmo reservatório leva a um alto risco de mistura, e

2. Estado da arte

83

para o evitar é necessário tomar certas precauções designadamente quanto à

estratificação, havendo casos em que tudo se passa como se tivéssemos dois depósitos

sobrepostos, o solar em baixo e o de apoio em cima. O respeito deste quarto princípio,

junto com os três anteriores, resultará num bom funcionamento da instalação,

assegurando um elevado rendimento na conversão solar.

2.1.6.2.Solar fotovoltaico

O sistema fotovoltaico está emergir como uma solução cada vez mais competitiva e de

dimensão ecológica para produção de energia eléctrica de fonte renovável como é o Sol,

podendo ser instalado em terrenos, edifícios existentes ou a construir.

O sistema fotovoltaico (PV) é composto por células fotovoltaicas montadas em módulos, o

qual se designa por Módulo Fotovoltaico. Para o transporte da energia eléctrica convertida

nos módulos é utilizada uma cablagem de interligação em tensão DC, com acessórios de

ligação e derivação, nos e entre módulos, de modo a construir um conjunto formando painéis.

As células fotovoltaicas convertem directamente a radiação solar em electricidade, sem

qualquer intervenção mecânica ou necessidade de combustível, sendo uma fonte de energia

não poluidora. [57]

A célula solar consiste numa fina camada de material semi-condutor, que na maior parte dos

casos é silicone (Figura 2-30). O semi-condutor tem a propriedade eléctrica de ligação entre

condutor e isolante, efectuando unicamente condução para electricidade. [57]

Este processo designa-se por doping, onde uma pequena quantidade de impurezas é

adicionada ao semi-condutor, que cria duas camadas, designadas por tipo n e tipo p. A

camada tipo n tem um número elevado de electrões em zona de condução, a camada tipo p é

de silicio com adição de boro. Entre estas duas camadas é formada um junção p-n (Figura 2-

31). [53]

A luz passa por uma camada absorvedora, que cria electrões livres que circulam entre ligações

dos dois lados da célula. Para formar um campo eléctrico, de modo a existir condução, entra

em acção a junção p-n. [57]

2. Estado da arte

84

Figura 2-30: Estrutura cristalina do silício e proceso de auto-condução [53]

Figura 2-31: Condução extrínseca com silício dopado com impurezas do tipo n e p [53]

A corrente produzida pela célula é proporcional à quantidade de luz incidente, ou seja, a

quantidade de fotões que entram na célula. Como a corrente aumenta com a área da célula,

bem como da intensidade da luz, a tensão por outro lado depende do material usado. [57]

As células podem ser constituídas por material cristalino, no caso de monocristalino de silicio,

pode atingir uma eficiência de 20%. No caso de policristalino de silicio, tem uma eficiência

menor. Outro tipo de material cristalino é a composição de Gallium-Arsénio, com elevada

eficácia, mas de utilização restrita a aplicações espaciais devido ao seu elevado custo. [57]

Outra constituição, pode ser em material com menor camada, designado por Thin-film. Tem

como vantagem a de ter um processo de fabrico mais rápido e por consequência mais barato.

A principal desvantagem é ter uma baixa eficiência. Estes podem ser constituídos por Silicio-

amorfo (a-Si), Cobre-Indium-Dislenide (CuInSe2 – CIS), ou por Cádmium-Tellunide (CdTe),

existindo actualmente aplicações de Silicone cristalino em substracto de cerâmica, criando

Thin-film nos envidraçados. [57]

2. Estado da arte

85

Como complemento integrador de um edifício um sistema fotovoltaico pode além de produzir

energia eléctrica, também servir como uma camada da sua envolvente, contribuindo assim

para um melhor desempenho térmico. [57]

Os painéis montados em edifícios poderão ter configurações diversificadas, desde a

montagem em cobertura até à montagem em fachada.

Os sistemas fotovoltaicos dividem-se em dois no seu essencial: [57]

- Ligação à rede;

- Abastecimento isolado.

Figura 2-32: Variação da curva I-V com a radiação incidente e tempertura constante [53]

A ligação à rede é de utilização preferencial, permitindo que esta em caso de necessidade

possa ser reabilitada, utilizando o PV com back-up da rede. O abastecimento isolado,

necessita de baterias para armazenamento, as quais disponibilizam a energia necessária ao

sistema de consumo quando a produção não consegue fornecer. A rede isolada é de aplicação

em locais remotos, em que o custo de uma ligação à rede ou a impossibilidade técnica de a

executar é muito elevado. [57]

2. Estado da arte

86

O excesso de energia produzida vai para as baterias de modo a se poder armazenar e ser

utilizada em alturas quando a produção não existir ou for insuficiente. Necessita de um

controlador de carga para supervisionar o processo de carga / descarga das baterias,

assegurando a sua longevidade. [57]

Na ligação à rede é necessário unicamente um inversor para a conversão de electricidade DC

para AC ao nível da tensão da rede. [57]

A orientação do edifício é fundamental para definir qual a localização do sistema PV e a sua

integração. O sombreamento provocado por outros edifícios, ou obstáculos deve ser tido em

conta, conforme se pode observar na Figura 2-32.

A selecção da tecnologia PV (monocristalino ou policristalino) é defenida em função da

dimensão do edifício, bem como da sua geometria e características estéticas. [57]

Antes de qualquer aplicação de PV, deve-se optimizar a eficiência energética do edifício, pois

sem isto é um desperdício de investimento para um edifício ineficiente, seguindo-se a

aplicação do fluxograma na Figura 2-33. [57]

Figura 2-33: Fluxograma de dimensionamento PV [57]

2. Estado da arte

87

2.1.6.3.Protecção solar

A utilização de sombreadores torna-se particularmente util quando se dispõe de grandes

superficies envidraçadas e se pretende durante o tempo quente não só controlar a intensidade

luminosa como também impedir o excesso de radiação solar no interior. Durante a estação

fria, certos tipos (estores e portadas, por exemplo) têm também a vantagem de funcionar

como isolantes térmicos diminuindo as perdas para o exterior. [3]

Os sombreadores podem ser exteriores ou interiores, fixos ou móveis. Os sombreadores

exteriores são mais aconselháveis uma vez que os interiores podem contribuir para um

aquecimento suplementar do ar ambiente na estação quente, ao absorver parte da energia solar

incidente. Quanto aos sombreadores fixos ou móveis, estes últimos têm-se mostrado mais

eficientes apesar de exigirem uma participação activa dos ocupantes do edificio. Os

sombreadores fixos (normalmente placas horizontais sobre as janelas), mesmo quando

correctamente dimensionados de modo a permitir a radiação solar directa no Inverno e a

impedi-la no Verão, podem constituir um obstaculo à radiação solar difusa durante a estação

fria ao passo que os sombreadores móveis permitem uma maior flexibilidade na escolha dos

periodos a sombrear para além de terem uma facil aplicação em qualquer tipo de edificio. [3]

Os prolongamentos dos telhados não são eficientes para as janelas orientadas a este e a oeste.

Neste caso árvores de folha caduca e ângulos no edifício poderão impedir a incidência do sol

da manhã e do fim da tarde. Todos os métodos de criar sombras funcionam bem com estufas,

paredes térmicas de alvenaria ou de água e outros colectores de energia passiva. A influência

dos beirais (prolongamentos dos telhados) de Verão sombreiam a fachada e de Inverno

deixam “entrar” o sol. [58]

Para evitar o sol forte da manhã e da tarde, devem ser criadas sombras sobre os telhados e

sobre os lados oeste e este. A vegetação possivelmente é o melhor método para as concretizar.

Com esta opção é preciso ter cuidado para evitar o bloqueamento dos ventos da noite, que são

uma das principais fontes de refrigeração. Os estores nas janelas são um método útil, quando

não é possível utilizar vegetação. [58]

Os dispositivos de sombreamento podem ser usados para os seguintes fins: controlar o ganho

solar directo; controlar a iluminação natural; prevenir encandeamentos. [3]

Devem usar-se cores claras no telhado e nas paredes este e oeste para reflectirem a luz solar

que se escoa através das sombras. [58]

2. Estado da arte

88

Sombrear os envidraçados a sul com uma protecção horizontal sólida – pala horizontal –

colocada acima destes, com comprimento igual a aproximadamente ¼ da altura da abertura

em latitudes Sul (36º) e metade da altura para latitudes Norte setentrional (48º). [58]

A pala depende da altura da janela, da latitude e do clima. A equação seguinte fornece um

método rápido para determinar a projecção duma pala fixa: [58]

LN

j

F

HP = [m] (45)

Onde:

Hj é a altura da janela [m];

FLN é o factor de latitude norte dado pela Tabela 2-5, onde valores mais elevados do intervalo

proporcionam 100% de sombreamento na manhã de 21 de Junho; os inferiores até 1 de

Agosto.

Tabela 2-5: Factor FLN mínimo e máximo em função da latitude [58]

Lat. 28º 32º 36º 40º 44º 48º 52º 56º FLN min. 5,6 4,0 3,0 2,5 2,0 1,7 1,5 1,3 FLN max 11,1 6,3 4,5 3,4 2,7 2,2 1,8 1,5

Outra método de dimensionamento de palas, horizontais e verticais, utiliza a altura e azimute

solar. Este método é o mais completo e exacto, pois possibilita o estudo em função da hora e

dia do ano, com as equações seguintes, sendo a projecção do sobreamento determinada

conforme a Figura 2-34.

Figura 2-34: Dimensionamento de sobreamento exterior por pala horizontal e vertical [3]

2. Estado da arte

89

( )( ) vãoazimute-solar azimutecos

solar alturatgDh ×= [m] (46)

( ) vãoazimute-solar azimutetgDW ×= [m] (47)

O desempenho dos sombreadores pode ser melhorado com a adição de reflectores e/ou

isolamento, que poderá ser móvel, de modo a evitar os ganhos directos de Verão e a aumentá-

los de Inverno.

Os dispositivos de sombreamento podem ser divididos em dois tipos: exteriores, que podem

ser fixos ou móveis e interiores. A cor dos dispositivos de sombreamento exteriores tem efeito

sobre a luz e o calor admitidos para os compartimentos interiores, existindo reduções das

necessidades energéticas de arrefecimento significativas com a existência de dispositivos de

sombreamento exteriores em vez de interiores Os dispositivos de sombreamento devem ser de

cores claras para uma boa transmissão difusa da iluminação natural e de cor escura para uma

redução o maior possível na luz e ganhos térmicos. [3]

Paralelamente às exigências de protecção dos ganhos térmicos, os elementos de

sombreamento exterior podem também ser úteis na redução do encandeamento, bloqueando

parcialmente a visão de partes de céu demasiado brilhantes. [3]

Ao mesmo tempo as superfícies exteriores podem ainda ser de utilidade no aumento da

uniformidade da distribuição da iluminação natural no interior dos edifícios. Os dispositivos

de sombreamento exteriores podem ser de dois tipos, fixos (palas, “louvers”, etc.) ou móveis

(toldos, estores de lâminas, etc.). [3]

Se for projectada uma protecção fixa, o seu correcto dimensionamento é determinado pela

largura e altura do elemento envidraçado do vão e pela distância entre o elemento de

protecção e o vão. Um método relativamente expedito de dimensionamento consiste em

utilizar cartas solares que permitem estimar o grau e duração do sombreamento causado por

uma determinada protecção (interior ou exterior, fixa ou móvel, horizontal, vertical ou

inclinada) no correspondente vão envidraçado a proteger. [3]

A eficácia dos sistemas de sombreamento fixos (Figura 2-35) varia de acordo com as

modificações sazonais na posição do Sol. Como as estações climáticas não coincidem com as

estações solares, é desejável, que em regiões com uma longa estação de aquecimento, sejam

usados dispositivos de sombreamento móveis que possam ser facilmente ajustados consoante

2. Estado da arte

90

as necessidades variáveis de protecção solar. Portadas, estores, persianas móveis, toldos e

cortinas são todos exemplos de dispositivos de sombreamento ajustáveis e podem também ser

usados durante os períodos de Inverno com o objectivo de melhorar o isolamento térmico. [3]

Figura 2-35: Efeito de elementos de sombreamento na iluminação natural de um compartimento [3]

A eficácia de um sistema de sombreamento é expressa através de um coeficiente de

sombreamento que é o quociente da energia que atravessa um vão envidraçado protegido, pela

energia que atravessa o mesmo vão envidraçado sem protecção. [3]

Ao projectar-se um sistema de sombreamento, o objectivo deverá ser o de minimizar os

ganhos solares indesejáveis, mas não o de escurecer os espaços interiores e forçar os seus

ocupantes a usarem iluminação artificial. [3]

A cor, a textura e o estado de conservação dos dispositivos de sombreamento também

desempenham um papel importante na sua eficácia. As suas propriedades de reflexão e

absorção reflectem-se na quantidade de radiação solar que é admitida para o interior dos

edifícios. [3]

A escolha de um sistema de sombreamento fixo ou ajustável prende-se também com aspectos

económicos, uma vez que os segundos são, regra geral, mais dispendiosos e requerem uma

maior manutenção. [3]

Os dispositivos de sombreamento ajustáveis são aconselhados sempre que se pretender uma

utilização mais eficaz da iluminação natural, permitindo aos ocupantes ajustar os níveis de

iluminação ou bloquear fontes de encandeamento. Para uma maior eficácia no controlo da

radiação solar directa e, consequentemente, para uma maior eficácia energética global do

edifício na diminuição das cargas de arrefecimento, podem usar-se controlos automáticos. [3]

2. Estado da arte

91

2.1.6.4.Piso radiante

O princípio básico do sistema consiste na impulsão da água a uma temperatura média (±

40ºC), através de circuitos de tubos de polietileno reticulado, com os tubos a serem

envolvidos numa camada de argamassa. Esta camada, situada sobre os tubos e sob o

pavimento absorve a energia térmica dissipada pelos tubos, transfere-a para o pavimento que

por sua vez, emite a energia para o local através de radiação e em menor grau, de convecção

natural. [59]

A organização dos circuitos é efectuada em colectores que recebem o circuito principal e

derivam para os emissores com alimentação e retorno. [59]

Os colectores incluem válvulas de equilíbrio hidráulico para cada circuito e válvula de corte

termoestatizável onde são colocados os comandos electrotérmicos que regulam o caudal

necessário em função das necessidades térmicas de cada local. [59]

A regulação dos sistemas de aquecimento por chão radiante, permite enviar água à

temperatura desejada e controlar de forma independente a temperatura ambiente de cada

compartimento a aquecer. [59]

De entre todos os sistemas existentes de aquecimento, o chão radiante é o que melhor se

ajusta ao "perfil óptimo" de temperaturas do corpo humano (Figura 2-36). Este perfil é aquele

segundo o qual, a temperatura do ar à altura dos pés é ligeiramente superior à temperatura do

ar à altura da cabeça. Isto traduz-se numa percepção para o utilizador do sistema, de uma

sensação de maior conforto. [59]

Figura 2-36: Perfil de temperatura de conforto – Ideal (esq.), Piso radiante (dir.) [59] [60]

2. Estado da arte

92

Depois de alguns problemas na introdução deste sistema devido a problemas fisiológicos,

verificou-se que estes eram devidos à temperatura da superfície do pavimento, e à inércia

térmica dos materiais. O excesso de calor acumulado no pavimento das lajes significava

sobreaquecimento dos espaços acima de níveis aceitáveis fisiologicamente. Para evitar a

sensação de desconforto, a temperatura do piso não deve exceder 28 / 29 °C. O salto térmico

da água, entre impulsão e o retorno fixa-se em 10 ºC. [60]

Demonstrou-se que estes sistemas, quando construídos para um baixa temperatura da

superfície e com uma inércia térmica não excessivamente elevada, pode oferecer conforto

térmico muito superior do que aquela que pode ser obtido com o radiador ou convector. [60]

A fim de ser capaz de garantir condições de bem-estar fisiológico, o calor de saída transferido

pelo piso radiante não deve exceder a potência máxima definida como: [60]

maxmax qSQQ ×=< [W] (48)

Onde:

Qmax é a potência máxima que pode ser transferida pelo painel [W]

S é a superfície coberta de painel [m2]

As vantagens do sistema de piso radiante são verificadas, no conforto térmico, qualidade do

ar, condições de higiene, impacto ambiental, calor utilizável em baixa temperatura e poupança

de energia. [60]

É difícil estabelecer dados significativos no que se refere aos custos de instalação de sistemas

de piso radiante, uma vez que existem muitas variáveis envolvidas, tais como: [60]

- O tipo de sistema (stand-alone ou centralizado),

- O sistema de controle,

- Da resistência ao calor do chão,

- Os custos de outros materiais isolantes a ser estabelecidas abaixo dos painéis,

- O custo e a qualidade do tubo, formando os painéis.

2. Estado da arte

93

Pode contudo, ser assumido que este sistema custará, em média, 10% a 30% mais do que

sistemas convencionais por radiador, com sistemas de controle climático. [60]

No que diz respeito, às despesas correntes, os sistemas de piso radiante permitem uma

poupança média de 10 a 15%, em comparação com os sistemas tradicionais, possibilitando

assim, a construção com um custo adicional de modo a ser compensado de forma

relativamente rápida. [60]

Este sistema contribui assim para a manutenção do bom ambiente e condições sanitárias

interiores, que impedem a formação de zonas húmidas no piso, eliminando, assim, as

condições ideais para ácaros e bactérias, bem como a ocorrência de bolores (fungos e

bactérias) nas paredes limítrofes do chão aquecido. [60]

A utilização do fluido a baixa temperatura, devido à sua elevada área de dispersão é uma das

características que torna o seu uso prático com fontes de calor, cuja eficiência (termodinâmica

ou económica) aumenta quando a temperatura exigida é reduzida, como é o caso de: [60]

- Bombas de calor,

- Condensação caldeiras,

- Painéis solares,

- Sistemas de recuperação de calor,

- Sistemas de aquecimento urbano, com o calor custos relacionados (directa ou

indirectamente) para o regresso temperatura do fluido primário.

O emissor térmico é todo o pavimento da área a aquecer. Isto resulta numa emissão térmica

uniforme em toda a superfície. Este fenómeno contrapõe-se ao de "zonas quentes" e "zonas

frias", obtidos com outros sistemas de aquecimento onde existe um número bastante reduzido

de emissores de calor. [59]

A velocidade de deslocação das camadas de ar quente para as zonas frias é proporcional à

diferença de temperaturas do ar entre ambas as zonas, quente e fria. Como a temperatura da

superfície emissora (pavimento) de um sistema de aquecimento por chão radiante é baixa

(inferior a 30ºC), essa diferença de temperaturas do ar é muito reduzida, o que faz com que

neste sistema de aquecimento a deslocação do ar seja imperceptível. [60]

2. Estado da arte

94

Se a ausência de movimento do ar evita o movimento de pó, por outro lado a baixa

temperatura superfícial não diminui a humidade relativa do ar, resultando num ambiente mais

higiénico e saudável.

Para se obter a mesma sensação térmica percebida pelo utilizador, a temperatura ambiente é

inferior para um local aquecido por chão radiante do que aquecido por outro sistema

(radiadores, convectores de ar, etc.), devendo-se isto aos perfis térmicos. [59]

Ao aquecer através de outros sistemas, a temperatura nas zonas mais altas do local é maior

(temperatura não sentida pelo utilizador), isto é, para a mesma sensação térmica sentida pelo

utilizador a temperatura ambiente num sistema de chão radiante é significativamente menor

que nos outros sistemas. Sendo a temperatura ambiente interior menor, também serão

menores as perdas energéticas (pelas portas, janelas, por ventilação e por infiltração) já que

estas são proporcionais à diferença de temperaturas entre o exterior e o interior. [59] [60]

Outro factor importante de poupança energética, é constituído pela diminuição de perdas de

calor nas zonas das caldeiras e nas alimentações entre a caldeira e colectores, devido à

temperatura da água de impulsão e retorno serem menores em comparação com outros

sistemas de aquecimento. [59]

A moderada temperatura de impulsão da água de que o sistema necessita, faz com que este

seja compatível com quase todas as fontes energéticas (electricidade, combustíveis fósseis,

energia solar, gás natural, etc.). Particularmente, é o único sistema de aquecimento que pode

ser alimentado energeticamente por painéis solares. [59]

É um sistema de aquecimento que oferece uma total liberdade de decoração interior uma vez

que os emissores de calor são invisíveis. Pode-se dizer mesmo que é um "aquecimento

invisível".[59]

O espaço habitável é superior relativamente aos sistemas tradicionais porque não existem

elementos aquecedores à vista (por exemplo radiadores) e desaparece o risco de pancadas ou

queimaduras, típicas no contacto com os radiadores. [59]

O aquecimento por chão radiante instala-se em qualquer tipo de pavimento (madeira, pedra

natural, mosaico, etc…).[59] [60]

2. Estado da arte

95

A temperatura média superficial do pavimento (Tms) é função unicamente da carga térmica,

que para efeitos de simplificação dos cálculos que se seguem consideraremos igual à carga

térmica do local (Q) e da temperatura interior de projecto do local (Ti). [59]

( )ims TTQ −= α [W/m2] (49)

α é o coeficiente de transmissão de calor do chão [W/ m2°C], o seu valor varia entre 10 e 12

W/m2°C. Tem duas componentes, o coeficiente de transmisão por radiação e coeficiente de

transmissão por convecção.

O valor da temperatura média da água nos tubos emissores (Tma) depende da transmissão

térmica do local (Q), da temperatura interior de projecto (Ti) e do coeficiente de transmissão

térmica (Ka) segundo a fórmula: [59]

( )imaa TTKQ −= [W/m2] (50)

O coeficiente de transmissão térmica da camada sobre os tubos [Ka] vem como: [59]

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡+⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

=

∑ αλ1

1e

Ka [W/m2ºC] (51)

e é a espessura da camada [m];

λ é a condutividade térmica do material da camada [W/m°C].

O caudal da água num circuito de aquecimento por chão radiante, é função da potência

térmica emitida, que supomos ter um valor idêntico à carga térmica (Q), e do salto térmico

entre a impulsão e o retorno no circuito. O salto térmico é uma constante de valor 10ºC, pelo

que o caudal é unicamente função da carga térmica segundo a fórmula: [59]

( )retimpti TTCpmQ −= [W/m2] (52)

Onde:

mt é o caudal total de água impulsionado pelo secundário;

2. Estado da arte

96

Cp é o calor específico da água;

Timp é a temperatura de impulsão;

Tret é a temperatura de retorno.

As cabeças electrotérmicas, graças ao seu ciclo de abertura e fecho permitirão a passagem do

caudal calculado. Deste modo possibilita-se a regulação de cada local de forma independente

de todos os outros. [59]

O grupo de impulsão ao misturar a água de retorno do chão radiante e da impulsão do gerador

térmico, garante uma temperatura de impulsão correcta aos colectores do chão radiante. [59]

Deve-se seleccionar o tipo de bomba a incorporar e determinar o tipo de grupo de impulsão

que se deseja. [59]

A válvula misturadora divide a instalação num circuito primário (desde o gerador de calor) e

um secundário (desde a válvula misturadora até aos circuitos). Deve calcular-se o Kv de

equilíbrio do grupo de impulsão entre primário e secundário por: [59]

PC

K iv = [Bar.m3/h]

(53)

i

ii T

QC

Δ= [m3/h]

(54)

Onde:

Ci é o coeficiente de impulsão;

P é a pressão do primário [bar].

ΔTi é o salto térmico no primário [ºC];

Qi é o caudal de impulsão no primário [kcal/h];

2.1.6.5.Reutilização de águas “cinzentas” e pluviais

As águas residuais englobam água cinzenta e água negra. A distinção deve-se essencialmente

à composição da água, a qual, sendo proveniente de cozinha, lavandaria, casas de banho

(exceptuando sanitas), tanques e chuveiros se designa por água cinzenta e a restante,

2. Estado da arte

97

proveniente somente de sanitas, se designa por água negra. As duas grandes categorias de

água residual doméstica são: [61]

-água cinzenta (60-70 %);

-água negra (30-40 %).

A água cinzenta é considerada reaproveitável por apresentar baixa probabilidade de

contaminação por micro-organismos. Note-se, no entanto, que os potenciais agentes

patogénicos podem ser praticamente neutralizados pelos detergentes. [61]

A diferença mais acentuada entre as duas águas reside na respectiva taxa de decomposição

dos poluentes. [61]

A água negra é predominantemente constituída por compostos orgânicos, os quais já passaram

por um complexo processo de tratamento, a digestão, razão pela qual se percebe que o seu

produto contenha elementos dificilmente decomponíveis no meio aquático. Por este motivo, é

compreensível que o produto resultante não se decomponha com a mesma facilidade que

outros, quando em contacto com a água. [61]

Nas considerações sobre água reutilizável, considera-se que aí se inclui a água pluvial e água

cinzenta proveniente de banhos e lavatórios, a água não reutilizável, é a água cinzenta

proveniente de cozinhas e lavandarias que deverá suscitar maiores cuidados incluindo

tratamentos dispendiosos. [61]

Nas águas cinzentas, antes da sua distribuição é necessário seleccionar o tratamento a

efectuar. Existem vários tipos de tratamentos físicos (técnicas separativas), químicos

(floculação, oxidação, desinfecção) e biológicos (degradação da matéria orgânica e do azoto)

que são utilizados em função da qualidade de água pretendida. [62]

A NP 4434 [63], veio definir a qualidade que a água residual tratada deve apresentar para

poder ser utilizada como recurso para a rega. A existência de legislação específica facilita a

implementação desta solução. [62]

No caso de utilização de água da chuva, esta apenas tem de ser sujeita a filtração para poder

ser utilizada em irrigação, autoclismos e máquinas de lavar roupa. No entanto, não se deve dar

atenção apenas às características naturais da água pluvial, mas também à degradação da

qualidade sofrida desde que esta atinge a superfície de recolha até ao local de armazenagem

2. Estado da arte

98

(reservatório). A superfície de recolha da água da chuva inclui o telhado, áreas pavimentadas

e a superfície do solo. As melhores superfícies de recolha são as consistentes e lisas, como os

telhados de metal e cimento. A quantidade de água recolhida depende do tamanho, superfície,

textura e inclinação desta área. Existem diversos materiais utilizados no telhado que

contribuem para a degradação da qualidade da água da chuva devendo ser evitadas tintas,

coberturas e telhados que possam conter materiais com metais pesados (cádmio, chumbo,

etc.). A deposição de poluentes na superfície do telhado, o material constituinte deste e do

colector da água pluvial, é factor condicionante da qualidade da água. A qualidade da água da

chuva pode ser assegurada se forem instalados dispositivos que impeçam a entrada dos

contaminantes no local de armazenagem (limpeza das caleiras, separadores de folhas,

descarregadores de primeira chuva e filtros). [62]

A captação de água das chuvas pode ser feita na cobertura das casas e garagens, em terraços,

varandas, etc. O volume utilizável é expresso por: [64]

descrejaflut VVVV −−= [m3/ano] (55)

Onde:

Vafl é o volume afluente ao sistema colector;

Vrej é o volume rejeitado, normalmente por falta de qualidade;

Vdesc é o volume descarregado por falta de capacidade do reservatório.

A análise será reportada a um ano, pelo que: [64]

cAhVafl = [m3/ano] (56)

Onde:

A é a área de captação, em projecção horizontal;

h é a pluviosidade anual;

c um coeficiente relacionado com as perdas (chamemos-lhe coeficiente de escoamento) que

depende de vários factores, mas cujo valor poderá ser estimado entre 0.8 e 0.9.

2. Estado da arte

99

No entanto, convém notar que após um período significativo sem chover é natural que as

superfícies de captação apresentem alguma sujidade, podendo a mesma ser arrastada pela

água. Em princípio, para aplicações domésticas convirá rejeitar essas primeiras águas de

lavagem (“first-flush”) para o que existem diversas soluções. Embora não se possa

generalizar, há um certo consenso em torno da necessidade de cerca de 1 l/m2 para essa

lavagem, ou seja, será de rejeitar o primeiro milímetro da precipitação. [64]

Por outro lado, a eventual falta de capacidade do reservatório poderá levar a um desperdício

de água.

Isso deve ser feito através de uma análise fina baseada num balanço entre as afluências e os

consumos, através de um programa de cálculo automático baseado nos registos das

precipitações diárias. [64]

Em Portugal há ainda pouca informação sobre a adequação da água das chuvas para alguns

usos domésticos. Sabe-se que o pH é algo baixo, e isso poderá eventualmente acentuar-se em

regiões sujeitas a chuvas ácidas. O armazenamento em depósitos feitos à base de cimento

pode contribuir para melhorar este aspecto. O problema da eventual sujidade devida ao “first-

flush” pode ser ultrapassado, rejeitando as primeiras águas. Se a utilização prevista o exigisse

poderia ainda pensar-se nalguma desinfecção, eventualmente em certos períodos, o que não

seria demasiado complicado. No entanto, não há referências quanto a essa necessidade. Em

contrapartida, há quem defenda que a água das chuvas permite reduzir o uso de detergentes e

oferece melhor qualidade para rega, porque está isenta de cloro. [64]

A possibilidade de utilização para lavagem de sanitas é óbvia. Em termos médios estima-se

que esse consumo seja da ordem dos 60 l/hab/dia, dos quais apenas 45 l/hab/dia em casa.

O reservatório de armazenamento merece particular atenção, quer pelo seu posicionamento e

solução construtiva, pois geralmente é o órgão mais dispendioso do sistema. Pode ser

subterrâneo (sem luz e sem calor a acção das bactérias é retardada), mas pode também ser

instalado à superfície ou no sótão. [64]

Alguns dos materiais utilizados na construção de reservatórios são a madeira, pedra, blocos de

cimento, tijolos de barro, betão armado, ferrocimento (argamassa de cimento com armadura

metálica), fibra de vidro, polietileno, aço galvanizado, etc.

Com base em medições e orçamentos para pequenos reservatórios de betão armado,

relacionando o custo com a capacidade, o PEAD será, provavelmente, a solução mais

2. Estado da arte

100

económica para reservatórios até 2,5 m3, volume a partir do qual é substituído pelo betão

armado. [64]

A União Europeia tem em marcha o Projecto-Piloto “Sustainable Housing in Europe”, através

do qual, entre outras medidas para uma habitação sustentável, se incentiva o recurso a origens

de água alternativas para usos menos exigentes em termos de qualidade. [64]

A sustentabilidade ambiental implica a conservação dos recursos naturais e o incremento da

reutilização dos mesmos. Neste sentido têm surgido diversas propostas de soluções que se

poderão aplicar à reutilização de água cinzenta de duches, incluindo respectivo tratamento.

Éssencialmente em países de clima moderado onde a prática de tomar duche diariamente

possibilita a criação de sistemas de reutilização desta água, reaproveitando-a, por exemplo,

em descargas de autoclismos. [61]

Se a prática de reutilização de água se restringir só à água proveniente dos banhos, a CBO

(carência bioquímica de oxigénio) permanece em níveis baixos, especialmente se essa água

for armazenada em condições de baixa temperatura e apenas durante algumas horas. As

condições anaeróbias que usualmente contribuem para o aparecimento de cheiros na água

cinzenta não ocorrem. [61]

Figura 2-37: Esquema da reutilização de água [61]

A água proveniente dos chuveiros é encaminhada para um reservatório de armazenamento,

onde é filtrada e desinfectada, sendo posteriormente conduzida para o autoclismo onde é

reutilizada (Figura 2-37). O efluente seguirá depois o circuito convencional da rede de águas

residuais. Este processo pode reduzir significativamente o consumo de água, amortizando o

investimento inicial a curto / médio prazo, em função da dimensão da instalação. [61]

2. Estado da arte

101

A água cinzenta será conduzida a um local frio, existindo a possibilidade desta ser

reencaminhada separadamente a todas as instalações sanitárias. A concentração de SO4 deverá

ser reduzida, considerando-se aceitável uma temperatura de armazenagem máxima de 17ºC.

Estudos apontam para reutilização de água cinzentas correspondente a 61% do total de água

consumida, não contabilizando a água proveniente de cozinhas. [61]

Para reutilizar água cinzenta sugere-se que seja evitado o contacto directo, armazenando-a em

reservatórios enterrados. Assim impede-se o contacto com a rede de água potável e proíbe-se

a irrigação superficial de algumas espécies, essencialmente os vegetais e frutos comestíveis

[61]. Deverá ainda evitar-se que se proporcionem condições propícias ao desenvolvimento de

insectos e promover sempre a sinalização do traçado de uma rede de água para reutilização.

[61]

A grande variabilidade da composição na água cinzenta é devida a factores como as fontes de

proveniência da água, respectivas utilizações, hábitos, produtos utilizados e outras

características específicas. [61]

2.1.6.5.1.Manutenção

A manutenção do sistema depende do esforço de cada utente para alterar o seu

comportamento e condicionar os consumos de água e deverão ser seguidas as orientações

dadas pela Tabela 2-6. Uma vez instalado, é da responsabilidade do consumidor cumprir as

recomendações do sistema. Qualquer defeito deverá ser rectificado de imediato e logo que

possível. A rede instalada deverá permitir: [61]

- Fiscalização periódica;

- Limpeza fácil;

- Substituição de filtros com utilização de luvas;

- Sistema manual de substituição;

- Sinal de aviso em caso de interrupção do sistema;

- Tratamento adequado em reservatório;

- Impedimento do contacto directo com água potável;

- Impedimento do transbordar da água cinzenta em qualquer ponto da rede;

- Tempo de armazenamento de água não demasiadamente prolongado.

2. Estado da arte

102

Tabela 2-6: Descrição dos tipos de tratamento para reutilização de água “cinzenta” [65]

Processo Descrição Aplicação Separação líquido / sólido

Sedimentação Sedimentação por gravidade de partículas de substância, flocos químicos e precipitação

Remove partículas suspensas que sã maiores que 30μm. Tipicamente usando como tratamento primário e depois do

processo biológico secundário

Filtração Remove partículas através da passagem de água por areia ou outro meio poroso

Remoção de partículas suspensas que são maiores que 3μm. Tipicamente usadas depois da sedimentação ou seguido de

coagulação / floculação Tratamento biológico

Tratamento aeróbico biológico

Metabolismo biológico do esgoto através de microrganismos numa bacia de arejamento ou

biofilme

Remoção de matéria orgânica suspensa e dissolvida do esgoto

Desinfecção

Inactivação de organismos patogénicos usando químicos oxidantes, raios ultravioleta,

químicos corrosivos, calor ou processos de separação física por membranas

Protecção da saúde pública através da remoção de organismos patogénicos

Tratamento avançado Coagulação floculação química

Uso de sais de ferro ou alumínio, poliletrólise e/ou ozono para promover desestabilização das

partículas colóides do esgoto recuperado e precipitação de fósforo

Formação de fósforos precipitados e floculaçãode partículas para remoção através de sedimentação e filtragem

Tratamento com cal Precipita catiões e metais de solução

Usado para reduzir escala formando potencial de água, precipitação de fósforo e

modificação de PH Filtragem por

membrana Microfiltração, nanofiltração e ultrafiltração Remoção de partículas e microrganismos da água

Osmose reversa

Sistema de membrana para separar iões de solução baseados no diferencial da pressão

osmótica reversa

Remoção de sais dissolvidos e minerais de solução; é também eficiente na remoção de

partículas

A retenção das águas realizada durante a noite permite que a concentração de cloro seja

reduzida por libertação deste. O cloro proveniente das águas das lavandarias poderá não ser

suficiente para a desinfecção da água cinzenta uma vez que se encontra demasiado diluído.

[61]

O calor, a luz ultra-violeta, o carvão activado e outras soluções com propriedades

desinfectantes podem ser utilizadas para se proceder à desinfecção destas águas, sendo os

respectivos custos elevados. No entanto, a solução geralmente utilizada é a desinfecção com

cloro, facilmente acessível no mercado e frequentemente utilizado em piscinas (a partir de

3mg/l provoca odor intenso). Outro desinfectante comercializado é o bromo sob a forma de

tabletes ou pastilhas. [61]

Para se assegurar uma desinfecção adequada dever-se-á conhecer a dose necessária de

desinfectante para o volume de água que se armazena. [61]

2. Estado da arte

103

2.1.6.6.Gestão técnica centralizada

A gestão técnica centralizada é uma ferramenta que tem a função de efectuar a gestão de um

edifício de uma forma activa e pré-estabelecida. Para isso utiliza uma rede de sensores que

adquirem a informação necessária, para que a qualquer momento se possa tomar uma decisão

automática ou semi-automática em actuadores criando uma sensação de conforto, segurança e

funcionalidade optimizadas para os utilizadores. A qualquer momento o gestor tem a

possibilidade de visualizar o funcionamento do sistema, receber e emitir alertas e efectuar

listagens.

A gestão técnica centralizada pode ser usada para controlar iluminação, AVAC, motores,

controlo de acessos, CCTV, etc..

Para se conseguir essa gestão técnica centralizada, podem usar-se diversos tipos de protocolos

de comunicações, EIB, Profibus, Ethernet, etc., mas vamos focalizar a descrição sobre o

protocolo Lon Works.

Este protocolo de rede criado pela Echelon [66] é aberto e funciona com endereços únicos dos

diversos elementos de gestão, assegurando uma transmissão de dados fiável de modo a

optimizar a supervisão. Os dados providos dos dispositivos são registados em base de dados,

onde são geridos, analisados e visualizados, com a informação a ser disponibilizada em

diversos tipos de ecrãs, onde estão representados os espaços a controlar em tempo real de uma

forma integrada.

A optimização deste protocolo é a combinação da internet com as redes Lon Works, obtendo-

se múltiplas vantagens:

- Centralizar a supervisão num único sistema;

- Integração da informação e dos processos;

- Redução dos custos na instalação;

- Maior possibilidade de escolha de produtos;

- Mais fornecedores;

- Maior quantidade de integradores.

2. Estado da arte

104

A arquitectura da rede é constituída por um cabo de dois condutores entre controladores sobre

o protocolo ANSI/CEA-709.1, operando à frequência de 78 kbit/s usando a codificação

diferencial de Manchester, enquanto a alimentação funciona a 5,4 ou 3,6 kbit/s, dependendo

da frequência. [66]

2.1.6.7.Eficiência energética

Entende-se por eficiência energética, a obtenção de um serviço com baixo gasto energético. A

edificação mais eficiente será aquela que conseguir atingir ou chegar o mais próximo possível

das condições de conforto térmico, luminoso e optimizando os recursos energéticos ao seu

dispor. Ou seja, será aquela que apresenta as menores necessidades energéticas de

aquecimento, arrefecimento, iluminação artificial e outros gastos com funcionamento de

máquinas. [17]

Neste conceito entra a designação NZEB (Net Zero Energy Building), que se traduz pelo

saldo anual entre a procura e oferta energética do edifício, igual a zero. [67]

Pode dizer-se que as práticas de conservação de energia são referentes à optimização e

manutenção da eficiência energética de um dado equipamento ou sistema, na medida em que

lidam com a mitigação e eliminação, tanto a curto quanto a médio e longo prazo, de consumos

energéticos que não sejam necessários à sua função de prover serviços energéticos. [17]

A eficiência energética é uma estratégia de consumir o mínimo possível para a realização de

qualquer trabalho, quer através da supressão de consumos, quer através da utilização de

tecnologias mais eficientes. De facto, ao se promoverem acções de aumento da eficiência

energética nos equipamentos, actuamos em simultâneo na perspectiva da sensibilização e na

diminuição dos custos de manutenção das estruturas e da dependência externa. [68]

Deste menor desgaste percebe-se então a redução, ainda que indirecta e de segunda ordem,

dos custos de instalação, bem como uma segunda redução, igualmente de segunda ordem, dos

custos de operação, uma vez que o menor desgaste das instalações de um dado processo

produtivo implica directamente, em maiores vidas úteis, menores frequências de reposição e

maiores prazos de amortização/depreciação de seus respectivos sistemas, circuitos,

dispositivos e equipamentos.

2. Estado da arte

105

Este carácter redutor de custos da eficiência energética faz dela um factor de melhoria da

competitividade económica.

A definição mais clássica de sustentabilidade é aquela dada pelo relatório da Comissão

Mundial para o Meio ambiente e o Desenvolvimento: [69]

"atender às necessidades da geração presente sem comprometer a capacidade das futuras

gerações de igualmente atender suas necessidades".

A partir desta definição, serão trabalhados alguns conceitos de economia ecológica e a partir

destes, poder-se-á compreender melhor de que modo a busca da eficiência energética resulta

em benefícios adicionais de sustentabilidade ambiental.

A busca da eficiência energética caminha então, no sentido de optimizar as quantidades de

recursos naturais a serem consumidas pela sociedade sob a forma de diminuições energéticas.

Indo assim no sentido de se trazer o subsistema económico para uma escala compatível com o

ecossistema global finito ao minimizar, para uma mesma procura de serviços e produtos do

subsistema económico, a procura de recursos naturais de energia.

Os argumentos apresentados para defender a intervenção do Estado nesta área foram a larga

escala. Muitos investimentos em eficiência energética precisam ser coordenados e a natureza

intrinsecamente institucional de alguns destes, serão destinados a corrigir falhas de mercado.

[68]

Foi publicada em 4 de Janeiro de 2003, no Jornal Oficial das Comunidades Europeias, a

Directiva 2002/91/CE [38] relativa ao “Desempenho Energético dos Edifícios”, destinada a

promover a utilização racional de energia nos edifícios com atenção às condições climáticas,

satisfazendo as exigências do conforto interior e respeitando critérios de rentabilidade

económica. Esta Directiva estabelece requisitos em matéria de: [17]

- Enquadramento geral para uma metodologia de cálculo do desempenho energético integrado

dos edifícios;

- Aplicação de requisitos mínimos para o desempenho energético dos novos edifícios e dos

grandes edifícios existentes que sejam sujeitos a obras de renovação importantes;

- Certificação Energética de Edifícios obrigatória;

- Inspecção regular de caldeiras e de instalações de ar condicionado.

2. Estado da arte

106

Os dois últimos requisitos poderão ser total ou parcialmente diferidos até 4 de Janeiro de 2009

se for demonstrada a inexistência de recursos humanos suficientes. O objectivo é criar a

certificação de desempenho energético para os edifícios e esta ser válida para todos os países

membros. [17]

Impera dentro da Comunidade actualmente o conceito de edifício - equipamento (Direcção

Geral de Energia, 2002), ou seja, o edifício visto como mais um equipamento em conjunto

com os sistemas activos. [17]

A União Europeia, no seu Plano de Acção para as questões energéticas, considera de

fundamental relevância a vertente da poupança de energia em edifícios, sublinhando que o

potencial nesta área é enorme. De facto, a indústria da construção, indica estimativas de

poupança na ordem dos 10% a 25% em edifícios antigos, através da implementação de

medidas como o isolamento térmico melhorado, sistemas de revestimento, de iluminação e de

controlo mais eficientes. O potencial é consideravelmente superior para os edifícios novos.

[17] [70]

Figura 2-38: Extracto do modelo de certificado energético de edifícios português para ed. serviços [71]

2. Estado da arte

107

De acordo com os requisitos da proposta da “Directiva Europeia para a Eficiência Energética

dos Edifícios”, será necessário que cada edifício, na sua totalidade ou para cada uma das

zonas independentes, disponha de um certificado energético (Figura 2-38), os quais deverão

possuir um aspecto gráfico semelhante ao das “Etiquetas Energéticas para electrodomésticos”.

A semelhança seria justificada por já serem tais “Etiquetas” familiares ao público e

permitirem uma interpretação fácil e uma mensagem imediata e transparente. [71]

De entre os diversos factores que afectam o comportamento térmico dos edifícios, destacam-

se sobretudo os relacionados com a localização, orientação e os materiais utilizados na

definição da envolvente. Verifica-se perfeitamente que, a partir de determinado ponto, o

aumento da espessura do isolamento não tem tradução directa na diminuição dos gastos com o

aquecimento. [70]

Normalmente é importante ter um edifício com a maior fachada voltada a Sul para receber o

máximo de energia possível, tendo no entanto sombreamentos programados para o Verão. A

orientação do edifício deve também contar com os ventos dominantes e a sua influência na

ventilação natural e infiltrações. Existem ainda outras particularidades interessantes, tal como

a orientação das diferentes divisões do edifício de forma a proporcionar o ambiente mais

adequada à sua função. [3] [4] [7] [14] [70]

A preocupação da eficiência energética, aplicada ao caso concreto de edifícios escolares em

Portugal, permitiu que a partir dos anos 80, surgissem construções com sistemas solares

passivos inovadores. A primeira foi a escola secundária do Crato, construída em 1983, com a

particularidade da implementação de colectores de ar [44], para ventilação natural, efectuando

pré-aquecimento do ar na estação fria e extracção do ar por diferencial de temperatura, na

estação quente. Em 1993, foi construída em Valongo do Vouga, uma escola secundária, esta

com a particularidade de luminoductos e “Light Shelf” para iluminação natural [72]. Mais

recentemente, foi prémio DGE 2003, a escola básica 1º ciclo e jardim de infância do Alto da

Faia - Lisboa. Neste edifício a característica que a marca é a iluminação natural. [73] [74] [75]

2.2.Legislação

No contexto da redução de combustíveis fósseis e da sua escalada a nível dos custos de

aquisição, dos impactos ambientais e económicos, pelo crescente consumo energético a nível

nacional e mundial e as consequentes alterações climáticas, desde o final da década de 80 até

2. Estado da arte

108

agora, foram publicadas legislações, que para o presente estudo podem ser agrupadas nos

eixos de intervenção seguintes:

1. Política energética;

2. Sistema energético;

3. Produtor de energia;

4. Remunerações de produção;

5. Certificação de edifícios.

2.2.1.Política energética

A Resolução do Conselho de Ministros n.º 63/2003, de 28 de Abril, [76] caracteriza a

política energética portuguesa assente sobre três eixos estratégicos:

I) Assegurar a segurança do abastecimento nacional;

i) Reduzir a dependência externa de energia primária.

ii) Diversificar fontes externas, por países e por tipo de fonte.

iii) Manter reservas obrigatórias de combustíveis.

iv) Garantir uma capacidade adequada de produção de energia eléctrica.

II) Fomentar o desenvolvimento sustentável;

III) Promover a competitividade nacional.

Com a entrada em vigor da Resolução do Conselho de Ministros n.º 169/2005, de 24 de

Outubro, revogou-se a anterior resolução e a política energética articular-se-á de modo

estreito com a política de ambiente, integrando a estratégia de desenvolvimento sustentável do

País. [77]

E estabelece-se uma estratégia nacional para a energia, que tem como principais objectivos:

I) Garantir a segurança do abastecimento de energia, através da diversificação dos recursos

primários e dos serviços energéticos e da promoção da eficiência energética na cadeia da

oferta e na procura de energia;

2. Estado da arte

109

II) Estimular e favorecer a concorrência, de forma a promover a defesa dos consumidores,

bem como a competitividade e a eficiência das empresas, quer as do sector da energia quer as

demais do tecido produtivo nacional;

III) Garantir a adequação ambiental de todo o processo energético, reduzindo os impactes

ambientais às escalas local, regional e global, nomeadamente no que respeita à intensidade

carbónica do PIB.

Neste sentido apostou-se em:

1. Reforço das energias renováveis - A diversificação dos abastecimentos, através da

pluralidade de fornecedores e de fontes de energia, deve contribuir não só para

garantir a segurança do abastecimento mas também para tornar mais eficaz e menos

poluente o sistema energético nacional. De facto, há que ter presentes os

compromissos assumidos por Portugal no âmbito do Protocolo de Quioto, bem como

as medidas previstas no PNAC, os quais visam uma redução das emissões de gases de

efeito de estufa. Sabendo-se que grande parte dessas emissões decorre da produção da

energia eléctrica à base de combustíveis fósseis, urge investir em fontes alternativas de

energia que se revelem menos poluentes.

Portugal deve assegurar, em 2010, a produção de 39% da energia eléctrica final com

origem em fontes renováveis de energia. Neste sentido, é estratégico maximizar o

contributo destas fontes no abastecimento energético, enquanto instrumento de

reduções da factura energética externa, da dependência dos combustíveis fósseis e das

emissões de GEE e, em geral, da melhoria do impacte ambiental na energia final.

2. Promoção da eficiência energética – A eficiência energética, do lado da oferta, é

assumida como uma prioridade estratégica, pelo seu contributo para a redução dos

custos da produção e dos impactes ambientais, com o consequente aumento de

produtividade das empresas e da qualidade de vida.

A electricidade proveniente dos combustíveis fósseis é a que comporta maiores

impactos ambientais, cujo ónus deve reflectir-se sobre a utilização final, a menos que

sejam encontradas soluções eficientes para o tratamento das emissões. Esta prática vai

sendo cada vez mais tida em conta ao reportar os consumos de energia, onde quer que

ocorram, expressos em termos de energia primária.

2. Estado da arte

110

Por sua vez, entre a energia final e a energia útil há igualmente perdas que são, agora,

da responsabilidade dos utilizadores finais e dos responsáveis pela organização e

administração do território, em particular das cidades, onde se desenvolvem e

organizam aqueles sectores. Mas são sobretudo as ineficiências e perdas induzidas

pela procura que são a causa última da pressão ambiental imputada à energia, seja dos

combustíveis consumidos directamente seja da electricidade, cuja origem é

predominantemente fóssil.

Se ao investimento na produção de electricidade proveniente de fontes renováveis de

energia, se acrescentar o mercado dos serviços energéticos, a ser estimulado por novos

regulamentos e pela aplicação da directiva sobre a eficiência energética dos edifícios,

ter-se-á demonstrado a relevância económica e social da energia, também na inovação,

no emprego e na produtividade, ou seja, nas práticas de fazer bem com menos

recursos.

No quadro de um programa de acção para a eficiência energética, que retoma o

essencial do programa E4, as medidas a adoptar são:

- A promoção de políticas de eficiência energética por parte das empresas

comercializadoras de electricidade;

- A aprovação de nova legislação sobre a eficiência energética dos edifícios, em

substituição dos actuais RCCTE e RSECE e em conformidade com a directiva sobre a

eficiência energética dos edifícios;

- A reforma do Regulamento de Gestão do Consumo de Energia (RGCE) [78], com

vista a compatibilizá-lo com as novas exigências ao nível das emissões de gases de

efeito estufa, com a revisão da fiscalidade do sector energético e com a necessidade de

promover acordos voluntários para a utilização racional de energia;

- A implementação de acordos voluntários com os diferentes sectores de actividade

relevantes para a problemática da energia, envolvendo as associações empresariais, os

centros tecnológicos e a Administração Pública;

- A transposição da Directiva de Cogeração, de forma a permitir o cumprimento dos

objectivos de instalação de nova potência desta tecnologia;

2. Estado da arte

111

- A criação de mecanismos de âmbito nacional que promovam práticas de eficiência

energética através da etiquetagem de equipamentos;

- Financiar acções de promoção da eficiência energética.

Da estratégia para a energia surgiu inicialmente a Resolução do Conselho de Ministros n.º

119/2004, de 31 de Julho, [79] que nos termos do Protocolo de Quioto, é permitido que a

Comunidade Europeia e os seus Estados membros cumpram em conjunto os seus

compromissos. Foi assim estabelecida uma meta de redução global de 8% das emissões de

GEE para a Comunidade Europeia, sendo definidas, ao abrigo do compromisso comunitário

de partilha de responsabilidades, metas diferenciadas para cada um dos Estados membros.

Neste âmbito, Portugal obrigou-se a limitar o aumento das suas emissões a 27% relativamente

aos valores de 1990.

Portugal aprovou o Protocolo de Quioto em Março de 2002 (através do Decreto n.º 7/2002, de

25 de Março) e a Comunidade Europeia, em Abril desse mesmo ano, veio formalizar o

compromisso comunitário com a aprovação do Protocolo e do Acordo de Partilha de

Responsabilidades entre os Estados membros (através da Decisão n.o 2002/358/CE, de 25 de

Abril, do Conselho).

Ao nível nacional, tem-se igualmente dado resposta ao problema das alterações climáticas e

aos compromissos internacionalmente assumidos. Nesse sentido, foi elaborado pela Comissão

para as Alterações Climáticas (CAC), de carácter interministerial, criada pela Resolução do

Conselho de Ministros n.o 72/98, de 29 de Junho, o Programa Nacional para as Alterações

Climáticas (PNAC). A sua primeira versão foi apresentada a discussão pública em 2002. Em

Dezembro de 2003, a CAC aprovou as medidas adicionais do PNAC, que foram igualmente

objecto de discussão pública.

O PNAC procura quantificar o esforço de mitigação das emissões necessário para o

cumprimento dos compromissos assumidos por Portugal, identificando as responsabilidades

sectoriais – numa óptica de equidade intersectorial – e apresentando um conjunto de políticas

e medidas e respectivos instrumentos que permitam uma intervenção integrada com o

objectivo de mitigação das emissões.

Dada a evolução recente das circunstâncias nacionais, os valores para as emissões foram

profundamente alterados. Entre eles avulta a revisão em baixa das projecções de evolução do

produto interno bruto no período até 2010, houve a necessidade de substituir esta legislação

2. Estado da arte

112

pela Resolução do Conselho de Ministros n.º104/2006, de 23 de Agosto, [80] que nos

termos do acordo com a UE (Decisão n.o 2002/358/CE, de 25 de Abril) estão definidas metas

diferenciadas para cada um dos Estados membros da União Europeia de modo a não colocar

em causa a meta comunitária de 8% de redução global das emissões de gases com efeito de

estufa (GEE) [81] no primeiro período de cumprimento do PQ (2008-2012) face aos valores

de 1990. Através desse Acordo, Portugal obrigou-se a limitar, nesse período, o aumento das

suas emissões de GEE em 27% sobre o valor verificado em 1990.

A proposta do PNALE 2008-2012 ou PNALE II, em fase final de elaboração, deverá ser

apresentada à Comissão Europeia, para sua aprovação, após apreciação da consulta pública e

decisão do Governo Português. [81]

Outra política muito importante no âmbito da eficiência energética é o Decreto-Lei n.º

108/2007, de 12 de Abril, que traduz a taxa a aplicar às lâmpadas menos eficientes. [82]

A iluminação representa em termos médios cerca de 12% do consumo de energia eléctrica do

sector doméstico e 20% no sector dos serviços e constitui um potencial de economia de

energia que urge explorar. As tradicionais lâmpadas incandescentes podem hoje ser

substituídas com vantagem por lâmpadas compactas fluorescentes, que consomem apenas

20% da energia consumida por aquelas e duram até oito vezes mais.

Por sua vez, os edifícios, residenciais e de serviços, são hoje responsáveis por mais de 60% do

consumo de electricidade, representando uma fracção importante das emissões relativas à

produção de energia eléctrica com recurso a combustíveis fósseis.

A nova legislação sobre a eficiência energética dos edifícios, que concretiza uma das medidas

da Estratégia Nacional para a Energia, estabelece já os novos regulamentos para os sistemas

energéticos e de climatização nos edifícios (RSECE) e para as características de

comportamento térmico dos edifícios (RCCTE), bem como a criação do sistema de

certificação energética e qualidade do ar interior dos edifícios (SCE), a que agora se agrega a

presente medida.

2.2.2.Sistema energético

Com a necessidade de reorganizar o Sistema Eléctrico Nacional (SEN), foi publicado o

Decreto-Lei n.º 312/2001, de 10 de Dezembro, [83] que assenta na coexistência de um

2. Estado da arte

113

Sistema Eléctrico de Serviço Público (SEP) e de um Sistema Eléctrico Independente (SEI) e

no princípio da partilha dos benefícios que podem ser extraídos da exploração técnica

conjunta dos dois sistemas.

Com a necessidade de adequar as classificações das instalações, foi publicado o Decreto-Lei

n.º101/2007 de 2 de Abril, [84] onde a classificação das instalações eléctricas de serviço

particular foi simplificada, reduzindo-se as anteriores cinco categorias para três tipos, que

correspondem essencialmente às instalações com produção própria, às instalações alimentadas

em alta tensão e às instalações alimentadas em baixa tensão.

As instalações eléctricas de serviço particular, para efeitos do seu licenciamento ou

aprovação, classificam-se nos três tipos seguintes:

Tipo A – instalações de carácter permanente com produção própria, não incluídas no tipo C;

Tipo B – instalações que sejam alimentadas por instalações de serviço público em média, alta

ou muito alta tensão;

Tipo C – instalações alimentadas por uma rede de distribuição de serviço público em baixa

tensão ou instalações de carácter permanente com produção própria em baixa tensão até 100

kVA, se de segurança ou de socorro.

2.2.3.Produtor de energia

O âmbito da figura do pequeno produtor de energia eléctrica pelo Decreto·Lei n.º 189/88 de

27 de Maio, [85] vem introduzir o carácter finito não só da fonte de energia mais vulgarmente

utilizada, como também das demais, e ainda, a necessidade de as diversificar e de a todas

aproveitar, motivadas sobretudo pelos denominados «choques petrolíferos», que tiveram o

mérito de evidenciar.

Com cada vez mais as questões ambientais a assumirem o topo da agenda nacional, foi

publicado o Decreto-Lei n.º 69/2000, de 3 de Maio, [86] que regulamenta a avaliação de

impacto ambiental (AIA). Este é um instrumento preventivo fundamental da política do

ambiente e do ordenamento do território, constituindo uma forma privilegiada de promover o

desenvolvimento sustentável, pela gestão equilibrada dos recursos naturais, assegurando a

protecção da qualidade do ambiente e, assim, contribuindo para a melhoria da qualidade de

vida do Homem.

2. Estado da arte

114

O Programa E4 – Eficiência Energética e Energias Renováveis, aprovado pela Resolução do

Conselho de Ministros n.º 154/2001, de 19 de Outubro, [87] veio dar corpo a um vasto

conjunto de objectivos de política energética, visando, nomeadamente, potenciar o

aproveitamento de recursos endógenos, aumentar a eficiência energética e modernizar

tecnologicamente o sistema energético nacional.

Nesse sentido foi publicado o Decreto-Lei n.º 68/2002 de 25 de Março. [88] Adapta a

legislação para acolhimento de novas soluções de produção de energia descentralizada e da

inovação tecnológica, dando-se, assim, espaço a que também em Portugal possa surgir,

integrado no SEI, a figura de produtor – consumidor de energia eléctrica em baixa tensão (ou

do produtor em autoconsumo). Isto sem prejuízo de continuar a manter a ligação à rede

pública de distribuição de energia eléctrica, na tripla perspectiva de autoconsumo, de

fornecimento a terceiros e de entrega de excedentes à rede.

Estabelece o regime dos direitos e dos deveres dos produtores – consumidores.

Por outro lado, a sua urgência decorre da existência de apoios no âmbito do MAPE (Medida

de Apoio ao Aproveitamento do Potencial Energético e Racionalização do Consumo) do

Programa Operacional de Economia (POE), que pressupõe o presente enquadramento legal.

Este diploma também concretiza a directiva do mercado interno de electricidade, constituindo

um avanço na liberalização da produção de energia eléctrica.

Vindo regular a actividade de produção de energia eléctrica em baixa tensão (BT) destinada

predominantemente a consumo próprio, sem prejuízo de poder entregar a produção excedente

a terceiros ou à rede pública, com a potência a entregar à rede pública em cada ponto de

recepção, não podendo ser superior a 150 kW.

2.2.4.Remunerações de produção

O Decreto-Lei n.º 33-A/2005, de 16 de Fevereiro, [89] actualiza os valores constantes da

fórmula de remuneração de electricidade produzida a partir de recursos renováveis,

garantindo a respectiva remuneração por um prazo considerado suficiente para permitir a

recuperação dos investimentos efectuados e expectativa de retorno económico mínimo dos

promotores.

2. Estado da arte

115

Adequa a procura à capacidade actual e previsível da rede pública em função da oferta e

procura em cada zona de rede, para que os promotores não vejam as suas expectativas

frustradas. Estabelece um prazo para a reserva de capacidade na rede por parte dos

promotores, evitando, assim, que a reserva de capacidade injustificada prejudique o

desenvolvimento de projectos mais pequenos e mais adequados a cada realidade.

Reforça também a capacidade crítica e de decisão relativamente à adequação da capacidade e

potência disponível na rede, reforçando o papel da Direcção-Geral de Geologia e Energia na

promoção de investimento em zonas menos apetecíveis, ou mais decisivas para a garantia da

optimização da eficiência energética nacional. Assim, explicitam-se as condições em que a

potência e a capacidade de rede disponíveis, ou que se prevê virem a estar disponíveis,

possam ser disponibilizadas.

Visa, também, permitir a escolha dos projectos mais atraentes para a prossecução da política

económica e energética nacional, com base no seu mérito e não apenas na prioridade da sua

apresentação.

As instalações licenciadas ao abrigo dos Decretos – Leis n.os 189/88, de 27 de Maio, e

312/2001, de 10 de Dezembro, são remuneradas pelo fornecimento da electricidade entregue à

rede através da fórmula seguinte:

( ) ( ) ( )[ ] ( )⎥⎦⎤

⎢⎣

⎡−⎥

⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡++= −

LEVIPCIPC

ZVRDPAVRDPVVRDPFKMHOVRDref

mmmmmm 1

11 [€] (57)

Onde:

VRDm é a remuneração aplicável a centrais renováveis, no mês m;

KMHOm é um coeficiente que modula os valores de PF(VRDm), de PV(VRDm) e de

PA(VRDm) em função do posto horário em que a electricidade tenha sido fornecida;

IPCref é o indíce de preços no consumidor sem habitação, no continente, referente ao mês

anterior ao do início do fornecimento de electricidade à rede pela central renovável;

Z é o coeficiente aplicável aos seguintes tipos de centrais, que assume, para os respectivos

regimes de funcionamento anual, os seguintes valores:

1. Para as centrais eólicas – 4,6;

2. Para as centrais de energia solar fotovoltaica, até ao limite de uma potência instalada, a

nível nacional, de 150 MW:

2. Estado da arte

116

i) Instalações com potência superior a 5 kW – 35;

ii) Instalações com potência inferior ou igual a 5 kW – 52;

3. Para as instalações relativas às tecnologias renováveis não referidas nas alíneas

anteriores, o coeficiente Z assume o valor 1, sem prejuízo do disposto no nº 19.

A aposta na microgeração é reflectida através da criação de uma tarifa específica para centrais

fotovoltaicas de microgeração, quando instaladas em edifícios de natureza residencial,

comercial, de serviços ou industrial.

Na perspectiva do Plano Tecnológico, promove-se uma maior clarificação do enquadramento

remuneratório de alguns vectores importantes de inovação, repondo a tarifa prevista no

Decreto-Lei n.º339-C/2001, de 29 de Dezembro, para a energia das ondas e introduzindo o

solar termoeléctrico como uma opção tecnológica dentro das metas previstas para a energia

solar.

A simplificação dos procedimentos ligados ao licenciamento, é um factor chave para o

desenvolvimento das energias renováveis. São assim introduzidos alguns melhoramentos para

articulação do licenciamento da instalação das centrais renováveis com a legislação ambiental

directamente conexa, visando integrar procedimentos e acelerar o acesso à produção de

energia com base em fontes renováveis, sempre sem prejuízo do respeito pelos valores da

protecção ambiental.

Uniformiza a disciplina legal dispersa sobre a matéria, clarificando a obrigatoriedade, já hoje

existente, de elaboração de estudos de incidências ambientais previamente ao licenciamento

de projectos de centros electroprodutores que utilizem energias renováveis e não se encontrem

sujeitos ao regime jurídico de avaliação de impacte ambiental e que se localizem em áreas de

Reserva Ecológica Nacional (REN), Sítios da Rede Natura 2000 ou da Rede Nacional de

Áreas Protegidas.

É criado o Observatório das Energias Renováveis (ObsER), prevendo-se a possibilidade de

criação no seu âmbito de secções ou grupos de trabalho específicos em função dos diversos

tipos de fontes de energia renovável.

O coeficiente Z, aplicável aos seguintes tipos de centrais, assume, para os respectivos regimes

de funcionamento anual, os seguintes valores:

1. Para as centrais eólicas – 4,6;

2. Estado da arte

117

2. Para as centrais de energia solar, até ao limite de uma potência instalada, a nível

nacional, de 150 MW:

i) Instalações fotovoltaicas com potência inferior ou igual a 5 kW, com excepção das

previstas no nº3 – 52;

ii) Instalações fotovoltaicas com potência superior a 5 kW – 35;

iii) Instalações termoeléctricas com potência inferior ou igual a 10 MW – 29,3;

iv) Instalações termoeléctricas com potência superior a 10 MW – o factor Z é fixado

por portaria do membro do Governo que tutela a área da energia, tendo em

consideração as valências do projecto, entre o valor de 15 e 20.

3. Para as centrais fotovoltaicas de microgeração quando instaladas em edifícios de

natureza residencial, comercial, de serviços ou industrial, até ao limite de uma

potência instalada, a nível nacional, de 50 MW:

i) Com potência inferior ou igual a 5 kW – 55;

ii) Com potência superior a 5 kW e inferior ou igual a 150 kW – 40.

O montante de remuneração definido por VRD é aplicável, para cada megawatt de potência

de injecção na rede atribuído, determinado com base num factor de potência de 0,98:

1. Para as centrais de energia solar, durante os primeiros 21 GWh entregues à rede por

megawatt de potência de injecção na rede atribuído, até ao limite máximo dos

primeiros 15 anos a contar desde o início do fornecimento de electricidade à rede;

2. Para as centrais fotovoltaicas de microgeração quando instaladas em edifícios de

natureza residencial, comercial, de serviços ou industrial, durante os primeiros 15 anos

a contar desde o início do fornecimento de electricidade à rede;

O licenciamento de projectos de centros electroprodutores que utilizem fontes de energia

renováveis, que não se encontrem abrangidos pelo Decreto-Lei n.º 69/2000, de 3 de Maio,

[86] com a redacção dada pelo Decreto-Lei n.º 197/2005, de 8 de Novembro, [90] e cuja

localização esteja prevista em áreas da Reserva Ecológica Nacional, Sítios da Rede Natura

2000 ou da Rede Nacional de Áreas Protegidas, é sempre precedido de um procedimento de

avaliação de incidências ambientais. Este será realizado pela comissão de coordenação e

desenvolvimento regional (CCDR) territorialmente competente, com base num estudo de

2. Estado da arte

118

incidências ambientais apresentado pelo promotor tendo em consideração as políticas

energéticas e ambientais vigentes.

Os estudos de incidências ambientais, referidos no número anterior, devem enunciar os

impactos locais dos projectos e das respectivas instalações acessórias através da identificação

das principais condicionantes existentes e dos descritores ambientais susceptíveis de serem

afectados, bem como prever medidas de monitorização e medidas de minimização e

recuperação das áreas afectadas, a implementar em fase de obra.

2.2.5.Certificação de edifícios

A Directiva n.o 2002/91/CE, [38] do Parlamento Europeu e do Conselho, de 16 de Dezembro,

relativa ao desempenho energético dos edifícios, estabelece que os Estados membros da

União Europeia devem implementar um sistema de certificação energética de forma a

informar o cidadão sobre a qualidade térmica dos edifícios, aquando da construção, da venda

ou do arrendamento dos mesmos.

Cumprindo este ponto foi publicado o Decreto-Lei n.º 78/2006, de 4 de Abril, [91] da

certificação energética, que permite aos futuros utentes obter informação sobre os consumos

de energia potenciais, no caso dos novos edifícios ou no caso de edifícios existentes sujeitos a

grandes intervenções de reabilitação, dos seus consumos reais ou aferidos para padrões de

utilização típicos, passando o critério dos custos energéticos, durante o funcionamento normal

do edifício, a integrar o conjunto dos demais aspectos importantes para a caracterização do

edifício.

Fazendo parte integrante deste sistema, o Decreto-Lei n.º 79/2006, de 4 de Abril, RSECE,

[92] procura introduzir algumas medidas de racionalização, fixando limites à potência

máxima dos sistemas a instalar num edifício. Isto sobretudo, para evitar o seu

sobredimensionamento, conforme a prática do mercado mostrava ser comum, contribuindo

assim para a sua eficiência energética, evitando investimentos desnecessários. O RSECE

exige também a adopção de algumas medidas de racionalização energética, em função da

dimensão (potência) dos sistemas, e considera a necessidade da prática de certos

procedimentos de recepção após a instalação dos sistemas e de manutenção durante o seu

funcionamento normal.

2. Estado da arte

119

O RCCTE visa também garantir a minimização de efeitos patológicos na construção

derivados das condensações superficiais e no interior dos elementos da envolvente, tendo sido

como complemento da área tratada, publicado o Decreto-Lei n.º 80/2006, de 4 de Abril, [19]

com o RCCTE a assentar, no pressuposto de que uma parte significativa dos edifícios vêm a

ter meios de promoção das condições ambientais nos espaços interiores, quer no Inverno quer

no Verão, e impõe limites aos consumos que decorrem dos seus potenciais existência e uso.

Não se pode, porém, falar em consumos padrão, nomeadamente no subsector residencial, já

que a existência de equipamentos ou mesmo de sistemas instalados não significa o seu uso

permanente, tendo em conta a frugalidade tradicional no conforto doméstico que o clima

naturalmente favorece. Tais valores continuam a ser meras referências estatísticas.

2.3.Programas de apoio

Um dos actuais objectivos da Comissão Europeia consiste em, até 2010, reduzir em 20% o

consumo de energia primária no parque habitacional urbano. O comportamento energético

dos edifícios urbanos torna-se, deste modo, um alvo de análise e de intervenção prioritário.

Com o objectivo de estabelecer um quadro comum para promoção da melhoria do rendimento

energético dos edifícios, o Parlamento Europeu e o Conselho adoptaram, em 16 de Dezembro

de 2002, a Directiva 2002/91/CE, relativa ao desempenho energético dos edifícios.

Com a publicação do Quadro de Referência Estratégica Nacional (QREN), aprovado pela

Resolução do Conselho de Ministros nº 86/2007, de 03 de Julho, [93] como programa de

apoio da EU no período 2007-2013, e como a localização de referência para o estudo é o

Concelho de Alcobaça, o qual está integrado na CCDR do Centro, irá-se focalizar a

abordagem sobre os Eixos Prioritários do Programa Operacional da Região Centro [93] e

dos programas relacionados com oedifício objecto de estudo.

2.3.1.Programa operacional regional do centro - 2007/2013 (FEDER)

Tendo em conta a estratégia das necessidades da zona centro (Figura 2-39), as orientações

políticas do Governo para os PO Regionais do Objectivo Convergência, o volume dos

recursos financeiros afectados ao PO Centro e as restrições de elegibilidade que pesam sobre

este PO (apenas acções elegíveis ao FEDER), o PO da Região Centro tem cinco Eixos

2. Estado da arte

120

prioritários, através dos quais se pretende intervir nas áreas a seguir indicadas, com um valor

global de 1 702 M€.

Figura 2-39: Mapa dos Concelhos agrupados na CCDR - Centro [93]

2. Estado da arte

121

Para o estudo presente mencionam-se apenas os eixos com possibilidade de apoio, os quais

são:

a) Eixo 1 - Competitividade, Inovação e Conhecimento (577 M€)

Energias renováveis

b) Eixo 3 - Consolidação e Qualificação dos Espaços Sub-Regionais (468 M€)

Qualificação integrada de espaços sub-regionais

Valorização de recursos específicos do território

c) Eixo 4 - Protecção e Valorização Ambiental (211 M€)

Gestão de recursos hídricos

Ciclo urbano da água

As taxas de co-financiamento apresentadas nos quadros seguintes correspondem às taxas

médias programadas por Eixo Prioritário do PO e não prejudicam, naturalmente, o disposto

no Anexo III do referido Regulamento que define como limite máximo, aplicável a Portugal,

da participação dos Fundos ao nível dos Programas Operacionais a taxa de 85%.

A programação das taxas médias de co-financiamento por Eixo Prioritário tomou em

consideração as tipologias previsíveis de investimentos, designadamente no que respeita a

incentivos a empresas, a investimentos geradores de receitas e a investimentos não geradores

de receitas.

Assinala-se, neste último caso, que a taxa média de co-financiamento considerada para

investimentos de responsabilidade exclusiva da Administração Pública não geradores de

receitas foi de 70%.

2.3.1.1.Regulamento Específico – Requalificação da Rede Escolar de 1.º Ciclo do

Ensino Básico e da Educação Pré-Escolar

O presente regulamento estabelece o regime específico de aplicação dos apoios a conceder no

âmbito do PO Regional para o desenvolvimento do Programa Nacional de Requalificação da

Rede Escolar do 1º Ciclo do Ensino Básico e da Educação Pré-Escolar.

2. Estado da arte

122

Este Programa visa a requalificação e modernização do Parque Escolar do 1º Ciclo do Ensino

Básico e da Educação Pré-Escolar, promovendo a utilização de edifícios escolares dotados de

elevada qualidade arquitectónica e funcional que possibilitem um eficaz reordenamento da

rede educativa e contribuam para a melhoria da qualidade das aprendizagens dos alunos.

2.3.1.2.Regulamento Específico – Acções de Valorização e Qualificação Ambiental

A presente intervenção visa o co-financiamento de projectos de preservação, valorização e

salvaguarda dos recursos naturais e qualificação ambiental. Pretende-se o desenvolvimento de

uma sociedade sustentável e o cumprimento dos normativos ambientais, implicando por um

lado uma monitorização permanente e, por outro, a promoção de novas actividades associadas

aos valores ambientais e à sua implementação estimulando novas soluções e boas práticas

ambientais.

O Regulamento Geral FEDER e Fundo de Coesão prevalece sobre o presente Regulamento

Específico.

2.3.2.Programa operacional - 2007/2013 (FEDER)

Contributo do PO em matéria de controlo e redução de emissões de gases com efeito de

estufa e de promoção da eficiência energética

O objectivo de promover uma efectiva “descarbonização” da economia nacional, com ganhos

em eficiência, inovação e competitividade tem vindo a ser reflectido no conjunto de políticas

e instrumentos de política em elaboração.

O processo de programação e execução dos Programas Operacionais é marcado por

exigências acrescidas no que toca à avaliação de potenciais efeitos provocados pelas

intervenções estruturais sobre as emissões de GEE e na eficiência energética.

No âmbito da avaliação ambiental estratégica aplicada aos programas operacionais

financiados pelo FEDER e/ou pelo Fundo de Coesão, as alterações climáticas constituíram

um dos factores ambientais e de sustentabilidade que foram analisadas.

Nesse sentido, a promoção da eficiência energética será considerada, nas intervenções

relevantes, enquanto factor de ponderação no processo de selecção de candidaturas.

As grandes linhas de intervenção no domínio dos transportes e da eficiência energética.

A utilização racional de energia constitui igualmente uma área de intervenção prioritária dos

Programas Operacionais, sendo ainda acompanhada pelo apoio à valorização dos recursos

2. Estado da arte

123

endógenos, incluindo no domínio energético, bem como à consolidação da cadeia de valor das

energias renováveis.

Articulações entre o PO de Valorização do Território com outros PO financiados por

fundos estruturais e com o FEDER

Por maioria de razão, a contribuição do QREN para os objectivos estratégicos definidos não

se esgota na Agenda Operacional Valorização do Território, já que as restantes duas -

Potencial Humano e Factores de Competitividade – estabelecem com estas relações de

complementaridade e sinergia bem evidentes, incidindo nos domínios da qualificação das

pessoas e da qualificação das organizações.

A natureza das intervenções previstas no PO Valorização do Território – intervenções no

domínio das infra-estruturas, de iniciativa quase exclusivamente pública – não é susceptível

de provocar sobreposições com as intervenções financiadas ao abrigo das restantes Agendas

Operacionais do QREN (Potencial Humano e Factores de Competitividade), pelo que os

riscos de redundância são muito ténues. De qualquer forma, os mecanismos previstos para o

acompanhamento dos PO temáticos (designadamente, a possibilidade de participação das

Autoridades de Gestão dos restantes Programas Operacionais temáticos na Comissão de

Acompanhamento) garantem a respectiva articulação.

Articulações entre PO no âmbito da Agenda Operacional de Valorização do Território

No desenho dos Programas Operacionais, foi construído pelo facto de os PO regionais serem

estruturados tematicamente por forma a assegurar a prossecução, à escala regional e de acordo

com as especificidades e potencialidades de cada região, das prioridades temáticas relativas

aos Factores de Competitividade e Valorização Territorial (RCM n.º 25/ 2006).

As intervenções que beneficiam de uma gestão mais próxima dos beneficiários ou as que

decorrem essencialmente de lógicas regionais são atribuídas aos PO Regionais do Continente;

são particularmente relevantes neste domínio as intervenções que correspondem à dotação em

infra-estruturas ou equipamentos colectivos que correspondem a atribuições próprias das

Autarquias Locais ou as intervenções especialmente significativas em matéria de linhas

diferenciadoras das estratégias regionais de desenvolvimento;

2. Estado da arte

124

Eixo Prioritário IX - Desenvolvimento do Sistema Urbano Nacional

Serão apoiadas por este Eixo Prioritário três tipologias de intervenção, e para o estudo em

causa o mencionado em:

b) No âmbito das soluções inovadoras para problemas urbanos

3. Metodologia de trabalho

125

3.METODOLOGIA DE TRABALHO


127

3.METODOLOGIA DE TRABALHO

3.1.Considerações preliminares

Neste capítulo pretende descrever-se a metodologia de trabalho, por forma a dar cumprimento

aos objectivos propostos. Essa metodologia, assenta nos seguintes vectores:

1. Pesquisa bibliográfica sobre o estado da arte;

2. Caracterização de um edifício existente como referência;

3. Caracterização meteorológica;

4. Critérios de implantação do edifício proposto;

5. Selecção da tipologia do edifício proposto;

6. Aplicação de técnicas activas e passivas no edifício proposto;

7. Simulação do edifício proposto pelo RCCTE;

8. Simulação do edifício proposto pelo RSECE por método monozona simplificado;

9. Determinação da classe energética e emissões de CO2;

10. Análise de resultados;

11. Conclusões.

3.2.Pesquisa bibliográfica sobre o estado da arte

A pesquisa a efectuar, pretende abordar todos os temas relacionados com a caracterização de

um edifício por forma a que este seja o mais eficiente possível. Essa eficiência será abordada

tanto ao nível energético, como ambiental, destacando-se neste aspecto a particularidade da

abordagem na poupança de água e promoção da sua reutilização em sistemas que não

necessitam de água potável, bem como a aplicação de técnicas bioclimáticas que promovam a

redução de impactos atmosféricos no edifício , tais como controlo do vento e regulação da

temperatura exterior com utilização de vegetação.

No âmbito energético pretende-se que as soluções a implantar tenham a melhor relação

conforto / eficiência energética possível, tendo sido pesquisadas as melhores práticas tanto em


128

sistemas passivos como activos, para criar no edifício um nível elevado de eficiência

energética.

Neste aspecto, a incorporação de energias renováveis é de importância fulcral, pois possibilita

que no balanço energético se possa ter como objectivo conseguir um edifício NZEB “Energia

0” à rede e emissões de CO2 igual a zero, em que a energia que o edifício necessita para

funcionar, provém de sistemas passivos e da eficiência energética directa, bem como da

resultante de autoprodução de energia por sistemas activos, que se espera ser de valor

suficiente para tornar este balanço positivo.

Como complemento desta pesquisa, será abordada a legislação enquadrável no que diz

respeito à forma de aproveitamento de energias renováveis e suas remunerações, bem como

dos apoios e incentivos à construção deste tipo de edifício.

3.3.Caracterização de um edifício existente como referência

A caracterização de um edifício escolar existente, com características populacionais,

localização e volumetria, que por interpolação, são semelhantes ao modelo proposto

possibilita que se efectuem diversos tipos de comparações, tendo como referência uma dada

realidade, por forma que o edifício proposto resulte numa mais valia, com factores

diferenciadores de qualidade elevada, tanto ao nível energético, como conforto.

3.3.1.Situação actual

O edifício existente tomado como referência está localizado no Concelho e Cidade de

Alcobaça, no seu centro, (Figura 3-1) junto à sede de agrupamento escolar, Escola Básica 2,3

Frei Estevão Martins, Pavilhão Municipal, Piscina Municipal, Estádio Municipal, Tribunal,

Polícia de Segurança Pública, Guarda Nacional Repúblicana, Clube de Ténis e Paços do

Concelho de Alcobaça.


129

Figura 3-1: Planta de localização da escola existente em Alcobaça

A escola (Figura 3-2) foi construída em 1963 e é composta por 3 blocos funcionais, um

principal, bloco 1, de 8 salas de aula num edifício de 2 pisos, com 4 salas por piso, instalações

sanitárias e arrumos no alpendre, no tardoz do edifício.

Figura 3-2: Bloco 1 da escola existente


130

Figura 3-3: Planta do piso 0 do bloco 1




131

O bloco 2 (Figura 3-5) é composto por uma sala de apoio e uma sala para deficientes, com

interligação ao bloco 1.


O bloco 3 (Figura 3-7) foi construído em 1989 e é composto pela secretaria, sala de

professores, sala de jardim de infância, cozinha, arrumos, sala de aula, e instalações sanitárias.



132


O bloco 1, tem como características construtivas paredes exteriores e interiores, com uma

espessura média de 50 cm, executadas em alvenaria de pedra ordinária de calcário duro

irregular com argamassa de cal hidráulica e areia, com reboco de cal, executadas com

espessuras de materiais conforme esquema.

Os valores de condutibilidade térmica para as paredes exteriores (Figura 3-9) e interiores são

respectivamente de, Uext= 0,6W/m2 ºC e o outro de Uint= 3,03W/m2 ºC

Figura 3-9: Representação esquemática da parede de alvenaria ordinária e reboco de cal

As janelas (Figura 3-10) são de vidro simples de 4mm em caixilho de madeira, tem áreas

brutas de 3,24m2 na orientação Sul e 0,96 m2, na orientação Norte e respectivamente, 1,89m2


133

e 0,74 m2, de vidro. Tem um U = 5,8W/m2 ºC, Sv = 0,90, Tv = 0,83 e g = 0,85, [94] com

protecção interior de estores de lâminas claras.

Figura 3-10: Desenho de envidraçados tipo de sala de aula

O pavimento térreo (Figura 3-11) é de soalho de pinho pregado em vigas de madeira, assentes

sobre as paredes exteriores e um litel central, com um U1= 0,6W/m2 ºC e o outro de U2=

3,03W/m2 ºC, formando uma caixa de ventilação entre este e o terreno, que com as aberturas

na fachada permite uma ventilação natural do pavimento.

Figura 3-11: Representação esquemática do pavimento térreo, com disposição das vigas transversais entre as

paredes exteriores e o lintel ao eixo longitudinal da sala

O pavimento do piso 1 (Figura 3-12), com uma espessura de 30 cm, é em lage aligeirada

constituída por vigas de cimento e ferro, executadas no local, distanciadas de 40 cm, onde era

aplicado tijolo de 7, deitado, com 40cm e uma camada de betonilha, tendo como

revestimento, taco de pinho colado, vindo os U1=0,76W/m2 ºC e U2=0,68W/m2 ºC.

Figura 3-12: Representação esquemática da lage de pavimento intermédio


134

A cobertura ventilada (Figura 3-13) é de quatro águas, com telha clara, com a lage de

cobertura em lage aligeirada constituída por vigas de cimento e ferro, executadas no local,

distanciadas de 40 cm, onde era aplicado tijolo de 7, deitado, com espessura de 20cm sem

revestimento superior, a qual tem os U1=0,94W/m2 ºC e U2=0,81W/m2 ºC.

Figura 3-13: Cortes do bloco 1 pela escada (esq.) e pelas salas de aula (dir.)

Figura 3-14: Representação esquemática da lage de cobertura


135

A sua área útil de pavimento é de 755,31 m2 e a área de envidraçados é de 122,87, m2 e a área

líquida de vidro é de 71,63 m2, vindo a Aenv/Apav = 9,48 %.

A taxa de ocupação do bloco 1 é de 162 % devido à existência de desdobramento de horário.

O número total de alunos da escola é de 401, com 7 funcionários e 22 professores, perfazendo

um total de 430 utilizadores.

Quanto ao enquadramento do edifício escolar existente, este está implantado numa ligeira

encosta orientada a Sul (Figura 3-15), beneficiando da excelente exposição solar e da

protecção aos ventos dominantes, Norte e Noroeste.

Figura 3-15: Perfil transversal de implantação do edifício escolar existente

3.3.2.Auditoria energética

A auditoria energética, foi efectuada através do levantamento dos equipamentos consumidores

de energia, tendo-se constatado que a sua totalidade, consome energia eléctrica.

Em termos de potência instalada, a escola tem a seguinte distribuição conforme Tabela 3-1 e

Figura 3-16:

Tabela 3-1: Valores de potência instalada

Aquecimento (W) Iluminação (W) Equipamentos Diversos (W) Total (W)

51 900 7 490 6 050 65 440


136

Figura 3-16: Distribuição percentual da potência instalada

O levantamento da facturação de consumos de energia eléctrica foi efectuado no período de

Janeiro de 2005 a Dezembro de 2007, tendo-se obtido os dados das tabelas seguintes:

Tabela 3-2: Facturação de energia eléctrica no ano 2005

Ano Mês Energia estimada (kWh)

Energia medida (kWh)

Custo (€)

2005

Janeiro 1661

22481

304,91 €

Fevereiro 2861 358,46 €

Março 2584 335,12 €

Abril 2861 358,46 €

Maio 2676 341,64 €

Junho 2953 366,83 €

Julho 2173

13794

843,50 €

Agosto 3001 371,20 €

Setembro 3415 414,56 €

Outubro 3105 380,65 €

Novembro 3208 390,01 €

Dezembro 3105 389,49 € Ano 33603 36275 4.854,83 €


137




Custo (€)

2006

Janeiro 2422

25746

41,97 €

Fevereiro 3071 409,73 €

Março 2873 390,42 €

Abril 3071 419,18 €

Maio 2774 378,33 €

Junho 3269 437,86 €

Julho 2275

13443

1.199,57 €

Agosto 3359 440,18 €

Setembro 3359 440,18 €

Outubro 3142 432,32 €

Novembro 3467 451,61 €

Dezembro 3250 428,66 € Ano 36332 39189 5.470,01 €




Custo (€)

2007

Janeiro 1829

25263

192,81 €

Fevereiro 3550 488,27 €

Março 3012 427,65 €

Abril 3227 466,01 €

Maio 3335 464,05 €

Junho 3335 464,05 €

Julho 2233

17071

1.057,55 €

Agosto 3403 471,70 €

Setembro 3297 443,74 €

Outubro 2978 423,13 €

Novembro 3510 467,41 €

Dezembro 3191 429,95 € Ano 36900 42334 5.796,32 €


138

3.3.3.Auditoria de consumos de água

A auditoria de consumos de água, foi efectuada através do levantamento de todos as

instalações que consomem água, tendo-se constatado que a sua utilização é dividida pelas

instalações sanitárias e rega, (Tabela 3-5 e Tabela 3-6) não sendo possível determinar o seu

valor em concreto por não existir contagem detalhada por instalações.

Tabela 3-5: Consumos tipificados por instalação

Lavatório (l/min) Sanita (l/min) Urinol (l/min) Rega (l/m2 dia) Total Escola(l/dia.aluno)

6 6 9 2,5 50

Tabela 3-6: Equipamentos sanitários e de rega implantados

Lavatório (un.) Sanita (un.) Urinol (un.) Rega (m2)

Nº de equipamentos 8 13 4 1100

O levantamento da facturação de consumos de água foi efectuado no período de Janeiro de

2005 a Dezembro de 2007, tendo-se obtido os dados das tabelas seguintes:

Tabela 3-7: Facturação de água no ano 2005

Ano Mês Água estimada (m3) Água consumida (m3)

Custo (€)

2005

Janeiro 311 622 305,28 €

Fevereiro 311

Março 405,5 811 396,56 €

Abril 405,5

Maio 248,5 497 244,91 €

Junho 248,5

Julho 256 512 260,14 €

Agosto 256

Setembro 189 378 191,52 €

Outubro 189

Novembro 73 146 77,03 €

Dezembro 73 Ano 2966 2966 1.475,44 €


139



Custo (€)

2006

Janeiro 99 198 102,69 €

Fevereiro 99

Março 81 162 107,28 €

Abril 81

Maio 231,5 463 459,04 €

Junho 231,5

Julho 459 918 902,21 €

Agosto 459

Setembro 0 0 8,08 €

Outubro 0

Novembro 102 204 206,78 €

Dezembro 102 Ano 1945 1945 1.786,08 €



Custo (€)

2007

Janeiro 88,5 177 180,48 €

Fevereiro 88,5

Março 242 484 479,50 €

Abril 242

Maio 255,5 511 505,79 €

Junho 255,5

Julho 204 408 418,27 €

Agosto 204

Setembro 259,5 519 529,81 €

Outubro 259,5

Novembro 68,5 137 145,99 €

Dezembro 68,5 Ano 2236 2236 2.259,84 €


140

3.3.4.Conforto interior

Em virtude da taxa de ocupação relativa entre o bloco 1 e a totalidade da escola ser de 93%, a

análise ao conforto interior será efectuada neste bloco, na sala nº5 do piso 0, conforme

assinalado na Figura 3-17, tendo esta escolha recaído aí pelo critério de protecção ao

equipamento a utilizar [95] [96], pois ficariam aí durante uma semana, conseguindo-se

implementar uma disposição do mobiliário e equipamento (Figura 3-18) satisfatória para o

decorrer das aulas, em que os sensores a utilizar estão ligados a unidades de registo de dados,

para posterior tratamento de informação em programas adequados.

Figura 3-17: Zona de medição no piso 0 do bloco 1

Figura 3-18: Equipamento de medição em sala de aula [95] [96]

O período de análise foi de 20 a 29 de Fevereiro de 2008. Para a caracterização do espaço foi

escolhido o dia 28 de Fevereiro de 2008, em virtude de só neste dia se ter conseguido obter a

totalidade da informação durante as 24 horas, embora nos restantes dias o padrão seja

semelhante.


141

3.3.4.1.Térmico

Os parâmetros obtidos nesta análise, vem descritos nas imagens seguintes. Estes são as

temperaturas de bolbo seco, bolbo húmido, média radiante, e globométrica, velocidade do ar,

humidade relativa e pressão atmosférica.

Figura 3-19: Curva horária de pressão atmosférica


142

Figura 3-20: Curva horária de humidade relativa

Figura 3-21: Curva horária de temperaturas


143

Figura 3-22: Curva horária de velocidade do ar

Com estes valores e com as características de metabolismo específicas da actividade escolar e

vestuário de Inverno, determina-se o PMV e o PPD por folha de cálculo adaptada de [97].

Figura 3-23: Cálculo do PMV e PPD no período das 9H00 às 12H00 [97]


144




145

Figura 3-26: PPD em função de PMV no período das 9H00 às 17H30

3.3.4.2.Qualidade do ar

Este parâmetro mede, no período referido (Figura 3-27), o índice de CO2 [96] na sala de aula,

aferindo até que ponto os sistemas de ventilação natural existentes conseguem manter a

qualidade do ar interior.

Figura 3-27: Curva horária de CO2 [92]


146

3.3.5.Termografia

A análise termográfica [98] efectuada em 27 de Fevereiro de 2008, visou dar uma noção

global das pontes térmicas do edifício. Dos resultados obtidos, destacam-se por um lado

problemas construtivos por pontes térmicas na Figura 3-28 e por outro funcionais, por má

utilização, na Figura 3-29.

Figura 3-28: Termografia com problemas construtivos visualizando-se as diversas pontes térmicas [98]

Figura 3-29: Termografia com problemas funcionais, com aquecimento ligado em período incorrecto [98]


147

3.3.6.Indices de eficiência

Os indices de eficiência traduzem a relação de consumos por metro quadrado ano de um

edifício. Quanto mais baixo for este valor, mais elevada é a eficiência do edifício. Assim

traduz-se que para a área de referência, é necessário menos consumo de recursos.

3.3.6.1.Energética

Figura 3-30: Cálculo do Indice, Classe de Eficiência Energética e Emissões de CO2


148

Os valores de referência para o cálculo da classe energética são dados pela tabela de perfil

dinâmico da tipologia de estabelecimentos de ensino existentes, indicados pela ADENE [71],

com IEEref=15 e o factor S=8, uma vez que este edifício só tem aquecimento, resultando para

o ano 2006, na classe energética B-, conforme Figura 3-30.

Para estabelecimentos de ensino novos com sistema de aquecimento e arrefecimento, como é

o caso do edifício proposto, os valores indicados pela ADENE [71] são, IEEref=15 e o factor

S=10,

3.3.6.2.Hídrica

A eficiência hídrica será conseguida no modelo proposto, pela utilização de equipamentos

sanitários de elevada eficiência [99], permitindo numa 1ª fase a redução de consumos,

conciliada com a reutilização de águas “cinzentas” e pluviais numa 2ª fase. [61] [64]

Os consumos mensais na escola existente, irão permitir que na concepção do edifício proposto

sejam aplicados equipamentos e técnicas [61] [64] [100] [101] [102] [103] [104] [105], de

modo a obter-se um edifício de elevada eficiência hídrica [99].

3.4.Caracterização meteorológica

A caracterização meteorológica da zona de estudo será efectuada pela recolha de dados desde

o período de 1 de Janeiro de 2005 a 31 de Dezembro de 2007, da estação meteorológica de

Alcobaça. [106]

Os dados obtidos, diariamente, nas Figuras seguintes, são de temperatura máxima e mínima

do ar e valores médios de humidade relativa, velocidade e direcção do vento, bem como a

pluviosidade.


149

Figura 3-31: Dados climáticos médios de temperatura e pluviosidade do ano de 2005 [106]



150


Esta informação permite optimizar o enquadramento bioclimático do edifício, dando

indicações sobre a melhor orientação, forma e disposição de meios naturais, tanto para

protecção de ambientes adversos como para o seu benefício. Tais considerações foram

posteriormente comparadas com o ficheiro climático sintético de Alcobaça, disponível no

programa “Solterm 5” [107].

Dos gráficos anteriores, constata-se que as amplitudes térmicas oscilam entre 12ºC a 14ºC,

superiores aos 10ºC estipulados na caracterização climática da zona I2-V1 [19], em que se

encontra Alcobaça, bem como os valores de pluviosidade para um ano padrão, rondam os 400

mm/m2 anuais, com a sua intensidade máxima a verificar-se nos meses de Outubro e

Novembro.

Dos gráficos mensais em anexo destacam-se valores médios mínimos de -5ºC, em períodos de

2 a 3 dias, nos meses de Novembro, Dezembro, Janeiro, Fevereiro e Março, com o mês médio

mais frio e as temperaturas extremas negativas a verificarem-se tipicamente em Fevereiro.


151

Um mês de Fevereiro típico, para anos frios, tem temperaturas exteriores abaixo dos 0ºC, com

78% de frequência de ocorrência, onde ocorrem dias com temperaturas extremas abaixo de -

4ºC, com frequência de ocorrência de 18% e duração média de 2 dias consecutivos.

Os valores máximos de temperatura registam-se normalmente no mês de Agosto, com 30 a

40% dos dias do mês acima dos 29ºC, que correspondem à temperatura externa de projecto,

verificando-se picos de temperatura com duração máxima de 3 dias consecutivos, para valores

acima dos 35ºC, sendo a sua frequência de ocorrência de 16%.

Na modelização climática do edifício proposto, para a temperatura máxima, devem ser tidos

em conta os valores anteriores, mas mais importantes que estes são os ocorridos no mês de

Junho, porque dada a tipologia do edifício ser de actividade escolar, não se verifica nos meses

de Julho e Agosto a taxa de ocupação máxima, contando somente com a presença de alguns

professores e funcionários, que globalmente representam cerca de 7%. Como tal as

necessidades de arrefecimento não são tão importantes nesses meses como no mês de Junho.

Um mês de Junho típico, para anos quentes, tem temperaturas exteriores com 33% de

frequência de ocorrência, acima da temperatura externa de projecto, onde ocorrem dias com

temperaturas extremas acima de 35ºC, com frequência de ocorrência de 10% e duração média

de 2 dias consecutivos.

Relativamente à pluviosidade, destaca-se a necessidade do dimensionamento de descarga do

sistema de águas pluviais, ser efectuado para valores acima de 70mm/m2/dia, implicando uma

atenção especial no dimensionamento das coberturas do edifício proposto, de modo a evitar

uma sobrecarga estrutural.

No que concerne à humidade relativa, pode-se resumir, que os seus valores médios oscilam

entre 80% a 90% no mês típico de Fevereiro, para anos frios e entre 75% a 80% no mês típico

de Junho, para anos quentes.


152

Figura 3-34: Dados médios de velocidade e direcções predominantes do ano de 2005 [106]



153


Figura 3-37: Dados médios de velocidade e direcções predominantes no triénio 2005/07 [106]


154

Figura 3-38: Dados médios de velocidade e direcções predominantes em Fevereiro no triénio 2005/07 [106]

Figura 3-39: Dados médios de velocidade e direcções predominantes em Junho no triénio 2005/07 [106]


155

A caracterização do vento dada pelas Figuras 3-34, 3-35, 3-36, 3-37, 3-38 e 3-39, segundo a

sua velocidade e direcções, é um elemento fundamental, tanto na modelização bioclimática do

edifício, como no aproveitamento do potencial eólico.

Como tal, constata-se que anualmente as direcções predominantes, são NO (Noroeste) e N

(Norte), com velocidades médias anuais de 5 km/h.

No que respeita às características do vento para os meses típicos de Fevereiro, verifica-se que

as orientações predominantes são O e N, com velocidades médias entre 6 e 8 km/h. Para os

meses típicos de Junho, as orientações predominantes são NO e N, com velocidades médias

entre 6 e 9 km/h.

3.5.Critérios de implantação do edifício proposto

A implantação do edifício foi escolhida tendo em conta a opção política do município, na

selecção do terreno da futura construção do Centro Escolar de Alcobaça, a qual recaíu na

Quinta da Cova da Onça em Alcobaça, pelo que a eventual aplicação deste estudo teve em

consideração esse facto. [1]

Face a isso, devem ser tidos em conta o vento predominante, as orientações dos diferentes

declives do terreno e a optimização de encaixe do edifício no terreno, para tirar partido da

protecção a Norte e minimização de movimentações de terras na construção do edifício.

3.6.Selecção da tipologia do edifício proposto

A tipologia foi seleccionada conforme as indicações da Carta Escolar do Concelho de

Alcobaça [1], aprovada em Fevereiro de 2007, de 20 salas de aula para o 1º Ciclo e 4 salas de

Jardim de Infância, permitindo uma lotação máxima de 580 alunos. Deverá ser acrescido um

ginásio, cozinha com refeitório com capacidade de 200 alunos por hora, biblioteca, salas de

professores individualizadas por ano, instalações sanitárias, posto de socorros, secretaria,

vestiário de funcionários, central térmica, posto de transformação e auditório para 150

pessoas.

Relativamente à arquitectura deverão ser seleccionadas as formas optimizadas dos espaços

referidos, dentro das melhores práticas neste tipo de edifícios, por forma a obterem-se as

disposições das salas de aula, gabinetes de professores e biblioteca, orientadas a Sul, zonas de


156

circulação e serviços a Norte, refeitório a Nascente, para beneficiar da iluminação natural

matinal. [4]

3.7.Aplicação de técnicas activas e passivas no edifício proposto

A aplicação de técnicas activas e passivas, será garantida pela implementação de uma gestão

técnica centralizada, em protocolo Lon Works [66], que supervisionará todas as instalações

necessárias para esta integração e deve ter em conta a maximização e optimização de cada

espaço do edifício, tendo como objectivos, utilização preferencial de sistemas naturais de

iluminação, aquecimento, arrefecimento e renovação do ar interior, sendo a utilização de

sistemas artificiais condicionada ao momento a partir do qual os primeiros não dão resposta

satisfatória.

Os sistemas a implementar são os seguintes:

a) Iluminação natural directa e zenital;

b) Ventilação natural com aquecimento e arrefecimento por permutador de calor ar-solo,

colector de ar em fachada, efeito de chaminé e cruzada;

c) Aquecimento por ganho directo, bem como indirecto por colector de ar, permutador de

calor ar-solo, piso radiante ou baterias de água quente em AVAC;

d) Protecção solar dinâmica exterior de lamelas orientáveis;

e) Solar térmico para águas quentes sanitárias e de processo;

f) Solar fotovoltaico para produção de energia eléctrica;

g) Reutilização de águas “cinzentas” e pluviais.

3.8.Simulação do edifício proposto

A simulação tem por objectivo dar a conhecer o índice de eficiência energética, para a

tipologia do edifício e sistemas de climatização a utilizar, por forma a serem analisados todos

os sistemas com os seus ganhos e perdas. Pretende-se implementar uma metodologia

simplificada de simulação, utilizando um programa de acesso fácil e universal em folhas de

cálculo EXCEL, sob a plataforma de cálculo do RCCTE [19], para que mais técnicos possam


157

dominar a modelização de sistemas passivos e se fomente a sua aplicação pela confiança no

saber fazer.

Outro parâmetro a ter em conta na simulação é o valor das emissões de CO2 [71] [92] [108],

que se tentará ser idealmente zero.

3.9.Análise de resultados

Na análise de resultados pretende-se verificar a viabilidade de cada uma das técnicas a aplicar,

tendo como objectivo a concepção de um edifício com elevada eficiência energética.

Estes dados serão também comparados com a auditoria energética, conforto e qualidade do ar,

de um edifício escolar existente, servindo como referência para se retirarem as devidas

ilações.

3.10.Conclusões

Deverão ser indicados quais os objectivos cumpridos e não cumpridos, sintetizando as

vantagens e desvantagens das técnicas aplicadas, por forma a conceber-se um edifício

energeticamente eficiente com incorporação de energias renováveis, tornando o edifício

autosustentável, atribuindo-lhe uma classificação energética.

4. Caracterização do modelo proposto Edifício escolar

159

4.CARACTERIZAÇÃO DO MODELO

PROPOSTO – EDIFÍCIO ESCOLAR


161

4.CARACTERIZAÇÃO DO MODELO PROPOSTO – EDIFÍCIO ESCOLAR

Com o modelo proposto, espera-se uma viragem radical na forma de conceber um edifício,

tornando-o em última análise, não uma fonte de despesa, mas sim uma fonte de receita ou de

auto-sustentação.

Esta proposta passa em primeiro lugar por uma definição grosseira do tipo de edifício pela sua

volumetria e forma, dando-se assim início à escolha de sistemas a utilizar, onde

iterativamente, com a selecção dos espaços tipo, será construído o edifício até estar totalmente

harmonizado e com elevada eficiência energética.

A utilização de técnicas passivas complementadas por técnicas activas, das quais se destaca a

incorporação de energias renováveis, tornam o edifício com um potencial elevado de auto-

sustentabilidade.

O edifício em estudo visa ser uma solução para a substituição da escola do 1º ciclo e jardim

de infância, na cidade de Alcobaça, pelos motivos anteriormente mencionados, dando corpo a

um Centro Escolar, em consonância com o exigido pela Carta Escolar de Alcobaça. [1]

Figura 4-1: Zona climática do concelho de Alcobaça - I2 (Esq.) / V1 (Dir.) [19]


162

O concelho de Alcobaça, a vermelho (Figura 4-1), está inserido na zona climática I2-V1. [19]

Para esta zona climática os valores de referência são dados pela Tabela 4-1. [19]

Tabela 4-1: Dados climáticos de referência para Alcobaça [19]

Gráus dia de aquecimento (ºC.dias)

Duração da estação de aquecimento (meses)

Temperatura externa de projecto (ºC)

Amplitude térmica (ºC)

1640 6,3 29 10

4.1.Implantação

As coordenadas geográficas para a implantação do edifício são de Latitude 39º32´52,55´´N e

Longitude 8º58´25,40´´W.

Figura 4-2: Ortofoto do centro de Alcobaça e zona de implantação


163

O edifício será implantado num ligeiro declive a Sul, conforme levantamento topográfico

representado na Figura 4-3, com uma inclinação de 6 a 7%, parcialmente encastrado no

terreno, principalmente as suas faces a Norte, de modo a permitir a sua integração

bioclimática. [4]

Figura 4-3: Implantação do edifício na Quinta da Cova da Onça - Alcobaça

A face orientada a Sul deve ser a mais longa do que as orientadas a nascente e poente, pois no

Inverno, obtêm-se a maximização dos ganhos solares. No Verão a utilização de protecção

solar, anula a radiação nos envidraçados e outro tipo de orientação necessita de mais energia,

tanto para aquecimento no Inverno como arrefecimento no Verão. A intensidade do vento,

frequência e direcção dominante, condicionam o desempenho aerodinâmico do edifício. [4]


164

4.2.Arquitectura

A forma compacta e reduzida superfície exterior são as características ideais para um bom

desempenho térmico global, o qual é determinado pelo coeficiente de forma global, o qual

permite obter uma estimativa grosseira das perdas térmicas do edifício (Q), sendo tanto

melhor quanto Sext<V. [4]

100ext ×=V

SCOF [%] (58)

5COFQ = [%] (59)

Tabela 4-2: Coeficiente de forma global

Superficie exterior Sext (m2)

Volume do edifício V (m3)

Coeficiente de forma global COF (%)

Perdas térmicas Q (%)

5385,76 22118,61 24,35 4,87

Daqui se pode aferir, numa primeira análise, que o desempenho do edifício sem qualquer

medida activa será excelente. Este edifício escolar objecto de estudo, é composto por três

pisos.

O piso 0 (Figura 4-4), contém um posto de socorros, secretaria, sala técnica, reservatório de

águas “cinzentas” e pluviais, instalações sanitárias e 12 salas de aula, com serviço de elevador

e acesso directo ao exterior por portas laterais e frontal (com zona tampão [4] guarda-vento na

entrada Sul).

Figura 4-4: Planta do piso 0

O piso 1 (figura 4-5), contém um auditório para 150 pessoas, instalações sanitárias e 12 salas

de aula, com serviço de elevador e acesso directo ao exterior por escadas laterais de

emergência.


165


O piso 2 (Figura 4-6), contém o ginásio, arrumos, balneários, instalações sanitárias, cozinha,

refeitório, bar, posto de transformação, central térmica, armazém, vestiário, sala de segurança,

gabinetes de professores, biblioteca, corredores de circulação (com zona tampão [4] guarda-

vento na entrada Norte), sala técnica, serviço de elevador e acesso directo ao exterior.


Figura 4-7: Alçado Oeste


166

A fachada Oeste (Figura 4-7) ficará semi-enterrada, seguindo o declive do terreno.

A fachada Norte (Figura 4-8) deve ser cega e aí serem colocados os espaços secundários, por

forma a ser criada uma zona tampão, para optimização da temperatura interior.

Figura 4-8: Alçado Norte

A fachada Este (Figura 4-9), terá uma grande área de envidraçados, na zona do refeitório, por

forma a poder beneficiar da iluminação natural no período de ponta de utilização, entre as

11H30m e as 14H00.

Figura 4-9: Alçado Este

4.3.Sistemas

Os sistemas utilizados na concepção do edifício, são de envolvente totalmente isolada pelo

exterior, iluminação, ventilação, aquecimento, arrefecimento, protecção solar, produção de

energia, reutilização de águas “cinzentas” e pluviais, gestão técnica centralizada, qualidade e

eficiência energética.

Esta concepção visa cumprir a matriz de sustentabilidade da Figura 4-10, com optimização de

recursos, de modo a garantir uma Terra habitável e com qualidade de vida.


167

Figura 4-10: Matriz de optimização dos recursos para a Terra sustentável [109]

4.3.1.Envolvente

A envolvente a implementar deverá ter baixos valores de U, contribuindo por isso desde logo

para uma poupança energética. Os valores implementados (imp) podem ser comparados com

os valores de referência (ref) e nível de qualidade, que para a zona climática I2 são os da

Tabela 4-3: [23]

Tabela 4-3: Valores de Uref e Uimp, espessuras de isolamento e nível de qualidade da zona climática I2 [23]

Envolvente exterior Tipologia

Valor de U [W/m2ºC] Espessura (cm) Nível Qualidade

ref imp ref imp ref imp

Coberturas Ajardinada

0,45 0,291 3 10

N1 N4

Invertida 0,328 6 10 N2 Metálica 0,379 7 10

Paredes Isolada pelo exterior 0,60 0,347 4 6 N1 N2

Enterradas 3 6

Pavimento Sobre espaços não úteis 0,45 0,158 * 5 4 N1 N4 * valor resultante da aplicação de τ=0,3

4.3.1.1.Cobertura ajardinada

A cobertura é a zona do edifício mais exposta à radiação solar durante o dia; à noite é onde,

por radiação, se efectuam as maiores perdas de calor. A utilização de cobertura ajardinada

diminui em 80% a temperatura à sua superfície, em comparação com a utilização de

revestimento com betuminoso negro ou em 55%, se a cobertura for de brita clara. [4]


168

A área de cobertura ajardinada é de 652,43 m2, representando 25% do total de cobertura.

A utilização de uma camada de terra com vegetação cria um nível de temperaturas com menor

amplitude, reduz e controla a quantidade de luz, promove o aumento da humidade relativa na

envolvente, por evapotranspiração e por processos metabólicos, durante o dia, a vegetação

absorve o CO2 e liberta oxigénio. [110] [111]

Por estas razões este tipo de cobertura será previligiada na sua utilização, sendo constituída,

acima da camada de forma, por uma camada de impermeabilizacão com protecção anti-raizes,

isolamento térmico XPS [23] [112] [113] [114], geotéxtil, camada drenante por seixo rolado e

terra vegetal, conforme pormenor tipo na Figura 4-11. [110] [111]

No perímetro da cobertura deverá ser aplicada uma zona de drenagem, constituída por seixo

rolado. [14]

A espessura de terra vegetal é condicionada pelo tipo de especies a plantar. A utilização de

ervas e gramíneas necessita de 15cm de espessura ou 30cm para arbustos e relva, sendo o

peso húmido respectivo de 270kg/m2 ou 480kg/ m2, o qual influi na espessura da lage de

cobertura a projectar. [111]

Figura 4-11: Pormenor tipo de execução de cobertura ajardinada

4.3.1.2.Cobertura metálica

A área de cobertura metálica em painel de sandwich é de 609,39 m2, têm como isolamento

10cm de lã de rocha [115], representando 23% do total de cobertura. Esta destina-se

exclusivamente à cobertura do ginásio e será utilizada para potencialização da iluminação

natural, por superfície interna reflectiva, que entra pela zona envidraçada, na face Norte do


169

“dente de serra”, a qual suportará também um sistema fotovoltaico de 180 módulos, numa

inclinação de 30º, divididos em 15 filas de 12 módulos.

A sua concepção permite ser estruturalmente “auto-suportada” e ter caleiras de escoamente de

águas pluviais longitudinalmente à cobertura, entre cada “dente de serra”, a escoar para as

caleiras laterais, conforme pormenor tipo na Figura 4-12, com uma pendente de 1%, do centro

para as laterais. Uma viga estrutural apoiada nos topos, colocada transversalmente, permite

suportar a cobertura metálica, bem como as caleiras principais, colocadas superiormente,

conseguindo-se uma grande capacidade de escoamento pluvial. [102]

Figura 4-12: Pormenor tipo de execução de caleira pluvial em cobertura metálica

4.3.1.3.Cobertura invertida

A área de cobertura invertida com lagetas é de 1343,05 m2, representando 52 % do total de

cobertura.

Esta destina-se ao corpo central do edifício onde serão instalados diversos equipamentos do

sistema solar térmico, colectores e tubagem, unidades de AVAC, bem como caleiras técnicas

sobre elevadas onde correrão cabos e tubagem, para a sua interligação. A opção da cobertura

invertida, neste espaço, deve-se ao facto de esta criar boas condições de montagem dos


170

sistemas mencionados e garantir um excelente nível de isolamento. O seu isolamento será

executado aplicando lagetas de betão com isolamento de XPS [23] [113] [116] [117], sobre

EPS [118], assentes sobre a camada de forma, conforme pormenor tipo na Figura 4-13.

A resistencia termica do isolante é afectada pelo contacto com a água se não for utilizado um

material adequado. O rápido escoamento da água é conseguido pela utilização de um sistema

de drenagem pluvial a vácuo. [102]

Figura 4-13: Pormenor tipo de execução de cobertura invertida em lagetas de betão

4.3.1.4.Lage pavimento entre piso

A lage de pavimento entre piso 0 e 1, com pormenor tipo na Figura 4-14, será isolada, por

placas com tetones de poliestireno expandido, onde será instalado a tubagem de piso radiante

e terá todas as características necessárias a este sistema, no que respeita aos materiais e forma

de aplicação. [49] [59]

Na lage entre os pisos 1 e 2 no corpo central, como não existirá o sistema de pavimento

radiante, será simplesmente a lage com a camada de forma e o revestimento final.


171

Figura 4-14: Pormenor tipo de execução de pavimento intermédio com parede interior

4.3.1.5.Parede exterior

Por forma a diminuir a amplitude térmica nas paredes exteriores, o isolamento deve ser

aplicado pelo exterior, contribuindo assim para, uma menor deterioração do material e maior

inércia térmica. É ainda um contributo para a estabilização da temperatura interior a níveis

adequados. [25] [119]

A parede exterior é constituida por um pano de tijolo térmico 30x20x24 e isolamento pelo

exterior em poliestireno expandido (Figura 4-15), de classe M1 com 6cm, com 0,33m no

limpo, assente com argamassa de cimento e areia ao traço 1:5, com parede a ser executada da

seguinte forma: [120] [121]

Levantamento do pano de alvenaria, colagem e assentamento de placas EPS 60 com

primário acrílico e 10% de cimento, revestimento exterior em tela de fibra de vidro

reforçada com 560 g/m2, tratamento anti-alcalino, duplo revestimento hidrófugo e anti-

fissuração e 2cm de reboco no interior. [24]


172

Figura 4-15: Representação esquemática da parede exterior com tijolo térmico 24 [120]

Esta solução enquadra-se dentro do nível 4, a mais exigente da qualidade térmica da

envolvente vertical do edifício, porporcionando melhores níveis de conforto térmico. [119]

4.3.1.6.Parede exterior enterrada e pavimento térreo

Por forma a reduzir a condutibilidade térmica do solo, potencializada pela humidade, deve ser

aplicada uma camada de isolamento térmico nas paredes enterradas e pavimentos térreos. Tal

contribui ainda para uma redução das perdas térmicas pela estrutura e impedindo a

condensação de vapores nas paredes, originadas por temperaturas muito baixas. [20] [23]

[122]

O poliestireno extrudido é a melhor solução para paredes enterradas, pois é importante que o

isolante apresente baixa compressibilidade, bom comportamento mecânico em coesão e

flexão e seja pouco sensivel à humidade, uma vez que a pressão que as terras exercem sobre o

isolante é muito forte. [20]

Depois de se proceder à correcta impermeabilização da parede, sempre importante do ponto

de vista das eventuais humidades ascendentes e como protecção do revestimento de

acabamento do piso, sendo que será imprescindível em casos de níveis freáticos elevados,

devem colocar-se painéis de poliestireno extrudido para isolar a superfície externa da parede,

de modo que as terras não prejudiquem o isolante. Se a impermeabilização for feita com

produtos com solventes (ex. pinturas betuminosas), poderá haver incompatibilidade química.

Assim, será aplicada uma separação com geotéxtil. [20] [122]


173

Esta escolha implementada no pormenor tipo da Figura 4-16, foi efectuada em função da

classe higrométrica relativa à permeabilidade do solo, da sua admissibilidade de humidade e

da sua inclinação, bem como da tipologia do edifício. [18] [20]

Figura 4-16: Pormenor tipo de execução de parede exterior enterrada e pavimento térreo

Em função da natureza do revestimento de piso, poderá justificar-se a aplicação de uma

camada de impermeabilização / barreira para-vapor. [20]

O pavimento térreo será constituído por uma lage aligeirada, de 20cm de espessura, acrescida

de camada de regularização, isolamento e revestimento, sob a qual existirá uma caixa de ar,

não ventilada, por forma a eliminar o contacto entre o solo e edifício, reduzindo por aí as

perdas térmicas. Esta caixa de ar deverá ter cerca de 30cm e em todos os pilares que nela se

atravessem, para suster o piso térreo, deverá ser aplicado o isolamento pelo exterior.

4.3.1.7.Parede interior

A parede interior entre espaços úteis, esquematizada na Figura 4-17 (esq), em alvenaria de

tijolo 30x20x15, ou tijolo 30x20x11, respectivamente com 19cm e 20cm no limpo, assente

com argamassa de cimento e areia ao traço 1:6, visa não só criar espaços físicos separados em

termos funcionais, mas também dotar esta separação com um nível de isolamento sonoro

melhorado, dado que o uso do edifício obriga a essa condição. Na ligação com espaços não


174

úteis será aplicado isolamento XPS [114] [123] e “Pladur” [124] [125] pelo lado não útil, para

reduzir as perdas térmicas, conforme esquematizado na Figura 4-17 (dir.).

Figura 4-17: Representação esquemática da parede interior entre espaços úteis (esq.) e não úteis (dir.)

4.3.1.8.Envidraçados

Os envidraçados são constituídos por vidro duplo incolor, com coeficiente global de

transferência de calor, U=1,4 W/m2K e factor solar, g=0,63 (Figura 4-18), para as orientações

N e S e g=0,47, para as orientações E e O, valores obtidos com o vidro exterior temperado,

com 4mm de espessura com capa de média emissividade e transmisão luminosa elevada,

câmara de ar de 18mm e vidro de dupla camada, intercalado com um filme de burital de

poliviníl (PVB) de 0,38mm, respectivamente com 4+4mm de espessura, sendo o segundo

laminado [94] [126]. Tem o factor de transmissão visível, Tv=77% e um índice de restituição

de cores, Ra=0,95, aconselhável para tipo de utilização escolar. A sua reflectância visível,

Rv=23%. A espessura é de 30,4mm e o seu peso é de 30,4 kg/m2. A sua principal função é o

controlo solar associado à segurança obtida pelo laminado no interior e temperado no exterior,

segundo a EN 12150 [127]. O coeficiente global de transferência térmica da janela é dado

pela expressão seguinte: [128]

vc

vvvccJ AA

PUAUAU

+

++=

ψ [W/m2 ºC] (60)

Onde:

Ac - é a área do caixilho;

Av - é a área do vidro;


175

Uc - é o coeficiente de perdas térmicas do caixilho;

Uv - é o coeficiente de perdas térmicas do vidro;

Pv - é o perímetro do vidro;

ψ - é a perda térmica linear do bordo do vidro.

Figura 4-18: Esquema da composição do vidro [94]

4.3.2.Iluminação

Todos os espaços terão como sistema predominante, a iluminação natural. Esta é conseguida

principalmente pela existência de vãos envidraçados, recebendo a luz de forma directa em

todos os espaços orientados a Sul, zenital por poços de luz para as zonas de circulação dos

pisos 0 e 1 ou por clarabóias em espaços do piso 2.

Para a sala de aula tipo na Figura 4-19, cuja área é de 56m2, os sistemas serão dispostos com a

zona envidraçada a ter as dimensões de 5,0x1,5m, orientada a Sul.

Paralelamente ao sistema natural existe um sistema artificial, que actua de forma

complementar, mediante um valor mínimo pré-fixado de nível de iluminação, se o sistema

natural não o atingir. Actua de forma progressiva, das luminárias longe do envidraçado para

as mais próximas, de forma dimerizável. Esta implementação torna o sistema altamente

eficiente, traduzindo-se numa poupança energética próxima dos 70%. [129]

O sistema de iluminação artificial disposto numa malha de 2x3, forma 2 linhas com zonas de

intervenção paralelas à janela, o qual é controlado por um sensor de luminosidade orientado

ao centro da janela. [129]

Este sistema conjunto é gerido automaticamente por um sistema de controlo “daylight” [129],

o qual a todo instante mede o nível de iluminância que entra na sala e indica a cada uma das

filas de luminárias, actuando directamente nos balastros electrónicos, qual a percentagem de


176

iluminação artificial a ser fornecida pelas lâmpadas de elevada eficiência T5, de 2x28W por

luminária, conforme se esquematiza na Figura 4-20. [130]

Figura 4-19: Sistema de iluminação natural e artificial em sala de aula tipo

Figura 4-20: Corte de sala de aula tipo com integração dos sistemas de iluminação natural e artificial


177

No piso 2, o ginásio tem iluminação natural zenital orientada a Norte por cobertura em forma

de “dente de serra” (Figura 4-21), que com a sua superfície interna reflectiva permite uma

excelente uniformidade e sem encandeamento.

Figura 4-21: Corte de ginásio com iluminação natural zenital em forma de dente de serra

Outra forma de iluminação indirecta é a obtida pelos ductos de luz na vertical dos corredores

dos pisos 0 e 1, em que o efeito reflectivo, da iluminação natural, transmitida para as zonas de

circulação, permite aumentar o nível de iluminância. [72]

4.3.3.Ventilação

Para a caracterização da ventilação natural, a análise da acção do vento é preponderante,

tendo-se utilizado os valores recolhidos na estação meteorológica de Alcobaça. [107]

Para caracterizar a influência dos ventos no edifício, sem qualquer protecção, representa-se na

Figura 4-22 a sua distribuição por orientações e velocidades sobre a sua implantação.

Figura 4-22: Ventos predominantes de Inverno sobre a implantação do edifício


178

O dimensionamento das aberturas depende da classe de exposição do edifício ao vento

fachada. No caso presente o edifício está numa zona com as características dadas pela Tabela

4-4: [19] [46]

Tabela 4-4: Características da acção do vento no edifício [19]

Descrição Tipo

Região A

Classe exposição 2

Rugosidade aerodinâmica I

Classe permeabilidade portas e janelas 0

Altura média do edifício 9,5m

Esta classe de exposição implica que as aberturas devem ser realizadas de modo a assegurar

caudais iguais ou superiores aos previstos para os compartimentos principais quando estão

aplicadas diferenças de pressão exterior /interior de 10 Pa, sem que contudo seja excedido o

quádruplo do caudal em correspondência a diferenças de pressão iguais ou superiores a 160

Pa. [26] [46]

A ventilação natural é conseguida por quatro aberturas, registos de fachada, com as dimensões

de 800x200, em cada secção de fachada por sala de aula, conforme Figura 4-23, duas no nível

inferior a 20cm do pavimento e duas no nível superior a 50cm do tecto falso, com uma

interdistância vertical, ao eixo, de 2,1m e horizontal, ao eixo, de 6,5m. Estas aberturas

funcionam integradas num colector de ar, na fachada, conforme pormenor na Figura 4-24.

Figura 4-23: Fachada Sul com aplicação de grelhas de colector de ar e grelhas para efeito chaminé na cobertura

Os registos de fachada aqui implementados foram desenvolvidos no edifício Solar XXI [131].

O seu princípio de funcionamento baseia-se na actuação de duas comportas, uma de rotação

sobre um eixo horizontal, colocada sobre o lado interior, outra de actuação transversal sobre o

plano horizontal, superior ou inferior do registo, que secciona o fluxo de ar no colector de ar.


179

No edifício Solar XXI [131], a sua actuação é manual, sendo deixada ao critério dos

utilizadores a sua manipulação. Neste estudo pretendeu-se automatizar o seu funcionamento,

através de dois actuadores, um linear e outro rotacional, [132] em cada registo, controlados

pela gestão técnica centralizada, optimizando a sua utilização e impedindo a sua não

utilização, tanto por desconhecimento como por desinteresse dos utilizadores.

Figura 4-24: Registos de fachada, implantação, corte e posições de funcionamento por estações climáticas


180

Para se efectuar a ventilação cruzada, foi colocada uma bandeira de lamelas de vidro

orientáveis [133] sobre a porta de cada sala de aula (Figura 4-25), controladas pela gestão

técnica centralizada, que serão abertas ou fechadas em função da temperatura, humidade e

qualidade do ar interior, em comparação com a temperatura e humidade exterior, medida por

sensores aí instalados. [132] [134]

Figura 4-25: Pormenor de vista frontal (esq.) e corte (dir.) de bandeira em lamelas de vidro com actuador

O efeito da ventilação cruzada, criado entre as salas se aula e os corredores adjacentes, pode

ser complementado com o efeito de chaminé, conforme esquematizado na Figura 4-26. Nos

corredores existe um ducto que os interliga na vertical em todo o comprimento, formando

uma saliência na cobertura, na qual na sua face Sul, são implantadas as grelhas de ventilação

[133]. A colocação de um revestimento nos últimos 2m, do ducto, em chapa de alumínio

polido, permite elevar a temperatura nessa zona, potencializando o efeito de chaminé. [72]


181

Figura 4-26: Vista frontal (esq.) e corte (dir.) de ventilação natural por efeito de chaminé

4.3.4.Permutador de calor ar-solo

O permutador de calor ar-solo, é um sistema geotérmico de baixa profundidade, onde os tubos

são enterrados no solo horizontalmente. Possibilita a introdução de ar novo, para aquecimento

ou arrefecimento, mediante a estação do ano. Uma vez que as condições de temperatura que

ao nível do enterramento são práticamente constantes, obtêm-se daí evidentes vantagens, tanto

para o processo de aquecimento como de arrefecimento, sendo controlado por actuadores

[132] sobre registo de condutas circulares de ventilação. A difusão é efectuada por ventilador,

montado axialmente sobre conduta metálica circular, com eixo a 65 cm acima do pavimento,

servindo unicamente como meio complementar para assegurar a qualidade do ar interior, nas

situações de inexistência de vento no exterior ou quando o nível de CO2 [92], estiver para

atingir os valores limites regulamentares. Sobre esta zona de difusão, no ducto, será aplicada

uma grelha microperfurada, à face da parede interior das salas de aula, pela qual é efectuada a

insuflação do ar vindo do permutador de calor ar-solo, possibilitando o acesso para

manutenção a estes equipamentos, conforme Figura 4-27. [135]


182

Figura 4-27: Pormenor com vista frontal (esq.) e corte (dir.), do ducto e difusão de ar do sistema de permutador

ar-solo no piso 0

A escolha do material a aplicar na tubagem do permutador de calor ar-solo teve, em conta o

rendimento elevado de transferência térmica. Por isso foi seleccionada a manilha de betão

como permutador, devido à sua inércia ser semelhante à do solo. A sua porosidade, é uma

vantagem no Verão, permitindo que a humidade passe para o ar, mas uma desvantagem no

inverno, por a aumentar. O seu peso, torna a instalação mais morosa e por isso mais cara. [42]

A determinação do comprimento ideal da tubagem para maximização dos ganhos energéticos,

em função da perda de carga, foi outro factor tido em conta. A sua interdistância deve ser,

sempre que possível, maior que duas vezes o seu raio, para não afectar a temperatura do solo

na sua imediação. [42] [136]

A simulação é efectuada sobre um modelo completo de previsão da variação diária ao longo

do ano, da temperatura à superfície do solo. O modelo usa uma equação diferencial transitória

da condução de calor e uma equação do balanço de energia à superfície da terra para prever a

temperatura. A equação do balanço de energia envolve a convecção entre o ar e o solo, a


183

radiação solar absorvida pela superfície da terra, o fluxo de calor latente devido à evaporação

à superfície da terra assim como a radiação emitida pela superfície. [42]

Nas Figuras 4-28, está esquematizada a implantação da tubagem do permutador e a sua

chegada ao ducto, para posterior difusão em cada sala de aula, bem como as aberturas frontais

relativas ao registo de fachada.

Figura 4-28: Implantação do sistema de permutador ar-solo nos pisos 0 e 1

Na Figura 4-29, pormenoriza-se em corte sobre o eixo AA’, da Figura 4-28, o sistema de

ventilação natural, com insuflação pelo permutador. As bandeiras sobre as portas, funcionam

como interligação entre a sala e o corredor por ventilação cruzada, permitindo que neste se

efectue o efeito chaminé, criado no ducto. No seu topo, em alinhamento vertical com as

bandeiras das portas, estão implantadas as grelhas de extracção, em lamelas de vidro

orientáveis, aplicadas em caixilharia sobre o envidraçado contínuo do ducto.

Figura 4-29: Corte interior do sistema de ventilação natural com aplicação de efeito chaminé com grelhas na

cobertura, ventilação cruzada com bandeiras sobre as portas e tubagem e difusão do permutador ar-solo


184

4.3.5.Aquecimento

O aquecimento foi dividido em dois sistemas distintos conforme o tipo de utilização. Um de

piso radiante, em todos os espaços dos pisos 0 e 1, excepto auditório, onde se inclui as salas

de aula e corredores de circulação anexos, querendo-se este sistema como meio complementar

de apoio aos sistemas passivos de ganhos solares e termoventilação por permutador de calor

ar-solo.

No que respeita ao sistema de piso radiante, este é composto por tubos emissores, colectores e

grupo térmico de controlo.

As placas isoladoras com tetones de poliestireno expandido, com densidade nominal de 20

Kg/m2, o que implica uma resistência màxima à compressão de 10 toneladas/m2, com

características M1, minimizando as perdas de calor para baixo e obtendo uma elevada redução

do consumo energético, são a base de aplicação dos tubos emissores. Estes com a dimensão

de 16x1,8mm, serão instalados segundo um passo de 20cm, em forma de espiral e serão

ligados ao colector respectivo, localizado em espaço técnico nos corredores de circulação,

conforme Figura 4-30. [59] [60] [137]

Figura 4-30: Sistema de piso radiante a aplicar nas salas de aula e corredores dos pisos 0 e 1


185

Esta eficácia é potencializada pela utilização de argamassa aditivada na betonilha, a qual

deverá ter uma espessura de 5cm acima da geratriz do tubo, aplicando-se sobre esta o

revestimento final. [59]

A aplicação de um filme de polietileno acima da lage e imediatamente antes das placas de

isolamento, permite criar uma barreira anti-humidade de modo a evitar a sua propagação por

capilaridade. [59]

No perímetro de cada espaço será colocado uma faixa de isolamento perimetral, composta por

uma banda de espuma de polietileno cuja missão principal é absorver as dilatações produzidas

pela argamassa colocada sobre os tubos emissores devido ao seu aquecimento / arrefecimento

e também de isolamento lateral. Em instalações com maiores superfícies para aquecer a fita de

isolamento de bordos não é suficiente, para absorver as forças da dilatação produzidas na

estrutura do pavimento. Nestes casos colocam-se juntas de dilatação adicionais no pavimento

(5 mm por cada 10m). [59]

As caixas de colectores (Figura 4-31) efectuam a distribuição da coluna principal, vinda da

central térmica, tendo na sua entrada uma válvula de três vias com servomotor, um circulador,

purgadores e uma válvula de by-pass, onde são ligados os colectores de impulsão e de retorno,

para cada circuito. Nestes, na impulsão será colocada uma válvula com cabeça termoeléctrica

a 24V, controlada mediante sensor de temperatura e actuada pela gestão técnica centralizada.

[59]

Figura 4-31: Esquema de ligação do sistema de piso radiante


186

Figura 4-32: Termoventilação por bateria de água quente nos gabinetes de professores no piso 2

Outro, de termoventilação por bateria de água quente em condutas de insuflação no piso 2,

conforme extracto da rede esquematizado na Figura 4-32 e auditório do piso 1, resulta da

necessidade de implementar um sistema de ventilação mecânico nestes espaços, devido à

dificuldade de penetração do sistema de ventilação natural. A solução encontrada, permite que

na ponderação entre o tempo de permanência reduzido e investimento, comparativamente

com as salas de aula, seja garantida a qualidade do ar interior.

Esta termoventilação é executada em dois patamares. A primeira na unidade de tratamento de

ar novo (UTAN) [138], ao nível da cobertura, onde se efectua um pré-aquecimento para uma

temperatura de 18ºC. A segunda com pós-aquecimento em espaços de controlo individual,

onde se permite um salto de +3ºC. Esta medida, por si só gera economia no consumo

energético associado ao funcionamento da UTAN [138], bem como a utilização de baterias de

água quente [138], cuja energia térmica provem primordialmente do sistema solar térmico

[138], torna o sistema de aquecimento extremamente económico.

A base do sistema de aquecimento passivo, representado na Figura 4-33, é conseguida pela

utilização de permutadores de calor ar-solo, paras as salas de aula dos pisos 0 e 1, bem como

pelos ganhos directos, devido à incidência solar nas grandes áreas de envidraçados e

transferência térmica da energia dissipada pelos módulos solares fotovoltaicos, nos colectores

de ar da fachada.


187

Figura 4-33: Esquema de funcionamento do permutador de calor ar-solo e ganho directo, no Inverno

4.3.6.Arrefecimento

O sistema de arrefecimento passivo, representado na Figura 4-34, é efectuado por ventilação

cruzada, efeito de chaminé, permutador de calor ar-solo e colector de ar na fachada. Tirando

partido da amplitude térmica entre o exterior e a encontrada à profundidade de enterramento

da tubagem, que em média ronda os 10ºC, o fluxo de ar fresco introduzido no interior do

edifício pelo permutador de calor ar-solo, e a sua difusão por efeito térmico com arrastamento

por ventilação cruzada para o ducto no corredor ou colector de ar na fachada, cria as

condições de conforto interiores, sem necessidade de utilização de sistemas mecânicos de

arrefecimento.

Figura 4-34: Esquema de funcionamento do permutador de calor ar-solo no período de Verão


188

Outra característica importante, implementada no edifício, é a protecção solar dos

envidraçados, por estores exteriores com lamelas orientáveis (Figura 4-35) [139], que

associada a uma cobertura ajardinada (Figura 4-53) [10] [110], reduz grande parte da radiação

solar, responsável pelas necessidades de arrefecimento.

O sistema de arrefecimento activo, prevê-se de utilização esporádica e destina-se às zonas do

piso 2 e auditório no piso 1, é conseguido pela instalação de uma bateria de água fria [135] na

UTAN [138], a qual é alimentada por um chiller de compressor com bomba simples, vaso de

expansão e depósito de inércia [140]. Esta termoventilação é executada em dois patamares, o

primeiro na unidade de tratamento de ar novo (UTAN) [140], onde se efectua um

arrefecimento para uma temperatura de 23ºC e o segundo, com pós-aquecimento em espaços

de controlo individual, onde se permite um salto de +3ºC.

A potência de arrefecimento do chiller é de 22,5kW, com uma potência absorvida de 8,74kW

e um EER de 2,57. [140]

Um sistema independente de arrefecimento, destina-se à sala técnica no piso 0, onde se

encontram a UPS [141], bastidor e inversores do sistema solar fotovoltaico, tem duas

unidades Split de 3,4kW e um EER de 3,4 [142]. Estes dois Splits, são redundantes na sua

utilização, com utilização alternada e só em situação limite de sobre aquecimento do local,

serão actuados em simultâneo.

Esta coordenação é efectuada por uma placa de comunicação entre as unidades e a gestão

técnica centralizada. [134] [142]

4.3.7.Protecção solar

A utilização de isolamento pelo exterior, evita também um ganho excessivo no verão, uma

vez que neste período o Sol está mais alto e o ângulo de incidência na fachada Sul é maior,

fazendo com que a temperatura seja mais estável. [5]

A protecção solar dos envidraçados (Figura 4-35) é conseguida pela utilização de estores

exteriores com lamelas orientáveis [139], permitindo a modulação da luz natural para o

interior sem criação de encandemento, minimizando os ganhos solares no verão, através do

seu factor g=0,09, quando na posição de fechado.


189

Figura 4-35: Esquema de protecção solar por estores de lâminas orientáveis, corte e pormenor

Esta actuação é controlada pela gestão técnica centralizada, mediante sensores de

luminosidade em cada sala de aula e biblioteca, sensores de temperatura interior e exterior,

bem como da velocidade do vento. [129] [134] [143] [144]

Nos gabinetes de professores e refeitório, o controlo da protecção solar é efectuada pela

gestão técnica centralizada, mediante perfis de utilização previstos.

Cada espaço pode ser actuado manualmente, por controlo local, durante um período de tempo

programável, permitindo ao utilizador criar cenários de funcionamento temporários. [129]

[134] [143] [144]

Esses cenários locais funcionam no painel LonWorks, da Figura 4-36, conforme a distribuição

das 4 funções nas teclas, no esquema seguinte:


190

1 - Iluminação;

2 - Temperatura;

3 - Estore:

3.1 - Movimento vertical;

3.2 - Movimento rotacional das lamelas.

4 - Ventilação:

4.1 - Ventilador insuflação;

4.2 - Registo actuação linear em fachada;

4.3 - Registo actuação rotacional em fachada;

4.4 - Actuador linear janela lamelas.

Figura 4-36: Controlador local programável de iluminação, estores, ventilação e temperatura [143]

4.3.8.Produção de energia

O conceito de um edifício auto-sustentável, pressupõe que este possa criar grande parte da

energia que consome. Idealmente esta será de super-habit, o que tráz enormes vantagens

económicas na exploração do edifício.

Neste sentido a produção de energia por fontes alternativas é imperiosa e de elevada

consciência cívica, tendo em conta a obrigação de manter a Terra habitável, eliminando o

impacto nefasto, que o CO2 em excesso cria na atmosfera [80] [81]. Neste trabalho, propõe-se

a utilização dos sistemas geotérmico de baixa profundidade, colector de ar, solar térmico e

fotovoltaico.


191

4.3.8.1.Solar térmico

O sistema solar térmico está esquematizado com uma parte da área de captação na Figura 4-

37. A sua implantação de colectores interligados pela rede de tubagem primária, na cobertura,

esquematizada na Figura 4-39, é composta por colectores parabólicos compostos (CPC) [145],

com uma área de 1,99m2, dispostos segundo a orientação E-W em suporte metálico de

montagem em cobertura plana e com uma inclinação de 60º, de modo a obter o máximo

rendimento para o período de Inverno e minimizar os ganhos nos meses de Julho e Agosto.

Neste período as necessidades de água quente são praticamente nulas. Estes serão alinhados

com o azimute Sul, em paralelo de canais, formando baterias de 4, com uma interdistância

mínima de 2,5m, por forma a que no dia mais desfavorável, 21 de Dezembro, às 12horas,

nenhuma área do colector esteja com sombreamento. [55] [56]

Figura 4-37: Esquema da inclinação solar no dia mais desfavorável (21 de Dezembro)

Na Figura 4-38, esquematiza-se a integração do sistema solar térmico com o apoio de

caldeira, em alimentação aos circuitos de AQS e AQP. É constituido por um total de 64

paineis, com retorno invertido, que aquecerá um sistema de 3 depósitos de 1000L. Dois de

inércia ligados em série, destinado à alimentação do sistema de aquecimento ambiente e um

para Águas Quentes Sanitárias (AQS). Tem como apoio, num primeiro nível em

funcionamento de tarifa bi-horária, uma resistência eléctrica de 9kW em cada depósito, e no

último nível uma caldeira de condensação com potência de 85 kW e rendimento de

combustão de 109% [146], ligada ao depósito de AQS, na parte superior do mesmo e

directamente à saída para o aquecimento, no primário do separador hidráulico [147]. Este

evita interferências entre circuitos pelo funcionamento dos circuladores, tornando-os


192

independentes, pois o diferêncial de pressão entre colectores de ida e retorno é praticamente

nulo.

Para controlo do funcionamento das resistências será utilizada a gestão técnica centralizada

[134] que irá adquirir a temperatura de cada um dos depósitos, por uma sonda Pt100 e

mediante o periodo horário de tarifa reduzida e a temperatura mínima programada de 60ºC,

permitirá o aquecimento da água, com a ligação da resistência.

Figura 4-38: Esquema do sistema solar térmico

As válvulas de três vias no circuito primário dos depósitos servirão para uma distribuição

optimizada da água quente vinda dos colectores solares, e funcionarão mediante temperatura,

conforme esquema.

A caldeira de AQS será ligada à serpentina superior do primeiro depósito, e só deverá entrar

em funcionamento num último nível, mediante uma solicitação excepcional de água quente, à

qual os dois primeiros níveis não tiveram capacidade de resposta.


193

A misturadora termostática será colocada na saída de AQS, e terá a temperatura de água

modelada para os 55ºC, através da ligação do circuito de retorno de AQS e da água da rede.

[147]

A instalação de consumo de AQS será dividida em 3 zonas (Cozinha/Wc, Balneário 1 e

Balneário 2), para as quais existirá um circuito com ida e retorno, e estas serão ligadas ao

colector respectivo. No colector de retorno será montado o respectivo circulador por cada

zona por forma a permitir em qualquer ponto da instalação a existência de àgua quente logo

que se abre a torneira, reduzindo as perdas térmicas e consumo de água no sistema. [147]

A instalação de consumo de AQP será dividida em 5 zonas (UTAN, VIN 1, Bateria de

aquecimento, Piso radiante - P0 e Piso radiante - P1), com o circulador a ser montado na ida,

por forma a evitar-se o desperdício de energia, pelo atraso da resposta entre o sensor de

temperatura e a necessidade de corte.

Figura 4-39: Implantação de colectores solares térmicos na cobertura

4.3.8.2.Solar fotovoltaico

O sistema solar fotovoltaico da fachada é composto por módulos com células de silício

monocristalinas com potência e tensão máxima, respectivamente, de 190W e 36,6V [148],

com uma tensão nominal de 24V, montados sobre uma estrutura em alumínio, sobre a

fachada, formando um colector de ar, dispostos no sentido N-S. A sua interligação em DC aos

inversores, localizados na sala técnica do piso 0, é efectuada por cabo ZZ-F (AS) 2x10mm2,

tipo “Flex Sol” [149] ou “exZhellent Solar” [150].


194

O sistema solar fotovoltaico da cobertura é composto por módulos com células de silício

policristalinas com potência e tensão máxima, respectivamente, de 205W e 26,1V [151]. Com

uma tensão nominal de 24V, montados sobre uma estrutura em alumínio, sobre a cobertura,

fazendo parte integrante desta, dispostos no sentido E-W. A sua interligação em DC aos

inversores, localizados na sala técnica do piso 2, é efectuada por cabo Flex Sol 2x10mm2

[149].

Apresentam-se os esquemas dos dois quadros dos sistemas fotovoltaicos, o da fachada QPV1

na Figura 4-40 e o da cobertura do ginásio QPV2 na Figura 4-41.

Figura 4-40: Esquema do Quadro PV1, referente aos módulos em fachada

A potência global do sistema 1 é de 34,2kW e o seu equilíbrio foi conseguido pela utilização

de 6 inversores de 6kW com 3 saídas de 10 módulos cada. Cada módulo tem as dimensões de

1593x790x50mm, com classe II de isolamento.


195

A potência global do sistema 2 é de 36,9kW e o seu equilíbrio foi conseguido pela utilização

de 6 inversores de 6kW com 2 saídas de 15 módulos cada. Cada módulo tem as dimensões de

1500x1000x42mm, com classe II de isolamento.

Os inversores de 6kW têm um rendimento de 95,2%, conector ESS [152] que secciona a

potência em corrente contínua, com um IP65. [153]

Figura 4-41: Esquema do Quadro PV2, referente aos módulos em cobertura

A rede de cabos DC de cada uma “String”, dos módulos da fachada até aos inversores e

QPV1, está representada na Figura 4-42. Esta rede passa em tecto falso sobre calha, até à sala

técnica.


196

Figura 4-42: Circuitos DC do sistema fotovoltaico no Piso 0

Na Figura 4-43, esquematiza-se a ligação dos módulos da fachada, por “String’s”, formando

os circuitos DC, que interligam todos os módulos em cabo de 4mm2. A interligação ao ramal

principal de cada “String”, em cabo de 10mm2, conforme Figura 4-42, é efectuada em caixas

de junção PV [149], localizadas no tecto falso da sala de aula do piso 0, por onde passam.

Figura 4-43: Agrupamento e ligação DC de módulos por circuitos no sistema fotovoltaico em fachada

A integração do sistema PV no alçado Sul do edifício (Figura 4-44), representa a harmonia

arquitectónica associada a sistemas de produção de energia, neste caso fotovoltaica.

Figura 4-44: Integração do sistema fotovoltaico no alçado Sul do edifício

4.3.9.Reutilização de águas “cinzentas” e pluviais

Pretende-se determinar os consumos de água em instalações sanitárias e aproveitamento da

reutilização de águas “cinzentas”, em média de 5m3/dia, provenientes dos banhos e pluviais,

para posterior utilização em autoclismos nas melhores condições sanitárias, do edifício

escolar em estudo, o qual tem uma área de cobertura de 2789m2, com os coeficientes de


197

escoamento de 0,3; 0,8 e 0,95, respectivamente para cobertura ajardinada, cobertura invertida

com lajetas e cobertura metálica (Figura 4-45). [104] [154]

Figura 4-45: Implantação do sistema de reutilização de águas “cinzentas” e pluviais na cobertura

A água pluvial é conduzida por um sistema de vácuo, e a água proveniente da recuperação de

águas “cinzentas” das lavagens pessoais, referentes a banhos e lavatórios, por gravidade, por

canalizações independentes [100] para um reservatório localizado num piso inferior do

edifício, conforme esquema da Figura 4-46 [64] [102] [104] [154].O reservatório é desenhado

de forma a ser possível fazer-se uma descarga de fundo eliminando os sólidos que vão

sedimentando [64]. Aqui é efectuada a desinfecção, com uma solução de hipoclorito de sódio,

sendo o doseamento proporcional ao volume de água a tratar. Sempre que seja solicitada água

esta passará por um sistema de filtração, de modo a remover sólidos suspensos, coloração e

odores [154]. Posteriormente será armazenada em reservatórios, localizados na cobertura, e

protegidos da radiação solar, com o seu bombeamento a ser efectuado preferencialmente em

período nocturno, para beneficiar da tarifa económica de consumo eléctrico.

O abastecimento dos sanitários com a água reutilizada é efectuado a partir dos reservatórios

de cobertura, onde à saída é efectuado um tratamento com uma solução de hipoclorito de

sódio, sendo o doseamento proporcional ao caudal de água, que passa na bomba doseadora.

Nesta alimentação a juzante da bomba doseadora, será instalada uma válvula de três vias, para

realimentar o sistema em caso de falha de água reutilizada. [100] [103]

O sistema é composto por reservatório para recepção de águas pluviais e águas cinzentas,

canalização de água, filtro para retenção de folhas e outros materiais, filtro de areia, filtro de

carvão activado, bomba doseadora de solução de hipoclorito com contador de água com


198

emissão de impulsos e reservatório em polietileno, grupo de bombagem e reservatórios de 1

m3 para armazenamento da água de reutilização. [103]

Figura 4-46: Esquema do sistema de reutilização de águas “cinzentas” e pluviais

O plano de manutenção a implementar ao sistema deverá passar pela periocidade descrita na

Tabela 4-5: [64] [100] [103]

Tabela 4-5: Plano de manutenção

Designação Periodicidade

Manter o nível de solução de hipoclorito de sódio Semanal

Lavagem dos filtros de areia e carvão activado Trimestral

Lavagem dos reservatórios Anual

Esta reutilização de águas, aliada a uma redução nos consumos é de extrema importância. É

neste sentido que se conseguirá que a eficiência seja maximizada. Em Portugal, a ANQIP

[155], lançou recentemente a “primeira pedra” para a construção de um modelo de

certificação hídrica de produtos, onde na Figura 4-47 se apresenta um exemplo de rótulo de

produto de eficiência hídrica, com esse estudo a ter sido desenvolvido na Universidade de

Aveiro [99].

As conclusões a retirar para a sua implementação com eficiência máxima, são: [99]

- Nos chuveiros, estes deverão ter um caudal menor que 5 L/min, utilizando torneiras

termoestáticas com “eco-stop”;


199

- Nas torneiras de lavatório, estas deverão ter um caudal menor que 2 L/min, utilizando

torneiras termoestáticas com “eco-stop” e arejador;

- Nos fluxómetros dos mictórios, estes deverão ter um caudal menor que 1 L/min;

- Nas máquinas de lavar louça, estas deverão ter um caudal menor que 12 L/min, por cada 12

utilizadores;

Esta eficiência máxima implica, no caso dos autoclismos e bacias de retrete, que seja

compatibilizada a “perfomance” global do sistema, de acordo com a prEN 14055 [156], com

às condições da rede de drenagem, para se poder utilizar sistemas A++. [99]

Figura 4-47: Rótulo de produto com eficiência hídrica A++ [99]

Espera-se a curto prazo que seja alargado para um modelo de certificação hídrica de edifícios.

4.3.10.Gestão técnica centralizada

A gestão técnica centralizada utiliza o protocolo Lon-works [66], que por condicionalismos da

arquitectura do sistema, foi dividido em três circuitos alimentados por um router, ao qual está

associado o computador de supervisão, via Ethernet (Figura 4-48).

A divisão dos circuitos foi efectuada pelo critério, um circuito por piso. Estes são ligados a

cada um dos quadros eléctricos aí existentes onde estarão instalados os controladores dos

equipamentos, que não permitem ligação directa ao sistema Lon-works, com os restantes a

terem placa de ligação directa.


200

Dos equipamentos com ligação directa ao circuito Lon-works, destacam-se os actuadores

rotacionais e lineares do sistema de ventilação, regulação “Daylight” da iluminação artificial,

válvula de 3 vias de AQP, “Display” local de controlo e os sensores.

Figura 4-48: Esquema da gestão técnica centralizada em protocolo Lon-works

4.3.11.Qualidade e eficiência energética

A qualidade da energia disponível no edifício é de extrema importância para que no contexto

global aquele tenha uma elevada eficiência energética. Foram seleccionados equipamentos

eléctricos de elevada eficiência, tendo sido dada particular atenção à UPS, utilizando uma

unidade “On-Line” de dupla conversão com “Super Eco Mode” [141], variadores de

velocidade dos motores das unidades de AVAC e Elevador [157], com estes a terem a classe

EFF1 de eficiência energética em motores [158].

Assim o grau de tolerância às harmónicas num sistema de alimentação depende da

susceptibilidade da carga. Os equipamentos menos sensíveis, geralmente, são os de carga

resistiva, para os quais a forma de onda não é relevante. Os mais sensíveis são aqueles que

assumem a existência de uma alimentação sinusoidal. No entanto, mesmo para as cargas de


201

baixa susceptibilidade, a presença de harmónicas (de tensão ou de corrente) pode ser

prejudicial, produzindo maiores esforços nos componentes e isolantes. [159]

O maior efeito dos harmónicos em máquinas rotativas (indução e síncrona) é o aumento do

aquecimento devido ao aumento das perdas no ferro e no cobre. Afecta-se, assim, a sua

eficiência e o binário disponível. Além disso, tem-se um possível aumento do ruído audível,

quando comparado com alimentação sinusoidal. Outro fenómeno é a presença de harmónicos

no fluxo, produzindo alterações no accionamento, como componentes de binário que actuam

no sentido oposto ao da fundamental (como a 5ª harmónica).

No caso dos transformadores, harmónicos na tensão aumentam as perdas ferro, enquanto

harmónicos na corrente elevam as perdas no cobre. Além disso o efeito das reactâncias de

dispersão fica ampliado, uma vez que seu valor aumenta com a frequência. Tem-se ainda uma

maior influência das capacitâncias parasitas (entre espiras e entre enrolamento) que podem

realizar acoplamentos indesejados e, eventualmente, produzir ressonâncias no próprio

dispositivo.

Devido ao efeito pelicular, que restringe a secção condutora para componentes de frequência

elevada, também os cabos de alimentação têm um aumento de perdas devido às harmónicas

de corrente, bem como no caso dos cabos serem longos e os sistemas aí ligados tenham as

suas ressonâncias excitadas pelas componentes harmónicas, podem aparecer elevadas

sobretensões ao longo da linha, podendo danificar o cabo.

Caso as harmónicas penetrem na alimentação de equipamentos electrónicos por meio de

acoplamentos indutivos e capacitivos (que se tornam mais efectivos com o aumento da

frequência), elas podem também alterar o bom funcionamento dos aparelhos.

Tendo em atenção estes aspectos foi implementada no QG, uma bateria de condensadores

automática anti-harmónicas de 50kVAr (Figura 4-49), que em três patamares injecta de forma

progressiva, energia reactiva na rede, para que o sistema tenha um cosϕ próximo de 1 e

elimina as harmónicas através de filtros. Este sistema é de compensação passiva e a sua

escolha deveu-se, por um lado à tipologia da instalação não necessitar de um equipamento

sofisticado para a compensação do factor de potência, tal como o existente em compensadores

activos, por outro, a sua escolha deveu-se às menores perdas do sistema passivo

comparativamente com um activo, as quais são respectivamente de 15W e 2100W. [159]

[160]


202

Figura 4-49: Armário com bateria de condensadores [159]

Na Figura 4-50, apresenta-se o esquema do Quadro Geral do edifício, caracterizado, pela

alimentação em Média Tensão a 15 kV, com um transformador de 160 kVA, deslastrador de

cargas não prioritárias, bateria de condensadores anti-harmónicas e injecção no barramento

principal da energia produzida pelo sistema PV.

Figura 4-50: Esquema do Quadro Geral, destacando-se o controlo da qualidade de energia por bateria de

condensadores anti-harmónicas e ramal de produção fotovoltaica


203

4.4.Enquadramento bioclimático

Como complemento dos sistemas mencionados, a abordagem bioclimática é fundamental.

Nesse sentido apresenta-se a análise efectuada à envolvente do edifício e quais as medidas a

implementar para correcções necessárias. [161]

Para protecção dos ventos dominantes e diminuição da temperatura radiante, será utilizada

vegetação de folha persistente, formando uma sebe viva, conforme esquemas da Figuras 4-51

e 4-52. A Tuia, da família das Cupressaceas, possui um alto débito de evapotranspiração, a

qual regulariza e equilibra as condições climáticas extremas, criando um micro-clima. Foi a

espécie nativa escolhida, devido à baixa porosidade conseguida na implementação de uma

sebe viva. [112] [162] [163]

Figura 4-51: Esquema de vegetação em perfil para protecção dos ventos dominantes

Têm alta eficiência até 2H, diminuindo a velocidade do vento até 90%. Os arrastos posteriores

devem-se ao comportamento do edifício, o qual até 5H e 2H (edifício), respectivamente na

horizontal e vertical, reduzem a velocidade do vento até 50%. Até 20H a velocidade volta a

atingir 100%. [27] [164] [165] [166] [167] [168]

Dado que a largura do edifício é maior que a sua altura, o fluxo do vento deverá ter um

comportamento mais acentuado no sentido vertical. Em todo o caso para se garantir uma

elevada protecção a vegetação a implantar deverá ter as características e posicionamento

indicados. [27] [161] [169]


204

Figura 4-52: Esquema de vegetação para protecção dos ventos dominantes

A proximidade com o rio Alcôa, cria amplitudes de temperatura mais baixas, tornando o

edifício menos vulnerável a condições de temperaturas extremas, com a temperatura da água

do rio no Inverno, a ser superior às temperaturas mínimas, o que as modeliza, bem como no

verão esta proximidade origina um arrefecimento evaporativo, reduzindo as temperaturas

máximas. [110] [111]

Figura 4-53: Aplicação de cobertura ajardinada

A utilização da cobertura ajardinada (Figura 4-53) é mais um factor positivo na abordagem

bioclimática do edifício, tem as vantagens descritas anteriormente no isolamento da cobertura,

bem como aumenta a humidade do ar, que por reflexo diminui a sensação de desconforto e

aumenta o nível de oxigénio. [110] [111]


205

Esta cobertura será constituída por uma camada de terra vegetal de 30cm, a qual molhada têm

um peso de 480 Kg/m2, onde serão plantadas gramíneas e arbustos. [110] [111]

4.5.Padrão de funcionamento

Para determinar o padrão de funcionamento do edifício (Tabela 4-6), utilizou-se um ano

escolar típico e fez-se a distribuição dos dias lectivos ao longo de cada mês, considerando os

períodos de férias e descando semanal (fim de semana e feriados), tanto para alunos como

para professores e funcionários. Foi efectuada também a respectiva distribuição das horas de

ocupação do edifício tendo em conta a utilização (lectiva, limpeza e férias).

Tabela 4-6: Padrão de funcionamento do edifício

Com os dados da Tabela 4-6, foi determinada a percentagem de ocupação do edifício, em dias

úteis, conforme as horas do dia, estando os valores indicados na Figura 4-54.

Actividade JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ alunosProf. /func.

Lectiva (dias) 21 18 22 11 20 20 0 0 15 21 21 11 180 180

Férias (dias) 1 2 0 10 0 0 22 20 5 0 0 8 0 68

Descanso (dias) 9 8 9 9 11 10 9 11 10 10 9 12 117 117

Tempo Lectivo (horas)

178,5 153 187 93,5 170 170 0 0 127,5 178,5 178,5 93,5 1530 1530

Tempo Limpeza (horas)

52,5 45 55 27,5 50 50 0 0 37,5 52,5 52,5 27,5 450 450

Tempo Férias (horas)

7 14 0 70 0 0 154 140 35 0 0 56 476 476


206

Figura 4-54: Percentagem de ocupação horária nos dias úteis

Na situação de fim de semana ou feriados, a ocupação é nula.

Os respectivos ganhos internos horários pelas pessoas no período lectivo e férias, estão

indicados na Figura 4-55.

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

9,00

10,00

0:00

1:00

2:00

3:00

4:00

5:00

6:00

7:00

8:00

9:00

10:00

11:00

12:00

13:00

14:00

15:00

16:00

17:00

18:00

19:00

20:00

21:00

22:00

23:00

Hora

(W/m2) Padrão Ocupação Lectivo (W/m2)

Padrão Ocupação Férias (W/m2)

Figura 4-55: Ganhos internos pelas pessoas em período lectivo e férias

5. Simulação e análise de resultados

207

5.SIMULAÇÃO E ANÁLISE DE

RESULTADOS


209

5.SIMULAÇÃO E ANÁLISE DE RESULTADOS

5.1.Extrapolação do modelo existente para as características do modelo proposto

Tendo como base os valores globais de energia, água e resíduos da escola existente,

apresenta-se a comparação entre esta e o edifício proposto na Tabela 5-1, efectuada com base

numa extrapolação dimensional. A variação obtida corresponde à análise entre os dados

extrapolados e propostos.

Tabela 5-1: Extrapolação do edifício existente para o edifício proposto

Ed. existente Ed. extrapolado Ed. proposto Variação (%)

Área útil (m2) 755,31 4585,88 4585,88 +507,15

Potência instalada (kW) 65,44 397,32 253,78 -36,13

Energia consumida (kWh/ano) 42334 257032 18906 -92,64

Indice eficiência energética (kgep/m2.ano) 14,15 13,65 -0,01 -100,07

Classe energética B- B- A++ -100,07

Água Consumida (m3/ano) 2236 13576 2604,87 -80,81

Resíduos sólidos urbanos (Kg/ano) 2236 13576 2604,87 -80,81

Emissões CO2 (Kg/Ano) 176,40 730,90 107,40 -85,31

5.2.Modelos, soluções e análise de resultados

Aos modelos de simulação analisados aquando do conhecimento do estado da arte, que

motivaram um tratamento pontual ou alternativo, apresenta-se a sua aplicação e resultados.

5.2.1.Reutilização de águas “cinzentas” e pluviais

Neste modelo pretende simular-se o sistema hídrico de aproveitamento e reutilização de águas

pluviais e “cinzentas”, utilizando para isso perfis de pluviosidade mensal do local em estudo,

bem como estimativa de consumos dos diversos equipamentos sanitários e de cozinha,

complementando os estudos desenvolvidos por [61] [64] [170], apresentando-os numa base

mensal, utilizando uma adaptação ao método Rippl [104].


210

1000 11 ⎥

⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛= ∑∑

i

iip

i

iipMêsp cAQcAQV ε [m3] (61)

Onde:

Vp Mês é o volume útil de águas pluviais recuperadas num mês;

Qp é o caudal de águas pluviais ocorrido num mês (mm);

Ai é a área de cobertura i [m2];

ci é o coeficiente de escoamento (“Runoff”) [64] [154] da cobertura i [%];

ε é índice de eficiência de captação do sistema [%].

ACT

BLMêsR V

CCC

V+

= [m3] (62)

Onde:

VR Mês é o volume útil de águas “cinzentas” reutilizado num mês;

CL é o consumo de água nos lavatórios [L/dia];

CB é o consumo de água nos banhos [L/dia];

CT é o consumo total de água no edifício [L/dia];

VAC é o volume de água consumida num mês [m3].

A determinação dos diversos consumos presentes no edifício, pode ser decomposta assim:

kPVC sS = [L/dia] (63)

Onde:

CS é o consumo diário nos sanitários;

Vs é o volume unitário de água necessário ao funcionamento eficiente do equipamento

sanitário [L];

k é o coeficiente de simultaneidade do sistema;

P é a população do edifício servida pelo sistema sanitário.


211

kPVC LL = [L/dia] (64)

Onde:

CL é o consumo diário nos lavatórios;

VL é o volume unitário de água necessário ao funcionamento eficiente do lavatório (L);

BBB PVC = [L/dia] (65)

Onde:

CB é o consumo diário nos banhos;

VB é o volume de água necessário a cada banho [L];

PB é a população que utiliza banhos diáriamente;

PVC CC = [L/dia] (66)

Onde:

CC é o consumo no serviço de cozinha;

VC é o volume unitário de água necessário ao serviço de cozinha [L];

O consumo de limpeza é um valor estimado anualmente, que serve para que nos períodos de

manutenção programados, se retirem todas os resíduos do sistema acumulados durante o

período de funcionamento.

A determinação do consumo per capita é efectuada através da contabilização dos consumos

de sanitários, lavatórios, banhos, cozinha e limpeza do sistema, dividindo pela população total

do edifício, perfazendo um consumo é de 19,73 L/dia.

O volume útil do sistema pode ser obtido por:

RPU VVV += [m3] (67)


212

Com os consumos parciais, o consumo per capita e o seu regime de funcionamento obtém-se

o volume consumido mensalmente em m3.

O volume fornecido pela rede é obtido pela condição:

⎩⎨⎧

≤−⇒>−⇒−

=00

0

UAC

UACUACR VV

VVVVV [m3] (68)

O volume acumulado pelo sistema, serve para a sua realimentação e é obtido pela condição:

⎩⎨⎧

≤⇒−>⇒

=0

0

RRU

RUA VVV

VVV [m3] (69)

O volume rejeitado pelo sistema pode ser determinado por:

ACT

LBTMêsRJ V

CCCC

V−−

= [m3] (70)

O volume não utilizado na recuperação das águas pluviais, designado por “first flush”, pode

ser obtido por:

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛= ∑

i

iipff cAQV1

ε [m3] (71)

A eficiência do sistema 4R’s, ou seja, Reduzir consumos, Reutilizar, Reciclar e Recorrer a

origens alternativas de água, é determinada pela seguinte equação:

1004 ×−

=AC

RACR V

VVE [%] (72)

Onde:

E4R é a eficiência do sistema 4R’s no consumo de água

Com base nas considerações formuladas anteriomente elaborou-se um balanço hídrico do

sistema de aproveitamento de águas pluviais e reutilização de águas “cinzentas” (Tabela 5-2),


213

o qual confrontando o tarifário em vigor descrito na Tabela 5-3 e o investimento necessário à

sua implementação, dará informação sobre a sua potencialidade e viabilidade económica.

Tabela 5-2: Balanço hídrico anual com aproveitamento de água pluvial e reutilização de águas “cinzentas”

Mês Volume chuva (m3)

Volume Reutilizado

(m3)

Volume Útil (m3)

Volume Acumulado

(m3)

Volume Rede (m3)

Volume Consumido

(m3)

Volume Rejeitado

(m3)

JAN 58,46 133,14 191,59 191,59 145,47 337,06 203,92

FEV 134,49 89,17 223,66 223,66 2,09 225,75 136,58

MAR 124,66 108,03 232,70 232,70 40,81 273,51 165,47

ABR 89,70 87,54 177,24 177,24 44,38 221,62 134,08

MAI 37,41 98,21 135,62 135,62 113,02 248,64 150,43

JUN 47,47 98,21 145,69 145,69 102,96 248,64 150,43

JUL 17,82 38,20 56,02 56,02 40,69 96,71 58,51

AGO 15,80 7,79 23,60 27,46 0,00 19,73 11,94

SET 49,98 75,61 125,58 125,58 65,83 191,41 115,81

OUT 204,97 132,75 337,71 339,35 0,00 336,07 203,33

NOV 202,65 103,12 305,77 350,47 0,00 261,07 157,95

DEZ 116,37 57,13 173,50 202,35 0,00 144,65 87,51

TOTAL 1099,76 1028,90 2128,67 2207,72 555,25 2604,87 1575,96

Tendo em conta o tarifário em vigor (Tabela 5-3) [171] e os proveitos obtidos pela utilização

de águas pluviais e reutilização de águas “cinzentas” (Tabela 5-2), [61] [64] obtem-se uma

eficiência do sistema de 78,68%, com uma amortização em 2 anos, conforme período de

amortização descrito na Figura 5-1.

Tabela 5-3: Tarifário de água e resíduos do Município de Alcobaça em 2008 [171]

Custo (€/m3)

Volume de água

(m3/mês)

Distribuição de água potável Águas residuais Resíduos sólidos urbanos

Fixo mensal Variável Fixo mensal Variável Fixo mensal Variável

4,80 2,0347 1,50 0,47 2,40 0,445


214

Figura 5-1: Período de amortização do sistema de reutilização de águas “cinzentas” e pluviais

5.2.2.Permutador de calor ar-solo

No caso do arrefecimento por contacto directo com o solo, este constitui a extensão da própria

envolvente do edifício (paredes, pavimento e eventualmente cobertura). Do ponto de vista

térmico, o interior do edifício encontra-se ligado ao solo por condução através daqueles

elementos. Este processo é particularmente eficiente em regiões de clima temperado, só que

tem a desvantagem de no Inverno as perdas daí resultantes prejudicarem o desempenho do

edifício, pelo que se optou pela utilização de lage térrea com caixa de ar, com as perdas a

diminuírem significativamente. [26]


215

O dimensionamento de um permutador de calor ar-solo, baseia-se em três aspectos principais:

a temperatura exterior, a temperatura do solo à profundidade de permuta e o não menos

importante, as características do permutador, que inter-relacionadas com as duas primeiras

poderão conduzir a um sistema mais ou menos eficiente.

No caso em concreto, pretende-se obter os ganhos de aquecimento e de arrefecimento numa

base horária ao longo de um ano, de um sistema permutador de calor ar-solo, com os dados de

entrada a serem as temperaturas exterior e do solo, as características do permutador e como

saída a temperatura do ar após a permuta na tubagem.

Optou-se pela implementação da formulação de cada um dos modelos em folha de cálculo,

para que fosse possível através de uma análise de pré-viabilidade, dar soluções rápidas aos

projectistas de edifícios que optem pela introdução deste sistema passivo. Denote-se também

o facto de a utilização desta plataforma ser de mais fácil acesso que qualquer programa de

cálculo dinâmico específico. [42]

5.2.2.1.Temperatura do ar exterior

A temperatura do ar exterior, em caso de inexistência de dados meteorológicos ou serie

climática do local, pode ser determinada por [42]:

( ) ( )⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ −+⎥⎦

⎤⎢⎣⎡ −+= anualanualdiáriadiáriaanual fasetaAmpfasetaAmpaTtTa

87602cos

242cos )0,( ππ [ºC] (73)

2minmax TT

Amp−

= [ºC]

(74)

Onde:

Taanual é a temperatura média anual;

Amp adiária é a amplitude da temperatura diária do mês mais quente;

Amp aanual é a amplitude da temperatura anual, com base na máxima e mínima das médias

mensais;

fasediária é o ajuste do tempo à hora mais quente do dia;

faseanual é o ajuste do tempo à hora mais quente do ano;

t é a hora do ano na base 8760.


216

Como para o local objecto de estudo existem dados meteorológicos sintéticos disponíveis,

foram utilizados estes, resultantes do ficheiro climático do programa “Solterm 5” [107], por se

demonstrar que os resultados obtidos eram mais rigorosos, comparativamente à formulação

anterior, uma vez que esta se baseia nos dados médios climatológicos disponíveis no sítio da

NASA. [172]

5.2.2.2.Temperatura do solo

Neste modelo foi utilizada a formulação que calcula a temperatura do solo não perturbado a

uma determinada profundidade, com base nas temperaturas médias do solo existentes nos

dados climáticos da NASA, devido ao facto de não estarem disponíveis, nem dados reais da

estação meteorológica, nem dados sintéticos, relativos à temperatura do solo. [42] [136]

( ) ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−−××+=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−

876087602cose ),( 8760

αππα

π

zfasetsAmpsTztTs anual

z

anualanual [ºC]

(75)

Onde:

Ts(t,z) é a temperatura do solo à profundidade de enterramento no tempo t;

Tsanual é a temperatura média anual do solo;

Amp sanual é a amplitude da temperatura anual do solo, com base na máxima e mínima das

médias mensais;

α é a difusibilidade térmica do tipo de solo;

z é a profundidade de enterramento do permutador de calor ar-solo.

Para a determinação da difusibilidade térmica do solo, foi verificada qual a tipologia de solo

existente no local objecto de estudo, tendo-se verificado ser um solo argiloso húmido.

5.2.2.3.Temperatura do ar no tubo

A determinação da temperatura do ar à saída do tubo, permite posteriormente a quantificação

dos ganhos brutos obtidos pelo sistema de permuta.


217

A formulação utilizada para o cálculo desta temperatura, foi na sua maioria a utilizada no

modelo EnergyPlus [173], por quantificar com mais pormenor a contribuição do solo e do

material utilizado na permuta, pois muitos estudos não dão a esta última a devida importância.

Como é neste ponto que está a chave da eficiência do sistema, procurou-se que os parâmetros

utilizados, fossem mutáveis em função da temperatura exterior, para dar à simulação uma

componente dinâmica, inexistente em outros estudos até então efectuados. Nesse sentido

apresentam-se nas equações seguintes os parâmetros com variabilidade em função da

temperatura.

23

0

00 ⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛×

+

+=

TT

CTCT a

aμμ [Pa.s]

(76)

Onde: [174] [175]

μ é a viscosidade dinâmica do ar;

μ0 é a viscosidade dinâmica do ar de referência em Pa.s;

T0 é a temperatura de referência em ºK;

Ta é a temperatura do ar exterior em ºK;

C é a constante gasosa de Sunderland.

μρVD

=Re (77)

Onde: [175] [176]

Re é o número de Reinolds da tubagem;

ρ é a massa volúmica do ar;

V é a velocidade do ar;

D é o diâmetro interno do tubo.

( )( )aa Tk 6992,01002442,0 4−+= [W/mºC] (78)

Onde: [177]


218

ka é a condutividade térmica do ar.

akCpμ

=Pr (79)

Onde:

Pr é número de Prandtl;

Cp é capacidade térmica do ar [J/Kg.K].

( ) 228,3Reln58,1 −−=af (80)

Onde: [178]

fa é factor de rugosidade do tubo.

( )( )

⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛−⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

−=

1Pr2

7,121

Pr1000Re2

32

21

a

a

f

fNu (81)

Onde: [178]

Nu é o número de Nusselt.

DNuk

h ac = [W/mºC] (82)

Onde:

hc é o coeficiente de convecção térmica do ar no interior do tubo;

Usando os três valores térmicos da resistência, Rc, Rp e Rs, o coeficiente total de

transferência de calor do tubo da terra pode ser estimado como segue: [178]

cc Lhr

R121

π= [W/mºC] (83)


219

1

21ln2

1r

rrLk

Rp

p+

=π

[W/mºC] (84)

21

321ln2

1rr

rrrLk

Rs

s +++

=π

[W/mºC] (85)

spctt RRRR

U++

==11 [W/mºC] (86)

1

2CpVr

ULNUTρ

= (87)

Onde:

r1 é o raio do tubo [m];

r2 é a espessura do tubo [m];

r3 é a distância entre a superfície do tubo e o solo imperturbável [m];

L é o comprimento do tubo;

kp é a condutividade térmica do tubo;

ks é a condutividade térmica do solo.

Rc é a resistência de convecção;

Rp é a resistência de condução pelo tubo;

Rs é a resistência de condução pelo solo;

Ut é o coeficiente de transferência térmica do permutador;

NUT é o número de unidades de transferência.

Foi considerado por [136] [178], que o solo é imperturbável na função de permuta, até r3=2r1.

Assim sendo, será este o valor a ser inserido no cálculo.

Com a determinação do NUT, obtém-se então a temperatura do ar à saída do permutador. [42]

( ) NUTsasp eTTTT −×−+= [ºC] (88)

Onde:

Ts é a temperatura do solo à profundidade de enterramento;


220

Tp é a temperatura do ar à saída do permutador.

Com os parâmetros anteriores determina-se por fim a energia bruta obtida pelo sistema. [42]

( ) nTTVrCpq ap ×−= 21πρ [W] (89)

Onde:

q é a energia bruta obtida no sistema de permuta;

n é o número de tubos em paralelo do sistema.

A perda de carga na tubagem pode ser determinada pela seguinte expressão: [175]

2

2VDLfp a ρ=Δ [Pa] (90)

O funcionamento do sistema de permuta, será controlado pela gestão técnica centralizada,

onde um dos critérios implementados para que o permutador de calor ar-solo não esteja a

provocar um sobre-aquecimento ou sobre-arrefecimento ao interior do espaço servido, é que o

seu funcionamento só será possível dentro das zonas assinaladas no gráfico da Figura 5-2.

Estas estão inter-relacionadas com a temperatura de conforto interior, temperatura do ar

exterior, temperatura média do dia e temperatura à saída do permutador.

Figura 5-2: Gráfico de funcionamento do permutador nas estações de Inverno e Verão

Na implementação da formulação foram utilizados parâmetros fixos [42], descritos nas

tabelas seguintes.


221

Tabela 5-4: Valores para o solo utilizados no algoritmo [42]

Tipo de solo Difusibilidade

(m2/h) Condutividade

(W/m K) Massa volúmica

(kg/m3)

Solo arenoso húmido 0,0019 0,865 1607

Solo arenoso seco 0,0010 0,346 1446

Solo argiloso húmido 0,0023 1,298 2105

Solo argiloso seco 0,0019 0,865 2009

Solo rochoso 0,0037 2,423 2813

Solo rochoso denso 0,0046 3,461 3214

Solo gelado 0,0040 1,331 1587

Solo gelado denso 0,0050 1,997 2078

Tabela 5-5: Constantes utilizadas no algoritmo [42]

Designação Unidade Valor

Cp ar J/(kg.K) 1007

Massa volúmica do ar kg/m3 1,2

μ0 viscosidade dinâmica do ar de referência [174] Pa.s 18,27E-6

T0 temperatura de referência ºK 288,15

C constante gasosa de Sunderland [174] - 120

5.2.2.4.Simulação

A simulação do comportamento de um sistema permutador de calor ar-solo, que se pretenda

aplicar como contributo à redução das necessidades energéticas de um edifício, é de grande

importância. Para tal foi implementada uma metodologia semelhante ao “Retscreen” [179],

recentemente introduzida em Portugal [42].

Em [42], o objectivo de simular este tipo de sistemas, considera que todos os parâmetros à

excepção das temperaturas, são fixos, bem como a formulação utilizada no modelo do

permutador. Considera ainda que o material utilizado na permuta não tem qualquer relevância

para o cálculo, tendo como base os estudos efectuados. Este estudo considera que a maioria

dos ganhos será sempre obtido na função de arrefecimento.

Com a continuação do trabalho até então desenvolvido por [42], pretende-se tornar o método

de simulação mais dinâmico e dotá-lo de ferramentas capazes de determinar com mais

pormenor os ganhos brutos transmitidos para o edifício e passíveis de ser inseridos no cálculo


222

do RCCTE [19]. Nesse sentido foram efectuadas algumas alterações que se mostraram

divergentes do estudo referido.

Figura 5-3: Folha inicial do programa de simulação do permutador de calor ar-solo

Na folha de “Inicio” (Figura 5-3), são inseridos em cada uma das grelhas, os dados relativos à

instalação, começando pela localização geográfica, que permitirá a interligação posterior ao

cálculo da radiação solar incidente na superficie horizontal do solo. São ainda necessários os

dados relativos à temperatura ambiente, ao utilizar-se a formulação da temperatura do ar

exterior, indicada anteriormente, ou então utilizam-se dados reais medidos por estação

meteorológica ou ainda a série climática sintética do local, bem como as temperaturas do solo

adquiridas da mesma forma, os quais tem a sua distribuição anual segundo a Figura 5-4. O

passo seguinte será a introdução de dados relativos ao permutador de calor ar-solo, com a

descrição do tipo de tubo, seu material e diâmetro, comprimento e profundidade de

enterramento, bem como a velocidade média do ar a ele associado.


223

Os valores característicos do permutador, a serem inseridos na respectiva grelha, são o

resultado de múltiplas opções de valores, tanto no comprimento, profundidade, número de

tubos e velocidade do ar, bem como do diâmetro do tubo e seu material, que foram simulados

e dos quais se conseguiu que estes tivessem um desempenho eficiente a todos os níveis, tanto

na componente técnica como na componente económica.

Nesta folha é também apresentado o resultado global da simulação através da grelha

“Eficiência”, onde se apresenta o nível respectivo da eficiência de permuta, bem como a perda

de carga máxima existente na tubagem. Outros resultados, mais relevantes para conhecer o

sistema, são os ganhos energéticos de aquecimento e arrefecimento, apresentados na grelha

“Energia”.

Para a obtemção destes resultados globais, é necessário que numa folha de cálculo sejam

determinados hora a hora, para as 8760 horas do ano, todos os parâmetros descritos na

formulação do sistema.

Figura 5-4: Gráfico anual das temperaturas de entrada na simulação do sistema

Para resumir estes modos de funcionamento apresenta-se uma listagem dos dias 01 e 02 de

Abril, referentes à serie climática sintética de Alcobaça, onde estes estão presentes na coluna

“Aq/Arr” da Figura 5-5.


224

Figura 5-5: Listagem de folha de cálculo do permutador de calor ar-solo

A contabilização das horas e energias de funcionamento em cada um dos regimes

(Aquecimento / Arrefecimento / Desligado), será efectuada mediante a tipologia de

funcionamento descrita na Figura 5-2.

A viabilização de qualquer sistema é um dos pontos fundamentais aquando da sua concepção.

Neste caso traduz-se num retorno do investimento a curto prazo, já acrescido da restrição do

limite energético máximo aceitável para os ganhos de aquecimento estabelecido pelo cálculo

do RCCTE [19], por forma a que o edifício não entre em sobre-aquecimento.

Apesar do valor bruto conseguido com o funcionamento no modo de aquecimento ser de

533MWh, este será reduzido para quase 142MWh, através da gestão técnica centralizada que,

dia a dia, mediante valores reais de funcionamento, adquiridos pelo sistema, manterá o

edifício num nível de conforto excelente, através da gestão dos diversos elementos passivos

implementados. [132] [134] [139] [143] [144]

A rentabilidade do sistema, tendo em conta o limite máximo no modo de funcionamento,

referido anteriormente, pode ser verificada através dos dados descritos na Figura 5-6. Se não

existisse esse limite a rentabilidade do sistema reduziria-se para 2 anos.


225

Figura 5-6: Análise de custos e rentabilidade considerando o limite energético para o RCCTE

5.2.3.Solar térmico

O sistema solar térmico foi concebido para ser a fonte principal do aquecimento de águas

quentes sanitárias, a utilizar nos balneários e cozinha, bem como no aquecimento ambiente,

através do sistema de piso radiante nos pisos 0 e 1 e no piso 2, por termoventilação com

baterias de água quente.

Face a estes critérios, foi utilizado o programa de calculo “Solterm 5” [107], para a

determinação das necessidades solares térmicas, sendo este programa de utilização obrigatória


226

pela regulamentação em vigor [19], para a verificação energética do edifício, com o

dimensionamento hidráulico a garantir o equilíbrio da instalação[55] [56] [147].

As necessidades globais de AQS, resultaram da determinação do volume de água necessário

diariamente e por horário de utilização, através do cálculo de consumo hídrico.

No cálculo de consumo hídrico foi considerado, que por dia, no máximo, só seriam 96 os

potenciais utilizadores de banhos e que em termos médios o consumo por utilizador é de

19,73 L/dia. Deste cálculo resultou ainda que o volume de água para a cozinha foi estimado

em 3150 L/dia. [64]

Quanto às necessidade globais de aquecimento ambiente (AQP), foi considerado que apenas

seria servido cerca de 25% da estimativa máxima de aquecimento. Daí resultou que as

necessidades máximas do piso radiante [59] [60] [137], têm uma potência de 156,188 kW. A

estimativa máxima da potência a utilizar no sistema de termoventilação é de 121,759 kW o

que, considerando a maximização da utilização das máquinas a este sistema associadas, foi

distribuído a termoventilação por duas unidades, uma para os balneários e a restante para

todos os outros espaços do piso 2, restringindo-se então o valor máximo de potência a

considerar como o limite máximo fornecido pelas baterias de água quente presentes no

sistema, este a ser de 94,516 kW. Resulta então que o valor global bruto para as necessidades

de potência aquecimento são de 250,704 kW.

Para este sistema foi então considerado que um volume de 3000L, distribuídos num depósito

de 1000L de acumulação para AQS e 2000L como reservatórios de inércia para o

aquecimento ambiente. Com base nisso foi efectuada a distribuição da carga para os regimes

de funcionamento de AQS e AQP, em função da hora de utilização no programa “Solterm 5”

[107], tendo-se obtido o balanço energético, descrito na Figura 5-9.

A modelização dos colectores solares térmicos a utilizar, foi orientada para a maximização

dos ganhos no período de Inverno, em virtude de nos meses de Julho e Agosto não existirem

consumos representativos da tipologia do edifício e por neste período, nas condições normais

de instalação (inclinação de 45º), a produção energética ser máxima e não existirem sistemas

que permitam essa dissipação de energia em excesso. Nesse sentido foi considerada uma

inclinação de montagem de 60º, para os colectores solares [145] e a sua quantidade será de 64

unidades, distribuídas em 4 grupos com cada 4 baterias de 4 colectores, ocupando grande


227

parte da área de cobertura útil do corpo principal do edifício, maximizando a produção no

periodo de Inverno.

Esta opção baseou-se ainda no resultado das necessidades energéticas calculadas através do

RCCTE [19], que demonstraram que para o AQS apenas seriam precisos 17843,65 kWh/ano e

no aquecimento ambiente, as necessidades auxiliares de aquecimento globais são de

273994,49 kWh/ano, o que na função AQP na utilização de um volume de inércia de 2000L,

se traduz em 28447 kWh/ano e os restantes são associados a outros sistemas passivos de

aquecimento e à inércia térmica do edifício.

Obtiveram-se então os perfis de consumo diários (Figura 5-7) e mensais (Figura 5-8), tanto

para AQS como para AQP, nos regimes de funcionamento lectivo e férias.

Figura 5-7: Perfil de consumos diário das instalações AQS e AQP nos regimes de aula e férias


228

Figura 5-8: Perfil de consumos mensais das instalações AQS e AQP nos regimes de aulas e férias

Figura 5-9: Balanço energético resultante da simulação no “Solterm 5” [107]


229

5.2.4.Solar fotovoltaico

O sistema solar fotovoltaico compreendia, quase até à conclusão deste estudo (Figura 5-10),

apenas a implantação de 184 módulos de 160Wp na fachada, com uma inclinação de 90º,

formando grupos sob os quais era aproveitado o calor dissipado pelos módulos e transmitido

para o colector de ar. Esse colector, existente entre os módulos e a fachada, permite efectuar

uma pré-climatização do ar que entra nas salas de aula, bem como extrair o ar quente no

período de arrefecimento.

Figura 5-10: Integração inicial do sistema fotovoltaico na fachada Sul do edifício

Com esta distribuição e utilizando o programa de cálculo, “Sunny Design” [180],

disponibilizado pelo fabricante do inversor, a SMA, na localização de Lisboa, local mais perto

existente na base de dados, foram distribuídos os módulos pelo conjunto de inversores

compatíveis com a solução. Desta simulação inicial resultou que, dos 184 módulos, 120

seriam ligados a 4 inversores de 5kW e em cada um deles, seriam ligados 10 módulos a cada

uma das 3 saídas (“string”). Os restantes 64 módulos, seriam ligados a 4 inversores de 2,5kW,

com cada 2 saídas de 8 módulos.

Desta solução resultou que a a energia produzida pelos 184 módulos, traduzia-se em 25067

kWh/ano. Este valor é a soma dos resultados parciais obtidos pelos cálculos apresentados na

Figura 5-11 e Figura 5-12.


230

Figura 5-11: Resultado inicial da simulação do sistema PV1 na fachada pelo Sunny Design da SMA [180]

Figura 5-12: Resultado inicial da simulação do sistema PV2 na fachada pelo Sunny Design da SMA [180]


231

Com o resultado final do cálculo do RCCTE [19] ao edifício, chegou-se à conclusão que

poderia ser melhorado ainda mais o desempenho do edifício com pequenas modificações

arquitectónicas, ao nível da disposição da cobertura do ginásio, passando as janelas da

orientação Sul para a Norte e alterando o formato da cobertura, conforme Figura 5-13. Outra

motivação para esta alteração final, deveu-se a que no tempo passado entre o estudo inicial e a

sua conclusão, os custos dos módulos fotovoltaicos baixaram e a experiência adquirida

permitiu aprofundar novas soluções. Nesse sentido aumentou-se ainda mais a componente

electroprodutora do edifício, com uma nova solução para os módulos a implantar na fachada,

passando agora a ser 180 [148], com 190Wp e ainda com a nova solução da cobertura (Figura

5-13), foi possível implantar mais 180 módulos [151] de 205Wp, em 15 filas de 12 módulos

na posição EW, pela aplicação de diversos sistemas passivos. Ao nível da fachada,

mantiveram-se os 28 grupos de 6 módulos, que formam o colector de ar, tendo sido alterada a

disposição nesta ao nível do piso 2 (Figura 5-14).

Com a disposição final da cobertura [57] [181], conseguiu-se que a iluminação natural do

ginásio (Figura 4-21), fica-se com uma melhor uniformidade. E além disso, fosse possível a

disposição de módulos na superfície orientada a Sul, com uma inclinação ideal de 30º, sem

obstruções. Estes módulos além da componente electroprodutora, favorecem ainda o edifício,

na componente térmica, pois com um U menor, existe uma consequente redução das perdas

térmicas pela cobertura.


232

Figura 5-13: Planta e corte da implantação do sistema fotovoltaico na cobertura do ginásio, com orientação Sul

Esta solução é também mais vantajosa, pelo aumento da produtividade energética e também

pela diminuição das perdas nos inversores, conforme se pode confirmar pelas simulações

efectuadas no “Sunny Design” (Figura 5-15 e Figura 5-16) [180], que se traduziu numa

produção energética global de 84372 kWh/ano.

Figura 5-14: Integração final do sistema fotovoltaico na fachada e Cobertura Sul do edifício


233

Figura 5-15: Resultado inicial da simulação do sistema PV na fachada pelo Sunny Design da SMA [180]

Figura 5-16: Resultado da simulação do sistema PV na cobertura pelo Sunny Design da SMA [180]


234

5.2.5.Cálculo comportamento térmico RCCTE

O desempenho energético anual do edifício, foi calculado pelo RCCTE [19]. Neste cálculo

foram introduzidas alterações pontuais, por forma a considerar a influência dos diversos

sistemas passivos implementados no edifício.

Nas perdas associadas à renovação de ar no edifício, foram introduzidas possibilidades de

coexistência de até 4 sistemas de ventilação no edifício (Figura 5-17), em que o resultado

final das perdas será a soma das perdas parciais, considerando que cada sistema funciona num

ambiente de ventilação monozona independente, com possibilidade de terem características

diferentes uns dos outros, contabilizando assim a correcta influência do parâmetro Vx,

aquando de ventilação mecânica e existência de recuperador de calor.

Estas alterações prendem-se com a necessidade de quantificar, com mais pormenor, a

influência de cada sistema, para rectificar a forma global de introdução dos sistemas até então

considerados. Com esta forma de cálculo verificou-se que as perdas associadas à renovação

de ar, neste caso, são superiores em 146%, do que se calculadas pela forma inicial. Pois o

rendimento do recuperador de calor, se considerado como inicialmente, afecta todos os

sistemas e não unicamente o que lhe diz respeito.

Ao nível das necessidades de aquecimento as alterações estão presentes na determinação dos

ganhos brutos do edifício, na ficha FCIV.1e (Figura 5-18), onde são somados os ganhos dos

diversos sistemas passivos, que seguidamente entram em consideração para o cálculo do

Factor de Utilização dos Ganhos Térmicos (η), pois o valor γ, determinado em função da

inércia térmica do edifício, demonstra a capacidade de aquecimento do edifício.

oaqueciment de brutas esNecessidadbrutos passivos Ganhos brutos internos Ganhos brutos solares Ganhos ++

=γ (91)

Nos ganhos passivos brutos, podem ser contabilizados todos os sistemas passivos capazes de

contribuir para as necessidades de aquecimento. Neste caso foram considerados como

possíveis de contribuição, os ganhos solares térmicos introduzidos nos sistemas de

aquecimento, piso radiante e termoventilação, ganhos brutos do permutador de calor ar-solo e

ganhos pelo colector de ar na fachada (Figura 5-19). Destes não foi possível determinar o

valor da sua contribuição, ficando como um dos trabalhos futuros.


235

Figura 5-17: Resultado do cálculo das perdas associadas à renovação do ar na ficha FCIV.1d do RCCTE


236

Figura 5-18: Resultado do cálculo dos ganhos solares, internos e passivos na estação de aquecimento na ficha

FCIV.1e do RCCTE


237

Figura 5-19: Resultado do cálculo dos ganhos úteis na estação de aquecimento na ficha FCIV.1e do RCCTE

No cálculo das necessidades de arrefecimento, foi introduzida também a influência dos

diversos sistemas passivos, na folha FVC.1a (Figura 5-20), onde nas perdas térmicas totais

estão somadas as perdas promovidas pelos sistemas passivos. Neste caso foram consideradas

as perdas brutas de arrefecimento do permutador de calor ar-solo, as perdas brutas do colector

de ar e as perdas associadas ao efeito chaminé. Nestas duas últimas não foi possível

determinar o valor da sua contribuição, ficando para um dos trabalhos futuros.

Inicialmente, foi prevista uma solução de orientação dos envidraçados da zona do ginásio a

Sul por forma a que o edifício tivesse menos perdas no Inverno. Tal solução foi modificada

pela necessidade de criar perdas térmicas no Verão, para que as respectivas necessidades

energéticas, Nvc, fossem nulas. Para que tal acontecesse foi modificada a orientação dos

envidraçados para Norte e estudada uma nova solução para essa cobertura [181], por forma

poderem implantar-se mais módulos fotovoltaicos, contribuindo assim para a aproximação ao

conceito de “Net Zero Energy Building”.


238

Figura 5-20: Resultado do cálculo das perdas na estação de arrefecimento na ficha FCV.1a do RCCTE

Na verificação das necessidades de aquecimento e arrefecimento do edifício, temos

respectivamente o valor de Nic=32,98 (Figura 5-21) e Nvc=0,52 (Figura 5-22). Este último

valor, só não é zero por impossibilidade imputável à metodologia de cálculo do RCCTE [19],

a qual demonstra não ter as considerações correctas na perspectiva do arrefecimento, por

impossibilitar em qualquer situação que o valor de Nvc seja nulo, obrigando mesmo em casos


239

de evidente superação do edifício face aos condicionalismos regulamentares, de uma

contabilização residual nas necessidades de arrefecimento.

Figura 5-21: Resultado do cálculo do Nic na ficha FCIV.2 do RCCTE


240

Figura 5-22: Resultado do cálculo do Nvc na ficha FCV.1g do RCCTE


241

Quanto à verificação das necessidades de AQS (Figura 5-23), foram considerados para

cálculo apenas 180 dias, correspondentes aos dias úteis lectivos. O número de utilizadores

potenciais das AQS e o seu consumo médio, estão em consonância com o balanço hídrico do

edifício, apresentado anteriormente, os quais são respectivamente de 96 utilizadores/dia e

19,73L/dia per capita.

Figura 5-23: Resultado do cálculo do Nac na ficha AQS do RCCTE

Neste cálculo foi introduzida a energia produzida pelo sistema solar térmico, destinada ao

AQS, conforme descrito no sistema solar térmico, bem como a utilização de uma caldeira de

condensação a gás natural [146], com um rendimento de 109%, na contabilização utilizando

sistemas convencionais.

A inércia térmica do edifício, representada na Figura 5-24, apresenta um valor de 559,20

Kg/m2, sendo de uma importância extrema, pois permite que o desempenho térmico do

edifício seja excelente, em resultado da capacidade de amortecimento térmico entre o exterior

e o interior.


242

Figura 5-24: Gráfico das curvas de rendimento correspondentes aos 3 escalões de inércia no cálculo do RCCTE

De extrema importância, para se alcançar e pretender incluir um edifício no conceito de

edifício com energia zero à rede [67] [182] [183], (NZEB - Net Zero Energy Building) é

necessário além de todas as preocupações relativas ao comportamento térmico do edifício,

acrescentar a introdução de energias renováveis para produção de energia eléctrica, que no

saldo anual entre a procura e oferta energética por parte do edifício, face à rede, este seja nulo.

Para prosseguir esse objectivo inseriram-se as produções eléctricas dos diversos sistemas de

energias renováveis, numa nova folha (Figura 5-25) criada no RCCTE [19] para este efeito.

Figura 5-25: Resultado da produção de energia eléctrica por sistemas renováveis contabilizados no RCCTE

A verificação das necessidades de energia primária (Figura 5-26) é o corolário do cálculo e

verificação do RCCTE [19], pelo que neste ponto foi realçada a componente percentual e de

rendimento dos diversos sistemas utilizados, tendo em conta o indicado pela ADENE [71] em

situações de múltiplos sistemas.


243

No caso em concreto foram considerados como activos neste cálculo, unicamente o

permutador de calor ar-solo, o solar térmico, a caldeira a gás, e o chiller. Destes a caldeira foi

considerada como equipamento a utilizar em casos extremos.

A produção de energia eléctrica pelos sistemas renováveis Pec, é inserida no cálculo do Ntc, a

subtrair, para que se possa considerar esta no referido balanço entre a oferta e procura

energética.

Toda a verificação apresentada face so RCCTE [19] em vigor, foi ainda reforçada, dando

solução a mais uma das fragilidades do RCCTE [19], no tratamento de edifícios bio-

climáticos ou auto-sustentáveis, onde se introduz um nova classe energética A++,

correspondente aos edifícios que conseguem ter um Ntc negativo. Este edifício é

comprovadamente um caso destes, pelo que se apresenta o seu valor final na Figura 5-26.

Figura 5-26: Resultado da verificação das necessidades de energia primário do edifício no RCCTE


244

5.2.6.Cálculo Energético RSECE

Verificado o excelente comportamento térmico do edifício, há necessidade de no âmbito do

RSECE, determinar a sua classe energética, por forma a cumprir a regulamentação em vigor

em função da tipologia do edifício.

O cálculo monozona baseou-se no método simplificado do factor global de conversão, tendo

para isso sido estimadas as horas de funcionamento de cada equipamento a instalar no

edifício, tanto eléctrico como de gás, onde com as respectivas potências, foi determinado

consumo energético anual, convertidas para energia primária.

A avaliação do consumo energético anual para a iluminação, foi efectuada através da EN

15193 [39], utilizando o programa de cálculo “Dialux” [184].

A avaliação do consumo de energia para os restantes equipamentos, foi efectuada através da

elaboração de um padrão de funcionamento de equipamentos (Climatização, tomadas e

equipamentos diversos), numa base anual em folha de cálculo, onde se estima por sectores o

respectivo consumo energético.

5.2.6.1.Iluminação

Na simulação da iluminação natural e integração com a iluminação artificial, foi utilizado o

programa de cálculo “Dialux” [184] e efectuada a avaliação de energia segundo a EN 15193

[39]. Além do cálculo luminotécnico onde se determinou o posicionamento das luminárias de

modo a se conseguir um nível médio de lux, correspondente a cada tipologia de espaço e sua

utilização, foi avaliada a energia dos sistemas intervenientes, a qual é obtida pela ponderação

das horas de utilização diurnas e nocturnas anuais, conjugadas com os factores de regulação,

manutenção, presença, ausência, eficiência, abastecimento de luz do dia, controlo da luz

artificial e transmissão luminosa dos envidraçados [94] [126].

A regulação “Daylight” [129] [185] [186], que foi implementada nas salas de aula, biblioteca

e corredores, irá permitir um ajuste automático na iluminação artificial, maximizando a

componente natural através da interacção do controlo solar nos estores de lamelas de lâminas

orientáveis [139], nos dois primeiros espaços.

Na Figura 5-27 e Figura 5-28, apresentam-se os resultados obtidos pelo cálculo no programa

“Dialux”, numa sala de aula tipo. Na primeira figura, os valores correspondem a uma


245

utilização a 100% de iluminação natural. Na segunda figura, estes correspondem a uma

utilização da iluminação artificial a 100%, complementada pela iluminação natural.

Figura 5-27: Resultados do cenário 2, cálculo de iluminação 100% natural, na sala de aula [184]


246

Figura 5-28: Resultados do cenário 1, cálculo de iluminação artificial a 100% com apoio da iluminação natural,

na sala de aula [184]

Se considerarmos isoladamente os valores energéticos calculados pela avaliação energética do

programa “Dialux”, pelas áreas iluminadas e não iluminadas, temos respectivamente,

139,62kWh/ano e 180,99kWh/ano, com o LENI [39] respectivo a ser de 3,93kWh/ano.m2 e

9,08kWh/ano.m2, sendo as áreas de cálculo, respectivamente de 35,51m2 e 19,93m2, para cada

sala de aula.


247

Em termos globais cada sala de aula tem um consumo 360,61kWh/ano, resultante das somas

parciais mensais descritas na Tabela 5-6, com o LENI [39] a ser de 5,78 kWh/ano.m2,

muitíssimo inferior ao limite de 38,1 kWh/ano estabelecido para esta tipologia.

Tabela 5-6: Resultados da avaliação mensal de energia, na sala de aula [184]

Mês Iluminação / Tarefa Visual

(kWh) LENI (kWh/m2)

Jan 27,82 0,50 Fev 27,10 0,49 Mar 26,50 0,48 Abr 26,16 0,47 Mai 25,99 0,47 Jun 26,08 0,47 Jul 25,91 0,47

Ago 26,12 0,47 Set 26,50 0,48 Out 26,93 0,49 Nov 27,52 0,50 Dez 28,03 0,51

Total 360,61 5,78

Alargada avaliação energética aos restantes espaços do edifício, obtém-se uma estimativa de

consumo energético para a iluminação artificial no edifício de 12972,39kWh, a qual

distribuída pela sua área útil de 4585,88m2, obtém-se um consumo de 2,83kWh/m2.ano.

A avaliação qualitativa do ELI [35] e quantitativa do LENI [39], para a sala de aula tipo pode

ser expressa pelos diagramas apresentados na Figura 5-29.

Figura 5-29: Diagrama de LENI - ELI para uma sala de aula [187]


248

5.2.6.2.Consumos energéticos de equipamentos

A regulamentação em vigor, relativamente à componente energética do edifício, trata este

assunto de uma forma muito genérica. O que neste caso se implementou foi, tendo a definição

dos equipamentos consumidores nas diferentes zonas do edifício, a previsão baseada numa

estimativa de horas de funcionamento espectável para cada um dos equipamentos. Essa

avaliação em projecto é de importância extrema e de grande dificuldade, para como é o caso,

se pretender atingir o objectivo de ter um edifício com a classificação NZEB [67].

O equipamento que foi objecto de um estudo mais pormenorizado, foi a UPS [141], pois o seu

consumo inviabilizaria o atingir do objectivo NZEB, se não tivessem sido tomadas medidas

de eficiência. Estas medidas passaram pela análise das fichas técnicas do produto,

comparando as perdas em carga e as perdas em modo estacionário, complementadas com a

velocidade de comutação. Para tal, recorreu-se ao relatório da ERSE de 2006 [188], para

determinar o indicador de qualidade de serviço, em função da zona de implantação do

edifício. Este indicador SAIFI MT (interrupções/PdE), presente no relatório referido,

correspondente às interrupções de fornecimento de energia para instalações alimentadas em

MT, tem o valor de 2,35 por se encontrar na zona B. O tempo de interrupção correspondente,

no mesmo relatório, é dado pelo indicador SAIDI MT (minutos/PdE), ao qual corresponde o

valor de 113,83 min.

Tendo em conta as perdas em regime estático, somou-se as de dupla conversão no modo,

“Super Eco Mode”, onde se considerou que após as interrupções seria efectuado o

carregamento a 100% das baterias durante 5 horas, correspondente ao seu tempo total de

carga [141]. O valor de consumo energético anual estimado para a UPS [141] foi de 5964,86

kWh.

Outros equipamentos sensíveis em termos de consumo, são os computadores. Neste caso

considerou-se a situação limite de em cada sala de aula existirem computadores portáteis para

todos os alunos, o que corresponde a 24 portáteis por cada uma das 24 salas de aula. Estes

terão as respectivas baterias a ser carregadas durante 6 horas por dia. Acresceu-se ainda o

consumo de Computadores de posto fixo, durante o mesmo período. Estes estão destinados

aos Professores, Secretaria e Biblioteca, cujo tempo médio de funcionamento diário é de 6

horas. O consumo anual destes equipamentos (portáteis e PC’s) estima-se em 9031,55 kWh.


249

Relativamente ao consumo do sistema de climatização, não foi considerada a influência dos

variadores de velocidade, os quais na prática reduziriam muito o consumo. Isto deveu-se a

não ser possível determinar os regimes de funcionamento dos motores dos ventiladores, por se

estar numa simulação simplificada de base anual. Em todo o caso, o valor estimado sem esse

factor de redução foi de 19563,47 kWh.

Posteriormente a essa avaliação, equipamento a equipamento, foram englobados em

diferentes sub-sistemas de consumo, de modo a avaliar qual ou quais, em fase de operação,

devem ter uma observação mais cuidada, para controlar os custos de funcionamento.

Os sub-sistemas criados (Tabela 5-7), pretendem caracterizar o funcionamento do edifício de

forma estrita, sendo os seguintes:

a) Ensino - Salas de aula, Auditório, Regie e Biblioteca;

b) Serviços - WC’s, Secretaria, Posto de Socorros, Corredores e Gabinetes;

c) Refeições - Cozinha, Refeitório e Bar;

d) Desporto - Ginásio e Balneários;

e) Climatização - AVAC e Piso Radiante.

Tabela 5-7: Consumos energéticos globais por sub-sistemas

Sub-sistema Electricidade (kWh) Gás natural (m3)

Ensino 25436 -

Serviços 9039 -

Refeições 22788 2126

Desporto 230 -

Climatização 19564 159

Numa análise sectorial os diferentes consumos podem resumir-se na Tabela 5-8 e distribuídos

graficamente pela Figura 5-30:

Tabela 5-8: Consumos energéticos globais por sector anualmente

Iluminação (kWh) Equipamentos (kWh) Climatização (kWh) Total (kWh)

12972 68903 21387 103262


250

Energia consumida

66%

21%

13%

Climatização

Iluminação

Equipamentos

Figura 5-30: Energia anualmente consumida por sector

5.2.6.3.Indice de eficiência energética - IEE

Com a auditoria energética efectuada por estimativa, conforme descrito anteriormente, cujos

dados completos fazem parte de cálculo existente no capítulo dos Anexos, inseriu-se os

valores globais de consumo e produção energética, nos campos respectivos da folha de

cálculo, descrita na Figura 5-31.

Neste cálculo obteve-se como valor final um IEE=-0,01 kgep/m2.ano, que se traduz na classe

energética A++, criada em virtude das considerações anteriores ao nível do RCCTE [19].


251

Figura 5-31: Cálculo do Indice de Eficiência, Classe Energética e Emissões CO2


252

5.2.7.Cálculo das emissões de CO2

Tendo em conta a regulamentação em vigor ao nível do Sistema de Certificação Energética,

as emissões de CO2, em ton., são obtidas multiplicando o valor do IEE pelo factor 0,0012.

Seguindo essa metodologia, o valor a considerar no âmbito do RSECE, traduz-se em -0,01

Kg/ano, não existindo a necessidade de plantação de arvores para o respectivo sequestro.

Outra metodologia [108], preconiza que o cálculo de emissões de CO2 deve ser efectuado,

considerando as influências parciais, de cada componente emissora, afectadas do respectivo

factor de conversão e só depois se poderá obter o seu valor global, somando os contributos

parciais, em função da quantidade de utentes no edifício.

.2 utilp

uc Nf

ffCeCO

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡ ××= [Kg/ano] (92)

.510 utilm

E NCf

C ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡×= [€] (93)

Onde:

CO2e é o valor das emissões calculadas em Kg/ano;

C é o consumo da componente em análise, com as unidades, dadas pela Tabela 5-9;

Nutil. é o número de utilizadores do edifício;

CE é o custo monetário relativo às emissões de CO2;

fc é o factor de conversão da componente em análise, dado pela Tabela 5-9;

fu é o factor de conversão unitária da componente em análise, dado pela Tabela 5-9;

fp é o factor de ponderação da componente em análise, dado pela Tabela 5-9;

fm é o factor de conversão para determinar o custo pela emissão de CO2, dado pela Tabela 5-9;

Tabela 5-9: Factores para o cálculo das emissões de CO2 [108]

Fonte emissora Unidades fc fu fp fm

Electricidade kWh 470 1 1 000 000 822,5

Gás Natural m3 2,587 1 1000 4527,25

Resíduos Sólidos Urbanos Kg 0,8339 30 1000 43779,75


253

Os factores de conversão foram obtidos por experimentação através de calculadora no sítio da

Carbono Zero [108], por não estarem disponíveis directamente.

Aplicando por fim esta metodologia aos consumos do edifício, considerando agora também a

componente de Residuos Sólidos Urbanos (RSU), resultante do consumo efectivo de água da

rede pública, temos um valor de emissões de CO2 diferente do obtido anteriormente, a que

corresponde a necessidade de plantação de árvores nativas e um custo monetário de emissões.

O valores globais relativos às emissões CO2, vêm então descritos na Figura 5-32.

Figura 5-32: Cálculo de Emissões CO2

Utilizando o factor de conversão 10 árvores para sequestro de 1,51 tonCO2e, temos que para o

presente estudo o sequestro anual é conseguido pela plantação de 1 arvore nativa.

6. Conclusões e trabalho futuro

255

6.CONCLUSÕES E TRABALHO

FUTURO


257

6.CONCLUSÕES E TRABALHO FUTURO

6.1.Considerações preliminares

Este tema, “Concepção de edifícios energeticamente eficientes com incorporação de energias

renováveis”, do qual resultou o presente trabalho, mostrou ser de grande actualidade face às

preocupações energéticas e à necessária renovação do parque escolar, um pouco por todo o

país.

O objectivo inicial era conceber um edifício energeticamente eficiente com a incorporação de

energias renováveis. Para este objectivo foram superadas as espectativas. A pretensão inicial

era o de inserir o edifício na classe energética A+. Apesar da introdução de sistemas passivos

e energias renováveis, seriam necessários sistemas complementares convencionais para suprir

cada uma das necessidades auxiliares. Ainda assim, estaria entre as melhores práticas até

agora concretizadas.

A escolha da tipologia da parede exterior, constituída por tijolo térmico de 24cm, deveu-se

por um lado ao melhor desempenho térmico desta solução face a uma solução convencional

com parede dupla, constituída por tijolos de 15+11, como pelo custo de fornecimento e

montagem associado, onde aparentemente a solução tradicional seria mais barata. Tal não se

verifica, pois os custos associados a 1m2 de parede tradicional (15+11) são de 12,94€ e de

1m2 de parede térmica (24) são de 10,25€.

Além desta poupança imediata também se deve contabilizar a argamassa de assentamento que

se economiza por não existirem juntas verticais e uma eventual redução no custo de mão de

obra devido à facilidade de aplicação. Relativamente ao conforto térmico e acústico e à

poupança energética a médio/longo prazo as vantagens são evidentes.

No caso do arrefecimento por contacto directo com o solo, este constitui a extensão da própria

envolvente do edifício (paredes, pavimento e eventualmente cobertura). Do ponto de vista

térmico, o interior do edifício encontra-se ligado ao solo por condução através daqueles

elementos. Este processo é particularmente eficiente em regiões de clima temperado, com a

desvantagem de no Inverno as perdas daí resultantes prejudicarem o desempenho do edifício,

pelo que se optou pela utilização de laje térrea com caixa de ar, com significativa diminuição

das perdas.


258

As orientações dos envidraçados a Sul são as mais favoráveis tanto no Inverno como no

Verão, pois no primeiro as cargas térmicas resultantes da radiação incidente são significativas

e contribuem grandemente, em função do factor solar, para a energia absorvida para o interior,

enquanto que no segundo, como o Sol está praticamente numa posição zenital ao meio dia,

não se faz sentir com muita intensidade a radiação incidente nesta fachada. Nas fachadas Este

e Oeste os envidraçados são desaconselháveis, pois no Inverno a radiação incidente é fraca,

não contribuindo grandemente para o aquecimento e no Verão como as inclinações da

radiação são muito pronunciadas, dá-se uma invasão dos compartimentos interiores com

elevadas cargas térmicas.

Inicialmente a iluminação artificial da sala de aula tinha uma malha de 3x3, conseguindo-se

uma iluminância média de 506lux e uniformidade de 54%, no plano de trabalho aos 0,6m.

Com a solução final, malha 2x3, obteve-se uma média de 348lux e uniformidade de 49%. Esta

opção foi motivada pela redução de consumos ao nível da iluminação das salas de aula, uma

vez que corresponde a mais de 2/3 destes. A integração da componente natural assegura a

qualidade e o nível exigido ao espaço, uma vez que o nível médio exigido varia entre 300 e

500lux.

Face à fraca qualidade do ar interior registada no edifício existente, onde os orifícios de

entrada de ar têm um desempenho insuficiente pela sua obstrução, resultante de recente

renovação de elementos construtivos, cuja intenção foi calafetar e manter as salas aquecidas,

proponho neste estudo, a automatização dos sistemas de ventilação associados aos elementos

activos e passivos. A qualidade do ar interior estará em continua monitorização e controlo,

assegurando-se que os valores limite de CO2 auditados na escola existente, não ultrapassarão

o estipulado regulamentarmente.

Embora o permutador de calor ar-solo por si só, não possa substituir um sistema de

climatização de ar convencional, pode reduzir significativamente a carga, arrefecendo o

edifício. Para um melhor desempenho no arrefecimento, deverá ser utilizada tubagem a maior

profundidade, com mais comprimento, menor diâmetro do tubo e velocidade do ar baixa. Por

outro lado, se o objectivo principal for o de reduzir as necessidades de aquecimento, deve ser

utilizado um enterramento o mais próximo da superficie, para beneficiar da radiação incidente

na superficie terrestre, actuando assim com a função acrescida de colector. Neste estudo foi

dada prevalência às necessidades de arrefecimento, pelo que se optou pelo enterramento à

profundidade de 3m.


259

O enquadramento do edifício existente tem um desempenho ligeiramente favorável ao edifício

proposto, pois a inclinação da encosta e a implantação do edifício existente no seu sopé,

protege-o dos ventos dominantes. Devido à dimensão superior do edifício proposto e à forma

da encosta onde está implantado, será necessário que se crie uma sebe viva que funcione

como uma barreira natural aos ventos frios dominantes, contribuindo dessa forma para a

diminuição da energia consumida na satisfação das necessidades de aquecimento.

Ao nível do colector de ar, na fachada, a automatização dos registos de ventilação foi uma

tarefa complicada, pois foi necessário assegurar que a montagem e manutenção de cada um

dos actuadores fosse efectuada pelo interior do canal de ventilação. Com a execução de um

protótipo poderá ser afinada a melhor forma de montagem que assegure o seu pleno

funcionamento.

A chaminé solar é um sistema extremamente útil, ainda mais quando aplicada na face Norte

dos espaços de maior utilização, as salas de aula. Esta consegue satisfazer tanto os processos

de ventilação, como os de iluminação natural. No sistema de ventilação, principalmente no

arrefecimento, substitui com eficácia a aplicação de sistemas activos. No sistema de

iluminação, face às características inter-reflectivas das paredes do ducto, conseguiu-se

garantir um elevado padrão de qualidade lumínica nos corredores dos dois pisos.

O sistema de piso radiante presente nos pisos 0 e 1 foi escolhido face a um sistema de

radiadores, por funcionar com um sistema de baixas temperaturas em contraponto ao outro de

médias temperaturas. Só assim é possível a integração com a produção de energia pelo

sistema solar térmico a custos rentáveis, além de que numa situação de necessidade de apoio

pela caldeira o seu consumo também será menor, pois não necessita de atingir uma

temperatura tão elevada.

A termoventilação foi considerada unicamente para o piso 2, face a tipologia de utilização

com necessidades de ventilação superiores aos pisos 0 e 1. O sistema de pré e pós tratamento

do ar, tanto no aquecimento como no arrefecimento, mostrou ser uma medida eficiente de

gestão dos recursos existentes face às previsíveis reduzidas necessidades térmicas nesse piso.

A protecção solar utilizada irá com certeza desempenhar melhor a sua função

comparativamente a sistemas de palas fixas, pois a sua gestão automatizada permite a

maximização de vários subsistemas activos e passivos, a esta inter-relacionados. Esta também

elimina o que acontece actualmente na quase totalidade das escolas que é a existência de


260

cortinas ou estores interiores, permanentemente fechados, impedindo a utilização da luz

natural, com o consequente desperdício no consumo energético pela utilização de iluminação

artificial.

O sistema solar térmico, no seu dimensionamento, ao ter em conta as necessidades energéticas

globais do edifício, permitiu que a área e inclinação de captação fosse maximizada para o

período de Inverno. Esta solução aumenta a eficiência do investimento, pois no período do

Verão a maior parte dos colectores solares não vão estar a produzir por não haver capacidade

de dissipação, sendo nesse período aplicada uma tela de ocultação sobre cada colector.

A opção de aplicação do sistema fotovoltaico foi fulcral para a concretização da classificação

NZEB. Conseguiu-se uma produção eléctrica global superior aos consumos do edifício. Ao

nível das fachadas, a redução de produção eléctrica, foi contrabalançada com a melhoria dos

ganhos térmicos internos das salas de aula. Com a integração fotovoltaica na cobertura do

ginásio, foi conseguida uma excelente produção eléctrica associada a uma diminuição das

perdas térmicas nessa área de implantação.

Apesar da gestão técnica centralizada, ser um requisito regulamentar para esta tipologia de

edifícios face ao RSECE, mostrou-se que a sua implementação não deve ser entendida como

obrigatória, mas sim como essencial para o contributo de redução e eficiência energética,

sendo uma mais valia para o edifício tanto nos custos de exploração, como na facilidade de

manutenção.

A opção pela tecnologia Lon Works como protocolo de comunicações na rede da gestão

técnica centralizada, ficou a dever-se ao seu carácter quase universal entre os fabricantes de

componentes eléctricos, o que por si só liberta o estudo para um número infindável de

soluções.

A qualidade da energia na rede do edifico foi também uma preocupação desde início deste

estudo. Para tal foi introduzido a montante uma bateria de condensadores automática cujo

objectivo é garantir um factor de potência igual a 1. Neste campo, também se conseguiu que a

UPS seleccionada, fornecesse à rede socorrida energia com um factor de potência igual a 1.

As classes energéticas dos equipamentos serão de elevada eficiência, com os motores de

classe EFF1, caldeira de condensação com rendimento de 109%. Os splits de expansão directa

aplicados na central técnica, com um EER de 3,4 são da classe A, a mais elevada para


261

equipamentos de arrefecimento com potência inferior a 12kW, conforme Directiva

2002/31/CE [189].

O “chiller” não tem até ao momento qualquer etiqueta energética, mas comparativamente com

outros sistemas de arrefecimento, como a expanção directa, tem um EER bastante mais baixo,

o que à partida não recomendava a utilização tipo de sistema “ar-água”, por consumir mais

energia que o sistema alternativo referido. Só que a sua utilização tem de ser analisada num

contexto global e nesse é, com grande certeza um sistema eficiente, pois a climatização “ar-

água” utilizada no piso 2, recorre a uma fonte energética gratuita, sistema solar térmico para

aquecer a água, no modo de aquecimento. Com as técnicas activas e passivas descritas, o

edifício tem reduzidas necessidades de arrefecimento, já que nos meses de Julho e Agosto a

ocupação é muito reduzida. Um “chiller” de baixa potência é a solução mais eficaz, face ao

consumo energético e à rentabilidade económica.

Quanto ao sistema de reutilização de águas “cinzentas” e pluviais, demonstrou-se evidente a

aposta, neste edifício, nos 4R’s, ou seja, Reduzir consumos, Reutilizar, Reciclar e Recorrer a

origens alternativas de água. Tal redução não afecta só a componente hídrica, mas também as

emissões de CO2. Por um lado, a bombagem a montante reduz o seu consumo eléctrico, por

outro não são emitidas pela componte de resíduos sólidos urbanos, a qual está directamente

associada ao consumo de água da rede.

Na análise relativa às emissões de CO2, podemos ter duas conclusões distintas: Uma com base

na contabilização apenas do comportamento térmico do edifício, tal como é indicado pelo

RCCTE e RSECE, outra na contabilização de todas as componentes energéticas entre oferta e

procura como se preconiza para um edifício NZEB. Caso a abordagem das emissões de CO2

seja pelo comportamento térmico, podemos ainda ter duas soluções, uma de valor global, que

no caso se traduz em 0 Kg CO2/ano, uma vez que o parâmetro Ntc é inferior a zero e é com

base nele que é obtido o valor das emissões, multiplicando-o por um coeficiente de conversão

de 0,0012, ou então uma solução resultante dos somatórios parciais relativos às emissões de

cada sistema por si só, afectado do respectivo factor de conversão, o que para o caso de estudo

se traduz num valor de 0 Kg CO2/ano.

Para a abordagem preconizada pela tipologia de edifícios NZEB, considera-se que o valor das

emissões de CO2 pelo edifício é o resultado das somas parciais de todos os sistemas, os quais

são afectados do respectivo factor de conversão o que, para o caso de estudo, se traduz num

valor de 0 Kg CO2/ano.


262

Outra perspectiva de análise é dada pelo cálculo das emissões efectuadas por cada sistema

emissor de CO2, tais como consumos de electricidade, gás e resíduos sólidos urbanos

relativamente à população servida no edifício. Nesta perspectiva as emissões de CO2 deixam

de ser 0 e passam a ser de 107,40Kg/ano. Para contribuir para o seu sequestro anual, foram

implantadas 97 árvores de tipologia nativa na área de implantação do edifício, que

funcionarão também como sebe viva na protecção aos ventos dominantes.

Também do ponto de vista de emissões de CO2 este estudo superou os objectivos, pois o

edifício poderá ser considerado como “Zero” Carbono, uma vez que para compensar as suas

emissões anuais seria necessária apenas uma árvore das 97 plantadas. Estas funcionarão como

pólo de sequestro de emissões de CO2, contribuindo assim, também, para a diminuição do

impacto ambiental local.

Quanto às dificuldades encontradas durante este trabalho, estas prenderam-se com aspectos

pontuais relativos a formulações termodinâmicas e na incapacidade, face ao tempo disponível,

de apreender e dominar o programa de simulação dinâmica de edifícios (Design Builder). Este

facto motivou a verificação do comportamento térmico do edifício, utilizando a metodologia

do RCCTE e não a simulação dinâmica pelo Design Builder.

Outro dos factos que contribuiu para essa forma de cálculo, foi a utilização do cálculo base do

RCCTE numa plataforma universal, que é o EXCEL e dar-lhe alguns aspectos dinâmicos,

especialmente no que toca aos sistemas passivos, onde foi introduzida uma formulação

simplificada numa base horária, ao longo de um ano, concretamente para sistemas de

permutador de calor ar-solo. Esta perspectiva pode ser alargada a outros campos de análise do

comportamento térmico, sendo a ventilação natural um bom exemplo disso, considerando os

subsistemas aqui implementados, tais como o efeito chaminé, ventilação cruzada e colector de

ar. Por manifesta falta de tempo não puderam ser formulados e implementados, dada a

complexidade da sua integração numa plataforma simplificada, como é o caso do EXCEL.

6.2.Trabalho futuro

O trabalho futuro, utilizando como base este trabalho é diverso, uma vez que as áreas aqui

tratadas são vastas e praticamente abrangentes de toda a problemática a considerar num

edifício.


263

Como tal proponho:

Que seja realizada uma simulação dinâmica dos sistemas associados à ventilação

natural e garantia da qualidade interior, por forma a estimar com modelos de

comportamento passíveis de inserir na gestão técnica centralizada, continuando, se

possível com a implementação de um modelo simplificado, cuja simulação possa

introduzir os resultados no RCCTE, nos campos já abertos para introdução de

valores;

A Simulação do potencial eólico para a implantação de micro-turbinas eólicas na

cobertura, por forma a aumentar a capacidade de produção energética e contribuir

para a sustentabilidade económica ao nível dos custos de exploração de um edifício

com esta tipologia, pois os orçamentos das escolas são muito reduzidos e esta

produção, com venda à rede, contribui para a garantia de elevado padrão de

qualidade do modelo sócio-educativo, aumentando os recursos orçamentais para

novas e melhores soluções;

Implementar uma formulação matemática que determine a radiação solar, tendo em

conta os parâmetros atmosféricos obtidos na série climática sintética do local em

análise e que possa ser utilizado, tanto no cálculo de sistemas solares térmicos e

fotovoltaicos, como na melhoria do modelo do permutador de calor ar-solo, na

componente que contabiliza os ganhos solares sobre o solo;

Avaliar com mais rigor a componente acústica, bem como a avaliação higro-térmica

dos elementos construtivos utilizados, pois neste estudo foram analisados de forma

superficial aquando do cálculo do RCCTE, permitindo eliminar na fase de projecto

os problemas relativos às condensações e garantir que do ponto de vista acústico o

edifício tem um comportamento excelente, tendo em conta as características exigidas

a um edifício desta tipologia;

Finalmente, tendo o modelo simplificado em perfeito funcionamento, avaliar através

da utilização de um programa de simulação dinâmica, se os resultados obtidos com

base no RCCTE acrescidos de modelos simplificados dos sistemas intervenientes,

são ou não consistentes com os obtidos pela simulação dinâmica. Tendo em conta

que esta tem potencialidades quase ilimitadas em termos de programação, espera-se

que os resultados finais não sejam muito distintos dos aqui alcançados. Sendo a única


264

contrariedade a dificuldade de aprendizagem, implementação e domínio, para a

maioria dos potenciais técnicos que pretendam conceber edifícios com estes

sistemas, ou outros semelhantes, enquanto que, a ferramenta simplificada baseada no

EXCEL é de fácil interacção e domínio.

6.3.Considerações finais

Esta superação verificada ao longo deste estudo foi notória após os dados preliminares do

cálculo do RCCTE, tendo-se obtido uma classificação qualitativa muito superior ao

regulamentado. Assim propõe-se a criação de mais uma classe energética, A++, onde este

edifício se incluiria.

Esta análise levou a estender as ambições na classificação do edifício, introduzindo a

possibilidade de este estar incluído na classificação NZEB (Net Zero Energy Building), o que

após algumas afinações de pormenor relativamente ao desempenho de alguns sistemas, se

concretizou.

As afinações para a concretização da classificação NZEB no edifício em estudo, foram

conseguidas na iluminação artificial das salas de aula, diminuindo o nível médio de lux

pretendido, bem como na utilização, em todos os equipamentos motores, de variadores de

velocidade de classe EFF1, tais como ventiladores e elevador.

Foi ainda seleccionada uma UPS de 30kVA, com elevada poupança no seu consumo

energético, utilizando uma tecnologia “on-line” de dupla conversão com “by-pass” estático,

com a rede de alimentação em funcionamento estável e com um tempo de comutação de 2ms.

Esta tecnologia permite que, em repouso, as suas perdas sejam de 2,2%, atingindo os 8% na

função “on-line”. Este equipamento era, sem esta opção de poupança implementada, o mais

consumidor. Para o cumprimento do objectivo NZEB, ponderou-se a sua não existência,

assumindo-se com isso as eventuais falhas da rede eléctrica de alimentação. Tal não foi

necessário conseguindo-se, por um lado a função de energia socorrida nos equipamentos mais

sensíveis ligados à rede estruturada e por outro uma redução dos seus consumos.

Quanto à avaliação relativa a cada sistema passivo implementado, esta é excelente, pois

verificou-se que, tem pertinência na aplicação e melhoria da qualidade técnica, bem como no

conforto do edifício. Isto traduz-se numa rentabilidade de curto prazo, contribuindo dessa


265

forma para desmistificar a teoria de que, dificilmente têm retorno, face ao investimento,

tornando-se necessário dominar a técnica e optimizar a sua integração no edifício.

Os sistemas onde se verificam as maiores preocupações quanto à sua rentabilidade, são os

ligados às energias renováveis, onde se estima que tenham um retorno a médio prazo, se

considerados de forma isolada, isto porque ainda têm um custo significativo e a sua eficiência

na produtividade energética ainda é baixa, falo concretamente dos sistemas fotovoltaicos.

Se este edifício for executado, tendo em conta as condições de financiamento pelo QREN, as

quais foram apresentadas sob as diversas perspectivas de optimizar as candidaturas em função

dos eixos eligíveis para as alcançar e que estão descritas no capitulo II, pode traduzir-se numa

excelente oportunidade de conseguir concretizar a necessidade de resolução de um problema

concreto.

No caso presente, a construção de um Centro Escolar em Alcobaça, com o investimento

próprio da autarquia, irá traduzir-se num valor baixo, quando comparado com a realidade

conhecida em processos de financiamento para edifícios da mesma tipologia não tendo estes

as mesmas preocupações energéticas, ambientais e de conforto aqui apresentadas.

A 1ª lei da termodinâmica, designada como “Princípio da Conservação de Energia” e a lei de

Lavoisier, têm uma relação intrínseca. O que se verifica neste estudo, conseguindo-se a

classificação NZEB para o edifício objecto do “case study”, é a demonstração prática da

aplicação, “Na Natureza nada se cria, nada se perde, tudo se transforma”, que cada vez mais

devemos e teremos de prosseguir, para um Mundo Sustentável.

Vila Real, 29 de Dezembro de 2008

7. Bibliografia

267

7.BIBLIOGRAFIA

7. Bibliografia

269

7.BIBLIOGRAFIA

[ 1 ] Quadrio, Alexandre; Rebelo, Dora; Saraiva, Ana; Carta educativa do concelho de Alcobaça; Câmara Municipal de Alcobaça; Alcobaça; 2007

[ 2 ] Amorim, Cláudia; Desempenho térmico de edificações e simulação

computacional no contexto da arquitectura bioclimática - Estudo de casos na região de Brasília (Dissertação de Mestrado); Universidade de Brasília; Brasília; 1998

[ 3 ] Almeida, Manuela G.; Silva, Sandra M.; Climatização e instalações das

construções II - Térmica de edifícios (Apontamentos da disciplina de Física das Construções); Universidade do Minho; Guimarães; 2005

[ 4 ] Moita, Francisco; Energia solar passiva 1; DGE; Lisboa; 1985 [ 5 ] Gonçalves, Helder, Graça, João M.; Conceitos bioclimáticos para os edifícios em

Portugal; INETI; Lisboa; 2004 [ 6 ] Ivanóski, Chrystianne Goulart; Um modelo de processo de projecto e produção

de edifícios verticais, com uma visão "pavimentar" e de "interface horizontal", vizando integração entre layout de fachada e conforto (Tese de Doutoramento); Universidade Federal de Santa Catarina - Brasil; Florianópolis; 2004

[ 7 ] Silva, Sandra M.; Caracterização energético-económica de diversas soluções

construtivas (Dissertação de Mestrado); Universidade do Minho; Guimarães; 2001

[ 8 ] Lanham, A.; Gama, P.; Braz, R.; Arquitectura bioclimática - Perspectivas de

inovação e futuro; Instituto Superior Técnico; Lisboa; 2004 [ 9 ] Meneses, Milton Serpa; Avaliação do desempenho térmico de habitações sociais

de Passo Fundo - RS (Dissertação de Mestrado); Universidade de Passo Fundo - Brasil; Passo Fundo; 2006

[ 10 ] Panagopoulos, T.; Using microclimatic landscape to create thermal comfort and

energy efficiency; ESTUA - 1ª Conferência sobre edifícios eficientes; Faro; 2008 [ 11 ] Ventilation, good indoor air quality and rational use of energy - Report No 23;

European Commission - Joint Research Centre; Luxemburgo; 2003

7. Bibliografia

270

[ 12 ] Chaves, Flávio; Curso de AVAC; CEPEM – ESTA–IPT; Abrantes; 2007 [ 13 ] Chvatal, Karin M. Soares; Relação entre o nível de isolamento térmico da

envolvente dos edifícios e o potêncial de sobreaquecimento no verão (Tese de Doutoramento); FEUP; Porto; 2007

[ 14 ] Simões, Fausto; A green vitruvius - Princípios e práticas de projecto para uma

arquitectura sustentável; Ordem Arquitectos; Lisboa; 2001 [ 15 ] Mendonça, Paulo; Habitar sob uma segunda pele - Estratégias para a redução do

impacto ambiental de construções solares passivas em climas temperados (Tese de Doutoramento); Universidade do Minho; Guimarães; 2005

[ 16 ] Anselmo, I.; Nascimento, C.; Maldonado, E.; Paiva, J.; Pina dos Santos, C.;

Lopes, G.; Pinto, A.; Freitas, V.; Tirone, N.; Reabilitação energética da envolvente de edifícios residenciais; DGGE / P3E; Lisboa; 2004

[ 17 ] Beraldo, Juliano C.; Eficiência energética em edifícios: Avaliação de uma

proposta de regulamento de desempenho térmico para a arquitectura do estado de São Paulo (Dissertação de Mestrado); Universidade de São Paulo; São Paulo; 2006

[ 18 ] Freitas, Vasco P.; Pinto, Paulo; Permeabilidade ao vapor de materiais de

construção - Condensações internas; FEUP; Porto; 1998 [ 19 ] D.L. 80/2006, RCCTE - Regulamento das características de comportamento

térmico dos edifícios; Diário da República; I série; 04/04/2006 [ 20 ] Freitas, Vasco P.; Impermeabilização de paredes enterradas - Revestimentos

betuminosos pastosos e emulsões betuminosas; OPTIROC Portugal - Cimentos e Argamassas, Lda; Porto; 2003

[ 21 ] Papst, Ana L.; Uso de inércia térmica no clima subtropical - estudo de caso em

Florianópolis-SC (Dissertação de Mestrado); Universidade Federal de Santa Catarina - Brasil; Florianópolis; 1999

[ 22 ] Antunes, Bruno; Almeida, Edgar; Gaspar, Edgar; Edifícios: Técnicas de

aproveitamento passivo da energia solar; Universidade de Coimbra; Coimbra; 2004

[ 23 ] Freitas, Vasco P.; Aplicação de poliestireno extrudido na envolvente dos

edifícios; Iberfibran - Fibran Eco - Conforto Sustentável; Ovar; 2006

7. Bibliografia

271

[ 24 ] Sistema Dryvit (Consultado em 26/11/2008); www.esferovite.pt [ 25 ] Barreira, E.; Freitas, V. P.; Influência das condensações superficiais exteriores na

degradação do ETICS; Congresso Construção 2007; Coimbra; 2007 [ 26 ] Ferreira, Miguel; Curso de ventilação natural; Sindicato Português dos

Engenheiros Graduados na União Europeia, 2007 [ 27 ] Allard, Francis; Natural ventilation in buildings - A design handbook; European

Commission - Directorate-General for energy, altener program; London; 1998 [ 28 ] Hopkinson, R. G.; Petherbridge, P.; Longmore, J.; Iluminação natural; Fundação

Calouste Gulbenkian; Lisboa [ 29 ] Nissola, Liliane; A influência da luz natural na probabilidade de ocorrência de

ofuscamento em ambientes com terminais de video - Um estudo de caso; Universidade Federal de Santa Catarina (Dissertação de Mestrado); Florianópolis; 2005

[ 30 ] Ribeiro, Artur; Reabilitação / remodelação de instalações de iluminação pública -

Zona de intervenção: cidade de Alcobaça; ESTG; Leiria; 2005 [ 31 ] Baker, N. V.; Fanchiotti, A.; Steemers, K.; Daylighting in architecture - A

european reference book; Comission of European Communities - Directorate-General XII for sience, research and development; London; 1998

[ 32 ] Farada, R.; Fumagalli, K.; Energy saving through solar lighting systems;

Departement of Energy - Politecnico di Milano; Milão; 2008 [ 33 ] Ganslandt, Rüdiger; Hofmann, Harald; Handbook of lighting design; ERCO;

Vieweg; 1992 [ 34 ] Dehoff, Peter; Eficiência Energética e Fisiologia Humana - Impacto nas Soluções

Luminotécnicas - XVI Jornadas de luminotecnia; Zumtobell Staff; Tomar; 2008 [ 35 ] Tralau, Birthe; Evaluation of lighting quality with the “Ergonomic Lighting

Indicator” (ELI) – Implementation of the evaluation process and empirical study regarding its practicability - Lux junior 2007; Zumtobell Lighting; Dormfeld; 2007

[ 36 ] EN 12464-1:2002 - Light and lighting - Lighting of work places - part 1 - Indoor

work places; CEN; Bruxelas; 2002

7. Bibliografia

272

[ 37 ] Sousa, Marcos; Potencialidade de aproveitamento da luz natural através da utilização de sistemas automáticos de controle para economia de energia eléctrica (Tese de Doutoramento); Universidade Federal de Santa Catarina - Brasil; Florianópolis; 2003

[ 38 ] Directiva 2002/91/CE: Directive on the Energy Performance of Buildings;

European Commission; Bruxelas; 2002 [ 39 ] EN 15193-1:2006 - Energy performance of buildings - Energy requirements for

lighting; CEN/TC 169; Bruxelas; 2006 [ 40 ] Gonçalves, Helder; Interacção de sistemas solares passivos de ganho directo e de

ganho indirecto - Estudo numérico e experimental (Tese de Doutoramento); FEUP; Porto; 1990

[ 41 ] Gonçalves, Helder; Comportamento de sistemas solares passivos em edifícios

(Dissertação de Mestrado); FEUP; Porto; 1986 [ 42 ] Monteiro, Mónica; Permutadores de calor ar-solo. Análise da pré-viabilidade

(Dissertação de Mestrado); Universidade de Aveiro; Aveiro; 2008 [ 43 ] Gieseler, U. D. J.; Bier, W.; Heidt, F. D.; Cost efficiency of ventilation systems

for low-energy buildings with earth-to-air heat exchange and heat recovery; Conference on Passive and Low Energy Architecture - França; Toulouse; 2002

[ 44 ] Canha da Piedade, A.; Rodrigues, Moret; Domingos, S.; Pereira, S.; Ventilação

natural de edifícios com recurso a paineis solares integrados na fachada: Resultados experimentais obtidos na escola do Crato; Instituto Superior Técnico; Lisboa

[ 45 ] Rodrigues, Moret; Canha da Piedade, A.; Awbi, H. B.; The use of solar collectors

for room ventilation: A study using two numerical approaches; 7th Internation Conference on Air Distribution in Rooms (ROOMVENT 2000); Reading; 2000

[ 46 ] NP 1037-1: 2001 - Edifícios de habitação - Ventilação natural; IPQ; Lisboa; 2001

[ 47 ] Afonso, Clito; Uma metodologia para a caracterização de fluxos de ar multizona

em edifícios (Tese de Doutoramento); FEUP; Porto; 1989 [ 48 ] Viegas, João; Ferramenta simplificada para a previsão do desempenho da

ventilação natural; LNEC - Aplicação da ventilação natural e mista em edifícios; Lisboa; 2007

7. Bibliografia

273

[ 49 ] Szikra, Csaba; Hybrid ventilation systems; EGCN conference: "Environmental Friendly Building in Europe"; Budapeste; 2004

[ 50 ] Bansal, N. K.; Mathur, R.; Bhandari, M. S.; Solar chimney for enhanced stack

ventilation; Indian Institute of Tecnology Hauz Khas - India; Nova Deli; 1993 [ 51 ] Marti-Herrero, J.; Heras-Celemin, M. R.; Dynamic thermal simulation of a solar

chimney with PV modules; CIEMAT, International Conference "Passive and low Energy Cooling for the Built Environment"; Santorini; 2005

[ 52 ] Duffie, J.; Beckman, W.; Solar Engineering of Thermal Processes; John Wiley &

Sons; Nova York; 1991 [ 53 ] Energia fotovoltaica - Manual sobre tecnologias, projecto e instalação; Instituto

Superior Técnico; Lisboa; 2004 [ 54 ] PROT-Algarve, A situação energética na região do Algarve - Vol. II - Anexo

K1; CCDR - Algarve; Faro; 2006 [ 55 ] Lebeña, Eduardo; Costa, J. Cruz; Conversão térmica da energia solar -

instaladores de equipamentos solares térmicos; Sociedade Portuguesa Energia Solar; Lisboa; 1998

[ 56 ] Lebenã, Eduardo; Costa, J. Cruz; Instalações solares térmicas; INETI; Lisboa;

2008 [ 57 ] Sick, F.; Erge, T.; Photovoltaics in buildings - A design handbook for architects

and enginneers; International Energy Agency; London; 1996 [ 58 ] Tavares, Paulo; Concepção de edificios energeticamente eficientes - Uma

contribuição metodológica baseada em simulação computacional (Dissertação de Mestrado); Universidade de Coimbra; Coimbra; 2004

[ 59 ] Manual técnico sistema de aquecimento por chão radiante Wirsbo-evalPEX

(Consultado em 21/03/2008); www.uponor.pt [ 60 ] Doninelli, Mario; Systems with radiant panels; Caleffi [ 61 ] Rossa, Sara; Contribuições para o uso mais eficiente da água no ciclo urbano -

Poupança de água e reutilização de águas cinzentas (Dissertação de Mestrado); FEUP; Porto; 2006

7. Bibliografia

274

[ 62 ] Pereira, Sandra; Coelho, Carlos; Silva Afonso, Armando; O sistema de rega da casa do futuro da Universidade de Aveiro: Pesquisa de soluções inovadoras; Universidade de Aveiro; Aveiro; 2006

[ 63 ] NP 4434: 2005 - Reutilização de águas residuais urbanas tratadas na rega; IPQ;

Lisboa; 2005 [ 64 ] Bertolo, Elisabete; Aproveitamento da água da chuva em edificações

(Dissertação de Mestrado); FEUP; Porto; 2006 [ 65 ] Sautchuk, Carla; Farina, H.; Hespanhol, I.; Oliveira, L.; Costi, L.; Ilha, M.;

Gonçalves, O.; May, S.; Boni, S.; Schmidt, W.; Conservação e reuso da água em edificações; ANA - Agência Nacional de Águas / FIESP - Federação das Industrias do Estado de São Paulo / SidusCon-SP - Sindicato da Industria da Construção do Estado de São Paulo - Brasil; São Paulo; 2005

[ 66 ] LonWorks (Consultado em 2008); www.echelon.com [ 67 ] Voss, Karsten; Towards net zero energy buildings; University Wuppertal -

CYTED - Os Edifícios Bioclimáticos a integração das Energias Renováveis e os Sistemas Energéticos; Lisboa; 2008

[ 68 ] Castanheira, Luis; Gouveia, Joaquim; Energia, ambiente e desenvolvimento

sustentável; Sociedade Portuguesa da Inovação; Porto; 2004 [ 69 ] Silvestre, Mariel; O Princípio do Desenvolvimento Sustentável no Direito

Ambiental e instrumentos legais de sustentabilidade no que tange a algumas atividades geradoras de energia elétrica; Brasil Salomão e Matthes Advocacia; Barão de Mauá; 2004

[ 70 ] Lobão, Ricardo; Modelo simplificado de previsão do comportamento térmico de

edifícios (Dissertação de Mestrado); Universidade do Minho; Guimarães; 2004

[ 71 ] Perguntas & Respostas sobre o RCCTE (Consultado em 2008); www.adene.pt [ 72 ] Ribeiro, Eliseu; Caracterização do desempenho térmico da escola C+S de

Valongo do Vouga (Dissertação de Mestrado); Universidade de Coimbra; Coimbra; 1997

[ 73 ] Novas soluções para a utilização da energia - Um guia para as tecnologias

energéticas sustentáveis nas escolas; Energie-Cites / European Commission; Bruxelas; 2000

7. Bibliografia

275

[ 74 ] Gonçalves, Helder; Cabrito, P.; Oliveira, M.; Patrício, A.; Edifícios solares passivos em Portugal; INETI / ITE; Lisboa; 1997

[ 75 ] Gonçalves, Helder; Nascimento, Carlos; Prémio DGE 2003 - Eficiência

energética em Edifícios; DGGE / IP-3E; Lisboa; 2005 [ 76 ] R.C.M. 63/2003, Política energética Portuguesa; Diário da República; Lisboa;

28/04/2003 [ 77 ] RCM 169/2005, Política energética portuguesa; Diário da República; Lisboa;

06/10/2005 [ 78 ] D.L. 71/2008, Regulamento gestão consumo energia; Diário da República; I

série; 15/04/2008 [ 79 ] R.C.M. 119/2004, Programa nacional para as alterações climáticas - PNAC 2004;

Diário da República; Lisboa; 31/07/2004 [ 80 ] RCM 104/2006, PNAC 2006 - Plano nacional das alterações climáticas; Diário

da República; Lisboa; 31/07/2006 [ 81 ] PNALE - Plano nacional de atribuição de licenças de emissão de CO2; Instituto

do Ambiente; Lisboa; 2006 [ 82 ] D.L. 108/2007, Taxas sobre lâmpadas de baixa eficiência energética; Diário da

República; I série; 12/04/2007 [ 83 ] D.L. 312/2001, Ligação à rede do SEI; Diário da República; I série; 10/12/2001 [ 84 ] D.L. 101/2007, Regulamento de licenças para as instalações eléctricas; Diário da

República; I série; 02/04/2007 [ 85 ] D.L. 189/88, Alteração ao anexo II do D. L. 189/88, de 27 de Maio - Coeficientes

de produção energética renovável; Diário da República; I série; 27/05/1988

[ 86 ] D.L. 69/2000, Avaliação impacto ambiental; Diário da República; I série;

03/05/2000 [ 87 ] R.C.M. 154/2001, Programa E4 - Eficiência energética e energias endógenas;

Diário da República; Lisboa; 19/10/2001

7. Bibliografia

276

[ 88 ] D.L. 68/2002, Regulamento micro produção energia baixa tensão; Diário da República; I série; 25/03/2002

[ 89 ] D.L. 33-A/2005, Alteração ao anexo II do D. L. 189/88, de 27 de Maio -

Coeficientes de produção energética renovável; Diário da República; I série; 16/02/2005

[ 90 ] D.L. 197/2005, Avaliação impacto ambiental; Diário da República; Lisboa;

08/12/2005 [ 91 ] D.L. 78/2006, SCE - Sistema nacional de certificação energética e qualidade do

ar interior nos edifícios; Diário da República; I série; 04/04/2006 [ 92 ] D.L. 79/2006, RSECE - Regulamento dos sistemas energéticos de climatização

em edifícios; Diário da República; I série; 04/04/2006 [ 93 ] R.C.M. 86/2007, QREN 2007-2013; Diário da República; Lisboa; 03/07/2007 [ 94 ] Calumen 2.3.1 - Programa de cálculo de performances dos vidros; Saint-Gobain

Glass [ 95 ] HD32.1 - Thermal microclimate - Instrumento para estudar, medir e controlar o

microclima [ 96 ] Testo 445 - VAC - Analizador de CO2, Testo [ 97 ] Gameiro da Silva, M. C; Aplicações computacionais para avaliação do conforto

térmico; DEM-FCTUC; Coimbra; 2007 [ 98 ] TermaCAM PM575 PAL - Câmara de termografia, FLIR Systems [ 99 ] Rodrigues, Carla; Um modelo para a avaliação da eficiência hídrica de produtos

(Dissertação de Mestrado); Universidade de Aveiro (Dissertação de Mestrado); Aveiro; 2008

[ 100 ] Aproveitamento de água pluvial (Consultado em 25/03/2008); www.ecoagua.pt [ 101 ] Ficha técnica de controlador RWC 06 - Rain Water Control (Consultado em

21/04/2008); www.lnaguas.pt [ 102 ] Geberit Pluvia - Sistema de drenagem de águas pluviais sem pendentes

(Consultado em 19/05/2008); www.geberit.pt

7. Bibliografia

277

[ 103 ] Recuperação e aproveitamento de água da chuva e tratamento de águas (Consultado em 2008); www.ambietel.com

[ 104 ] ABNT/CEET-00.001.77 - Aproveitamento de água de chuva de coberturas em

áreas urbanas para fins não potáveis - Requisitos; ABNT, 2007 [ 105 ] D.L. 58/82, Plano de racionalização de consumos, Diário da República, I série,

26/02/1982 [ 106 ] Estação meteorológia de Alcobaça, Instituto de Meteorologia [ 107 ] Solterm 5.0 - Análise de desempenho de sistemas solares térmicos e

fotovoltaicos; INETI [ 108 ] Carbono zero - uma marca pelo clima; Evalue; Lisboa; 2006 [ 109 ] Tirone, Lívia; Matriz da água de Lisboa; www.lisboaenova.org ; Lisboa; 2006 [ 110 ] Costa, Laura Roldão; Coberturas ajardinadas - Contributo para um urbanismo

mais sustentável; UTAD / Casas saudáveis para o presente - Jornadas de Ecoconstrução; Paredes de Coura; 2007

[ 111 ] Morais, Caroline S.; Desempenho térmico de coberturas vegetais em edificações

na cidade de São Carlos-SP (Dissertação de Mestrado); Universidade Federal de São Carlos - Brasil; São Carlos; 2004

[ 112 ] Farmstead windbreaks: Planning; Iowa State University; Amnes; 1997 [ 113 ] Isolamento térmico de coberturas planas invertidas; Dow, 2006 [ 114 ] Ficha técnica XPS (Consultado em 15/02/2008); www.dow.com [ 115 ] Ficha técnica Lã Rocha (Consultado em 12/12/2007); www.esferovite.pt [ 116 ] Ficha técnica de lagetas térmicas (Consultado em 15/02/2008),

www.sotecnisol.pt [ 117 ] Ficha técnica de lagetas térmicas (Consultado em 15/02/2008); www.grazimac.pt

[ 118 ] Ficha técnica EPS (Consultado em 12/12/2007), www.esferovite.pt

7. Bibliografia

278

[ 119 ] Freitas, Vasco P.; Isolamento térmico de fachadas pelo exterior - Reboco delgado armado sobre poliestireno expandido - ETICS ; FUNDEC; Lisboa; 1997

[ 120 ] Ficha técnica de tijolo térmico 24 (Consultado em 28/02/2008);

www.preceram.pt [ 121 ] Dias, A. Baio, Experiência na marcação CE de produtos cerâmicos, Green-It -

Certificação Energética e ambiental dos Edifícios, CTCV - INETI, 2006 [ 122 ] Lança, Pedro; Capitulo 6 - Impermeabilização de caves; ESTIG; Beja; 2007 [ 123 ] Ficha técnica XPS (Consultado em 26/11/2008); Iberfibran - Fibran Eco -

Conforto Sustentável; www.iberfibran.pt [ 124 ] Manual do utilizador Pladur (Consultado em 2008); www.epul.pt [ 125 ] Catálogo geral de materiais Pladur (Consultado em 2008); www.pladur.com [ 126 ] Manual do vidro; Saint-Gobain Glass; Santa Iria de Azoia; 2000 [ 127 ] EN 12150-2:2004 - Vidro de segurança de silicato sodo cálcico temperado; CEN;

Bruxelas; 2004 [ 128 ] Thermal measurement, assessment and reference tables; Kawneer, 2002 [ 129 ] Catálogo Luxmate (Consultado em 17/09/2007); www.zumtobel.com [ 130 ] Catálogo geral 2004 (Consultado em 05/06/2007); www.eee.pt [ 131 ] Gonçalves, Helder; Edifício Solar XXI - Um edifício energeticamente eficiente

em Portugal; INETI; Lisboa; 2005 [ 132 ] Ficha técnica de actuadores Lon Works (Consultado em 09/11/2007);

www.belimo.com [ 133 ] Ficha técnica lamelas Beta (Consultado em 18/06/2008); www.proclima.pt [ 134 ] Catálogo de produtos Lon Works (Consultado em 05/10/2007);

www.schneiderelectric.pt [ 135 ] Catálogo ventilação 2008 (Consultado em 18/09/2008); www.france-air.com/pt

7. Bibliografia

279

[ 136 ] Al-Ajmi, F.; Loveday, D. L.; Hanby, V. I.; The cooling potential of earth-air heat exchangers for domestic buildings in a desert climate; College of Technological Studies - Kuwait, Loughborough University, De Montfort University, Elsevier; 2005

[ 137 ] Como projectar e realizar instalações de climatização radiante para aquecimento

e arrefecimento; Giacomini; Vila do Conde; 2004 [ 138 ] Catálogo ventilação e tratamento de ar (Consultado em 12/06/2007);

www.sandometal.pt [ 139 ] Ficha técnica estores "Warema" (Consultado em 29/06/2007); www.cruzfer.pt [ 140 ] Ficha técnica chiller (Consultado em 06/06/2007); www.daikin.pt [ 141 ] Ficha técnica UPS - SitePro 30kVA (Consultado em 10/11/2008);

www.lcpower.com.pt [ 142 ] Ficha técnica unidade "split" só frio (Consultado em 01/10/2007); www.daikin.pt [ 143 ] Lon - For intelligent buildings - Catalogue 2007/2008 (Consultado em

29/10/2007); www.svea.com [ 144 ] Room automation systems (Consultado em 29/10/2007); www.spega.com [ 145 ] Ficha técnica CPC 3E+ (Consultado em 09/04/2008); www.aosol.pt [ 146 ] Ficha técnica caldeira condensação Power HT 85 (Consultado em 06/09/2008);

www.roca-aquecimento.com [ 147 ] Catálogo geral (Consultado em 04/10/2007), www.caleffi.pt [ 148 ] Ficha técnica módulo BP 7190 (Consultado em 02/05/2007); www.bp.com [ 149 ] Catálogo Solar Line (Consultado em 07/05/2007); www.multi-contact.com [ 150 ] Catálogo exZhellent Solar (Consultado em 17/12/2008); www.generalcable.pt [ 151 ] Ficha técnica módulo Multisol P6-54 205 Performance (Consultado em

10/09/2008); www.scheuten.de [ 152 ] ESS - Electronic solar switch; SMA Solar Tecnology AG, 2006

7. Bibliografia

280

[ 153 ] Ficha técnica inversor SMC 6000A (Consultado em 01/06/2007); www.sma.de [ 154 ] DIN 1989-1:2001-10 - Rainwater harvesting systems - Part 1: Planning,

installation, operation and maintenance; Deutsches Institut fur Normung; Berlin; 2001

[ 155 ] Certificação hídrica de produtos (Consultado em 22/09/2008), www.anqip.pt [ 156 ] prEN 14055 - WC flushing cisterns. Part 1: Flushing cisterns with integral

overflow and valve outlet mechanism integral overflow and valve outlet mechanism; CEN; Bruxelas; 2008

[ 157 ] Ficha técnica elevador GeN2 Confort (Consultado em 06/09/2008);

www.otis.com [ 158 ] Motor efficiency labelling scheme; Brook Crompton; West Yorkshire; 2002 [ 159 ] Ficha técnica de Alpimatic - Bateria de condensadores automática anti-

harmónicas (Consultado em 2008); www.nemotek.pt [ 160 ] Ficha técnica de compensador activo de harmónicas (Consultado em 2008);

www.mgeups.com [ 161 ] Departement of Defense, USA; Cooling buildings by natural ventilation;

Departement of Defense; USA; 2004 [ 162 ] Brandle, James R.; Zhou, Xinhua; Hodges, Laurie; How windbreaks work -

EC1763; University of Nebraska; Lincoln; 2005 [ 163 ] D. L. 565/99, Introdução na natureza de espécies não indigenas da flora e fauna;

Diário da República; I série; 21/12/1999 [ 164 ] Plate, Erich J.; The aerodynamics of shelter belts; Agricultural Meteorology -

Elsevier; Amsterdão; 1970 [ 165 ] Lee, Sang-Joon; Lim, Hee-Chang; A numerical study on flow around a triangular

prism located behind a porous fence; Fluid Dynamics Research - Elsevier; Amsterdão; 2001

[ 166 ] Li, Wei; Wang, F.; Bell, S.; Simulating the sheltering effects of windbreaks in

urban outdoor open space; Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics - Elsevier; Amsterdão; 2007

7. Bibliografia

281

[ 167 ] Sládek, I.; Kozel, K.; Janour, Z.; Mathematical modelling of atmosferic flow over a shelter-belt; Wiley-VCH; Weinheim; 2006

[ 168 ] Wilson, John D.; Numerical studies of flow through a windbreak; Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics - Elsevier; Amsterdão; 1985

[ 169 ] Fang, Fuh-Min; Wang, D.Y; On the flow around a vertical porous fence; Journal

of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics - Elsevier; Amsterdão; 1997 [ 170 ] Neves, Mário V.; Bertolo, Elisabete; Rossa, Sara; Aproveitamento e reutilização

da água para usos domésticos; FEUP; Porto; 2006 [ 171 ] Tarifário de água, saneamento e resíduos sólidos urbanos - 2008;

www.smalcobaca.pt [ 172 ] Página da NASA/ RETScreen (Consultada em 2008);

http://eosweb.larc.nasa.gov/sse/RETScreen/ [ 173 ] EnergyPlus engineering reference - The reference to energyplus calculations; US

Department of Energy - EnergyPlus, 2008 [ 174 ] Calculador de viscosidade; LMNO Engineering, Research, and Software, Ltd,

2003 [ 175 ] White, Frank M.; Fluid Mechanics; McGraw-Hill, 2000 [ 176 ] Smith, R.; Sabarathinam, P.; A Simple and quick method of estimating Prandtl

number for fifty commonly used liquids; Journal of the Institution of Engineers (India), 2006

[ 177 ] Energyplus engineering reference - The reference to energyplus calculations;

EnergyPlus, 2008 [ 178 ] Lee, Kwang H.; Strand, Richard K.; Implementation of na earth tube system into

energyplus program; University of Illinois at Urbana-Champaign; Champaign; 2006

[ 179 ] Ground-source heat pump project analysis (Consultado em 23/06/2008);

www.retscreen.net [ 180 ] Sunny Design v1.46; SMA Solar Tecnology AG, 2008

7. Bibliografia

282

[ 181 ] Laukamp, H.; Herkel, S.; Kiefer, K.; Voss, K.; Andersen, S.; Architectural integration of photovoltaic systems - The new premises of Fraunhofer ISE; Fraunhofer ISE; Copenhaga; 2001

[ 182 ] Snyder, C.; Oraweic, R.; Santoro, S.; Michigan zero energy home designs; saving

summer's heat for winter space heating; Lawrence Technological University; Southfield, MI; 2003

[ 183 ] Torcellini, P.; Pless, S.; Deru, M.; Crawley, D.; Zero energy buildings: A critical

look at the definition; NREL Conference Paper; Pacific Grove; 2006 [ 184 ] Dialux 4.5 (Consultado em 23/04/2008); www.dialux.com [ 185 ] Daylighting in buildings; Directorate-General for Energy (DGXVII) - The

European Commission; Dublin; 1995 [ 186 ] The lighting handbook; Zumtobell Staff; Lemgo; 2004 [ 187 ] ELI - LENI Calculator, Version 3.0.4.0 (Consultado em 10/10/2008);

www.zumtobel.com [ 188 ] Relatório da qualidade de serviço - 2006 - Transporte e distribuição de energia

eléctrica em Portugal - Volume I - Sumário executivo; ERSE; Lisboa; 2007 [ 189 ] Directiva 2002/31/CE - Etiquetagem energética dos aparelhos domésticos de ar

condicionado, Jornal Oficial das Comunidades Europeias, 2002


283

8.ANEXOS


285

8.ANEXOS


287

8.1.Cáculo RCCTE

8.1.1.Cálculo da envolvente

8.1.2.Cálculo de vãos

8.1.3.Fichas do RCCTE

1-

Elem

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Altura base α Inverno Verão Altura base α Inverno Verão Altura base βesq. Ff esq I Ff esq V Altura baseV1 9,30 N 1,4 1 1 1,00 1,00 1,00 1,00V2 3,20 N 1,4 1 1 1,00 1,00 1,00 1,00V3 19,20 S 1,4 1 1 1,00 1,00 1,00 1,00V4 25,28 S 1,4 1 1 1,00 1,00 1,00 1,00V5 30,00 S 1,4 1 1 1,00 1,00 1,00 1,00V6 15,00 S 1,4 1 1 1,00 1,00 1,00 1,00V7 195,84 S 1,4 1 1 1,00 1,00 1,00 1,00V8 26,52 S 1,4 1 1 1,00 1,00 1,00 1,00 10,95 16,58V9 11,40 S 1,4 1 1 1,00 1,00 1,00 1,00V10 249,75 N 1,4 1 1 1,00 1,00 1,00 1,00V11 11,78 S 1,4 1 1 1,00 1,00 1,00 1,00V12 22,72 S 1,4 1 1 1,00 1,00 10,95 14,20 37,64 0,90 0,89V13 8,04 E 1,4 1 1 3,90 2,66 55,70 0,67 0,58 3,90 1,00 75,62 1,00 0,87 3,90 9,60V14 22,50 E 1,4 1 1 1,00 1,00 1,00 1,00V15 8,05 O 1,4 1 1 3,90 2,66 55,70 0,67 0,58 3,90 9,60 22,11 0,90 0,97 3,90 1,00

Vãos horizontaisV16 3,69 Horiz. 1,4 1 1 1,00 1,00 1,00 1,00

Fh FoVão UÁrea Orientação

Ff

V1V2V3V4V5V6V7V8V9V10V11V12V13V14V15

V16

Vãog ⊥

βdir. Ff dir I Ff dir V Loc Inverno Verão Inverno Verão Inverno Verão 0% protecção1,00 1,00 1,00 1,00 0,90 0,80 0,90 0,90 Janelas de alumínio ou aço Não 0,7 Duplo 0,631,00 1,00 1,00 1,00 0,90 0,80 0,90 0,90 Janelas de alumínio ou aço Não 0,7 Duplo 0,631,00 1,00 1,00 1,00 0,90 0,75 0,90 0,90 Janelas de alumínio ou aço Não 0,7 Duplo 0,631,00 1,00 1,00 1,00 0,90 0,75 0,90 0,90 Janelas de alumínio ou aço Não 0,7 Duplo 0,631,00 1,00 1,00 1,00 0,90 0,75 0,90 0,90 Janelas de alumínio ou aço Não 0,7 Duplo 0,631,00 1,00 1,00 1,00 0,90 0,75 0,90 0,90 Janelas de alumínio ou aço Não 0,7 Duplo 0,631,00 1,00 1,00 1,00 0,90 0,75 0,90 0,90 Janelas de alumínio ou aço Não 0,7 Duplo 0,63

33,44 0,92 0,90 Dir. 0,92 0,90 0,90 0,75 0,90 0,90 Janelas de alumínio ou aço Não 0,7 Duplo 0,631,00 1,00 1,00 1,00 0,90 0,75 0,90 0,90 Janelas de alumínio ou aço Não 0,7 Duplo 0,631,00 1,00 1,00 1,00 0,90 0,80 0,90 0,90 Janelas de alumínio ou aço Não 0,7 Duplo 0,631,00 1,00 1,00 1,00 0,90 0,75 0,90 0,90 Janelas de alumínio ou aço Não 0,7 Duplo 0,631,00 1,00 Esq. 0,90 0,89 0,90 0,75 0,90 0,89 Janelas de alumínio ou aço Não 0,7 Duplo 0,63

22,11 0,90 0,97 Duas 0,90 0,85 0,90 0,85 0,60 0,49 Janelas de alumínio ou aço Não 0,7 Duplo 0,471,00 1,00 1,00 1,00 0,90 0,85 0,90 0,90 Janelas de alumínio ou aço Não 0,7 Duplo 0,47

75,62 1,00 0,87 Duas 0,90 0,85 0,90 0,85 0,60 0,49 Janelas de alumínio ou aço Não 0,7 Duplo 0,47Vãos horizontais

1,00 1,00 1,00 1,00 0,90 0,90 0,90 0,90 Janelas de alumínio ou aço Não 0,7 Duplo 0,47

Fw Tipo de vidro ConstituiçãoQuadriculaTipo de caixilharia

FsFg

Ff

V1V2V3V4V5V6V7V8V9V10V11V12V13V14V15

V16

Vãog ⊥ g ⊥ g ⊥

100% Inverno Verão0,63 0,63 0,63 0,630,63 0,63 0,63 0,63

1 - Estore veneziano metálico Verde claro Média 0,09 0,09 0,63 0,251 - Estore veneziano metálico Verde claro Média 0,09 0,09 0,63 0,251 - Estore veneziano metálico Verde claro Média 0,09 0,09 0,63 0,251 - Estore veneziano metálico Verde claro Média 0,09 0,09 0,63 0,251 - Estore veneziano metálico Verde claro Média 0,09 0,09 0,63 0,251 - Estore veneziano metálico Verde claro Média 0,09 0,09 0,63 0,251 - Estore veneziano metálico Verde claro Média 0,09 0,09 0,63 0,25

0,63 0,63 0,63 0,631 - Estore veneziano metálico Verde claro Média 0,09 0,09 0,63 0,251 - Estore veneziano metálico Verde claro Média 0,09 0,09 0,63 0,25

0,47 0,47 0,47 0,470,47 0,47 0,47 0,470,47 0,47 0,47 0,47

Vãos horizontais0,47 0,47 0,47 0,47

Protecção 1 Cor gtClasse

I 2 V 1 N Altitude 46 m1640 ºC.dia Duração Aquec. 6,3 meses Temp. V. 19 ºC

Ap Taxa ren Nic Ni Nvc Nv Nac Na Ntc Nt

Edifício Escolar 4585,88 0,85 32,83 69,28 0,52 16,00 0,00 6,02 -5,33 1,58

Mapa de Valores Nominais para o Edifício

Zonas ClimáticasGraus-dias:

Fracção Autónoma N.º (m2) (RPH) (kWh/m2.ano) (kgep/m2.ano)

Local Alcobaça

(kgep/m2.ano)(kWh/m2.ano) (kWh/m2.ano) (kWh/m2.ano)(kWh/m2.ano) (kWh/m2.ano)

Edifício:Localização:

Nº de fracções autónomas: 1 (ou corpos 1 )

Ficha 2 - Levantamento DimensionalFicha 3 - Comprovação de Satisfação dos Requisitos Mínimos Fichas FCIV e FCV ( Anexos IV e V do RCCTE )

Nome: Inscrito na ANET com o nº

Data:

Anexos: 1. Declaração de reconhecimento de capacidade profissional para aplicação do RCCTE.2. Termo de Responsabilidade do Técnico Responsavel, nos termos do disposto na alínea e) do nº.2 do artigo 12º. do RCCTE.

Emissão de Licença ou Autorização Construção ( Nos termos da alínea a) do nº.2 do artigo 12º. )

Técnico Responsavel:

FICHA nº1REGULAMENTO DAS CARACTERISTICAS DE COMPORTAMENTO TÉRMICO DE

EDIFICIOS ( RCCTE)Demonstração da conformidade Regulamentar para

nos termos do disposto na alínea f) do nº2 do artigo 12º do RCCTE.

Câmara Municipal de:

Para cada fracção autónoma ou corpo incluir:

3. Declaração de conformidade regulamentar subscrita por perito qualificado, no âmbito do SCE,

Alcobaça

AlcobaçaCentro Escolar de Alcobaça

Edifício/FA :

4585,88 3,73

A U(m2) (Wm2.ºC) PAVIMENTOS

1,201,201,20

Total1,35

PAREDES 1,55Parede exterior em zona corrente 1 491,19 0,347Parede exterior em zona corrente 2 349,08 0,347Parede exterior em zona corrente 3 1166,17 0,347Parede exterior em zona corrente 4 361,71 0,347Parede exterior em zona betão armado 1 184,04 0,524Parede exterior em zona betão armado 2 12,13 0,524Parede exterior em zona betão armado 3 12,13 0,524Vãos opacos nas fachadas 10,33 5,873

Parede envolvente interior 1 258,75 0,456Parede envolvente interior 2 40,20 0,456 0,10Parede envolvente interior 3 38,21 0,456

PONTES TÉRMICAS 0,45PLANAS 0,15

Total 2923,94

COBERTURASCobertura invertida 1330,67 0,328Cobertura ajardinada 634,67 0,291Cobertura metálica 318,69 0,379Cobertura dos ductos 165,63 0,536Cobertura PV 270,00 0,373

Total 2719,66 0,4 0,8

Parede exterior 4423,57 371,54 1166,17 373,84 6335,12Parede Interior 337,16

262,25 30,54 357,74 8,05 658,58

3,69

m

Elementos em Contacto com o Solo Perímetro

B(m)Ψ

(W/m.ºC)Pavimento piso 2

Elementos correntes da envolvente

PAVIMENTOS1113,00

Ligações entre:

FICHA 2REGULAMENTO DAS CARACTERISTICAS TÉRMICAS

DE COMPORTAMENTO TÉRMICO DE EDIFÍCIOSLEVANTAMENTO DIMENSIONAL,

Escola - Alcobaça

Pé direito médio (ponderado):m2Área útil de pavimento:

108,95Paredes piso 1

Paredes piso 0

Pavimento piso 1

Pavimento piso 0

65,38

PAREDES140,15

1250,71

ENVIDRAÇADOS HORIZONTAIS (m2)

PAREDES (descrição sumária e valor de U)

VÃOS ENVIDRAÇADOS (especificar incluindo tipo protecção e

valor de Sv)

N NE E TotalOSO

0,55

58,00

639,26Fachada com padieira, ombreira ou

inclinada ou terraço

Fachada com varanda

Outras

0,20

COEFICIENTE DE ABSORÇÃO - α

NOS

COBERTURA

ÁREAS (m2) POR ORIENTAÇÃO

SE

PAREDE

não aquecidos

116,65

peitoril

Com caixa de estore

365,25

170,55

Duas paredes verticais

Fachada com pavimento intermédios

Fachada com cobertura

Ψ (W/m.ºC)

212,57 0,55

Pontes Térmicas Lineares Comprimento

(m)

Fachada com pavimento térreo

Fachada com pavimento sobre locais

Edificio EscolaFracção Autónoma Inércia Térmica Forte

Coeficiente U dos elementos exteriores U máximo admissível U máximo projecto VerificaçãoZona corrente vertical 1,6 0,347 SIMZona corrente horizontal 1 0,536 SIM

Coeficiente U dos elementos interiores U máximo admissível U máximo projecto VerificaçãoZona corrente vertical 2 0,456 SIMZona corrente horizontal 1,3 0,525 SIM

Dobro U máximo projecto VerificaçãoZona corrente 1 0,347Zona de ponte térmica plana 1 0,693 0,524 SIMZona corrente 2Zona de ponte térmica plana 2 SIMZona corrente 3Zona de ponte térmica plana 3 SIMZona corrente 4Zona de ponte térmica plana 4 SIM

Orientação g ⊥ vidro máximo g ⊥ vãos VerificaçãoN 0,56 0,63 SIMN 0,56 0,63 SIMS 0,56 0,09 SIMS 0,56 0,09 SIMS 0,56 0,09 SIMS 0,56 0,09 SIMS 0,56 0,09 SIMS 0,56 0,09 SIMS 0,56 0,09 SIMN 0,56 0,63 SIMS 0,56 0,09 SIMS 0,56 0,09 SIME 0,56 0,47 SIME 0,56 0,47 SIMO 0,56 0,47 SIM

Horiz. 0,56 0,47 SIM

Juntar pormenores construtivos definidores de todas as situações de potencial ponte térmica:

Caixas de estore ( se existirem ) ligações entre paredes e lajes de coberturaligações entre paredes e vigas paredes e pavimentos enterrados ligações entre paredes e pilares montagem de caixilharia. ligações entre paredes e lajes de pavimento

Técnico Responsável:Artur Manuel da Silva Ribeiro

Vila Real, 29 de Dezembro de 2008

Factores solares

FICHA 3REGULAMENTO DAS CARACTERISTICAS DE COMPORTAMENTO TÉRMICO DE

EDIFICIOS ( RCCTE)Requisitos Mínimos para a Envolvente de Edifícios

Zonas correntes

Pontes térmicas planas

Paredes Exteriores Área U U.A(m2) (W/m2.ºC) (W/ºC)

Parede exterior em zona corrente 1 491,19 0,347 170,32Parede exterior em zona corrente 2 349,08 0,347 121,04Parede exterior em zona corrente 3 1166,17 0,347 404,37Parede exterior em zona corrente 4 361,71 0,347 125,42Parede exterior em zona betão armado 1 184,04 0,524 96,36Parede exterior em zona betão armado 2 12,13 0,524 6,35Parede exterior em zona betão armado 3 12,13 0,524 6,35Vãos opacos nas fachadas 10,33 5,873 60,67

TOTAL 990,88

Pavimentos Exteriores Área U U.A(m2) (W/m2.ºC) (W/ºC)

TOTAL

Coberturas Exteriores Área U U.A(m2) (W/m2.ºC) (W/ºC)

Cobertura invertida 1330,67 0,328 436,94Cobertura ajardinada 634,67 0,291 184,86Cobertura metálica 318,69 0,379 120,71Cobertura dos ductos 165,63 0,536 88,81Cobertura PV 270,00 0,373 100,67

TOTAL 742,51

Paredes e pavimentos Perímetro ψ ψ.Bem contacto com o solo B (m) (W/m.ºC) (W/ºC)Pavimento piso 2 1113,00Pavimento piso 1 65,38Pavimento piso 0 1250,71Paredes piso 1 140,15 1,35 189,20Paredes piso 0 108,95 1,55 168,87

TOTAL 358,08

Pontes térmicas lineares Comp. ψ ψ.BLigações entre: B (m) (W/m.ºC) (W/ºC)Fachada com os pavimentos térreosFachada com os pavimentos 212,57 0,55 116,91Fachada com pavimentos intermédios 170,55 0,10 17,06Fachada com cobertura inclinada ou terraço 365,25 0,55 200,89Fachada com varanda 116,65 0,45 52,49Duas paredes verticais 58,00 0,15 8,70Fachada com caixa de estoreFachada com padieira, ombreira ou peitoril 639,26 0,20 127,85Outras

TOTAL 523,90

Perdas pela envolvente exteriorda Fracção Autónoma (W/ºC) TOTAL 2 615,37

Folha de Cálculo FCIV.1aPerdas associadas à Envolvente Exterior

Paredes em contacto com espaços Área U τ τ.U.Anão-úteis ou edifícios adjacentes (m2) (W/m2.ºC) (-) (W/ºC)Parede envolvente interior 1 258,75 0,456 0,70 82,53Parede envolvente interior 2 40,20 0,456 0,95 17,40Parede envolvente interior 3 38,21 0,456 0,30 5,22

TOTAL 105,15

Pavimentos sobre espaços não-úteis Área U τ τ.U.A(m2) (W/m2.ºC) (-) (W/ºC)

Pavimento térreo 2275,91 0,525 0,3 358,22

TOTAL 358,22

Coberturas Interiores Área U τ τ.U.A(tectos sob espaços não-úteis) (m2) (W/m2.ºC) (-) (W/ºC)

TOTAL

Vãos envidraçados em contacto Área U τ τ.U.Acom espaços não-úteis (m2) (W/m2.ºC) (-) (W/ºC)

TOTAL

Pontes térmicas Comp. ψ τ τ.ψ.B(apenas para paredes de separação para B (m) (W/m.ºC) (-) (W/ºC)espaços não-úteis com τ>0,7)

TOTAL

Perdas pela envolvente interiorda Fracção Autónoma (W/ºC) TOTAL 463,38

Incluir obrigatoriamente os elementos que separam a Fracção Autónoma dos seguintes espaços:Zonas comuns em edifícios com mais de uma Fracção Autónoma;Edifícios anexos;Garagens, armazéns, lojas e espaços não-úteis similares;Sotãos não-habitados.

Folha de Cálculo FCIV.1bPerdas associadas à Envolvente Interior

Vãos envidraçados exteriores Área U U.A(m2) (W/m2.ºC) (W/ºC)

Verticais:V1 9,30 1,4 13,02V2 3,20 1,4 4,48V3 19,20 1,4 26,88V4 25,28 1,4 35,39V5 30,00 1,4 42,00V6 15,00 1,4 21,00V7 195,84 1,4 274,18V8 26,52 1,4 37,13V9 11,40 1,4 15,96V10 249,75 1,4 349,65V11 11,78 1,4 16,49V12 22,72 1,4 31,81V13 8,04 1,4 11,26V14 22,50 1,4 31,50V15 8,05 1,4 11,27

Horizontais:V16 3,69 1,4 5,17

TOTAL 927,18

Folha de Cálculo FCIV.1cPerdas Associadas aos Vãos Envidraçados Exteriores

Zona 1 Zona 2 Zona 3 Zona 4Área Útil de Pavimento 2692,30 156,70 90,00 1646,88 (m2)

x x x xPé-direito médio 3,33 3,00 3,00 4,50 (m)

= = = =Volume interior (V) 8962,50 470,10 270,00 7402,73 (m3)

S N(Quadro a considerar sempre que o único dispositivo

VENTILAÇÃO NATURAL de ventilação mecânica existente seja o exaustor da cozinha)

Cumpre a NP 1037-1? (S ou N) N N N N

RPH = 0,85 0,85 0,85 0,85

Classe da Caixilharia (0, 1, 2 ou 3) 0 0 0 0

Caixas de Estore (S ou N) N N N N

Classe de Exposição (1, 2, 3 ou 4) 2 2 2 2(Ver Quadro IV.2)Aberturas Auto-reguladas? (S ou N) S S S S

Área de envidraçados>15% Ap? (S ou N) N N N N

Portas Exteriores bem vedadas? (S ou N) N N N N0 1 2 3

VENTILAÇÃO MECÂNICA (excluir exaustor da cozinha)

Caudal de Insuflação Vins - (m3/h) 2700 22439,9

Caudal Extraído Vev - (m3/h) 5173,4 2970 23063,5

Vf = 0,00 5173,40 2970,00 23063,50

Diferença entre Vins e Vev (m3/h) 0,00 5173,40 270,00 623,60

(volume int) V = 0,00 11,00 1,00 0,08 RPH (**)(**) O valor acima determina a consideração ou não de infiltrações

Infiltrações (Vent. Natural) Vx - (h-1) 0,00 0,00 0,50

Recuperador de calor (S ou N) N N N S

η = 0,593

Taxa de Renovação Nominal (mínimo: 0,6) 11,00 11,00 3,61 (Vf /V+Vx)

Consumo de Electricidade para os ventiladores 0,00 8,03 4,99 19,96 (kWh)

Volume 8962,50 470,10 270,00 7402,73x

Taxa de Renovação Nominal 0,85 11,00 11,00 3,61x x x x

0,34 0,34 0,34 0,14 (1-η)x0,34= = = =

TOTAL (W/ºC)

Folha de Cálculo FC IV.1dPerdas associadas à Renovação de Ar

9060,41

Orientação Tipo Área Factor de Factor Factor de Fracção Factor de Áreado vão (simples ou A orientação Solar Obstrução Envidraçada Sel. Angular Efectiva

envidraçado duplo) (m2) X (-) do vidro Fs (-) Fg (-) Fw (-) Ae (m2)g (-) Fh.Fo.Ff

N Duplo 9,30 0,27 0,63 0,90 0,7 0,9 1,00N Duplo 3,20 0,27 0,63 0,90 0,7 0,9 0,34S Duplo 19,20 1 0,63 0,90 0,7 0,9 6,86S Duplo 25,28 1 0,63 0,90 0,7 0,9 9,03S Duplo 30,00 1 0,63 0,90 0,7 0,9 10,72S Duplo 15,00 1 0,63 0,90 0,7 0,9 5,36S Duplo 195,84 1 0,63 0,90 0,7 0,9 69,96S Duplo 26,52 1 0,63 0,90 0,7 0,9 9,47S Duplo 11,40 1 0,63 0,90 0,7 0,9 4,07N Duplo 249,75 0,27 0,63 0,90 0,7 0,9 26,76S Duplo 11,78 1 0,63 0,90 0,7 0,9 4,21S Duplo 22,72 1 0,63 0,90 0,7 0,9 8,12E Duplo 8,04 0,56 0,47 0,60 0,7 0,9 0,81E Duplo 22,50 0,56 0,47 0,90 0,7 0,9 3,36O Duplo 8,05 0,56 0,47 0,60 0,7 0,9 0,81

Horiz. Duplo 3,69 0,89 0,47 0,90 0,7 0,9 0,88

161,74x

na zona I2 93x

Duração da estação de aquecimento - do Quadro III.1 (meses) 6,3=

94 762,15

(Quadro IV.3) 7 (W/m2)x

6,30 (meses)x

4585,88 (m2)x

0,72=

145 610,86 (kWh/ano)

28447 (kWh/ano)

141388 (kWh/ano)

(kWh/ano)Ganhos Colector Ar

Ganhos Internos Brutos

Ganhos Permutador Calor Ar-Solo

Duração da Estação de Aquecimento

Área Útil de pavimento

Ganhos Solar Térmico para Aquecimento

Folha de Cálculo FC IV.1eGanhos Úteis na Estação de Aquecimento (Inverno)

Radiação incidente num envidraçado a Sul (Gsul)do Quadro III. 8 (Anexo III) - (kWh/m 2.mês)

Ganhos Solares:

Área efectiva total equivalente na orientação Sul (m 2)

Ganhos internos médios

Ganhos Solares Brutos (kWh/ano)

Ganhos Internos

410208,02514291,02

3 a = 4,2 γ = 0,798(In. Fraca=1; In. Média=2; In. Forte=3)

Ganhos Solares Brutos + Ganhos Internos Brutos + Ganhos Passivos 240373,02+

28447,00+

141388,00+

=410208,02

xFactor de Utilização dos Ganhos Térmicos (η) 0,887

= 363 760,95

Inércia do edifício:

Necessidades Brutas de Aquecimento (da FC IV.2)Ganhos Solares Brutos + Ganhos Internos Brutos + Ganhos Passivos

Ganhos Permutador Calor Ar-Solo

Ganhos Brutos

Ganhos Úteis Totais (kWh/ano)

Ganhos Úteis Totais:

γ =

Ganhos Solar Térmico para Aquecimento

Ganhos Colector Ar

De FCIV.1a e FCIV.1c: (Áreas) m2

2586,782719,66

662,27

230,78

682,77

Área total: 6882,26/

17105,33=

FF 0,40

Graus-dias no local (ºC.dia) (do Quadro III.1) 1640

Auxiliar69,2863,35

70,93116,96

Nec. Nom. de Aquec. Máximas - Ni (kWh/m2.ano) 69,28

Folha de Cálculo FC IV.1fValor Máximo das Necessidades de Aquecimento (Ni)

Coberturas exterioresPavimentos exteriores

Factor de forma

Paredes exteriores

Envidraçados exteriores

De FCIV.1b:

Ni = 4,05 + 0,06885 GD Para FF > 1,5

Ni = 4,5 + (0,021 + 0,037FF) GD Para 0,5 < FF < 1

Ni = [4,5 + (0,021 + 0,037FF) GD] (1,2 - 0,2FF) Para 1 < FF < 1,5

Ni = 4,5 + 0,0395 GD Para FF < 0,5

(Áreas equivalentes, A .τ)

Paredes interiores

Envidraçados interiores

Volume (de FCIV.1d):

Coberturas interioresPavimentos interiores

Coeficiente Global de Perdas (W/ºC)

Graus-dias no Local (ºC.dia)

Necessidades Brutas de Aquecimento (kWh/ano)

Consumo de Electricidade para os ventiladores (kWh/ano) (de FCIV.1d)

Ganhos Totais Úteis (kWh/ano) (de FCIV.1e)

Necessidades de Aquecimento (kWh/ano)

Área Útil de Pavimento (m2)

Nec. Nominais de Aquecimento - Nic (kWh/m2.ano)

Nec. Nominais de Aquec. Máximas - Ni (kWh/m2.ano)

Folha de Cálculo FC IV.2Cálculo do Indicador Nic

Perdas térmicas associadas a: (W/ºC)

Envolvente Exterior (de FCIV.1a) 2615,37

Renovação de Ar (de FCIV.1d) 9060,41

Envolvente Interior (de FCIV.1b) 463,38

Vãos Envidraçados (de FCIV.1c) 927,18

0,024x

=13066,34

≤69,28

=150563,05

=32,83

/4585,88

-363760,95

x1640,00

=514291,02

32,98+

Perdas associadas às paredes exteriores (U.A) (FCIV.1a) 990,88 (W/ºC)+

Perdas associadas aos pavimentos exteriores (U.A) (FCIV.1a) (W/ºC)+

Perdas associadas às coberturas exteriores (U.A) (FCV.1b) 742,51 (W/ºC)+

Perdas associadas aos envidraçados exteriores (U.A) (FCV.1b) 927,18 (W/ºC)+

Perdas associadas à renovação do ar (FCIV.1d) 9060,41 (W/ºC)

=

Perdas especificas totais (Q1a) 11720,99 (W/ºC)

Temperatura interior de referência 25 (ºC)-

Temperatura média do ar exterior na estação de arrefecimento 19 (ºC)(Quadro III.9) =Diferença de temperatura interior-exterior 6

xPerdas especificas totais (Q1a) 11720,99 (W/ºC)

x2,928

+Perdas associadas ao permutador de calor ar-solo 148240 (kWh)

+Perdas associadas ao efeito chaminé (kWh)

+Perdas associadas ao colector de ar (kWh)

=Perdas térmicas totais (Q1b) 354 154,28 (kWh)

Folha de cálculo FCV.1aPerdas

OrientaçãoÁrea A

(m2)U

(W/m2ºC)

Coeficiente de absorção, α (Quadro

V.5)

α.U.A (W/ºC)

Int. de rad. solar na

estação de arrefec.

(kWh/m2) (Quadro III.9)

Ganhos Solares pela Envolvente

Opaca Exterior

N 491,19 x 0,347 x 0,4 = 68,13 x 200 x 0,04 = 545,02N 184,04 x 0,524 x 0,4 = 38,54 x 200 x 0,04 = 308,35E 349,08 x 0,347 x 0,4 = 48,42 x 420 x 0,04 = 813,40E 12,13 x 0,524 x 0,4 = 2,54 x 420 x 0,04 = 42,68E 10,33 x 5,873 x 0,4 = 24,27 x 420 x 0,04 = 407,72S 1166,17 x 0,347 x 0,4 = 161,75 x 380 x 0,04 = 2458,54O 361,71 x 0,347 x 0,4 = 50,17 x 420 x 0,04 = 842,83O 12,13 x 0,524 x 0,4 = 2,54 x 420 x 0,04 = 42,68

Horiz. 1330,67 x 0,315 x 0,4 = 167,62 x 730 x 0,04 = 4894,55Horiz. 634,67 x 0,281 x 0,8 = 142,49 x 730 x 0,04 = 4160,82Horiz. 318,69 x 0,369 x 0,4 = 47,04 x 730 x 0,04 = 1373,46Horiz. 165,63 x 0,517 x 0,4 = 34,24 x 730 x 0,04 = 999,78

19 181,58(kWh)

Folha de Cálculo FC V.1cGanhos Solares pela Envolvente Opaca

POR ORIENTAÇÃO E HORIZONTAL (inclui paredes e cobertura)

Orie

ntaç

ãoÁ

rea

A

(m2 )

Fact

or s

olar

do

vão

envi

draç

ado

(pro

tecç

ão s

olar

ac

tivad

a a

70%

)

Frac

ção

envi

draç

ada,

Fg

(Q

uadr

o IV

.5)

Fact

or d

e ob

stru

ção,

Fs

Fact

or d

e se

lect

ivid

ade

do v

idro

, Fw

(Q

uadr

o V

.3)

Int.

de ra

d. s

olar

na

est

ação

de

arre

fec.

(kW

h/m

2)

(Qua

dro

III.9

)

Gan

hos

Sola

res

pelo

s Vã

os

Envi

draç

ados

Ex

terio

res

N9,

30x

0,63

x0,

7x

0,90

x0,

8=

2,95

x20

0=

590,

59N

3,20

x0,

63x

0,7

x0,

90x

0,8

=1,

02x

200

=20

3,21

S19

,20

x0,

25x

0,7

x0,

90x

0,75

=2,

29x

380

=86

8,73

S25

,28

x0,

25x

0,7

x0,

90x

0,75

=3,

01x

380

=11

43,8

3S

30,0

0x

0,25

x0,

7x

0,90

x0,

75=

3,57

x38

0=

1357

,40

S15

,00

x0,

25x

0,7

x0,

90x

0,75

=1,

79x

380

=67

8,70

S19

5,84

x0,

25x

0,7

x0,

90x

0,75

=23

,32

x38

0=

8861

,09

S26

,52

x0,

25x

0,7

x0,

90x

0,75

=3,

16x

380

=11

99,9

4S

11,4

0x

0,25

x0,

7x

0,90

x0,

75=

1,36

x38

0=

515,

81N

249,

75x

0,63

x0,

7x

0,90

x0,

8=

79,3

0x

200

=15

860,

12S

11,7

8x

0,25

x0,

7x

0,90

x0,

75=

1,40

x38

0=

533,

00S

22,7

2x

0,25

x0,

7x

0,89

x0,

75=

2,67

x38

0=

1016

,16

E8,

04x

0,47

x0,

7x

0,49

x0,

85=

1,10

x42

0=

461,

62E

22,5

0x

0,47

x0,

7x

0,90

x0,

85=

5,66

x42

0=

2378

,42

O8,

05x

0,47

x0,

7x

0,49

x0,

85=

1,10

x42

0=

462,

19x

xx

x=

x=

xx

xx

=x

=x

xx

x=

x=

xx

xx

=x

=x

xx

x=

x=

Hor

iz.

3,69

x0,

47x

0,7

x0,

90x

0,9

=0,

98x

730

=71

7,84

xx

xx

=x

=x

xx

x=

x=

xx

xx

=x

=

TOTA

L 3

6 84

8,68

(kW

h)

PO

R O

RIE

NTA

ÇÃ

O E

HO

RIZ

ON

TAL

Folh

a de

Cál

culo

FC

V.1

dG

anho

s So

lare

s pe

los

Envi

draç

ados

Ext

erio

res

Ganhos Internos médios (W/m2) 7(Quadro IV.3)

x

Área Útil de Pavimento (m2) 4585,88

x

2,928

=

Ganhos internos Totais 93 992,2 (KWh)

Ganhos Solares pelos Vãos Envidraçados Exteriores 36848,68 (KWh)(FCV.1d)

+

Ganhos Solares pela Envolvente Opaca Exterior 19181,58 (KWh)(FCV.1c)

+

Ganhos internos 93992,20 (KWh)(FCV.1e)

=

Ganhos Térmicos Totais 150 022,46 (KWh)

Folha de cálculo FC V.1eGanhos Internos

Folha de cálculo FC V.1fGanhos Totais na estação de arrefecimento (verão)

Ganhos Térmicos Totais 150022,46 (kWh)(FCV.1f)

/

Perdas Térmicas Totais 354154,28 (kWh)(FCV.1a)

=

Relação Ganhos-Perdas ץ 0,424

Inércia do edifício (In. Fraca=1; In. Média=2; In. Forte=3) 3

1

-

Factor de utilização dos ganhos, η 0,984(Gráfico IV.1)

=

0,016

x

Ganhos Térmicos Totais 150022,46 (kWh)(FCV.1f)

=

Necessidades Brutas de Arrefecimento 2372,14 (kWh/ano)

+

Consumo dos ventiladores 4,60 (kWh)(se houver, exaustor da cozinha excluído) (Ev=Pvx24x0,03*M(kWh))

=

TOTAL 2376,74 (kWh/ano)

/

Área Útil de Pavimento (m2) 4585,88

=

Necessidades Nominais de Arrefecimento - Nvc 0,52 (kWh/m2.ano)

≤

Necessidades Nominais de Arref. Máximas - Nv 16 (kWh/m2.ano)(Nº2 do Artigo 15º)

Folha de cálculo FCV.1gValor das Necessidades Nominais de Arrefecimento (Nvc)

Massa do Elemento

Massa Superficial

Interior

Superficie Interior

Factor Correcção

Massa Elemento

Mt (Kg/m2) Msi (Kg/m2) Si (m2) r Msi.r.Si (Kg)

01 - Envolvente opaca exterior vertical 242 150 2368,15 1 355222,5

01 - Envolvente opaca exterior vertical 612 150 208,30 1 31245

01 - Envolvente opaca exterior vertical 78 150 10,33 0,5 774,75

03 - Coberturas exteriores 377 150 1330,67 1 199600,5




03 - Coberturas exteriores 23 150 270,00 1 40500

05 - Pavimentos sobre espaços não úteis 91 150 2275,91 1 341386,5

11 - Elementos interiores 91 300 1699,78 1 509934

11 - Elementos interiores 171 300 2371,11 1 711333

04 - Paredes em contacto com espaço não úteis ou edifícios adjacentes 103 150 258,75 1 38812,5

04 - Paredes em contacto com espaço não úteis ou edifícios adjacentes 103 150 40,20 1 6030

04 - Paredes em contacto com espaço não úteis ou edifícios adjacentes 103 150 38,21 1 5731,5

Total 2564429,25⁄

Área útil de pavimento, Ap (m2) 4585,88

Massa superficial Util por m2 de área útil de pavimentos, It (kg/m2) 559,20

3

Elemento Construção

INÉRCIA TÉRMICA DO EDIFÍCIO

Classe Inércia

0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

0,80

0,90

1,00

0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 1,60 1,80 2,00γ

η

Inércia Inverno FracaInércia Inverno MédiaInércia Inverno ForteAquecimentoArrefecimentoInércia Verão FracaInércia Verão MédiaInércia Verão Forte

Nº de ocupantes (Quadro VI.1) 96,00

Consumo médio diário de referência de AQS (MAQS) 19,73(edifícios residenciais - 40 litros/ocupante)

Aumento de temperatura necessário (ΔT) 45,00(considerar igual a 45ºC)

Número anual de dias de consumo (nd) 180,00(Quadro VI.2)

Energia despendida com sistemas convencionais (Qa) 17843,65 (kWh/ano)

Eficiência de conversão do sistema de preparação de AQS (ηa) 1,08(Ponto 3 do Anexo VI)

Eapoio 0,00 (kWh/ano)

Esolar 17845,00 (kWh/ano)

Eren 0,00 (kWh/ano)

Necessidades de energia para preparação de AQS, Nac 0,00 (kW.h/m2.ano)

Valor máximo para as nec. de energia para preparação de AQS, Na 6,02 (kW.h/m2.ano)

Nac ≤ Na? Verifica

Cálculo das necessidades de energia para preparação de água quente sanitária (Nac)

Eren - Fotovoltaico 1 29572,00 (kWh/ano)

Eren - Fotovoltaico 2 54800,00 (kWh/ano)

Eren - Eólico (kWh/ano)

Eren 84372,00 (kWh/ano)

Produção de energia por sistemas renováveis, Pec 18,40 (kW.h/m2.ano)

Cálculo da produção de energia por sistemas renováveis (Pec)

Ni (kWh/m2.ano) 69,28

Nic (kWh/m2.ano) 32,83

Nv (kWh/m2.ano) 16,00

Nvc (kWh/m2.ano) 0,52Na (kWh/m2.ano) 6,02Nac (kWh/m2.ano) 0,00Pec (kWh/m2.ano) 18,40

COP % util. Fpui COP % util. FpuvPermutador calor ar-solo 0,9 74% 0 0,9 99% 0Colector ar fotovoltaico

Solar térmico 0,3 25% 0Caldeira a gás 1,09 1% 0,086

Chiller 3 1% 0,29

Fpua (kgep/kWh) 0,086 Art. 18º - ponto 1

Fpue (kgep/kWh) 0,290 Art. 18º - ponto 1

Necessidades nominais globais de energia primária, Ntc -5,33 (kgep/m2.ano)

Valor máximo das nec. nominais globais de energia primária, Nt 1,58 (kgep/m2.ano)

R = -3,37

Valor máximo da potência da unidade aquecimento necessária 33,19 kW

Valor máximo da potência da unidade arrefecimento necessária 0,81 kW

Valor máximo da potência da unidade convencional de AQS necessária 0,00 kW

Necessidades Globais de Energia Primária

Inverno VerãoSistemas

A++


353

8.2.Padrão funcionamento - Iluminação

Dialuxnúmero

instalaçõesnº equi. Normal

nº lâmp. normal

Potência lâmp. Normal

Dias Lectivos

Horas Lectivas

Dias Férias

Horas Férias

Horas util. Dia

nº equi. Emergência

nº lâmp. Emergência

Potência lâmp. Emergência

Horas carga

PN (W) kWh/ano (un.) (un.) (un.) (W) (un.) tL (h) (un.) tF (h) tD (h) (un.) (un.) (W) te (h)

Sala Aula 14016 7694,64 24 9 2 28 180 7 1260 1 1 8 24

Anfi‐teatro 1280 133,12 1 24 2 26 104 4 1 8

Biblioteca 904 848,87 1 16 2 28 1 1 8

Corredor Esq. Piso 0 480 1 16 1 28 180 3 68 1 608 4 1 8

Corredor Dir. Piso 0 480 1 16 1 28 4 1 8

Hall Piso 0 228 1 7 1 28 4 1 8

Corredor Esq. Piso 1 480 1 16 1 28 4 1 8


Hall Piso 1 212 1 7 1 28 2 1 8

Corredor Esq. Piso 2 240 1 8 1 28 2 1 8


Corredor Post. Piso 2 432 1 14 1 28 5 1 8

Hall Piso 2 120 1 4 1 28 1 1 8

WC piso 0 e 1 368 78,752 4 3 1 28 180 1 68 0,5 214 1 1 8

Secretaria 224 388,864 1 4 2 28 1736

Posto Socorros 224 23,296 1 4 2 28 104

Sala Técnica 28 1,456 1 1 1 28 52

Regie 56 5,824 1 1 2 28 104

Sala Director 224 336,27 1 4 2 28

Gabinete professor 560 88,35 5 2 2 28

WC Professor 42 10,416 2 1 1 13 180 1 68 1 248 1 1 8

Arrecadação Gin. Piso 2 156 14,04 1 5 1 28 180 0,5 90 2 1 8

WC Piso 2 198 42,372 2 7 1 13 180 1 68 0,5 214 1 1 8

WC Def. Piso 2 21 1,302 1 1 1 13 180 0,25 68 0,25 62 1 1 8

Arrecadação Piso 2 13 0,806 1 1 1 13 180 0,25 68 0,25 62

Vest. Prof. Piso 2 56 6,944 1 2 1 28 180 0,5 68 0,5 124

Arrumos Piso 2 28 1,736 1 1 1 28 180 0,25 68 0,25 62

Segurança Piso 2 112 282,688 1 2 2 28 180 11 68 8 2524

Posto Transf. Piso 2 56 0,112 1 2 1 28 2

Central Term. Piso 2 64 3,328 1 2 1 28 52 1 1 8

Vestiário Func. Piso 2 64 7,936 1 2 1 28 180 0,5 68 0,5 124 1 1 8

Balneário Piso 2 296 58,312 2 5 1 28 180 1 68 0,25 197 1 1 8

WC Balneário Piso 2 52 3,224 4 1 1 13 180 0,25 68 0,25 62

Ginásio Piso 2 3236 167,76 1 8 1 400 180 2 360 1 2 18 24

Cozinha Piso 2 444 610,944 1 15 1 28 180 5 68 7 1376 3 1 8

Armazém Piso 2 56 13,888 1 2 1 28 180 1 68 1 248

Bar Piso 2 476 354,144 1 9 2 26 180 3 68 3 744 1 1 8

Copa Piso 2 52 12,896 1 1 2 26 180 1 68 1 248

Despensa Piso 2 112 27,776 1 2 2 26 180 1 68 1 248 1 1 8

Refeitório Piso 2 1472 315,7 1 28 2 26 2 1 8

28218 12972,39

Serviços

Refeiçõe

s

Total

Potência instalada

LocalEnsino

Despo

rto

173,47

1089,68

173,47

8. Anexos

357

8.3.Padrão funcionamento - Equipamentos

Potência equip.

Potência repouso

Potência carregamento

Potência Gás

Gás Electricidadenº inst.

nº equi.

nº fases

Coef. Simult.

Potência equip.

Potência repouso


Potência Gás

Dias Lectivos

Horas Lectivas

Dias Férias

Horas Férias

Horas util.

PN (W) PR (W) PC (W) PG (m3) m3/ano kWh/ano (un.) (un.) (un.) (un.) PN (W) PR (W) PC (W) PG (m

3) (un.) (h) (un.) (h) tDVentilador sala aula 979 528,77 24 2 1 0,36 170 180 3 540

Projector video sala aula 1273 916,42 24 1 1 0,43 370 180 4 720

Projector video auditório 123 5,55 1 1 1 1 370 180 0,25 45

Registo fachada 1 38 14 119,62 24 4 1 0,34 3,5 1,25 180 0,08 68 0,08 19,84

Registo fachada 2 22 13 114,54 24 4 1 0,34 2 1,2 180 0,08 68 0,08 19,84

Sistema som 133 6,00 1 1 1 1 400 180 0,25 45

UPS 2400 660 13856 5964,86 1 1 3 1 2400 660 13856 2,35 5 11,75

Estore sala aulas 622 61,71 24 2 1 0,36 108 180 0,4 68 0,4 99,2

Estore biblioteca 94 9,32 1 3 1 1 94 180 0,4 68 0,4 99,2

Computador PC 1992 2286,82 40 1 1 0,36 415 180 6 68 1 1148

Computador portátil 5875 6744,73 24 24 1 0,34 90 180 6 68 1 1148

Caldeira 33 8,53 158,658 0,62 1 1 1 1 100 8,53 180 0,075 68 0,075 18,6

Emissor/receptor wi‐fi 3 8,60 1 26 1 0,4 1 180 10 68 10 2480

Bastidor 120 1051,20 1 3 1 1 120 365 24 8760

CCTC interior 20 173,74 1 17 1 1 3,5 365 24 8760

CCTV exterior 64 560,64 2 2 1 1 48 365 24 8760

Monitor CCTV 20 175,20 1 2 1 1 30 365 24 8760

Gravador CCTV 36 315,36 1 1 1 1 108 365 24 8760

Regie 800 36,00 1 1 1 1 2400 180 0,25 45

Aspirador 833 956,67 1 1 1 1 2500 180 6 68 1 1148

Central Intrusão 50 438,00 1 1 1 1 150 365 24 8760

Central Incêndio 50 438,00 1 1 1 1 150 365 24 8760

Central telefónica 60 525,60 1 1 1 1 180 365 24 8760

Amplificador TV 30 262,80 1 1 1 1 90 365 24 8760

Elevador 4200 217,56 1 1 3 1 4200 180 0,25 68 0,1 51,8

Estore gabinetes 141 13,99 6 1 1 0,75 94 180 0,4 68 0,4 99,2

Bombagem reutilização águas 1 333 121,67 1 1 1 1 1000 365 1 365

Bombagem reutilização águas 2 333 121,67 1 1 1 1 1000 365 1 365

Secador mãos 3674 889,01 1 12 1 0,56 1640 180 1,25 68 0,25 242

Frigorífico 1 257 1124,20 1 1 1 1 770 365 12 4380

Frigorífico 2 257 1124,20 1 1 1 1 770 365 12 4380

Frigorífico 3 257 1124,20 1 1 1 1 770 365 12 4380

Estufa 3000 1014,00 1 1 3 1 3000 180 1,5 68 1 338

Descascador batatas 243 26,04 1 1 1 1 730 180 0,5 68 0,25 107

Triturador sopa 250 26,75 1 1 1 1 750 180 0,5 68 0,25 107

Exterminador insectos 40 350,40 1 4 1 1 30 365 24 8760

Máquina lavar 10150 3430,70 1 1 3 1 10150 180 1,5 68 1 338

Camara de legumes 217 949,00 1 1 1 1 650 365 12 4380

Potência instalada

EquipamentoEnsino

Serviços

Refeiçõe

s

Camara de diversos 217 949,00 1 1 1 1 650 365 12 4380

Potência equip.

Potência repouso


Potência Gás

Gás Electricidadenº inst.

nº equi.

nº fases

Coef. Simult.

Potência equip.

Potência repouso


Potência Gás

Dias Lectivos

Horas Lectivas

Dias Férias

Horas Férias

Horas util.

PN (W) PR (W) PC (W) PG (m3) m3/ano kWh/ano (un.) (un.) (un.) (un.) PN (W) PR (W) PC (W) PG (m

3) (un.) (h) (un.) (h) tD

Potência instalada

Equipamento

Camara de congelados 317 1387,00 1 1 1 1 950 365 12 4380

Módulo refrigerado 236 1035,14 1 1 1 1 709 365 12 4380

Módulo banho maria 1027 439,41 1 1 1 1 3080 180 2 68 1 428

Grelha 0 0,99 211,86 0,00 1 1 1 1 0,99 180 1 68 0,5 214

Fritadeira 0 0,56 189,28 0,00 1 1 1 1 0,56 180 1,5 68 1 338

Marmita 0 2,41 732,64 0,00 1 1 1 1 2,41 180 1,5 68 0,5 304

Forno 117 0,77 190,96 28,93 1 1 1 1 350 0,77 180 1 68 1 248

Fogão 0 1,87 800,36 0,00 1 1 1 1 1,87 180 2 68 1 428

Cobertura VEX COZ 3000 1014,00 1 1 3 1 3000 180 1,5 68 1 338

Cobertura VIN COZ 3000 1014,00 1 1 3 1 3000 180 1,5 68 1 338

Passadeira rolante 50 21,40 1 1 1 1 150 180 2 68 1 428

Balcão refrigerado ‐ bar 283 1241,00 1 1 1 1 850 365 12 4380

Vitrine ‐ bar 300 1314,00 1 1 1 1 900 365 12 4380

Moinho café 63 6,78 1 1 1 1 190 180 0,5 68 0,25 107

Máquina café 5000 1240,00 1 1 3 1 5000 180 1 68 1 248

Termo duplo 1000 428,00 1 1 1 1 3000 180 2 68 1 428

Grupo múltiplo 167 71,33 1 1 1 1 500 180 2 68 1 428

Cortador carnes frias 67 1,65 1 1 1 1 200 180 0,1 68 0,1 24,8

Hotte 100 21,40 1 1 1 1 300 180 1 68 0,5 214

Torradeira 800 171,20 1 1 1 1 2400 180 1 68 0,5 214

Grelhador prensa 733 156,93 1 1 1 1 2200 180 1 68 0,5 214

Bancada refrigerada 283 1241,00 1 1 1 1 850 365 12 4380

Máquina lavar loiça 1167 499,33 1 1 1 1 3500 180 2 68 1 428

Cobertura UTAN 4400 4259,20 1 2 3 1 2200 180 5 68 1 968

Cobertura Chiller 8700 2801,40 1 1 3 1 8700 55 5 47 1 322

Cobertura VE1 550 198,00 1 1 3 1 550 180 2 360

Cobertura VE2 1100 1738,00 1 1 3 1 1100 180 5 68 10 1580

Cobertura VE3 223 352,87 1 1 1 1 670 180 5 68 10 1580

Cobertura VI1 550 198,00 1 1 3 1 550 180 2 360

Cobertura AC1 1133 4964,00 1 1 1 1 3400 365 12 4380

Cobertura AC2 1133 4964,00 1 1 1 1 3400 365 12 4380

Registo ventilação 1 5 2 17,85 1 4 1 1 4 1,5 180 0,4 68 0,4 99,2

Registo ventilação 2 9 3 29,99 4 3 1 0,56 4 1,5 180 0,4 68 0,4 99,2




74765,65 696,52 13856,41 15,13 2283,76 64079,13Total

Clim

atização

Refeiçõe

s

Concepção de Edifícios Energeticamente Eficientes com Incorporação de Energias Renováveis

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