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Manuel Alberto Melo Moreira

Determinação das NecessidadesEnergéticas de uma Fracção Autónomaà luz do Decreto-Lei 118/2013

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3

Universidade do MinhoEscola de Engenharia

Outubro de 2014

Dissertação de MestradoCiclo de Estudos Integrados Conducentes aoGrau de Mestre em Engenharia Mecânica

Trabalho efetuado sob a orientação doProfessor Doutor Pedro Lobarinhas

Manuel Alberto Melo Moreira

Determinação das NecessidadesEnergéticas de uma Fracção Autónomaà luz do Decreto-Lei 118/2013

Universidade do MinhoEscola de Engenharia

i

Agradecimentos Parte desta etapa que agora acaba é resultado de um esforço pessoal acarinhado, direta

ou indiretamente, pelos que me rodeiam e deixam em mim o seu lado mais positivo.

Por isso, Um Muito Obrigado:

- Aos transeuntes das Taipas, Fneco, Leite, Soraia, Zé e Bete, amigos de longa data, que seguiram

cursos e universidades diferentes, mas teimaram em não separar-se. Pelos míticos cafés de

sexta/sábado à noite, onde tínhamos o nosso ponto de encontro semanal, e pelas férias passadas

juntos;

- Á irmandade do 5ºBZ, Ismael, Juma, Grelo, Tone, Sérgio, Jonas, construída e fortalecida ao longo

de toda o curso, por fortes demonstrações de companheirismo tanto no estudo como fora dele (as

quartas à noite vão ser bem diferentes a partir de agora);

- Ao professor Pedro Lobarinhas, pela orientação e apoio;

- À Carolina por todo o apoio prestado e pelos ensinamentos transmitidos;

- Aos Meus Pais e à Minha irmã. Estarei eternamente agradecido;

- E ainda tu, Roma.

iii

Resumo

A dissertação tem como base a perceção do impacto que os edifícios, ao longo dos anos,

têm nos consumos energéticos na Europa e em Portugal. Para o caso europeu, foram

apresentados dados que distinguem os consumos de edifícios de serviço e de habitação, e de que

forma evolui a legislação europeia sobre os edifícios com vista a travar consequências ambientais

e económicas. No caso de Portugal, apresenta-se também uma distribuição de consumos por tipos

de edifícios, e uma evolução da legislação nacional.

O caso de estudo prático resulta da aplicação da legislação em vigor, Decreto-Lei

118/2013, e estudo de um fração autónoma, enquadrada como um Pequeno edifício de comércio

e serviços (fração de um grande edifício de comércio e serviços) localizada em Bragança. As

necessidades energéticas foram calculadas com recurso a folha de cálculo STE-MONOZONA

(Cálculo Dinâmico Simplificado, do LNEG, para pequenos Edifícios de Comércios e Serviços), após

uma análise dos parâmetros climáticos da região e das características do edifício como as soluções

construtivas, os envidraçados e as pontes térmicas lineares. Foram também utilizadas duas folhas

de cálculo disponibilizadas pelo LNEC, para determinação do caudal de ar de infiltrações e o caudal

mínimo de ar novo.

Embora o caso de estudo tenha sido projetado sob o antigo regulamento (RSECE), a fração

foi analisada segundo o novo Decreto-Lei 118/2013. Desta forma verifica-se o comportamento

térmico desta fração face à nova legislação.

v

Abstract

This dissertation is based on the perception of the impact that buildings had over the years

on energy consumption, in Europe and Portugal. The European case presents data that distinguish

the consumption of service buildings and housing, and information how European legislation on

buildings evolves to halt environmental and economic consequences. The case of Portugal also

presents a distribution of consumption by types of buildings, as well as an evolution of national

legislation.

The case study results from the application of the Portuguese Ordinance 118/2013, an

autonomous fraction, (fraction of a large building of trade and services) located in Bragança. Energy

requirements were calculated using spreadsheet-STE MONOZONA (Dynamic Simplified

Calculation, of LNEG for small buildings Trades and Services), after an analysis of the climatic

parameters in the region and the characteristics of the building as the design solutions, the glazing

and the linear thermal bridges. It was also used two worksheets provided by LNEC for determining

the air flow infiltration and minimum flow of fresh air.

Although the case study has been designed under the old regulation (RSECE), the fraction

was analyzed according to Ordinance 118/2013. Thus, was observed the thermal behavior of this

fraction against the new legislation.

vii

Índice

Agradecimentos .......................................................................................................................... i

Resumo .................................................................................................................................... iii

Abstract ..................................................................................................................................... v

Índice ...................................................................................................................................... vii

Índice de Figuras ...................................................................................................................... ix

Índice de Tabelas ..................................................................................................................... xi

Lista de Símbolos .................................................................................................................... xv

Lista de Abreviaturas ............................................................................................................... xix

1. Introdução ........................................................................................................................ 1

1.2 Objetivos ................................................................................................................... 2

1.3 Estrutura ................................................................................................................... 2

2. Estado de Arte ...................................................................................................................... 5

2.1. Caso europeu ................................................................................................................ 5

2.1.1. Consumo energético ............................................................................................... 5

2.1.2. Evolução legislativa ................................................................................................. 6

2.2. Caso de Portugal ........................................................................................................... 9

2.2.1.Consumo energético ................................................................................................ 9

2.2.2.Evolução legislativa .................................................................................................. 9

2.2.3.Efeitos da evolução da legislação em Portugal ........................................................ 18

2.2.4.Recomendações de intervenção nos edifícios para o futuro ..................................... 22

2.3 Edifícios de balanço Energético quase nulo ....................................................................... 24

2.3.1 Contexto europeu .................................................................................................. 24

2.3.2.Caso Português ..................................................................................................... 25

3.Caso de Estudo ................................................................................................................... 27

3.1.Caracterização do edifício “Brigantia EcoPark” .............................................................. 27

3.2.Localização .................................................................................................................. 31

3.3 Parâmetros Climáticos .................................................................................................. 31

3.4.Sistemas de AVAC e AQS instalados .............................................................................. 33

3.4.1.AVAC ..................................................................................................................... 33

3.4.2.AQS ....................................................................................................................... 36

4.Fração em estudo ................................................................................................................ 37

viii

4.1.Planta e Áreas .............................................................................................................. 38

4.2.Espaços não úteis ......................................................................................................... 40

4.3.Sistemas de AVAC e AQS .............................................................................................. 42

4.3.1.AVAC ..................................................................................................................... 42

4.3.2.AQS ....................................................................................................................... 49

4.4.Estrutura ...................................................................................................................... 49

4.5.Soluções construtivas ................................................................................................... 50

4.5.1.Localização das Soluções construtivas ................................................................... 50

4.5.2.Determinação das soluções Construtivas ................................................................ 51

4.6.Vãos envidraçados ........................................................................................................ 77

4.6.1.Localização e sombreamento ................................................................................. 77

4.6.2.Fator de obstrução da radiação solar ...................................................................... 79

4.6.3.Características dos vãos envidraçados .................................................................... 80

4.7.Pontes térmicas lineares ............................................................................................... 84

5.Verificação dos requisitos térmicos da envolvente ................................................................. 89

6.Inércia térmica .................................................................................................................... 91

7.Necessidades de energia ..................................................................................................... 93

7.1.Dados de entrada na folha de cálculo............................................................................ 93

7.2.Dados de saída da folha de cálculo – Análise ................................................................ 95

8.Conclusões........................................................................................................................ 101

9.Bibliografia ........................................................................................................................ 103

10.Anexos ............................................................................................................................ 107

Anexo A ............................................................................................................................ 109

Anexo B ............................................................................................................................ 115

Anexo C ............................................................................................................................ 117

Anexo D ............................................................................................................................ 119

Anexo E ............................................................................................................................ 121

ix

Índice de Figuras Figura 1 - Consumo energético por setores na Europa – adaptado ............................................ 5

Figura 2 – Percentagem de edifícios de Habitação e de serviços - adaptado .............................. 6

Figura 3 - Consumo de Energia final e eletrético nos diferentes setores em Portugal ................. 9

Figura 4 – Evolução da Legislação em Portugal ....................................................................... 10

Figura 5 - Exemplo de certificado ............................................................................................ 11

Figura 6 – Aplicação do RCCTE E RSECE ................................................................................ 13

Figura 7 - Evolução dos principais requisitos do RCCTE E RSECE ............................................ 14

Figura 8 – Distribuição do número de certificados pelos distritos portugueses ......................... 18

Figura 9 - Distribuição anual do número de certificados emitidos - adaptado ............................ 19

Figura 10 - Evolução do desempenho energético dos edifícios por período construtivo ............. 20

Figura 11 - Evolução do valor de U nas novas construções - adaptado ..................................... 20

Figura 12- Recomendações propostas para os edifícios de habitação no fim de 2012 – adaptado

.............................................................................................................................................. 23

Figura 13 - Recomendações propostas para os edifícios de serviço no fim de 2012 - adaptado 24

Figura 14 - Prazos para o cumprimento da EPBD 2010 – adaptado ........................................ 25

Figura 15 - Possível definição de Edifícios de Balanço Energético quase nulo por parte da DGEG

.............................................................................................................................................. 26

Figura 16 – Vista Sul .............................................................................................................. 29

Figura 17 - Vista Este e Norte .................................................................................................. 30

Figura 18 - Vista Oeste ............................................................................................................ 30

Figura 19 - Localização - Brigantia Ecopark ............................................................................. 31

Figura 20 – Duplo Condicionamento (ventiloconvetor mais condutas provinientes da UTAN) .... 35

Figura 21 – Localização da fração em estudo – adaptado ....................................................... 38

Figura 22 - Planta da fração em estudo ................................................................................... 39

Figura 23 – Envolventes da fração .......................................................................................... 41

Figura 24 – Estrutura da fração .............................................................................................. 49

Figura 25 - Localização das Soluções Construtivas .................................................................. 51

Figura 26 – Pext1 ................................................................................................................... 53

Figura 27 – Pext1.1 ................................................................................................................ 54

Figura 28 - Pext1.2 ................................................................................................................. 55

Figura 29 - Pext1.3 ................................................................................................................. 57

x

Figura 30 - Pext2 .................................................................................................................... 58

Figura 31 – Pext2.1 ................................................................................................................ 59

Figura 32 – Pext3 ................................................................................................................... 60

Figura 33 – Pext3.1 ................................................................................................................ 62

Figura 34 – Pint1 ................................................................................................................... 63

Figura 35 - Pint2 ..................................................................................................................... 64

Figura 36 – Pint3 ................................................................................................................... 65

Figura 37 – Pint5 ................................................................................................................... 67

Figura 38 – P1 ....................................................................................................................... 69

Figura 39 - P2 ........................................................................................................................ 70

Figura 40 – C1 ....................................................................................................................... 73

Figura 41 – C2 ....................................................................................................................... 74

Figura 42 - C3 ........................................................................................................................ 76

Figura 43- Localização dos vãos envidraçados em Planta ........................................................ 79

Figura 44 - Vão tipo 1. ............................................................................................................ 82

Figura 45 - Vão tipo 2. ............................................................................................................ 82

Figura 46 - Vão tipo 3. ............................................................................................................ 83

Figura 47 - Vão tipo 4. ............................................................................................................ 84

Figura 48 – Isolamentos na ligação da fachada com cobertura e pavimento (laje de piso) –

adaptado ................................................................................................................................ 86

Figura 49 – Pontes térmicas lineares ...................................................................................... 87

Figura 50 - Isolamento térmico e caixilharia ............................................................................ 88

xi

Índice de Tabelas

Tabela 1 – Portarias ............................................................................................................... 16

Tabela 2 – Despachos ............................................................................................................ 17

Tabela 3 - Evolução de requisitos de referência – adaptado [36] .............................................. 22

Tabela 4 - Ajuste aos Parâmetros Climáticos ........................................................................... 32

Tabela 5 -Parâmetros climáticos ............................................................................................. 33

Tabela 6 - Caraterísticas das bombas geotérmicas .................................................................. 35

Tabela 7 - Caraterísticas das UTAN's e UTA’s .......................................................................... 36

Tabela 8 – Área Interior útil do edifício .................................................................................... 37

Tabela 9- Descrição da Fração em Estudo ............................................................................... 39

Tabela 10 - Espaços não úteis ................................................................................................ 40

Tabela 11 - Enquadramento do edifício ................................................................................... 46

Tabela 12 - Permeabilidade ao ar da envolvente ...................................................................... 47

Tabela 13 - Insuflação e extração por meios mecânicos .......................................................... 47

Tabela 14 – Solução construtiva de Pext1 ............................................................................... 53

Tabela 15 - Resistência superficial de Pext1 ............................................................................ 53

Tabela 16 - Msi, r, Rt e U – Pext1 ........................................................................................... 53

Tabela 17 – Solução Construtiva de Pext1.1 ........................................................................... 54

Tabela 18 - Resistência superficial de Pext1.1 ......................................................................... 54

Tabela 19 - Msi, r, Rt e U – Pext1.1 ........................................................................................ 55



Tabela 22 - Msi, r, Rt e U – Pext1.2 ....................................................................................... 56


Tabela 24 - Resistência superficial de Pex1.3 .......................................................................... 57

Tabela 25 - Msi, r, Rt e U – Pext1.3 ....................................................................................... 57

Tabela 26 - Solução construtiva de Pext2 ................................................................................ 58



Tabela 29 - Solução construtiva de Pext2.1 ............................................................................. 59


xii


Tabela 32 - Solução construtiva de Pext3 ................................................................................ 61



Tabela 35 - Solução construtiva de Pext3.1 ............................................................................. 62



Tabela 38 - Solução construtiva de Pint1 ................................................................................. 63

Tabela 39 – Msi e r – Pint1 .................................................................................................... 63





Tabela 44 – Solução construtiva Pint4 .................................................................................... 66

Tabela 45 - Resistência superficial de Pint4 ............................................................................. 66

Tabela 46 - Msi, r, Rt e U - Pint4 ............................................................................................. 66

Tabela 47 - Solução construtiva Pint4.1 .................................................................................. 66

Tabela 48 - Resistência superficial de Pint4.1 .......................................................................... 67

Tabela 49 - Msi, r, Rt e U - Pint4.1 .......................................................................................... 67

Tabela 50 - Solução construtiva Pint5 ..................................................................................... 68

Tabela 51 – Resistência superficial de Pint5 ........................................................................... 68

Tabela 52 – Msi, r, Rt e U – Pint5 ........................................................................................... 68

Tabela 53 - Solução construtiva de L1 ..................................................................................... 69

Tabela 54 – Resistência térmica de P1 ................................................................................... 69

Tabela 55 – Msi, r, Rt e U – P1 .............................................................................................. 70

Tabela 56 - Solução construtiva de P2 .................................................................................... 71

Tabela 57 – Resistência térmica de P2 ................................................................................... 71

Tabela 58 – Msi, r, Rt e U - P2................................................................................................ 71

Tabela 59 - Solução Construtiva de C1 .................................................................................... 73

Tabela 60 – Resistência superficial de C1 ............................................................................... 73

Tabela 61 - Msi, r, Rt e U – C1 ............................................................................................... 74

Tabela 62 - Solução Construtiva de C2 .................................................................................... 75

xiii

Tabela 63 – Resistência Superficial de C2 ............................................................................... 75

Tabela 64 Msi, r, Rt e U – C2 ................................................................................................. 75

Tabela 65 – Solução construtiva de C3 ................................................................................... 76

Tabela 66 - Resistência superficial de C3 ................................................................................ 76

Tabela 67 - Msi, r, Rt e U – C3 ............................................................................................... 76

Tabela 68 – Localização e Sombreamento dos vãos envidraçados ........................................... 78

Tabela 69 - Fator de Obstrução dos Vãos Envidraçados ........................................................... 80

Tabela 70 - Características do vão envidraçado tipo 1 ............................................................. 82

Tabela 71 - Características do envidraçado tipo 2 .................................................................... 83



Tabela 74 - Verificação de requisitos ....................................................................................... 89

Tabela 75 – Cálculo de 𝐼𝑡. ..................................................................................................... 91

Tabela 76 - Dados de saída da folha de Cálculo - Necessidades e Consumos........................... 96

Tabela 77 - Indicadores de Eficiência Energética ..................................................................... 98

xv

Lista de Símbolos

𝜃𝑒𝑥𝑡,𝑖 Temperatura exterior média do mês mais frio da estação

de aquecimento [°C]

𝜃𝑒𝑥𝑡,𝑣 Temperatura exterior média [°C]

r Massa Volúmica [kg/m³]

Ѱ Coeficiente de transmissão térmica linear [W/(m.°C)]

l Condutibilidade térmica do material [W/(m.°C)]

𝐴𝑖 Áreas dos elementos que separam o espaço interior útil do espaço não útil [m²] 𝐴𝑝 Área interior útil de pavimento [m²]

𝐴𝑢, Áreas dos elementos que separam o espaço não útil do

ambiente exterior [m²] 𝐴𝑤 Área total do vão envidraçado, incluindo o vidro e o caixilho [m²]

𝑏𝑡𝑟 Coeficiente de redução de perdas

d Espessura [m]

𝐹𝑓 Fator de sombreamento por elementos verticais adjacentes

ao envidraçado, compreendendo palas verticais, outros corpos ou partes de um edifício.

𝐹𝑔 Fração envidraçada do vão envidraçado

𝐹ℎ Fator de sombreamento do horizonte por obstruções

exteriores ao edifício ou por outros elementos do edifício

𝐹𝑚𝑣 Fração de tempo em que os dispositivos móveis se encontram ativados

𝐹𝑜 Fator de sombreamento por elementos horizontais

𝐹𝑠 Fator de obstrução dos vãos envidraçados

𝐹𝑤,𝑖 Fator de correção da seletividade angular dos envidraçados

na estação de aquecimento;

𝐹𝑤,𝑣 Fator de correção da seletividade angular dos envidraçados

na estação de arrefecimento;

xvi

GD Número de Graus-dia

𝑔𝑖 Fator solar do vão envidraçado na estação de aquecimento

𝐺𝑠𝑢𝑙 Energia solar média mensal durante a estação, recebida

numa superfície vertical orientada a sul [kWh/(m².mês)] 𝑔𝑇 Fator solar global, com as proteções totalmente ativadas

𝑔𝑇𝑝 Fator solar global do vão envidraçado com todos os dispositivos

de proteção solar permanentes existentes

𝑔𝑇𝑣𝑐 Fator solar do vão envidraçado com vidro corrente e

dispositivo de proteção solar (móvel ou permanente) ativado 𝑔𝑣 Fator solar do vão envidraçado na estação de arrefecimento

𝑔ḻ,𝑣𝑖 Fator solar do vidro para uma incidência normal ao vão

𝐼𝐸𝐸 Indicador de Eficiência Energética [𝑘𝑊ℎ𝐸𝑃/(m².ano)]

𝐼𝐸𝐸𝑟𝑒𝑓 Indicador de Eficiência Energética de Referência [𝑘𝑊ℎ𝐸𝑃/(m².ano)]

𝐼𝐸𝐸𝑠 Consumos de Energia que são considerados para efeitos de classificação energética [𝑘𝑊ℎ𝐸𝑃/(m².ano)]

𝐼𝐸𝐸𝑇 Consumos de Energia que não são considerados para efeitos de classificação energética [𝑘𝑊ℎ𝐸𝑃/(m².ano)]

𝐼𝑠𝑜𝑙 Energia solar acumulada durante a estação, recebida na horizontal (inclinação 0°) e em superfícies verticais (inclinação 90°) para os quatro pontos cardeais e os quatro colaterais [kWh/m²] 𝐼𝑡 Massa superficial útil por metro quadrado de área de pavimento [kg/m²]

𝐿𝑣 Duração da estação

M Duração da estação de aquecimento

𝑀𝑆𝑖 Massa superficial útil [kg/m²]

𝑚𝑡 Massa total [kg/m²]

𝑅𝑠𝑒 Resistência térmica exterior [(m².°C)/W]

𝑅𝑠𝑖 Resistência térmica interior [(m².°C)/W]

xvii

𝑅𝑗 Resistência térmica da camada j [(m².°C)/W]

𝑟 Fator de redução de massa superficial

𝑆𝑖 Área da superfície interior do elemento 𝑖 [m²]

U Coeficiente de Transmissão Térmica [W/(m².°C)]

𝑉𝑒𝑛𝑢 Volume do espaço não útil [m³]

𝑋𝑅𝐸𝐹 Parámetros climáticos de Referência

xix

Lista de Abreviaturas

ADENE Agência para a Energia

AQS Águas Quentes Sanitárias

AVAC Aquecimento Ventilação e Ar Condicionado

COP Coefficient of Performance

EPBD Energy Performance of Buildings Directive

GES Grande Edifício de Comércio e Serviços

LNEC Laboratório Nacional de Engenharia Civil

LNEG Laboratório Nacional de Energia e Geologia

PES Pequeno Edifício de Comércio e Serviços

RCCTE Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios

RECS Regulamento de Desempenho Energético dos Edifícios de Comércio e Serviços

REH Regulamento de Desempenho Energético dos Edifícios de Habitação

RSECE Regulamento dos Sistemas Energéticos de Climatização em Edifícios

SCE Sistema de Certificação Energética dos Edifícios

UTA Unidade de Tratamento de Ar

UTAN Unidade de Tratamento de Ar Novo

1

1. Introdução

Nas últimas décadas as alterações climáticas representam um problema incontornável.

Com o aumento da população Mundial e a melhoria das condições de vida, cresceu a procura de

melhores estados de conforto. Isto traduziu-se num maior gasto de energia e num aumento

significativo das emissões de gases poluentes. As emissões produzidas pelos combustíveis fósseis

estão a provocar alterações climáticas extremas como o aumento da camada de ozono que se

traduz num aquecimento global, degelo das calotes polares, perda de biodiversidade, entre outros.

Aliado ao problema ambiental está a situação económica. A Europa continua a ter uma

forte dependência de energias não renováveis para satisfazer os seus consumos. A situação

agrava-se quando se constata que a Europa é quase totalmente dependente de outros países para

o abastecimento destas energias, países estes instáveis e que não garantem a continuação de um

fornecimento futuro [1].

De forma a resolver os problemas ambientais, a dependência exterior e a reduzir o

consumo de energia que apresenta enormes custos anuais, a União Europeia tem ao longo dos

últimos anos procurado implementar um conjunto de medidas/leis nos países membros com vista

a uma maior harmonia ambiental e social, salvaguardando as gerações futuras.

Com base nos compromissos assumidos no protocolo de Quioto, na redução de missões

gasosas, a União Europeia lançou em 2008 a diretiva 20/20/20 com três grandes objetivos [2]:

Reduzir os gases com efeito de estufa em 20% abaixo dos níveis de 1990;

Fazer com que 20% da energia final consumida na Europa seja proveniente de

fontes renováveis;

Aumentar a eficiência energética até 20%.

Apesar de a União europeia ter planos globais, como o referido anteriormente no que toca

à redução de consumos e emissões de gases, apresenta um plano sectorial mais específico que

diz respeito aos edifícios. Estes planos surgem em detrimento do peso que os edifícios na Europa

têm na economia energética e no ambiente. As atividades relacionadas com os edifícios, desde a

sua construção à sua utilização, representam cerca de metade da extração de materiais e do

consumo de energia e cerca de um terço da água que se consome. O sector dos edifícios é ainda

responsável por um terço de todos os resíduos gerados [3]. Desta forma muitas das medidas

2

aplicadas pela união europeia visam atualmente a obtenção de edifícios mais sustentáveis para

atingir metas impostas.

São várias as Diretivas impostas aos edifícios, ao longo dos últimos anos e que foram

sendo progressivamente transpostas paras os estados membros da União Europeia.

1.2 Objetivos

Um dos objetivos desta Dissertação passa por entender a evolução da legislação Europeia

face aos consumos de energia nos edifícios e de que modo essa legislação tem vindo a ser

transposta para Portugal e de que forma o país tem correspondido. Paralelamente pretende-se

saber as metas traçadas para o futuro e que tipos de edifícios as irão permitir.

Após este entendimento, e de modo a compreender a legislação imposta a um edifício em

Portugal, pretende-se apresentar um caso de estudo, à luz do regulamento atual, em que são

calculadas todas as necessidades energéticas anuais que o edifício apresenta, após o estudo da

sua envolvente, localização, entre outros parâmetros.

1.3 Estrutura

Esta dissertação é dividida em 8 capítulos. No capítulo 1 é feita uma introdução à dissertação,

expondo-se os objetivos que esta pretende atingir e a sua estrutura.

No capítulo 2 é apresentado um estudo bibliográfico sobre o consumo energético dos edifícios

e a evolução da legislação, que incide nos edifícios no panorama europeu e nacional. No caso de

Portugal são apresentadas ainda os efeitos da evolução da legislação e as recomendações para

se atingirem metas traçadas.

No capítulo 3 é introduzida a localização e os parâmetros climáticos do local onde se encontra

a fração em estudo.

No capítulo 4 é analisa em detalhe a fração escolhida como caso de estudo. São analisados

os espaços não úteis, as soluções construtivas (onde estão incluídas as pontes térmicas planas),

as pontes térmicas lineares, os sistemas AVAC e de AQS instalados e a estrutura.

No capítulo 5 verifica-se se a condutibilidade térmica das soluções construtivas respeita os

valores em vigor.

No capítulo 6 é calculada a inércia térmica da fração.

3

No capítulo 7, relativo as necessidades energéticas necessárias da fração, é apresentado em

detalhe os dados inseridos na folha de cálculo utilizada, sendo depois analisados os resultados

obtidos.

Por fim no capítulo 8 são apresentadas as conclusões.

5

2. Estado de Arte

2.1. Caso europeu

2.1.1. Consumo energético

Os edifícios na europa são responsáveis por um consumo de 40% da energia final,

correspondendo uma fatia de 27% aos edifícios de habitação e 13% aos edifícios de serviços. O

único sector que apresenta níveis próximos de consumo é o sector dos transportes. O consumo

energético pelos diferentes setores na Europa pode ser visto na figura 1.

Figura 1 - Consumo energético por setores na Europa – adaptado [4]

Os edifícios de habitação apresentam um maior consumo no total por representarem 75%

dos edifícios na europa enquanto os edifícios de serviços representam 25% (figura 2). Estes últimos

dividem-se em edifícios de vendas, como por exemplo grandes superfícies comerciais, stands

automóveis e estações de serviço, edifícios de escritórios, edifícios educacionais, onde se incluem

todos os graus de ensino e laboratórios de pesquisa, edifícios com funcionalidade de hotéis e

restaurantes, onde se incluem também os típicos cafés, edifícios de hospitais, públicos e privados,

edifícios para todo o tipo de atividade desportiva e ainda outros edifícios ligados à agricultura e

armazenamento. No que diz respeito aos edifícios de habitação estes dividem-se em 64% de casas

familiares e 36% de blocos de apartamentos.

6

Figura 2 – Percentagem de edifícios de Habitação e de serviços - adaptado [4]

2.1.2. Evolução legislativa

Devido ao enorme impacto que os edifícios apresentam no consumo Energético as

políticas energéticas em relação aos edifícios europeus têm evoluído desde 1990. Tendo em conta

o panorama atual e o passado dos edifícios apresentam-se agora as principais Diretivas com vista

a reduzir o consumo neste sector [5]:

A diretiva Ecodesign de (2005/32/EC) e a sua reformulação em 2009 (2009/125/EC);

A Energy Labelling Directive de 1992 e sua reformulação em 2010 (2010/30/EU);

A diretiva de energias renováveis de 2009 (RED,2009/28/EC);

A Energy Performance Building Directive (EPBD) de 2002 (2002/91/CE) e a reformulação

desta diretiva em 2010 (2010/31/EU);

A diretiva de Ecodesign 2009/125 / CE, de 21 de outubro de 2009 veio estabelecer um

quadro para definir os requisitos de conceção ecológica dos produtos relacionados com a

energia. A diretiva que vigorava anteriormente referia a eficiência energética e a

compatibilidade ambiental dos equipamentos eletrónicos. A Diretiva atual, que teve de ser

transposta para os estados membros até 20 de Novembro de 2010, acrescentou ainda, os

produtos que são relevantes para o consumo de energia, tais como os materiais de isolamento

[5].

A Diretiva 92/75 / CEE do Conselho de 22 de Setembro de 1992, relativa à indicação por

rótulos e outras indicações uniformes do consumo de energia dos produtos, foi

substancialmente alterada pela Diretiva de 19 de Maio de 2010. Enquanto a primeira era

7

estritamente relacionada com aplicações domésticas, a segunda apresenta uma extensão a

todos os produtos relacionados com energia, os quais podem ter um impacto significante

direto ou indireto no consumo de energia. [5]

Estas duas Diretivas, Ecodesign e Energy Labelling, encontram-se intrinsecamente ligadas

e é fácil perceber-se o efeito que podem ter no consumo de edifícios ao serem responsáveis

pela qualidade de produtos referentes à iluminação, ao ar condicionado, aos ventiladores,

caldeiras, entre outros.

A Diretiva de 2009/28/EC requer que cada estado membro adote a nível interno um plano

de ação de energias renováveis. O objetivo da diretiva é que cada estado membro fixe

percentagens de energia provenientes de fontes renováveis consumidas nos transportes, na

eletricidade e no aquecimento e no arrefecimento até 2020, tendo em conta também outras

políticas de eficiência energética que contribuem para o consumo final de energia [5].

A EPBD de 2002 é um marco na legislação europeia, uma vez que foi introduzida

especificamente para edifícios após a Comissão Europeia ter entendido o peso que estes tinha

no consumo energético. O objetivo da diretiva era promover a melhoria do desempenho

energético dos edifícios tendo em conta as condições climáticas externas e as condições

locais, e as exigências em matéria de clima interior e a rentabilidade económica [6].

Com vista a alcançar estes objetivos, a diretiva estabeleceu requisitos no que diz respeito

[6]:

Enquadramento geral para uma metodologia de cálculo do desempenho energético

integrado dos edifícios;

Aplicação de requisitos mínimos para o desempenho energético de novos edifícios;

Aplicação de requisitos mínimos para o desempenho energético dos grandes edifícios

existentes que sejam sujeitos a obras de renovação;

Certificação energética de edifícios;

Inspeção regular de caldeiras e instalações de ar condicionado nos edifícios e,

complementarmente, avaliação da instalação de aquecimento quando as caldeiras

tenham mais de 15 anos.

Com o objetivo de apoiar os países da União Europeia na implementação desta diretiva, a

Comissão Europeia concertada lançou a “Concerned Action” (CA) EPBD, para promover o diálogo

8

e o intercâmbio de boas práticas entre eles. O objetivo principal era melhorar a partilha de

informações e experiências de adoção e aplicação desta legislação europeia [7].

Contudo a implementação desta diretiva não ocorreu da melhor forma. Assim, a Comissão

Europeia adotou, a 13 de Novembro de 2008, a proposta de revisão da EPBD. O objetivo essencial

era ultrapassar as dificuldades identificadas que não permitiram uma boa implementação da EPBD

desde 2002 [8]:

• Alguns países pouco ambiciosos na regulamentação nacional;

• Falta de progresso na Reabilitação dos edifícios existentes;

• Alguns Certificados com pouca credibilidade;

• Dificuldades de interpretação de alguns pontos da Diretiva;

• Ausência de obrigação de reportar a Bruxelas os resultados da implementação nacional.

Desta forma a comissão europeia lança em 2010 uma reformulação da EPBD com metas

mais restritivas. A nova diretiva veio atuar sobre um parque edificado mais amplo, passando os

estados membros agora a enfrentar desafios mais difíceis. Os principais desafios que os estados

membros passam a ter que ter em conta são os seguintes [9]:

• Introdução de requisitos mínimos de desempenho energético para edifícios, elementos

construtivos e sistemas técnicos de edifícios;

• Estabelecimento destes requisitos com base numa metodologia para o cálculo de níveis

ótimos de rentabilidade, que visa os custos durante o ciclo de vida do edifício;

• A partir de 2020, todos os edifícios novos devem ser edifícios com necessidades quase

nulas de energia;

9

2.2. Caso de Portugal

2.2.1.Consumo energético

Os edifícios em Portugal tal como no resto da Europa são responsáveis por um grande

consumo de energia. Na figura 3, relativa ao ano de 2011, está presente o consumo de energia

pelos diversos sectores em termos de energia final e energia elétrica. Como se pode constatar os

edifícios consomem 29% da energia final e 62% da energia elétrica.

Figura 3 - Consumo de Energia final e eletrético nos diferentes setores em Portugal [10]

2.2.2.Evolução legislativa

No nosso país de forma a respeitar as legislações políticas europeias e os compromissos

políticos tomados ao longo dos anos foram sendo tomadas um conjunto de decisões que afetaram

e afetam atualmente os edifícios em território nacional. Na figura 4 estão representados as

principais políticas energéticas portuguesas que foram estabelecidas ao longo dos tempos até ao

panorama atual.

10

Figura 4 – Evolução da Legislação em Portugal [11]

O Decreto-lei 40/90, que aprovou o Regulamento das Características de Comportamento

Térmico dos Edifícios (RCCTE), foi a primeira legislação que impôs requisitos ao projeto de novos

edifícios e de grandes remodelações. Os seus principais objetivos assentavam na possibilidade

dos exigências de conforto térmico dentro dos edifícios serem asseguradas sem necessidades

excessivas de energia e ainda que os elementos de construção não sofressem de patologias

derivadas das condensações [12].

Em 1998 surge o Decreto- Lei 118/98, que aprovou o Regulamento dos Sistemas

Energéticos de Climatização em Edifícios (RSECE). Este regulamento tal como o anterior incidia

também sobre a qualidade térmica da envolvente, mas agora com requisitos mais exigentes, mas

a principal diferença e objetivo era regulamentar as condições em que se devia proceder à

“…instalação e à utilização de equipamentos e sistemas nos edifícios com sistemas energéticos

de aquecimento e ou arrefecimento, sem ou com desumidificação,…”[13]. Este regulamento

marcava assim, o aparecimento das regras do dimensionamento e instalação de equipamentos

de climatização.

Em 2006, após a publicação da Diretiva EPBD 2002/91/CE,), Portugal procedeu à sua

transposição lançando um pacote legislativo que continha os Decreto- Lei 78/2006 (SCE),

79/2006 (RSECE) e 80/2006 (RCCTE).

11

O Sistema de Certificação Energética (SCE) surge como obrigatoriedade dos estados

membros da União Europeia de implementarem um sistema de certificação com o objetivo de

informar o cidadão da qualidade térmica dos edifícios em situações de venda, arrendamento ou

construção [14]. Além de permitir ao utilizador obter informações sobre os consumos potenciais

de energia do edifício, o SCE tinha como objetivos aquando da sua publicação [14]:

Assegurar a aplicação regulamentar, nomeadamente no que respeita às condições de

eficiência energética, à utilização de sistemas de energias renováveis e, ainda, às

condições de garantia da qualidade do ar interior, de acordo com as exigências e

disposições contidas no Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos

Edifícios (RCCTE) e no Regulamento dos Sistemas Energéticos e de Climatização dos

Edifícios (RSECE);

Certificar o desempenho energético e a qualidade do ar interior nos edifícios;

Identificar as medidas corretivas ou de melhoria de desempenho aplicáveis aos edifícios

e respetivos sistemas energéticos, nomeadamente caldeiras e equipamentos de ar

condicionado, quer no que respeita ao desempenho energético, quer no que respeita à

qualidade do ar interior.

Os certificados energéticos, figura 5, vieram classificar os edifícios numa escala de eficiência

energética de A+ (alta eficiência) até G (baixa eficiência) com base em cálculos de energia primária.

As emissões de dióxido de carbono também podem ser encontradas no certificado.

Figura 5 - Exemplo de certificado [15]

12

O Decreto – Lei 80/2006 veio revogar o Decreto – Lei 40/90. Ambos com o mesmo

nome, RCCTE, apresentavam semelhanças ao nível da aplicação, fase de licenciamento, de forma

a garantir que novos projetos satisfizessem os requisitos regulamentares, e na metodologia de

aplicação de forma a capitalizar os hábitos e conhecimentos já existentes. Contudo os

pressupostos da elaboração do RCCTE em 1990 e em 2006 não eram os mesmos. Em 2006 já

eram muitos os edifícios que dispunham de meios de controlo das condições ambientes interiores

(sistemas de climatização), o que não se verificava na década de 80 e 90. Desta forma a legislação

de 2006 impunha limites aos consumos que decorriam dos seus potenciais de existência e uso

[16].

O Decreto – Lei 79/2006 veio revogar o Decreto – Lei 118/98. Tal como no caso anterior

ambos tinham o mesmo nome, RSECE. A primeira versão já introduzira medidas de racionalização,

fixando limites à potência máxima dos sistemas a instalar evitando assim o seu

sobredimensionamento. Além disso adotava medidas de racionalização energética em função da

dimensão dos sistemas e tinha ainda em consideração a prática de procedimentos de receção e

instalação dos sistemas e da sua manutenção durante o seu funcionamento. Contudo entre a

primeira e segunda publicação da legislação verificou-se alguma indiferença na aplicação do

RSECE por parte dos intervenientes, havendo pouco controlo da conformidade do desempenho

das instalações e falta de manutenção, e acentuou-se a procura de sistemas de climatização o

que resultou, para o setor dos edifícios, na maior taxa de crescimento de consumos de energia

entre todos os setores de atividade nacional. Desta forma e acrescentando o fato de não existirem

requisitos quanto a valores mínimos de renovação do ar, levou ao aparecimento de problemas de

qualidade de ar interior e ainda a preocupações de elevadas emissões de dióxido de carbono [17].

Foi neste panorama que o RSECE foi então revisto e implementou um quádruplo objetivo

[17]:

1) Definir as condições de conforto térmico e de higiene que devem ser requeridas (requisitos

exigenciais) nos diferentes espaços dos edifícios, em consonância com as respetivas funções;

2) Melhorar a eficiência energética global dos edifícios, não só nos consumos para climatização

mas em todos os tipos de consumos de energia que neles têm lugar, promovendo a sua limitação

efetiva para padrões aceitáveis, quer nos edifícios existentes, quer nos edifícios a construir ou nas

grandes intervenções de reabilitação de edifícios existentes;

13

3) Impor regras de eficiência aos sistemas de climatização que permitam melhorar o seu

desempenho energético efetivo e garantir os meios para a manutenção de uma boa qualidade do

ar interior, quer a nível do projeto, quer a nível da sua instalação, quer durante o seu

funcionamento, através de uma manutenção adequada;

4) Monitorizar com regularidade as práticas da manutenção dos sistemas de climatização como

condição da eficiência energética e da qualidade do ar interior dos edifícios.

Ao contrário do que o que ocorria na primeira publicação do RCCTE e do RSECE, nas

segundas versões existe, uma separação, do tipo de edifícios a que estas publicações se destinam,

havendo a separação de edifícios residenciais e de edifícios de serviços, não sendo contudo

totalmente clara esta separação, uma vez que, por exemplo, o RCCTE abrangia também edifícios

de comércio e serviços sem sistemas de climatização centralizados. A figura 6 demonstra esta

separação.

Figura 6 – Aplicação do RCCTE E RSECE [18]

Nesta separação entre edifícios de serviços e edifícios residenciais, apresenta-se na figura

7, a evolução dos principais requisitos do RCCTE E RSECE nas duas legislações.

14

Figura 7 - Evolução dos principais requisitos do RCCTE E RSECE [19]

Com vista a procurar uma contínua melhoria do desempenho energético dos edifícios, é

publicada em 2010, a Diretiva 2010/30/EU. Ao serem introduzidos novos objetivos em relação à

Diretiva anteriormente em vigor e a partir do momento que a nova Diretiva é transposta para a lei

portuguesa, o país tem a necessidade de rever a legislação de forma a adaptar-se as novas

alterações. Desta forma é lançado um novo pacote de medidas energéticas, Decreto-Lei

118/2013, para os Edifícios, num único diploma, onde se inclui, o Sistema de Certificação

Energética dos edifícios (SCE), o Regulamento de Desempenho Energético de Edifícios de

Habitação (REH) e o Regulamento de Desempenho Energético de Edifícios de Comércio e Serviços

(RECS) [20].

Com a entrada em vigor deste novo diploma, e que está em vigor atualmente, são

revogados: o Decreto de Lei nº78/2006, de 4 de Abril; o Decreto de Lei nº79/2006 de 4 de Abril

e o Decreto-Lei nº80/2006, de 4 de Abril.

Com estas mudanças torna-se importante saber o que é que se alterou na legislação que

afete os edifícios e os sistemas a instalar nos edifícios em Portugal. Em primeiro lugar e, como já

tinha sido referido, ocorre a junção num só diploma, de regulamentos que anteriormente estavam

disposto em três diplomas diferentes. Ocorre assim uma reorganização com o objetivo de

harmonizar conceitos e facilitar a interpretação [20]. Ao contrário dos antigos diplomas,

atualmente passa a haver uma clara separação de aplicação do REH (antigo RCCTE) e RECS

(antigo RSECE), passando o primeiro a incidir, apenas sobre os edifícios de habitação e o segundo

sobre os edifícios de comércio e serviços, com vista, entre outros parâmetros, a reconhecer as

15

especificidades técnicas dos dois tipos de edifícios, determinando-se assim os parâmetros mais

relevantes para a caracterização de cada um deles e consequente melhoramento do desempenho

energético [20]. Desta forma para os edifícios de habitação a definição de requisitos e a avaliação

do desempenho energético passa a basear-se especialmente no comportamento térmico e na

eficiência dos sistemas. No caso de edifícios de comércio e serviços, além do que se referiu para

os edifícios de habitação, a instalação, a condução e a manutenção de sistemas técnicos, são

também importantíssimos para a determinação de requisitos e desempenhos energéticos [20].

As outras diferenças que se podem encontrar ao nível da nova legislação para os edifícios

são as seguintes: [20]

Atualização dos requisitos de qualidade térmica;

São introduzidos requisitos de eficiência energética para os principais tipos de

sistemas técnicos dos edifícios;

Mantêm-se a promoção da utilização de fontes de energia renovável mas com

clarificação e reforço dos métodos para quantificação do respetivo contributo;

É incentivado a utilização de sistemas ou soluções passivas nos edifícios;

Surge o conceito de edifício com necessidades energéticas quase nulas de

energia, o qual passará a constituir o padrão para a nova construção a partir de

2020, ou de 2018, no caso de edifícios públicos, bem como uma referência para

as grandes intervenções no edificado existente;

São definidos regras e requisitos para a instalação, condução e manutenção de

sistemas de climatização em edifícios de comércios e serviços;

Manutenção dos valores mínimos de caudal de ar novo por espaço e dos limiares

de proteção para as concentrações de poluentes do ar interior, mas passa a

privilegiar-se a ventilação natural em detrimento dos equipamentos de ventilação

mecânica;

São eliminadas as auditorias de qualidade do ar interior, mantendo-se, contudo,

a necessidade de se proceder ao controlo das fontes de poluição e à adoção de

medidas preventivas;

16

Complementarmente a este Decreto de lei, são lançadas um conjunto de Portarias e

Despachos onde estão as “regras” que colocam em prática este novo Decreto, e que a seguir se

apresentam nas tabelas 1 e 2.

Tabela 1 – Portarias

Portaria nº349-A/2013 [21]

Determina as competências da Entidade gestora do Sistema de Certificação Energética dos Edifícios (SCE);

Regulamenta as atividades dos técnicos do SCE e estabelece as categorias dos edifícios;

Fixa as taxas de registo no SCE e estabelece os critérios de verificação de qualidade dos processos de certificação do SCE;

Portaria nº349-B/2013 [22]

Define a metodologia de determinação da classe de desempenho energético para a tipologia de pré-certificados e certificados do SCE;

Define os requisitos de comportamento técnico e de eficiência de sistemas técnicos dos edifícios novos e edifícios sujeitos a grande intervenção;

Portaria nº349-C/2013

[23]

Determina os elementos que demonstram o cumprimento do Regulamento de Desempenho Energético dos Edifícios de Habitação e do Regulamento do Desempenho Energético dos Edifícios de Comércio e Serviços;

Portaria nº349-D/2013

[24]

Determina os requisitos de conceção relativos à

qualidade térmica da envolvente e à eficiência dos

sistemas técnicos dos edifícios novos, dos edifícios

sujeitos a grande intervenção e dos edifícios existentes;

Portaria nº353-A/2013 [25] Estabelece os valores mínimos de caudal de ar novo por espaço, bem como os limiares de proteção e as condições de referência para os poluentes do ar interior os edifícios de comércio e serviços novos, sujeitos a grande intervenção e existentes e a respetiva metodologia de avaliação.

17

Tabela 2 – Despachos

Despacho (extrato) nº15793-C/2013

[26]

Procede à publicação dos modelos associados aos diferentes tipos de pré-certificado e certificado (SCE) a emitir para os edifícios novos, sujeitos a grande intervenção e existentes;

Despacho (extrato) nº15793-D/2013

[27]

Estabelece os fatores de conversão entre energia útil e energia primária a utilizar na determinação das necessidades nominais anuais de energia primária;

Despacho (extrato) nº15793-E/2013

[28]

Estabelece as regras de simplificação a utilizar nos edifícios sujeitos a grandes intervenções, bem como existentes;

Despacho (extrato) nº15793-F/2013

[29]

Procede à publicação dos parâmetros para o zoneamento climático e respetivos dados;

Despacho (extrato) nº15793-G/2013

[30]

Procede à publicação dos elementos mínimos a incluir no procedimento de ensaio e receção de instalações e dos elementos mínimos a incluir no plano de manutenção (PM) e respetiva terminologia;

Despacho (extrato) nº15793-H/2013

[31]

Estabelece as regras de quantificação e contabilização do contributo de sistemas de aproveitamento de fontes de energia renováveis, de acordo com o tipo de sistema;

Despacho (extrato) nº15793-I/2013 [32]

Estabelece as metodologias de cálculo para determinar as necessidades nominais anuais de energia útil para aquecimento e arrefecimento ambiente, as necessidades nominais de energia útil para a produção de Águas Quentes Sanitárias (AQS) e as necessidades nominais anuais globais de energia primária;

Despacho (extrato) nº15793-J/2013

[33]

Procede à publicação das regras de determinação da classe energética;

Despacho (extrato) nº15793-K/2013

[34]

Publicação dos parâmetros térmicos para o cálculo dos valores que integram o presente despacho;

Despacho (extrato) nº15793-L/2013

[35]

Procede à publicação da metodologia de apuramento da viabilidade económica da utilização ou adoção de determinada medida de eficiência energética, prevista no âmbito de um plano de racionalização energética.

18

2.2.3.Efeitos da evolução da legislação em Portugal

Com a evolução da legislação energética o edificado em Portugal foi sofrendo alterações

ao nível da sua certificação energética, envolvente, equipamentos instalados, entre outros

parâmetros. Pretende-se agora demonstrar algumas dessas alterações.

CERTIFICAÇÃO ENERGÉTICA

O certificado de performance energético é o aspeto mais visível do aparecimento do SCE. A

figura 8 representa a distribuição do número de certificados pelos distritos portugueses,

apresentados por Portugal no relatório de Novembro de 2010, da ADENE, em resposta à diretiva

europeia de 2002.

Figura 8 – Distribuição do número de certificados pelos distritos portugueses [15]

19

De acordo com este relatório em meados de Outubro de 2010 tinham sido lançados mais de

315 mil certificados energéticos, desde que o esquema de certificação energético português foi

lançado em junho de 2007. Cerca de 80% do número de certificados referido, foram emitidos a

partir de 2009 e eram relativos a edifícios existentes após venda ou aluguer [15].

Um outro relatório da ADENE, referente ao estado de implementação da EPBD no final do

ano de 2012, refere que mais de 555 mil certificados energéticos já tinham sido lançados desde

2007 [36], sendo possível ver a sua distribuição de emissão anual na figura 9

Figura 9 - Distribuição anual do número de certificados emitidos - adaptado [36]

Como resultado de toda a legislação apresentada anteriormente, na figura 10 é possível

observar a evolução do desempenho energético dos edifícios por período construtivo, nos últimos

60 anos. Nota-se uma nítida melhoria a partir da década de 90, correspondendo ao primeiro

regulamento das características de comportamento térmico dos edifícios, publicado pelo Decreto-

Lei n.º 40/90 de 6 de fevereiro e uma clara melhoria nos últimos anos com a introdução das mais

recentes legislações.

20

Figura 10 - Evolução do desempenho energético dos edifícios por período construtivo [37]

CONDUTIBILIDADE TÉRMICA DA ENVOLVENTE

A figura 11 apresenta a evolução dos valores de condutibilidade térmica, U [W/(m².°C)],

utilizados para novas construções em Portugal, no que diz respeito à envolvente dos edifícios, mais

especificamente, coberturas e paredes, desde antes de 1970 até 2012. É possível constatar a

redução gradual destes valores até 2005, muito provavelmente devido ao melhoramento dos

métodos construtivos que foram sendo utilizados, notando-se uma redução bem mais significativa

com inícios em 2006, indicando a entrada em vigor e sua aplicação nas construções dos

regulamentos térmicos RCCTE E RSECE.

Figura 11 - Evolução do valor de U nas novas construções - adaptado [36]

21

EQUIPAMENTOS INSTALADOS, NECESSIDADES MÁXIMAS DE ENERGIA, CONDUTIBILIDADE

TÉRMICA

Na tabela 3 podemos observar a evolução de alguns requisitos de referência, para duas

cidades portuguesas, Lisboa e Bragança, impostos pelas legislações em vigor ao longo das últimas

décadas. Com o início na década de noventa, com o Decreto de lei de nº 40/90 de 6 de Fevereiro

de 1990, surgem os primeiros valores de condutibilidade térmica de referência para paredes,

pavimentos, coberturas e janelas que fazem parte da envolvente. Atualmente os valores que

vigoram são os da coluna 2006-2012, mas na tabela pode já ser visto as metas que as futuras

legislações e futuros objetivos pretenderão atingir. Com o aumento da rigorosidade das legislações

que vêm sido a ser impostas, de modo a construírem-se edifícios energeticamente mais eficientes,

pode-se então observar uma redução, ao longo de toda a linha temporal apresentada, dos valores

de condutibilidade térmica.

Relativamente às necessidades máximas de energia em kWh/m².ano (sendo os valores

apresentados para edifícios em média com 120m²) no que diz respeito ao aquecimento, podemos

ver uma redução dos valores apresentados até 2012, não sendo apresentados valores a partir de

esse ano e no arrefecimento os valores parecem permanecer constantes. Em relação às

necessidades máximas de águas quentes sanitárias, o panorama atual e futuro da legislação passa

por impor eficiências específicas nos equipamentos utilizados e não nos gastos máximos de

energia.

Pode-se constatar ainda na tabela que os sistemas de energia renovável passaram a ser

obrigatórios, que a eficiência de sistemas de ar condicionado e caldeiras terão de apresentar

melhorias constantes.

22

Tabela 3 - Evolução de requisitos de referência – adaptado [36]

Intervalo de Tempo

Antes 1990

1990-2006 2006-2012 2012-2016 2016-2021 Depois 2021

Lisboa Bragança Lisboa Bragança Lisboa Bragança Lisboa Bragança Lisboa Bragança

U [W/(m².K)]

Paredes Exteriores

-

1,4 0,95 0,7 0,5 0,5 0,35 0,4 0,3 0,35 0,25

Teto/laje exteriores

1,1 0,75 0,5 0,4 0,4 0,3 0,35 0,25 0,3 0,2

Vãos exteriores

4,2 4,2 4,2 3,3 2,9 2,4 2,8 2,2 2,4 1,8

P.T.Planas - 2xU Necessidades Energéticas Máximas

[kWh/(m².ano)]

Aquec.¹ 64 135 52 117 De momento não disponível Arrefeci.¹ 18 18 15 18 15 18 15

AQS ¹ - 38,9 Requisitos de Eficiência para os equipamentos

Fator solar máximo do vão envidraçado

0,15 (baixa inércia) 0,56 (média/alta inércia)

Ventilação - ≥0,6 ≥0,4 Sistema de Energias

Renováveis - Sistemas de Energias Renováveis Obrigatório

Eficiência mínima no condicionamento de ar

- C²

B²

A²

Eficiência mínima das caldeiras

- 86% 89% 92%

1-Valores para um edifício médio de 120 m² 2-Classificação Eurovent

2.2.4.Recomendações de intervenção nos edifícios para o futuro

De acordo com o Relatório da ADENE relativamente ao estado de implementação das

Diretivas de Performance Energética dos edifícios no fim do ano de 2012, as imagens 12 e 13

demonstram as recomendações, propostas pelos técnicos da área, aos edifícios residenciais e de

serviços, com vista a melhorar a melhorar a sua eficiência.

Relativamente aos edifícios residenciais as recomendações com maior peso são as que

influenciam a envolvente, 31%, e as que influenciam a utilização de Águas Quentes Sanitárias

(AQS), 26%. Estes valores indicam uma chamada de atenção para o peso que a envolvente nos

edifícios de habitação continua a ter, apesar das melhorias dos últimos anos, e ainda uma

chamada de atenção para os comportamentos cotidianos que o individuo comum tem em sua

casa relativamente às AQS. É ainda possível observar peso das recomendações relativas ao AVAC

(aquecimento, ventilação e ar condicionado), às energias renováveis, entre outros.

23

Figura 12- Recomendações propostas para os edifícios de habitação no fim de 2012 – adaptado [36]

No que diz respeito aos edifícios de serviços as recomendações com maior peso são a

iluminação do edifício, 31% e outras, 20%. Em edifícios de serviços de grande dimensão é fácil

perceber que se estes não forem desenhados de forma a permitir grandes entradas de luz natural,

os gastos relacionados com a sua iluminação artificial poderão atingir valores elevados,

contribuindo para um maior consumo de recursos e maior emissão de dióxido de carbono e uma

fatura energética dispendiosa. Em outras medidas poderão estar por exemplo o planeamento de

construção do edifício. Questões como a orientação e localização do edifício e estudo do

aproveitamento das condições locais, poderão ser relevantes para o desempenho energético do

edifício quando construído. É ainda importa referir, a “fatia” de recomendações relativas a

manutenção, 7%, que é inexistente no caso dos edifícios de habitação, e que se prende com a

necessidade de acompanhar o correto funcionamento dos equipamentos instalados nos edifícios

de serviços, pois estes podem ser responsáveis por grandes consumos energéticos.

24

Figura 13 - Recomendações propostas para os edifícios de serviço no fim de 2012 - adaptado [36]

2.3 Edifícios de balanço Energético quase nulo

2.3.1 Contexto europeu

O artigo número 9 da Diretiva EPBD de 2010 impõe que no início de 2021 todos os novos

edifícios têm de ser edifícios de balanço energético quase nulo. No caso dos edifícios públicos, o

prazo é mais curto, início de 2019. De acordo com esta Diretiva, artigo 2, um edifício de balanço

energético quase nulo é um edifício com alta performance energética em que as pequenas

quantidades de energia necessárias devem ser cobertas por energias provenientes de fontes

renováveis, produzidas localmente ou nas proximidades [38].

A EPBD de 2010 define ainda que todos os estados membros devem preparar planos

nacionais para aumentar o número de edifícios de balanço energético quase nulo. Estes planos

podem incluir diferentes objetivos, consoante o tipo de edifícios a que se destinam, devendo

apresentar [38]:

Um indicador numérico de energia primária expresso em kWh/(m².ano);

Metas intermédias para 2015;

Informação de medidas políticas e de financiamento ou de outras adotadas no contexto

de obtenção de edifícios de balanço energético quase nulo, incluindo requisitos nacionais

25

relacionados com o uso de energias renováveis em novos edifícios e edifícios existentes

sujeitos a grandes renovações;

Contudo a Diretiva não define concretamente o que são edifícios de balanço energético quase

nulo. Não define em termos de valores as pequenas quantidades de energia que devem ser

cobertas por energias renováveis, nem define que percentagem dessas energias deve ser

produzida localmente ou nas proximidades [38]. Desta forma cabe aos estados membros dentro

do seu próprio contexto definir estes conceitos.

Relativamente aos prazos que os estados membros devem respeitar para o cumprimento legal

da EPBD de 2010, as principais metas podem ser vistas na figura 14.

Figura 14 - Prazos para o cumprimento da EPBD 2010 – adaptado [39]

2.3.2.Caso Português

De acordo com o relatório de 2013 da Direção Geral de Energia e Geologia (DGEG) à

Comissão Europeia intitulado “National plan for increasing the number of nearly zero-energy

buildings in Portugal” pode-se constatar que Portugal ainda não tem uma definição clara e objetiva

de Edifíicos de balanço energético quase nulo. Contudo o relatório adianta uma possível definição,

visível na figura 15, acrescentando que o “…edifício com necessidades quase nulas que será

definido por Portugal surgirá, muito provavelmente, a partir das propostas de natureza

26

regulamentar como são o Regulamento de Desempenho Energético dos Edifícios de Habitação

(REH) e o Regulamento de Desempenho Energético dos Edifícios de Comércio e Serviços

(RECS)...” [37].

Figura 15 - Possível definição de Edifícios de Balanço Energético quase nulo por parte da DGEG [37]

O relatório acrescenta que os requisitos presentes no novo Decreto-Lei 118/2013 (REH e

RECS) representam os objetivos intermédios de eficiência energética para 2015, exigidos pela

EPBD, com vista a atingir edifícios de balanço energético quase nulo em 2020. Desta forma os

valores presentes no atual regulamento em vigor, e que é utilizado como base desta dissertação,

poderão ainda ser alterados com vista a atingir outras metas.

No que diz respeito aos parâmetros, indicadores numéricos de energia primária e quota

de energia renováveis, que devem estar incluídos no plano nacional para atingir os edifícios de

balanço energético quase nulo, o relatório final realizado pela Ecofys por ordem da Comissão

Europeia, de 8 de Outubro de 2014, constata que Portugal continua sem estes parâmetros

definidos [40].

27

3.Caso de Estudo

O estudo das necessidades térmicas de um fração autónoma de um edifício a seguir

apresentado é feito à luz do novo regulamento em vigor, Decreto-lei 118/2013. À data do

licenciamento da construção vigorava o antigo regulamento, RSECE. Este estudo verifica então o

tipo de comportamento que a fração tem face à nova legislação.

O trabalho é resultado dos dados que foram possíveis obter junto de alguns responsáveis pelo

edifício, (dados obtidos informaticamente ou em discussão pessoal) após um pequeno estágio de

três meses na empresa Vieira&Lopes, responsável pela instalação dos equipamentos AVAC no

edifício e que permitiu algumas visitas a obra localizada em Bragança.

3.1.Caracterização do edifício “Brigantia EcoPark”

O edifício em estudo, e que se encontra agora em fase final de construção, resulta de uma

cooperação entre os municípios de Bragança e Vila real e os seus respetivos ensinos Superiores

Politécnicos. Procurando dinamizar a região o edifício será essencialmente um centro tecnológico,

sendo as áreas que mais se desenvolverão no local, as energias renováveis, o ambiente e a eco-

construção.

Para demonstrar a sua capacidade de acolhimento de empresas nacionais e internacionais, o

edifício dispõem de um conjunto de laboratórios de investigação, áreas de incubação, salas

destinadas a implementação de empresas, gabinetes de reuniões, foyers, bem como uma área de

restauração que incluirá um restaurante (com cozinha e armazéns próprios) e uma cafetaria. O

edifício será constituído por cinco pisos dos quais se fará uma breve descrição.

Piso – 2

De todos os pisos este é o que apresenta menor área de utilização. Nele estão situados

os fossos dos elevadores existentes nos edifícios, as áreas técnicas para os coletores de exaustão

de ar e um grupo de bombagem constituído por cisternas de água não potável. É de destacar

ainda neste piso, a caixa de escadas que lhe dá acesso, uma grande área técnica para fins diversos

e uma área técnica dedicada ao compressor [41].

28

Piso - 1

O piso -1 é composto na sua grande parte por lugares de estacionamento e armazéns de

apoio às empresas instaladas no edifício. Neste piso estarão também posicionados os

equipamentos responsáveis pelo aproveitamento geotérmico e distribuição da sua energia

(bombas de calor e coletores) bem como os principais quadros eletrónicos de controlo do edifício

[41].

Piso 0

O piso 0 é composto por uma grande praça central que atravessa todo edifício e que serve

de principal ponto de entrada. É também neste zona central que se encontra os foyers (espaços

reservados a eventos, exposições ou apresentações) e a restauração constituída pela cafetaria e

pelo restaurante (e as áreas necessárias ao correto funcionamento dos mesmos, como cozinhas

e armazéns). Os gabinetes de apoio e de reunião situam-se no lado mais a Oeste do edifício e as

áreas de incubação ocuparão o lado mais a Este do piso 0 [41].

Piso 1

O piso 1 divide-se claramente em três partes. Um bloco esquerdo destinado a laboratórios,

uma zona central para escritórios de empresas e também para laboratórios e um bloco direito

composto na sua maioria por compartimentos destinados a incubação [41].

Piso 2

O piso 2 apresenta uma configuração semelhante à do piso 1.

A nível arquitetónico o edifício terá uma forma retangular, com a sua parte central virada

a sul. Tanto o piso 1 como o piso 2 serão atravessados por um eixo pedonal, que numa zona

central se abrirão em 3 espaços, 2 a sul e um norte que permitirão que a luz natural penetre

generosamente no edifício. Em todos os pisos está previsto três núcleos de instalações sanitárias

e um núcleo de vestiários com áreas específicas para deficientes motores [41].

Tendo em conta o panorama energético mundial, e tendo em conta a arquitetura do

edifício é de salientar ao nível da sustentabilidade e da ecoeficiência, algumas das medidas

tomadas na conceção deste edifício [41]:

29

Para além do eficiente isolamento térmico de todo o edifício, todos os vãos

exteriores terão rutura térmica, vidro duplo e estores de lâminas orientáveis no

exterior;

A utilização de vãos de grande dimensão e a iluminação natural prevista para

todas as circulações de todos os pisos reduzirá significativamente as necessidades

de iluminação artificial;

A cobertura plana e de grandes dimensões permitirá a instalação de coletores

solares térmicos e fotovoltaicos, que contribuirão de forma relevante para a auto-

sustentabilidade energética do edifício;

A climatização dos espaços interiores do edifício recorrerá às potencialidades da

energia geotérmica, com significativa redução dos consumos provenientes de

outras fontes.

Nas imagens seguintes, da 16 à 18, estão demonstradas as diversas vistas do edifício.

Figura 16 – Vista Sul [41]

30

Figura 17 - Vista Este e Norte [41]

Figura 18 - Vista Oeste [41]

31

3.2.Localização

O edifício em estudo, Brigantia Ecopark, localiza-se na freguesia de Santa Maria no

Concelho e Distrito de Bragança, zona norte do País. Em relação ao nível do mar encontra-se a

uma altura de aproximadamente 630 m e a uma distância em relação à linha Costeira de

aproximadamente 180 km. Na imagem 19 está apresentada uma imagem de satélite do local

onde foi implantado o edifício (ainda não presente na imagem).

Figura 19 - Localização - Brigantia Ecopark

Através destes dados de localização e recorrendo ao despacho nº15793-F/2013 é

possível obter os parâmetros climáticos que definem a região e que serão determinantes para uma

correta determinação dos requesitos térmicos do edifício e consequente desempenho energético.

3.3 Parâmetros Climáticos

Os parâmetros climáticos associados a um determinado local são obtidos apartir de

valores de referência associados a uma zona climática. Este zoneamento é baseado na

Nomenclatura das Unidades Territoriais para Fins Estatísticos (NUTS) de nível III. A NUTS em que

se insere o munícipio de Bragança é Alto Trás-os-Montes. De seguida faz-se uma pequena

apresentação dos parâmetros climáticos existentes no verão e no inverno para depois se proceder

à demonstração do valor destes.

32

𝑋𝑅𝐸𝐹 – Parámetros climáticos de Referência:

Inverno

GD – Número de Graus-dia, na base de de 18°C, correspondente à estação

de aquecimento;

M – Duração da estação de aquecimento;

𝜃𝑒𝑥𝑡,𝑖 – Temperatura exterior média do mês mais frio da estação de

aquecimento;

𝐺𝑠𝑢𝑙 – Energia solar média mensal durante a estação, recebida numa

superfície vertical orientada a sul, [kWh/m².mês].

Verão

𝐿𝑣 – Duração da estação = 4 meses = 2928 horas;

𝜃𝑒𝑥𝑡,𝑣 – Temperatura exterior média, [°C];

𝐼𝑠𝑜𝑙 – Energia solar acumulada durante a estação, recebida na horizontal

(inclinação 0°) e em superfícies verticais (inclinação 90°) para os quatro

pontos cardeais e os quatro colaterais, [kWh/m²].

Os necessários ajustes aos parámetros climáticos resultantes de uma altitude local

divergente da altitude para os quais estes são apresentados no regulamento são dadas pela

expressão seguinte:

𝑋 = 𝑋𝑅𝐸𝐹 + 𝑎 (𝑧 − 𝑧𝑅𝐸𝐹)

A determinação dos novos parâmetros climáticos encontram-se na tabela 4. As zonas

climáticas de inverno e verão apresentadas da tabela 5 foram obtidas com base nos resultados

obtidos no GD e 𝜃𝑒𝑥𝑡,𝑣 , respectivamente.

Tabela 4 - Ajuste aos Parâmetros Climáticos

𝑋𝑅𝐸𝐹 𝑎 𝑧 𝑧𝑅𝐸𝐹 𝑋

M 7,3 0 630 680 7,3

GD 2015 1,4 630 680 1315 𝜃𝑒𝑥𝑡,𝑖 5,5 0,004 630 680 5,7 𝜃𝑒𝑥𝑡,𝑣 21,5 0,007 630 680 21,9

33

Tabela 5 -Parâmetros climáticos

Inverno

Zona Climática I3

Graus dia [°C dia] 1945

M [meses] 7.3

𝜃𝑒𝑥𝑡,𝑖 [°C] 5.7

𝐺𝑠𝑢𝑙 [kWh/(m².mês)] 125

Verão

Zona Climática V2

𝐿𝑣 [meses] 4

𝜃𝑒𝑥𝑡,𝑣 [°C] 21.85

𝐼𝑠𝑜𝑙 [kWh/m²]

N 220

NE 345

E 480

SE 485

S 425

SO 485

O 480

NO 345

Horizontal 790

3.4.Sistemas de AVAC e AQS instalados

3.4.1.AVAC

O sistema AVAC (aquecimento, ventilação e ar condicionado), instalado no edifício é um

sistema de climatização centralizado, constituído por três bombas de calor geotérmicas (cujas

principais características são apresentadas na tabelas 6) para a produção de água fria e água

quente, ventiloconvectores dispostos em muitos dos espaços do edifício, quatro unidades de

tratamento de ar novo (UTAN’s) e três unidades de tratamento de ar (UTA’s), cujas principais

características se podem verificar na tabela 7 e um conjunto de tubos enterrados.

As bombas de calor geotérmicas serão responsáveis por alimentar as baterias de

aquecimento e arrefecimento das UTAN’s e das UTAS’s e ainda os ventiloconvectores.

34

O transporte de energia térmica das bombas até aos locais de destino será feito por

tubagens em cobre, formando circuitos de 4 tubos (dois para água quente e dois para água fria),

que são isolados termicamente com espuma de borracha. Nas baterias referidas e nos

ventiloconvectores a energia térmica contida na água é passada para o ar, que será depois

distribuído pelo edifício.

Devido à dimensão do edifício, são necessários caudais de ar muito elevados e

consequentes energias de aquecimento e arrefecimento elevadas. Os tubos enterrados no solo,

que tem elevada inércia, e por isso uma temperatura quase constante ao longo do ano

(aproximadamente 15°C) recebem o ar do exterior que depois se dirige as unidades de tratamento.

Com o aproveitamento da temperatura do solo pode ser feita uma pré-climatização do ar, deixando

a uma temperatura mais próxima da desejada a insuflar e exigindo por isso menor dispêndio de

energia nas unidades de tratamento de ar.

As UTA´s serão responsáveis pelo condicionamento do ar da zona do restaurante,

cafetaria e cozinha, enquanto as UTAN’s pelo restante, e quase, totalidade do edifício. Uma

responsável pela parte Oeste do edifício, outra pela parte central e outra pela parte Este. As UTAN’s

são responsáveis então pela renovação do ar, inserindo nos espaços apenas ar novo (nas UTA’s

uma percentagem do ar condicionado é recirculado). Este ar novo já condicionado, conduzido

através de condutas e insuflado através de grelhas pode ser novamente condicionado localmente,

através dos ventiloconvectores. Este duplo sistema de condicionamento do ar, UTAN’s/UTA’s e

ventiloconvectores, deve-se ao facto de localmente, em cada espaço, poderem ser necessárias

temperaturas diferentes das definidas como padrão para o edifício.

Na figura 20, fotografia tirada no local, pode ser visto uma parte do duplo condicionamento

referido. No canto inferior esquerdo da imagem é possível observar-se a uma conduta de forma

retangular com uma grelha de insuflação no final que permita a chegada do ar da UTAN. No centro

da imagem está presente um ventiloconvector, ligado por 4 tubos às bombas de calor e ainda

ligado a duas condutas de ar para insuflação e extração do ar, do local onde se encontra, a ser

novamente condicionado.

35

Figura 20 – Duplo Condicionamento (ventiloconvetor mais condutas provinientes da UTAN)

O conhecimento das características dos principais equipamentos é necessário para a

quando do cálculo das necessidades energéticas se saber por exemplo, Coefficients of

Performance (COP), no caso das bombas, e os consumos dos ventiladores na extração e

insuflação, no caso das UTAN’s. No edifício existem vários tipos de equipamentos, contudo são os

anteriormente referidos que apresentam maior importância e peso nos consumos energéticos a

determinar posteriormente na dissertação e dos quais se destacam as principais características.

Tabela 6 - Caraterísticas das bombas geotérmicas

Designação BG1 BG2 BG3

Potência Calorífica (kW) 328,9 259,8 37,1 Potência Frigorifica (kW) 316,9 240,9 -

Potência absorvida aquecimento 95,9 75,5 8,2 Potência absorvida arrefecimento 70,9 58,0 -

COP (aquecimento) 3,43 3,44 4,52 COP (arrefecimento) 4,47 4,15 -

36

Tabela 7 - Caraterísticas das UTAN's e UTA’s

Designação UTAN 1

UTAN 2

UTAN 3

UTAN 4

UTA1 UTA2 UTA3

Insuflação

Ar novo (m³/h)

10620 13905 14040 7700 3900 1980 6000

Ar recirculado (m³/h)

- - - - 1400 4520 -

Potência (kW) 5,5 7,5 7,5 4 2,2 4,0 2,2

Extração

Caudal (m³/h) 8500 11955 12090 7300 5300 6500 6000

Potência (kW) 4 5,5 5,5 4 2,2 3,0 -

3.4.2.AQS

No edifício existe um abastecimento de águas quentes sanitária (AQS) à cozinha e aos

balneários para duches. A zona da cozinha vai ser abastecida por 10 painéis solares térmicos,

colocados na cobertura, e ligados a dois depósitos acumuladores, um com capacidade de 1000 l

e outro com a capacidade de 800 l. Para o aquecimento das AQS destinadas a duches está previsto

um painel solar, também colocado na cobertura e um depósito de 200 l.

37

4.Fração em estudo

Para uma correta determinação das necessidades energéticas do edifício, um dos

objetivos centrais da dissertação, é necessário definir primeiro parâmetros como a área das

diferentes secções, o seu pé direito, se os espaços são úteis ou não úteis, entre outros como as

soluções construtivas.

O atual regulamento define como grande edifício de comércio e serviços “o edifício de

comércios e serviços cuja área interior útil de pavimento, descontando os espaços

complementares, igual ou ultrapasse 1000 m², ou 500 m² no caso de centros comerciais,

hipermercados, supermercados e piscinas cobertas”.

Tendo em conta que no regulamento está ainda definido que a área interior útil do

pavimento “considera-se o somatório da área de pavimento de todas as zonas térmicas do edifício

ou fração, desde que tenham consumo de energia elétrica ou térmica, registado no contador,

independentemente da sua função e existência de sistemas de climatização, sendo a área medida

pelo interior dos elementos que delimitam as zonas térmicas do exterior e entre si”, isto é, todo o

edifício, e que este regulamento define ainda que espaço complementar como “a zona térmica

sem ocupação humana permanente atual ou prevista e sem consumo de energia atual ou previsto

associado ao aquecimento ou arrefecimento ambiente, incluindo cozinhas, lavandarias e centros

de armazenamento de dados” poder-se-á então, partindo destes pressupostos aferir-se se o edifício

em questão se trata ou não de um Grande edifício de Comércio e Serviços (GES) ou de um pequeno

edifício de Comércio e Serviço (PES).

O edifício apresenta no total 8859 m² de área útil interior. Tendo em conta que

aproximadamente 80% a 90% do edifício é climatizado, então trata-se de um GES.

Tabela 8 – Área Interior útil do edifício

Piso Área interior útil (m²)

-2 190

-1 2895

0 1719

1 2084

2 1971

38

Devido à dimensão do edifício, ao tempo disponível para a realização do trabalho, e de

modo a melhor compreender-se a aplicação da legislação energética em vigor, optou-se for se

fazer apenas a análise de uma parte do edifício, a zona mais a Este do piso 0 marcada na figura

21. Esta zona considerada como uma fração, apresenta uma área interior útil inferior a 1000 m²,

tratando-se assim de um PES.

Figura 21 – Localização da fração em estudo – adaptado [41]

De acordo com a tabela I.02 da Portaria nº349-D/2013 a determinação do Índice de

Eficiência Energética, para posterior determinação da classe Energética do edifício, para os PES

pode ser feita através de um cálculo Simplificado (Monozona). Para isto utilizou-se a folha de

cálculo versão 2.1.4 disponibilizada pelo Laboratório Nacional de Energia e Geologia (LNEG).

Contudo é necessário fazer primeiramente um levantamento do edifício no que diz respeito

a soluções construtivas, estrutura, sistemas de climatização instalados, tipos de ocupação, entre

outros parâmetros.

4.1.Planta e Áreas

A planta a seguir demonstrada representa a fração do edifício que se propõem estudar.

Esta fração localiza-se no piso 0 no lado mais a Este do edifício e é composta por espaços úteis

como os gabinetes, salas de incubação, salas de arrumos, WC’s e corredores de circulação e

espaços não úteis como a caixa de escadas, os elevadores e as courettes. Na planta, figura 22,

39

estão representados os diferentes espaços referidos dos quais se apresentará a área e o pé-direito

na tabela 9. Por simplificação e devido à sua pequena dimensão as courettes de menor dimensão

não foram consideradas.

Figura 22 - Planta da fração em estudo

Tabela 9- Descrição da Fração em Estudo

Zona Área (m²) Pé-direito (m)

Gabinete de Apoio 1 27,5 3

Incubação 2 307,2 3

Gabinete de direção 3 27,5 3

Circulação 4 138 2,4

Arrumos 5 15,6 3,8

WC’s 6 27,8 3

Caixa de escadas 7 - -

Courettes 8 - -

Elevadores 9 - -

Total/Média Ponderada 543,6 2,9

40

4.2.Espaços não úteis

Como é desconhecido o perfil de utilização dos pisos imediatamente acima e abaixo da

fração em estudo, optou-se por se considerar estes espaços como não úteis em relação à fração

analisada. Assim os elementos construtivos em contato com espaços não úteis são as paredes

em contacto com as courettes, as paredes em contato com a caixa-de-escadas, as paredes, em

contato com os elevadores, os pavimentos (lajes) de separação entre o piso -1 (estacionamento)

e o piso 0 (fração estudada) e as coberturas (lajes) de separação entre a fração estudada e o piso

1.

Para elementos construtivos em contato com espaços não úteis é necessário calcular o

coeficiente de redução de perdas, 𝑏𝑡𝑟, que segundo o Despacho nº15793-K/2013 traduz a

redução da transmissão de calor. Conforme este mesmo Despacho, 𝑏𝑡𝑟, pode ser obtido pela

razão 𝐴𝑖 𝐴𝑢⁄ , em que 𝐴𝑖 é o somatório das áreas dos elementos que separam o espaço interior

útil do espaço não útil e 𝐴𝑢, é o somatório das áreas dos elementos que separam o espaço não

útil do ambiente exterior. Outros dados necessários à aferição do valor de 𝑏𝑡𝑟, são a determinação

do volume do espaço não útil, 𝑉𝑒𝑛𝑢, e se o espaço se trata de um espaço não útil com todas as

ligações entre elementos bem vedadas e sem aberturas de ventilação permanentemente abertas,

f, ou se, se trata de um espaço não útil permeável ao ar e aberturas de ventilação

permanentemente abertas, F. Partindo destes pressupostos e consultando a tabela 22 do

Despacho anteriormente referido é possível construir a tabela 10.

Tabela 10 - Espaços não úteis

Espaço não útil 𝑨𝒊(m²) 𝑨𝒖(m²) 𝑽𝒆𝒏𝒖(m³) f,F 𝒃𝒕𝒓

Courettes 74,24 6,2 98,4 f 0,4

Elevadores 49,2 6,1 100,04 f 0,4

Caixa-de-escadas 178,56 21,5 352,6 f 0,4

Piso -1 543,6 271,9 11400 f 0,8

Piso 1 543,6 328,5 2065,8 f 0,8

41

Nota: Relativamente, ao cálculo do 𝑏𝑡𝑟 das courettes, este foi realizado apenas para uma

delas, uma vez que a razão entre 𝐴𝑖 𝐴𝑢⁄ , é semelhante, o 𝑉𝑒𝑛𝑢 também e o tipo de espaço não

útil é sempre, f.

A determinação correta do valor de 𝑏𝑡𝑟, é imprescindível para o conhecimento correto do

valor do coeficiente de transmissão térmica, U, a respeitar. Consoante o valor de 𝑏𝑡𝑟, a envolvente

da fração em contato com os espaços não úteis pode ser definida como envolvente interior com

requisitos de exterior se o valor for superior a 0,7, ou como envolvente interior com requisitos de

de interior se o valor for igual ou inferior a 0,7.

Relativamente à envolvente em contato direto com o exterior esta é definida como

envolvente exterior, e as paredes que fazem a separação de espaços úteis são definidas como

paredes sem requisitos. A caracterização das diferentes envolventes é apresentada na figura 23 e

permite saber que valores de Coeficiente de Transmissão Térmica (U), que cada parede ou piso

deve respeitar. A amarelo está representado tanto o pavimento como a cobertura, pois ambos

apresentam evolventes interiores com requisitos de exterior (conforme consideração inicial).

Figura 23 – Envolventes da fração

42

4.3.Sistemas de AVAC e AQS

4.3.1.AVAC

O sistema AVAC instalado na fração em estudo é constituído pela UTAN 3, sendo as suas

baterias de aquecimento e arrefecimento alimentadas pelas bombas geotérmicas 1 e 2, e ainda

por um ventilador de extração ao nível das casas de banho e arrumos. Neste subcapítulo é

apresentado o caudal mínimo de ar novo necessário para a fração, os caudais de infiltração natural

e os consumos dos equipamentos AVAC.

CAUDAL MÍNIMO DE AR NOVO

No caso da UTAN3 já foram apresentados para a insuflação e extração a sua potência de

acionamento e o caudal que gera. Contudo a UTAN 3 é responsável pela climatização de mais que

uma fração no edifício, e é importante, para o caso da fração em estudo, determinar qual o caudal

de ar novo necessário para a partir daí determinar que potências são necessárias para climatizar

o espaço, tanto na insuflação como extração.

De acordo com a Portaria nº353 A/2013 o caudal mínimo de ar novo a considerar para

um espaço deve ser determinado pelo método analítico ou pelo método prescritivo. No âmbito

desta dissertação o caudal de ar mínimo foi calculado pelos dois métodos. Para aplicação do

metido analítico utilizou-se a folha de cálculo disponibilizada pelo LNEC, e para aplicação do

método descritivo utilizaram-se as expressões de cálculo presentes na Portaria nº353 A/2013.

Teve-se ainda em conta o ponto 2.3 da portaria referida anteriormente que menciona:

“Excluem-se do cumprimento de valores de caudal mínimo de ar novo ou da verificação

de condições de adequada ventilação natural, as seguintes situações:

a) Espaços sem ocupação permanente, designadamente, corredores, balneários,

instalações sanitárias, arrumos, armazéns, copas e similares ou espaços que são

ocupados ocasionalmente e por períodos de tempo inferiores a 2h por dia;

b) Espaços técnicos e locais sujeitos a requisitos de higiene e segurança no local de

trabalho, relativos à renovação do ar interior, no âmbito da respetiva atividade, com

fontes poluentes específicas e nos quais são manuseados produtos químicos ou

biológicos.”

43

Desta forma o caudal mínimo de ar necessário para a fração apenas foi considerado para

as salas de incubação e gabinetes.

Método analítico

De acordo com a portaria nº353 A/2013, ponto número 2.1:

- O método analítico traduz a aplicação da evolução temporal da concentração de dióxido de

carbono (CO2) previsível no espaço, em função do respetivo perfil de ocupação perfil de ventilação

e das características físicas dos ocupantes;

- Para os efeitos do número anterior, o caudal mínimo de ar novo a considerar por aplicação deste

método deve corresponder ao menor valor de caudal de ar necessário para cumprir o limiar de

proteção do CO2 durante o período de ocupação;

- O valor de caudal mínimo de ar novo determinado pelo método analítico não poderá ser inferior

ao necessário à diluição da carga poluente devida aos materiais do edifício ou utilização do espaço

(um dos casos a verificar no método prescritivo);

A folha de cálculo é constituída por dois separadores “Cálculos” e “Perfis”. No primeiro

separador referido são inseridos os seguintes dados, para cada espaço da fração:

Designação do espaço;

Área;

Pé-direito;

Número de Ocupantes;

Faixa etária dos ocupantes. Para este estudo foram considerados todos os

ocupantes como adultos;

Tipo de atividade (a taxa de metabólica varia com o tipo de atividade). Para este

estudo foram consideradas atividades sedentárias, de acordo com a portaria em

análise por se tratarem de salas de gabinetes e escritórios (tabela I.04 portaria

353-A/2013);

Limiar de proteção de CO2. Este limiar serve como indicador da qualidade do ar

interior em espaços em que a principal carga poluente e sensorial são os

ocupantes. De acordo a portaria em análise o valor para edifícios novos com

44

ventilação mecânica ou hibrida é de 2250 mg/m³ (tabela I.03 portaria 353-

A/2013);

Utilização/tipo de espaço – todos os espaços da fração são locais sem atividades

que envolvam a emissão de componentes específicos (tabela I.05 portaria 353-

A/2013);

Método de ventilação (eficácia de remoção de poluentes) – Este parâmetro avalia

de que forma um poluente existente no ar interior é removido do compartimento

em análise pelo sistema de ventilação. Os valores de eficácia de remoção de

poluentes do sistema de ventilação, para os diferentes métodos de distribuição de

ar nos locais, são função, essencialmente, do método de ventilação e da diferença

de temperatura entre o ar insuflado e o ar na zona ocupada do espaço. Tendo em

conta a portaria e o método de distribuição de ar na fração (insuflação e extração

pelo teto) optou-se pela opção: Insuflação de ar frio junto ao pavimento e

extração/retorno junto ao teto, desde que o jato de ar de insuflação com uma

velocidade de 0,8 m/s, tenha um alcance de 1,4 m ou mais, em relação ao

pavimento (tabela I.01 portaria 353-A/2013);

Perfil de ocupação: que é definido no segundo separador, e onde se define a taxa

de ocupação horária de cada espaço.

Após o preenchimento da folha de cálculo obteve-se um total de 1087 m³/h de caudal de

ar novo necessário para insuflar na fração em estudo, 922 m³/h nos espaços de incubação e 165

m³/h nos gabinetes. Os dados inseridos e os obtidos podem ser consultados no anexo B.

Método prescritivo

De acordo com a portaria nº353 A/2013, ponto número 2.2:

O método prescritivo baseia-se na determinação dos caudais de ar novo que garantem a

diluição da carga poluente devido:

1) Aos ocupantes do espaço e em função do tipo de atividade física (atividade metabólica) aí

desenvolvida;

2) Ao próprio edifício e em função do tipo de materiais usados na construção, nos revestimentos

das superfícies e no mobiliário.

45

É ainda de referir que o caudal mínimo de ar novo a considerar por aplicação deste método

é o maior dos valores determinados para os dois tipos de carga poluente acima referidos.

1) Diluição da carga poluente devida aos ocupantes do espaço

A expressão que permite o cálculo do caudal de ar mínimo necessário por pessoa é a

seguinte:

𝑄𝐴𝑁 = 𝑀𝑚𝑒𝑑 × 𝑄𝐴𝑁.1𝑚𝑒𝑡

𝑀𝑚𝑒𝑑 – Taxa de metabolismo dos ocupantes;

𝑄𝐴𝑁.1𝑚𝑒𝑡 – Caudal mínimo de ar novo para o nível de atividade metabólica igual a 1.

Ambos os valores dependem do tipo de espaço considerado e podem ser consultados na tabela

I.04 da portaria em questão. Os espaços em análise são do tipo escritórios e apresentam um tipo

de atividade sedentária. Desta forma:

𝑄𝐴𝑁 = 𝑀𝑚𝑒𝑑 × 𝑄𝐴𝑁.1𝑚𝑒𝑡 = 1,2 × 24 = 28,8 𝑚3/ℎ. 𝑝𝑒𝑠𝑠𝑜𝑎

Tendo em conta que se consideram 24 pessoas como o número de pessoas que

frequentam a fração, obtém-se um caudal de 691,2 m³/h.

2) Diluição da carga poluente devida aos materiais do edifício e utilização

Tendo em conta a tabela I.05 da portaria que refere o Caudal mínimo de ar novo

determinado em função da carga poluente devida ao edifício e considerando que a utilização dos

espaços é sem atividades que envolvam a emissão de poluentes específicos, obtêm-se o valor de

3 m³/hora.m². Sabendo que a área em análise corresponde a 362,2 m² (salas de incubação mais

gabinetes), determina-se o caudal mínimo de ar novo, igual a 1086,6 m³/h. Este valor é superior

ao obtido para a diluição da carga poluente devida aos ocupantes do espaço e por isso é o que se

considera no que diz respeito ao valor calculado pelo método prescritivo.

46

CAUDAL DE INFILTRAÇÕES

Outros dado de importância a inserir na folha de cálculo de STE –MONOZONA do LNEG,

é o caudal de infiltração de ar na situação dos ventiladores da UTAN ligados e na situação dos

ventiladores desligados. Para determinar estes caudais utilizou-se a folha de cálculo do LNEC,

própria para este efeito. Os dados de entrada na folha de cálculo e os resultados obtidos são

abordados seguidamente e podem ser consultados com mais detalhe no anexo C.

Nesta folha de cálculo é necessário preencher um conjunto de quadros. Estes são relativos

ao enquadramento do edifício, à permeabilidade do ar da envolvente, a aberturas de admissão de

ar na envolvente, a condutas de ventilação natural, a insuflação e extração por meios mecânicos,

e a insuflação e extração por meios híbridos.

Como a fração não tem aberturas de admissão de ar na envolvente, condutas de ventilação

de ar e meios híbridos de insuflação e extração, estes quadros não foram preenchidos.

No que diz respeito ao quadro do enquadramento do edifício os dados inseridos ou

selecionados (de um conjunto de opções da folha de cálculo) foram os da tabela 11.

Tabela 11 - Enquadramento do edifício

Tipo de edifício PES

Local BRAGANÇA Região A

Rugosidade II

Altitude do local (m) 630

Número de fachadas expostas ao exterior 2 ou mais

Existem edifícios/obstáculos à frente das fachadas?

Sim

Altura do edifício (m) 3,8

Altura da fração (m) 3,8

Altura do obstáculo situado em frente (m) 3,8

Distância ao obstáculo situado em frente (m) 5

Área útil (m2): 543,6

Pé direito (m): 2,90 N.º de pisos da fração 1

Para os parâmetros Região e Rugosidade, as opções selecionadas, respetivamente, A (que

indica que o edifício se localiza na região nacional) e II (que indica que o edifício situa-se na periferia

47

de uma zona urbana ou numa zona rural), têm como objetivo a folha de cálculo gerar internamente

as velocidades de vento no local.

Relativamente à permeabilidade ao ar da envolvente os dados introduzidos foram os da

tabela 12.

Tabela 12 - Permeabilidade ao ar da envolvente

Foi medido valor n50 Não

Para cada Vão (janela/porta) ou grupo de vãos: Área dos vãos (m²) 92,43

Classe de permeabilidade ao ar (janelas/portas) 4

Permeabilidade ao ar das caixas de estore Não tem

O valor n50 presente na tabela refere-se a dados obtidos em ensaios de pressurização.

Como esse valor é desconhecido, a folha de cálculo passa a considerar, como permeabilidade ao

ar da envolvente, que as principais frinchas na envolvente exterior correspondem à caixilharia e às

eventuais caixas de estore, inexistentes na fração em análise. Relativamente à área dos

envidraçados, esta é soma de todas as áreas dos envidraçados da fração, áreas estas que se

apresentam individualmente no subcapítulo 4.6.3 da dissertação. A classe de permeabilidade ao

ar pode ser consultada no anexo A (vão envidraçado).

Por último foi preenchido o quadro da insuflação e extração por meios mecânicos. Os

dados mais relevantes que foram introduzidos estão presentes na tabela 13.

Tabela 13 - Insuflação e extração por meios mecânicos

Existem meios mecânicos Sim

Escoamento de ar Admissão Exaustão Caudal nominal (m3/h) 1087 935 Tem sistema de recuperação de calor Sim Rendimento da recuperação de calor (%) 75

O valor, 1087 m³/h, introduzido, foi o que se obteve na determinação do caudal mínimo

de ar novo anteriormente já apresentado neste subcapítulo. O caudal de exaustão inserido

corresponde a 86% do caudal de admissão e será, em “Consumos AVAC” explicado. Os outros

dados, nomeadamente o sistema de recuperação de calor e o rendimento desta recuperação,

correspondem às características da UTAN que faz a insuflação e a extração da fração.

48

Como resultados finais obteve-se um caudal de infiltrações de 1 m³/h na situação da

ventilação mecânica ligada e um caudal de infiltração de 8 m³/h na situação da ventilação

mecânica desligada.

CONSUMOS AVAC

Analisando os caudais obtidos pelos dois métodos o valor é aproximadamente o mesmo

1087 m³/h, e por isso considerou-se este o valor necessário a inserir na fração. Importa agora

determinar a potência da UTAN que satisfaça este caudal.

Através de uma relação de caudais e potências, tendo em conta que a UTAN 3 (UTAN que

“alimenta” o local) necessita de uma potência de acionamento de insuflação de 7500 W para

insuflar 14040 m³/h, então para o caudal de ar novo obtido é necessária uma UTAN com uma

potência de insuflação de 580,7 W aproximadamente.

A UTAN 3 é ainda responsável pela extração do ar dos diferentes espaços. Esta retira no

total 12090 m³/h, cerca de 86% do ar insuflado. No caso específico da fração seriam então

retirados 935m³/h (86% de 1087m³/h). Sabendo que a potência de extração da UTAN 3 para

12090 m³/h é de 5500 W então para 935 m³/h será de cerca de 425,4 W.

Assim a potência total absorvida por uma UTAN para climatizar esta fração seria de

1006,1 W (580,7+ 425,4). Este valor é necessário para inserir na folha de cálculo de STE –

MONOZONA a utilizar posteriormente para determinação das necessidades energéticas.

Relativamente as bombas geotérmicas, a UTAN3, é alimentada pelas bombas 1 e 2. Por

isso adotou-se para a fração em estudo a média do COP de aquecimento e arrefecimento destas

duas bombas, (média dos valores apresentados na tabela 6).

Na fração em estudo está ainda presente outro equipamento, um ventilador de extração.

Este ventilador extrai o ar das casas de banho e das salas de arrumo. A sua potência é de 0,55

kW e é responsável pela extração do ar do piso 0, 1 e 2, do lado Este do edifício, lado onde se

encontra a fração, num total de 1950 m³/h. Sabendo que ao nível da fração em estudo só são

extraídos 650 m³/h, exatamente um terço, a potência de um ventilador de extração destinado

exclusivamente à fração seria de 183,33 W.

49

4.3.2.AQS

Para a fração em estudo não está previsto nenhum tipo de abastecimento de AQS e desta

forma estas não entrarão no cálculo das necessidades de energia útil do edifício.

4.4.Estrutura

A estrutura do edifício tem como base um esquema reticulado de betão armado. Os pisos

abaixo do solo possuem paredes estruturais e os restantes pisos obedecem a uma grelha estrutural

de pilares e vigas, cujos tamanhos variam consoante a distribuição das forças das lajes.

O conhecimento e a localização dos elementos estruturais como os pilares e os talões de

viga torna-se de extrema importância na análise de pontes térmicas planas. Na figura 21 é

apresentada a estrutura da fração em estudo. Encontram-se marcados os diferentes tipos de

pilares, os dois tipos de talões de viga, resultantes das diferentes soluções construtivas,

apresentadas mais à frente neste trabalho, e ainda as paredes, que fazem parte da estrutura do

edifício e que separam a caixa de escadas e os elevadores dos restantes espaços.

Figura 24 – Estrutura da fração

50

4.5.Soluções construtivas

A determinação correta das soluções construtivas utlizadas nos edifícios apresenta um

papel preponderante para a determinação das cargas térmicas necessárias a fornecer ou a retirar.

Assim a constituição dos elementos que compõem a construção como fachadas, lajes de

separação de pisos, envidraçados, paredes interiores, elementos estruturais inseridos em paredes

(responsáveis pelas pontes térmicas planas, como pilares, talões de viga e caixa de estores) deve

ser detalhadamente apresentada e o coeficiente de transmissão térmica corretamente

apresentado. O valor deste coeficiente é calculado, para estes elementos, constituídos por um ou

mais materiais, à exceção dos envidraçados, utilizando-se a seguinte expressão:

𝑈 =1

𝑅𝑠𝑖 + ∑ 𝑅𝑗 + 𝑅𝑠𝑒𝑗

𝑈 – Coeficiente de transmissão térmica [W/(m².°C)];

𝑅𝑠𝑖 – Resistência térmica interior [(m².°C)/W];

𝑅𝑠𝑒 – Resistência térmica exterior [(m².°C)/W];

𝑅𝑗 – Resistência térmica da camada j [(m².°C)/W];

4.5.1.Localização das Soluções construtivas

Antes da demonstração das soluções construtivas que compõem a fração, apresenta-se

primeiro a indicação das suas localizações na planta. Devido à grande quantidade de soluções

presentes no edifício torna-se mais fácil assim, compreender a forma como os materiais se

distribuem no edifício. A localização das soluções construtivas dos pilares e dos talões de viga já

foram demonstradas na planta de estrutura. As coberturas não se apresentam representadas,

contudo acima do P1 (pavimento 1) está sempre a C1 (cobertura 1) e acima do P2 (pavimento 2)

está sempre a C2 (cobertura 2) em 90% do espaço do teto e a C3 (cobertura 3) em 10% do espaço

do teto. As percentagens apresentadas devem-se ao fato de que o teto falso nos locais acima do

P2 não ocuparem a totalidade do espaço, apenas 90%, dando origem a uma terceira solução

construtiva para as coberturas nos restantes 10% do teto.

51

Figura 25 - Localização das Soluções Construtivas

4.5.2.Determinação das soluções Construtivas

Nas tabelas a seguir apresentadas é determinado o 𝑈 (Coeficiente de transmissão

térmica) de todos os elementos opacos que compõem o edifício. Para cada elemento,

primeiramente, é apresentado o valor de ∑ 𝑅𝑗𝑗 . Estes são obtidos a partir de dados fornecidos

pelos empreiteiros da obra (referenciados abaixo como catálogo, e cujos valores são demonstrados

no anexo A) e através da consulta do ITE 50 (Coeficientes de transmissão térmica de elementos

da envolvente dos edifícios), disponibilizado pelo LNEC (Laboratório Nacional de Engenharia Civil).

52

Os dados relevantes para o cálculo 𝑅𝑗 são a espessura (d) e a condutibilidade térmica do material

(l), e o seu valor pode ser obtido utilizando a seguinte expressão:

𝑅𝑗 = d/l

Para além destes dados são também apresentados outros dados característicos dos

materiais como a densidade (r) e a massa total (𝑚𝑡).

Novamente para cada elemento construtivo, caso estes sejam elementos da envolvente

exterior, ou elementos em contato com espaços não úteis são apresentados os valores de 𝑅𝑠𝑖 e

de 𝑅𝑠𝑒, consultados no regulamento, e que se relacionam com a posição do elemento e o sentido

do fluxo do calor ao longo deste. São também apresentados os valores da massa superficial útil

(𝑀𝑆𝑖), e do fator de redução de massa superficial (𝑟) de cada elemento de construção. O primeiro

é função da localização do elemento de construção no edifício e da sua constituição,

designadamente do posicionamento e do isolamento térmico e das características das soluções

de revestimento superficial. Este valor será determinará a capacidade de armazenamento de calor

que os locais apresentam, podendo-se assim definir a inércia térmica do edifício. O segundo valor,

(𝑟), depende da resistência térmica do revestimento superficial interior, com a inclusão da

resistência térmica de uma eventual caixa-de-ar associada. Os parâmetros para a determinação

destes valores, 𝑀𝑆𝑖 e 𝑟, estão presentes no Despacho nº 15793-K/2013.

Por fim é determinado então o valor da Resistência térmica total e de 𝑈 para

posteriormente ser feita a comparação com os valores máximos e de referência presentes no

regulamento, de modo a confirmar a viabilidade ou não dos elementos construtivos.

PAREDES EXTERIORES

Parede exterior 1 – (Pext1)

Este tipo de paredes é utilizados nas fachadas Norte e Sul e ainda na praça central do

edifício. São constituídas por painéis de betão pré-fabricados com espessura de 0,12 m. Por falta

de informação relativamente às características térmicas destes painéis, optou-se por se considerar

o mesmo tipo de betão presente nas paredes Este e Oeste, com condutibilidade térmica de 0,85

W/(m.°C). A seguir ao betão a parede tem um isolamento térmico em XPS com espessura de

0,08 m e coeficiente de condutibilidade térmica de 0,037 W/(m.°C). Mais interiormente é

constituída por tijolo de termoargila com 0,24 m de espessura e coeficiente de condutibilidade

53

térmica 0,28 W/(m.°C), seguida de uma caixa-de-ar com 0,015 m e com uma resistência térmica

de 0,17 (m².°C)/W e por uma camada de gesso projetado de 0,02 m de espessura e coeficiente

de condutibilidade térmica de 0,3 W/(m.°C).

Figura 26 – Pext1

Tabela 14 – Solução construtiva de Pext1

Pext1 𝒅 (m) l [W/(m.°C)] 𝑹 [(m².°C)/W] Referência r (kg/m³) 𝒎𝒕 (kg/m²)

Gesso projetado 0,02 0,30 0,07 I.6 ITE 50 900 18

Tijolo termoargila 0,24 0,57 Catálogo 1770 227,29

Caixa-de-ar 0,015 0,17 I.11 ITE 50

Isolamento térmico (XPS) 0,08 0,037 2,16 I.3 ITE 50 30 2,40

Parede de betão 0,12 0,85 0,14 I.5 ITE 50 1400 168

Total 0,48 3,11 415,69

Tabela 15 - Resistência superficial de Pext1

Resistência térmica Superficial [(m².°C)/W] 𝑹𝒔𝒆 0,04 𝑹𝒔𝒊 0,13 Total 0,17

Tabela 16 - Msi, r, Rt e U – Pext1

𝑴𝑺𝒊 (kg/m²) 150 𝒓 1

Resistência térmica total [(m².°C)/W] 3,28 𝑼 [W/(m².°C)] 0,30

54

Elemento estrutural da Parede exterior 1 – (Pext1.1)

O pilar inserido na parede exterior 1 é constituído por betão estrutural e tem uma dimensão

de 0,3m x 0,5m. A constituição da parede nesta zona é a mesma da parede exterior 1, à exceção

da não existência do tijolo de termoargila, estando no seu lugar o pilar.

Figura 27 – Pext1.1

Tabela 17 – Solução Construtiva de Pext1.1

Pext1.1 𝒅 (m) l [W/(m.°C)] 𝑹 [(m².°C)/W] Referência r (kg/m³) 𝒎𝒕 (kg/m²)


Pilar de betão 0,50 0,85 0,59 I.5 ITE 50 1500 750

Caixa-de-ar 0,015 0,17 I.11 ITE 50


Painel pré-fabricado 0,12 0,85 0,14 I.5 ITE 50 1400 168

Total 0,74 3,13 938,40

Tabela 18 - Resistência superficial de Pext1.1

Resistência térmica Superficial [(m².°C)/W] 𝑹𝒔𝒆 0,04

𝑹𝒔𝒊 0,13

Total 0,17

55

Tabela 19 - Msi, r, Rt e U – Pext1.1

𝑴𝑺𝒊 (kg/m²) 150

𝒓 1

Resistência térmica total [(m².°C)/W] 3,30

𝑼 [W/(m².°C)] 0,30

Elemento estrutural da Parede exterior 1 (Pext1.2 e Pext1.3)

O talão de viga é um elemento estrutural que faz a ligação entre uma fachada (parede

vertical) e um pavimento ao longo de toda a fachada. Os talões inserem assim uma solução

construtiva diferente dos restantes locais da parede da fachada.

Como existem zonas ao longo da fachada que são constituídas por parede com painéis de

betão no exterior e outras só por parede, acima dos envidraçados, existem assim dois tipos de

talões de viga. As soluções construtivas dos talões de viga a Este e Oeste, por falta de dados,

foram assumidas iguais ao lado Norte e sul.

Talão de viga fachada - (Pext1.2)

Esta solução construtiva apresenta a mesma constituição do que a solução da parede

exterior 1, na qual está inserida, excetuando o facto do que o betão substitui o tijolo de termoargila.

Este betão tem a mesma espessura mas condutibilidade térmica de 0,85 W/(m.°C).

Figura 28 - Pext1.2

56




Betão 0,24 0,85 0,28 I.5 ITE 50 1400 336

Caixa-de-ar 0,015 0,17 I.11 ITE 50

Isolamento térmico (XPS)

0,08 0,037 2,16 I.3 ITE 50 30 2,40

Painel pré-fabricado 0,12 0,85 0,14 I.5 ITE 50 1400 168

Total 3,13 524,40




𝑴𝑺𝒊 (kg/m²) 150 𝒓 1


Talão de viga – (Pext1.3)

Esta solução construtiva difere da apresentada anteriormente pelo facto do isolamento

térmico presente, ter uma menor espessura e ser revestido por uma chapa metálica, de pequena

espessura e não contabilizada, antes da colocação do estore naquele local. Além disso como já

tinha sido referido, não existe painel de betão no exterior.

Esta solução encontra-se também por cima dos envidraçados nas paredes exteriores 2 e

3 mais à frente retratadas.

57

Figura 29 - Pext1.3





Betão 0,24 0,85 0,28 I.5 ITE 50 1400 336


Total 0,32 2,58 374,40

Tabela 24 - Resistência superficial de Pex1.3



𝑴𝑺𝒊 (kg/m²) 150 𝒓 1


58


Este tipo de paredes é utilizados nas fachadas Este e Oeste. São constituídas por paredes

de betão com espessura de 0,12 m e condutibilidade térmica de 0,85 W/(m.°C). A seguir ao

betão a parede tem um isolamento térmico em XPS com espessura de 0,08 m e coeficiente de

condutibilidade térmica de 0,037 W/(m.°C). Mais interiormente é constituída por tijolo cerâmico

com 0,20 de espessura e resistência térmica de 0,58 (m².°C)/W, e por uma camada de gesso

projetado de 0,02m de espessura e coeficiente de condutibilidade térmica de 0,3 W/(m.°C).

Figura 30 - Pext2

Tabela 26 - Solução construtiva de Pext2



Tijolo cerâmico 0,20 0,58 Catálogo 633 126,60

Caixa-de-ar 0,015 0,17 I.11 ITE 50



Total 0,44 3,12 315



59


𝑴𝑺𝒊 (kg/m²) 144,60 𝒓 1



O pilar inserido na parede exterior 2 tem as dimensões de 0,5×0,3 m e condutibilidade

térmica de 0,85 W/(m.°C). Nesta solução construtiva ao contrário da parede exterior 2, não existe

isolamento térmico, sendo o resto da camada deste elemento constituída por gesso projetado e

parede de betão com as mesmas propriedades que as referidas na parede onde se insere.


Tabela 29 - Solução construtiva de Pext2.1



Pilar 0,3 0,85 0,35 I.5 ITE 50 1400 420



Total 0,44 1,64 607,20

60




𝑴𝑺𝒊 (kg/m²) 150

𝒓 1

Resistência térmica total [(m².°C)/W] 1,81

𝑼 [W/(m².°C)] 0,55


Este tipo de paredes encontra-se no lado oeste da fração. Apresenta a mesma constituição

que a parede exterior 1, desde o painel pré-fabricado de betão até ao tijolo de termoargila com

0,24m de espessura. Seguidamente existe uma nova caixa-de-ar com uma espessura bastante

superior à primeira, 0,08m, o que se traduz numa resistência térmica de 0,18 (m².°C)/W e uma

nova camada de tijolos em termoargila com espessura de 0,14 m e resistência térmica de 0.32

(m².°C)/W. Na parte mais interior a parede é constituída por uma camada de reboco com 0,02

m de espessura e condutibilidade térmica de 1,3 W/(m.°C).

Figura 32 – Pext3

61

Tabela 32 - Solução construtiva de Pext3


Reboco 0,02 1,30 0,015 I.7 ITE 50 1800 36


Caixa-de-ar 0,08 0,18 I.11 ITE 50


Caixa-de-ar 0,015 0,17 I.11 ITE 50


Painel pré-fabricado de betão 0,12 0,85 0,14 I.5 ITE 50 1400 168

Total 0,7 3,6 577,43




𝑴𝑺𝒊 (kg/m²) 150 𝒓 1



Os pilares inseridos na parede exterior 3 têm as dimensões de 0,5×0,3m. Estas locais

têm um duplo pilar, com as mesmas características térmicas, 0,85 W/(m.°C) e as mesmas

dimensões já referidas, separados por uma caixa-de-ar com 0,02 m e resistência térmica de 0,18

(m².°C)/W. Exteriormente esta solução construtiva apresenta também uma camada de isolamento

térmico XPS, uma caixa-de-ar e uma camada de betão, com as mesmas características térmicas

e dimensões das camadas da parede onde se insere. Interiormente é de igual forma constituída

por gesso projetado com as mesmas características.

62


Tabela 35 - Solução construtiva de Pext3.1




Caixa de ar 0,02 0,18 I.11 ITE 50


Caixa-de-ar 0,015 0,17 I.11 ITE 50


Betão 0,12 0,85 0,14 I.5 ITE 50 1400 168

Total 0,84 3,42 1028,40




𝑴𝑺𝒊 (kg/m²) 150 𝒓 1


63

PAREDES INTERIORES

Parede interior 1 – (Pint1)

Este tipo de parede é utilizado de modo geral na limitação de compartimentos como salas

de incubação e de empresas. São apenas constituídas por gesso projetado nas faces, com

espessura de 0,02 m e condutividade térmica de 0,3 W/(m.°C) e por tijolo térmico e acústico com

espessura de 0,14 m e resistência térmica de 0,32 (m².°C)/W.

Figura 34 – Pint1

Tabela 38 - Solução construtiva de Pint1

Pint1 𝒅 (m) l [W/(m.°C)] 𝑹 [(m².°C)/W] Referência r (kg/m³) 𝒎𝒕 (kg/m²)




Total 0,18 0,54 167,74

Tabela 39 – Msi e r – Pint1

𝑴𝑺𝒊 (kg/m²) 167,74 𝒓 1

64


Este tipo de parede é utilizado de forma a separar diferentes tipos de salas com a

vantagem de facilmente ser movida permitindo que o edifício se adapte às condições necessárias.

Estas paredes são constituídas por duas duplas placas de gesso cartonado, cada uma com 15

mm e com condutibilidade térmica de 0,250 W/(m.°C). O interior é constituído por uma estrutura

metálica onde está instalada a lá de rocha que tem uma condutibilidade térmica de 0,04 W/(m.°C)

e uma espessura de 0,07 m.

Figura 35 - Pint2



Duas placas de gesso cartonado 0,030 0,250 0,120 Catálogo 640 19,2

Lá de rocha 0,070 0,04 1,75 I.3 ITE 50 70 4,9

Duas placas de gesso cartonado 0,030 0,250 0,120 Catálogo 640 19,2

Total 0,130 1,99 43,3


𝑴𝑺𝒊 (kg/m²) 48,2 48,2 𝒓 1 1

De acordo com o regulamento, para paredes de compartimentação interior com

isolamento térmico, neste caso a lá de rocha, o valor de 𝑀𝑆𝑖, deve ser calculado para cada um

65

dos lados da parede, e por isso se apresentam dois valores. Devido à simetria da parede, os

valores são iguais.


Este tipo de paredes é utilizado na limitação dos compartimentos das casas de banho e

arrumos com a circulação. São constituídas por reboco nas faces, com espessura de 0,02 m e

condutividade térmica de 1,3 W/(m.°C) e por tijolo cerâmico com espessura de 0,14 m e

condutibilidade térmica de 0,28 W/(m.°C). Mais exteriormente em casos como a casas de banho

e os balneários a parede é ainda constituída por um revestimento/tijoleira em cerâmica.

Figura 36 – Pint3



Revestimento 0,02 1,30 0,015 I.10 ITE 50 2300 46

Reboco 0,02 1,30 0,015 I.7 ITE 50 1800 36


Reboco 0,02 1,30 0,015 I.7 ITE 50 1800 36

Total 0,17 0,34 191,70


𝑴𝑺𝒊 (kg/m²) 191,70 𝒓 1

66


Este tipo de paredes apresenta exatamente a mesma constituição que a parede 3, à

exceção do revestimento pelo exterior mas está em contato com espaços não úteis ao fazer a

separação entre a circulação e as courettes.

Tabela 44 – Solução construtiva Pint4


Reboco 0,02 1,3 0,015 I.7 ITE 50 1800 36


Reboco 0,02 1,3 0,015 I.7 ITE 50 1800 36

Total 0,15 0,32 145,70

Tabela 45 - Resistência superficial de Pint4


Tabela 46 - Msi, r, Rt e U - Pint4

𝑴𝑺𝒊 (kg/m²) 145,70 𝒓 1


Elemento estrutural inserido na parede interior 4 – (Pint4.1)

Pelo facto de a parede interior 4 estar em contacto com espaços não úteis, os pilares

inseridos nesta parede são responsáveis por pontes térmicas planas interiores. Os pilares são de

betão com condutibilidade térmica de 0,85 W/(m.°C) e as dimensões de 0,3×0,5m. As faces do

pilar são rebocadas com uma espessura de 0,02 m e condutividade térmica de 1,3 W/(m.°C).

Tabela 47 - Solução construtiva Pint4.1

Pint4.1 𝒅 (m) l [W/(m.°C)] 𝑹 [(m².°C)/W] Referência r (kg/m³) 𝒎𝒕 (kg/m²)

Reboco 0,02 1,3 0,015 I.7 ITE 50 1800 36

Betão 0,5 0,85 0,59 I.5 ITE 50 1400 700

Total 0,15 0,61 736

67

Tabela 48 - Resistência superficial de Pint4.1


Tabela 49 - Msi, r, Rt e U - Pint4.1

𝑴𝑺𝒊 (kg/m²) 150 𝒓 1



Este tipo de paredes é utilizado na limitação da caixa de escadas e dos elevadores com

os espaços de circulação, estando por isso em contato com espaços não úteis. São constituídas

por reboco nas faces, com espessura de 0,02 m e condutividade térmica de 1,3 W/(m.°C) e betão

com espessura de 0,14 m e condutibilidade térmica de 0,85 W/(m.°C). Este tipo de paredes

separa espaços úteis não uteis.

Figura 37 – Pint5

68

Tabela 50 - Solução construtiva Pint5


Reboco 0,02 1,3 0,015 I.7 ITE 50 1800 36

Betão 0,2 0,85 0,24 I.5 ITE 50 1400 280

Reboco 0,02 1,3 0,015 I.7 ITE 50 1800 36

Total 0,24 0,27 352

Tabela 51 – Resistência superficial de Pint5


Tabela 52 – Msi, r, Rt e U – Pint5

𝑴𝑺𝒊 (kg/m²) 150 𝒓 1


PAVIMENTOS

A fração em estudo, ao nível do piso 0, é separada do piso -1 por dois tipos de pavimentos

diferentes. Um faz contato com o piso 0 ao nível das circulações, casas de banho e arrumos e o

outro nos restantes locais, salas de incubação e gabinetes.

Pavimento (P1)

O pavimento P1 localiza-se nas circulações, casas de banho e arrumos. A laje é

constituída, na camada em contacto com o piso -1, por gesso cartonado com espessura de 0,03m

e condutibilidade térmica de 0,25 W/(m.°C). Seguidamente a laje contém um isolamento térmico

em EPS com espessura de 0,08 m e condutibilidade térmica de 0,042 W/(m.°C) e uma camada

betão de Inertes de poliestireno expandido com 0,4 m de espessura e condutibilidade térmica de

0,18 W/(m.°C). A cima deste betão, em direção ao piso 0, a laje apresenta uma camada de

betonilha com 0,32 m de espessura e condutibilidade térmica de 1,3 W/(m.°C). A fase superior

da laje difere depois ao longo do piso 0 do edifício, sendo utilizados acabamentos de pisos

interiores como o mosaico vinílico, a manta vinílica ou o grés cerâmico. Devido à semelhança entre

os diferentes tipos de pavimentos e a uma não alteração significativa da resistência térmica destes,

69

para este trabalho foi considerada uma solução comum para todo o edifício que pode ser vista na

tabela seguinte.

Figura 38 – P1

Tabela 53 - Solução construtiva de L1

P1 𝒅 (m) l [W/(m.°C)] 𝑹 [(m².°C)/W] Referência r (kg/m³) 𝒎𝒕 (kg/m²)

Gesso cartonado 0,03 0,25 0,12 Catálogo 640 19,20

Isolamento térmico (EPS) 0,08 0,042 1,9 I.3 ITE 50 15 1,20

Betão de inertes de poliestireno expandido

0,4 0,18 2,22 I.6 ITE 50 500 200

Betonilha 0,32 1,30 0,25 I.7 ITE 50 1800 576

Mosaico vinílico 0,03 0,01 Catálogo

Total 0,86 4,5 796,40

Tabela 54 – Resistência térmica de P1


70

Tabela 55 – Msi, r, Rt e U – P1

𝑴𝑺𝒊 (kg/m²) 150 𝒓 1


Pavimento (P2)

O pavimento P2 localiza-se nas salas de gabinetes e nas salas de incubação. Neste tipo

de laje a constituição volta mais uma vez a ser a mesma até ao Betão de inertes de poliestireno

expandido. Acima deste, a laje é constituída por uma camada de betão leve com 0,06 m de

espessura e condutibilidade térmica de 0,25 W/(m.°C) e por uma caixa-de-ar e um pavimento

técnico modular que para efeitos de análise térmica não são considerados, uma vez que o ar na

caixa-de-ar é o mesmo que está acima do pavimento técnico modular (sobrelevado).

Figura 39 - P2

71

Tabela 56 - Solução construtiva de P2

P2 𝒅 (m) l [W/(m.°C)] 𝑹 [(m².°C)/W] Referência r (kg/m³) 𝒎𝒕 (kg/m²)


Isolamento térmico (EPS) 0,08 0,042 1,9 I.3 ITE 50 15 1,20


0,4 0,18 2,22 I.6 ITE 50 500 200

Betão leve 0,06 0,25 0,24 I.5 ITE 50 750 450

Caixa-de-ar 0,09

Pavimento técnico modular 0,04

Total 0,7 4,48 265,40

Tabela 57 – Resistência térmica de P2


Tabela 58 – Msi, r, Rt e U - P2

𝑴𝑺𝒊 (kg/m²) 150 𝒓 0,5


COBERTURAS

No estudo das coberturas desta fração é importante analisar além do teto em contato

direto com o espaço da fração, o tipo de pavimento que faz contato com o piso superior. Em

contato com a fração existem tetos estucados (na zona dos arrumos), tetos falsos em chapa

metálica (nas circulações), tetos falsos em gesso cartonado (nas casas de banho) e tetos falsos

microprefurados (nas salas de gabinete e salas de incubação). Quanto ao tipo de pavimentos

presentes no piso superior existem dois tipos. Em circulações comuns, sanitários, e arrumos acima

da camada de betão que separa os pisos, existe uma camada de betão leve e uma camada de

betonilha antes de um revestimento final. Nesta situação todas as camadas de material são

contabilizadas para efeito térmico. Nos restantes espaços, gabinetes e incubações, os pavimentos

são sobrelevados, para flexibilizar a instalação de infraestruturas, com um espaço de ar entre eles

e a camada de betão leve, não se incluindo uma camada de betonilha. Para uma análise térmica,

a laje termina na camada de betão pois o ar que circula naquele espaço de ar abaixo do pavimento

72

sobrelevado é o mesmo que circula no espaço acima. Para além disso nas salas de incubação e

gabinetes os tetos microprefurados ocupam apenas 90% do teto. No restante espaço, o local faz

contato direto com a laje, onde é colocada uma camada de isolamento, para evitar eventuais

pontes térmicas.

Analisando os dados apresentados anteriormente e tendo em conta que diferentes tipos

de tetos em contato com a fração podem estar em contato com diferentes pavimentos, no piso

superior, existem vários tipos de cobertura. Por simplificação consideram-se três tipos de

cobertura. Num primeiro tipo, incluem-se as zonas em que se contabilizam os tetos falsos, e se

contabilizam todos os pavimentos acima da camada de betão que separa os pisos, o que é o caso

das casas de banho e circulações comuns. Neste perfil de cobertura optou-se também por incluir

os arrumos que apesar de não terem teto falso têm o mesmo tipo de materiais a partir da laje.

Num segundo tipo de cobertura consideram-se as salas de incubação e de gabinete, onde se

consideram os tetos falsos e a cobertura termina na camada de betão leve por não se considerar

o espaço de ar e o piso sobrelevado acima desta. Num terceiro tipo estão também os espaços

referidos na cobertura tipo 2, mas os 10%, do espaço onde não existe teto falso, mas sim um

contato direto com a laje, incluindo-se uma cada de isolamento.

Cobertura – (C1)

Este tipo de Cobertura é referente às circulações comuns, casas de banho e também dos

arrumos (por simplificação). É constituído por gesso cartonado (teto falso) com uma espessura de

0,03m e condutibilidade térmica de 0,25 W/(m.°C), no qual assenta lá de rocha com 0,08 m de

espessura e condutibilidade térmica de 0,04 W/(m.°C). A cima existe uma caixa-de-ar com 0,5 m

de espessura e resistência térmica de 0,23 (m².°C)/W. Seguidamente está presente uma camada

de betão de inertes de poliestireno expandido com 0,4 m e condutibilidade térmica de 0,18

W/(m.°C). A laje é ainda constituída por uma camada de betonilha e uma camada de betão leve.

A primeira apresenta uma espessura de 0,07 m e condutibilidade térmica de 1,3 W/(m.°C) e a

segunda uma espessura de 0,05 m e uma condutibilidade térmica de 0,25 W/(m.°C). Acima

destas está ainda um revestimento em mosaico vinílico com 0,02 m de espessura e resistência

térmica de 0,01 (m².°C)/W.

73

Figura 40 – C1

Tabela 59 - Solução Construtiva de C1

C1 𝒅 (m) l [W/(m.°C)] 𝑹 [(m².°C)/W] Referência r (kg/m³) 𝒎𝒕 (kg/m²)


Isolamento térmico (Lá de Rocha) 0,08 0,04 2 I.3 ITE 50 70 5,6

Caixa-de-ar 0,5 0,16 I.11 ITE 50


0,4 0,18 2,22 I.6 ITE 50 500 200

Betonilha 0,07 1,3 0,05 I.7 ITE 50 1800 126

Betão leve 0,05 0,25 0,2 I.5 ITE 50 750 37,5

Revestimento (mosaico vinílico) 0,02 0,01 Catálogo

Total 1,15 4,76

Tabela 60 – Resistência superficial de C1


74

Tabela 61 - Msi, r, Rt e U – C1

𝑴𝑺𝒊 (kg/m²) 19,2 𝒓 1


Cobertura – (C2)

Este tipo de Cobertura é referente aos gabinetes e as salas de Incubação. Para efeitos de

análise da resistência térmica este tipo de cobertura, apresenta a mesma constituição até ao betão

de inertes de poliestireno expandido. Seguidamente apresenta uma camada de betão leve com

0,06 m de espessura e condutibilidade térmica de 0,25 W/(m.°C).

Figura 41 – C2

75

Tabela 62 - Solução Construtiva de C2



Isolamento térmico (Lá de Rocha) 0,08 0,04 2 I.3 ITE 50 70 5,60

Caixa-de-ar 0,5 0,16 I.11 ITE 50


0,4 0,18 2,22 I.6 ITE 50 500 200

Betão leve 0,06 0,25 0,24 I.5 ITE 50 750 45

Caixa-de-ar 0,06


Total 1,17 4,74 269,80

Tabela 63 – Resistência Superficial de C2


Tabela 64 Msi, r, Rt e U – C2

𝑴𝑺𝒊 (kg/m²) 150 𝒓 1


Cobertura – (C3)

Este tipo de cobertura é referente à área (10%) do teto das salas de incubação e gabinetes

que não têm teto falso mas sim uma camada de isolamento antes do betão. O resto da constituição

da cobertura é exatamente a mesma. O isolamento é em poliestireno extrudido com 0,04 m e

condutibilidade térmica de 0,037 W/(m.°C).

76

Figura 42 - C3

Tabela 65 – Solução construtiva de C3




0,4 0,18 2,22 I.6 ITE 50 500 200

Betão leve 0,06 0,25 0,24 I.5 ITE 50 750 45

Caixa-de-ar 0,09


Total 0,63 3,54 246,20

Tabela 66 - Resistência superficial de C3


Tabela 67 - Msi, r, Rt e U – C3


77

CAIXA DE ESTORE

As caixas de estores presentes no edifício não apresentam uma solução construtiva

relevante uma vez que não se inserem nas paredes. A razão pela qual estas estão aqui a ser

referidas deve-se ao fato de em muitos edifícios contribuírem para o aparecimento de pontes

térmicas planas, o que neste edifício não se verifica.

4.6.Vãos envidraçados

4.6.1.Localização e sombreamento

Os vãos envidraçados estão presentes em todos os pisos do edifício e em todas as

orientações. Na tabela 68 está apresentada, a localização, o vão tipo e o ângulo de sombreamento

de todos os vãos envidraçados presentes na fração em estudo.

A coluna “Vão tipo” representa os tipos de vãos envidraçados existentes na fração cujas

características serão detalhadas mais à frente neste capítulo. A coluna envidraçado representa a

numeração dada aos diversos vãos tipos em diferentes localizações e sujeitos a diferentes

exposições solares.

Para um mais fácil entendimento da localização dos envidraçados, estes encontram-se

marcados na planta da fração, na figura 43.

78

Tabela 68 – Localização e Sombreamento dos vãos envidraçados

Envidraçado Vão tipo Qt. Localização Ângulo Sombreamento

Horizonte Horizontal Pala esq Pala dir.

1 2 1 Sul 0° 12° 18° -

2 3 1 Sul 0° 12° 7° -

3 2 1 Sul 0° 12° 4° -

4 3 1 Sul 0° 12° 3° -

5 2 1 Sul 0° 12° 2° -

6 3 1 Sul 0° 12° 2° -

7 2 1 Sul 0° 12° 2° -

8 3 1 Sul 0° 12° 1° -

9 2 1 Sul 0° 12° 1° -

10 3 1 Sul 0° 12° 1° -

11 2 1 Norte 0° 12° - 18°

12 3 1 Norte 0° 12° - 7°

13 2 1 Norte 0° 12° - 4°

14 3 1 Norte 0° 12° - 3°

15 2 1 Norte 0° 12° - 2°

16 3 1 Norte 0° 12° - 2°

17 2 1 Norte 0° 12° - 2°

18 3 1 Norte 0° 12° - 1°

19 2 1 Norte 0° 12° - 1°

20 3 1 Norte 0° 12° - 1°

21 4 2 Este 0° 0° 0° 0°

22 1 1 Oeste - - - -

Nota: O vão envidraçado 22 devido às diversas coberturas, não está sujeito a uma exposição direta

do sol.

79

Figura 43- Localização dos vãos envidraçados em Planta

4.6.2.Fator de obstrução da radiação solar

O fator de obstrução dos vãos envidraçados 𝐹𝑠, representa a redução na radiação solar

que incide nestes devido ao sombreamento permanente causado por diferentes obstáculos,

designadamente:

a) Obstruções exteriores ao edifício, tais como outros edifícios, orografia e vegetação;

b) Obstruções criadas por elementos do edifício, tais como outros corpos do mesmo

edifício, palas, varandas e elementos do enquadramento dos vão externos à

caixilharia.

O valor de 𝐹𝑠 calcula-se de acordo com a seguinte equação:

𝐹𝑠 = 𝐹ℎ × 𝐹𝑜 × 𝐹𝑓

𝐹ℎ - Fator de sombreamento do horizonte por obstruções exteriores ao edifício ou por

outros elementos do edifício;

𝐹𝑜 – Fator de sombreamento por elementos horizontais adjacentes ao envidraçado,

compreendendo palas e varandas;

80

𝐹𝑓 - Fator de sombreamento por elementos verticais adjacentes ao envidraçado,

compreendendo palas verticais, outros corpos ou partes de um edifício.

Os dados necessários para a determinação dos valores 𝐹ℎ, 𝐹𝑜 e 𝐹𝑓, que dependem dos

ângulos presentes na tabela 68, apresentada anteriormente, encontram-se no Despacho nº

15793-K/2013 da tabela 15 à 19 no capítulo 8.1 “Sombreamento do Horizonte por obstruções”.

Na tabela 6 encontram-se demonstrados todos os fatores de obstrução.

Tabela 69 - Fator de Obstrução dos Vãos Envidraçados

Vão Envidraçado

Aquecimento Arrefecimento

1 1 0,89 0,96 0,85 1 0,85 0,95 0,81

2 1 0,89 0,98 0,87 1 0,85 0,98 0,83

3 1 0,89 0,99 0,88 1 0,85 0,99 0,84

4 1 0,89 0,99 0,88 1 0,85 0,99 0,84

5 1 0,89 1 0,89 1 0,85 0,99 0,84

6 1 0,89 1 0,89 1 0,85 0,99 0,84

7 1 0,89 1 0,89 1 0,85 0,99 0,84

8 1 0,89 1 0,89 1 0,85 1 0,85

9 1 0,89 1 0,89 1 0,85 1 0,85

10 1 0,89 1 0,89 1 0,85 1 0,85

11 1 1 1 1 1 0,99 1 0,99

12 1 1 1 1 1 0,99 1 0,99

13 1 1 1 1 1 0,99 1 0,99

14 1 1 1 1 1 0,99 1 0,99

15 1 1 1 1 1 0,99 1 0,99

16 1 1 1 1 1 0,99 1 0,99

17 1 1 1 1 1 0,99 1 0,99

18 1 1 1 1 1 0,99 1 0,99

19 1 1 1 1 1 0,99 1 0,99

20 1 1 1 1 1 0,99 1 0,99

21 1 1 1 1 1 1 1 1

4.6.3.Características dos vãos envidraçados

Todos os vãos envidraçados exteriores presentes no edifício são constituídos por vidro

duplo, incolor + incolor (4+14+10) e caixilharia em alumínio. A seguir será demonstrado cada um

dos vãos envidraçados exteriores, demonstrando-se também as suas principais características, na

estação de aquecimento e arrefecimento. As características referidas são as seguintes:

81

U - Coeficiente de transmissão térmica [W/(m².K)]. Nota: Por falta de dados foram

admitidos todos os vidros exteriores com o mesmo valor de U;

𝐴𝑤 - Área total do vão envidraçado, incluindo o vidro e o caixilho, [m²];

𝐹𝑔 – Fração envidraçada do vão envidraçado;

𝑔ḻ,𝑣𝑖 – Fator solar do vidro para uma incidência normal ao vão;

𝑔𝑇𝑣𝑐 – Fator solar do vão envidraçado com vidro corrente e dispositivo de

proteção solar (móvel ou permanente) ativado;

𝑔𝑇 – Fator solar global, com as proteções totalmente activadas;

𝑔𝑇𝑝 – Fator solar global do vão envidraçado com todos os dispositivos de proteção

solar permanentes existentes;

𝐹𝑚𝑣 – Fração de tempo em que os dispositivos móveis se encontram ativados;

𝐹𝑤,𝑖 – Fator de correção da seletividade angular dos envidraçados na estação de

aquecimento;

𝐹𝑤,𝑣 – Fator de correção da seletividade angular dos envidraçados na estação de

arrefecimento;

𝑔𝑖 – Fator solar do vão envidraçado na estação de aquecimento;

𝑔𝑣 – Fator solar do vão envidraçado na estação de arrefecimento;

Os dados necessários para determinação dos valores, 𝐹𝑔, 𝑔𝑇𝑣𝑐, 𝐹𝑚𝑣, 𝐹𝑤,𝑖, 𝐹𝑤,𝑣 foram

obtidos de acordo com o Despacho nº 15793-K/2013. As equações necessárias para determinar

𝑔𝑇, 𝑔𝑇𝑝, 𝑔𝑖 e 𝑔𝑣 encontram-se no mesmo Despacho, estando os cálculos destes valores no anexo

D.

Os valores de 𝑔ḻ,𝑣𝑖 e U foram obtidos a partir de catálogos dos vãos envidraçados

presentes na obra, estando estes catálogos no anexo A. Os seus valores são sempre os mesmos

sendo respetivamente 0,56 e 3,2 W/(m².K).

VÃOS ENVIDRAÇADOS SEM NENHUM TIPO DE PROTEÇÃO

Estes vãos por não terem nenhum tipo de proteção, móvel ou fixa, apresentam um valor

nulo de 𝑔𝑇𝑣𝑐, 𝑔𝑇 e 𝐹𝑚𝑣, uma vez que estas características dependem da existência de uma

proteção.

O vão tipo 1 localiza-se no lado Oeste da fração existindo apenas 1.

82

Figura 44 - Vão tipo 1.

Tabela 70 - Características do vão envidraçado tipo 1

VÃOS ENVIDRAÇADOS COM PROTEÇÕES EXTERIORES

Os vãos envidraçados seguintes apresentam todos proteção exterior móvel em estore

veneziano de lâminas metálicas. Não existem proteções fixas.

O vão tipo 2 localiza-se a norte e a sul. Em ambas as fachadas estão presentes 5 vãos

envidraçados.


𝐴𝑤 𝐹𝑔 𝑔𝑇𝑣𝑐 𝑔𝑇 𝑔𝑇𝑝 𝐹𝑚𝑣 𝐹𝑤,𝑖 𝐹𝑤,𝑣 𝑔𝑖 𝑔𝑣

Aquecimento (i) 10.71

0.7

-

-

0.45

-

0.9 - 0.5 - Arrefecimento (v) - 0.8 - 0.45

83

Tabela 71 - Características do envidraçado tipo 2

O vão tipo 3 localiza-se a norte e a sul. Em ambas as fachadas estão presentes 5 vãos

envidraçados.




N S N S N S N S Aquecimento (i)

2.04 0.7

0.09

0.07

- - 0

0.6

0.9 - - 0.5 - - Arrefecimento (v) 0.45 0.42 - 0.8 0.75 - 0.45 0.21


N S N S N S N S Aquecimento (i)

5.49

0.7

0.09

0.07 - -

0

0.6 0.9 - - 0.5 - -

Arrefecimento (v) 0.45 0.42 - 0.8 0.75 - 0.45 0.21

84

O vão tipo 4 localiza-se a Este. Nesta fachada estão presentes 2 vãos envidraçados.



4.7.Pontes térmicas lineares

As pontes térmicas lineares são zonas do edifício em que a resistência térmica é alterada

por uma modificação da geometria do próprio edifício, isto é, ligação de fachadas com pavimentos,

com coberturas, entre outros. O seu valor é expresso em W/°C, e é dado pelo produto do

comprimento da ponte térmica linear (m), comprimento da ligação da mudança geométrica, pelo

coeficiente de transmissão térmica linear Ѱ W/(m.°C).

De acordo com o Despacho nº15793-K/2013 não se contabilizam pontes térmicas

lineares em:

Paredes de compartimentação que intersetam paredes, coberturas e pavimentos em

contato com o exterior ou com espaços não úteis;


N S N S N S E 0 Aquecimento (i)

6.42

0.7

0.09

0.07 - -

0.6

0.6 0.9 - - 0.5 - -

Arrefecimento (v) 0.45

0,42

- 0.8 0.75 - 0,24 0,24

85

Paredes interiores separando um espaço interior útil de um espaço não útil ou de um

edifício adjacente, desde que 𝑏𝑡𝑟≤0,7;

Tendo em conta isto, e o facto de a fração não ter contato com pavimentos térreos e varandas,

as pontes térmicas lineares existentes na fração são da ligação da fachada com pavimento sobre

local não aquecido, fachada com cobertura sob local não aquecido, duas paredes verticais em

ângulo saliente (apenas a interseção das 4 paredes exteriores que limitam a fração) e fachada

com caixilharia.

A ligação da fachada com o pavimento sobre local não aquecido é feita ao longo 98,8 m que

representam todo o perímetro da fração. Tendo em conta que o isolamento do pavimento é

colocado sob este (sob a laje) e que o isolamento da parede é feita pelo exterior obtêm-se,

consultando a Tabela 07 do Despacho anteriormente referido, um coeficiente de transmissão

térmica linear de 0,55 Ѱ. Contudo para correção de eventuais pontes térmicas, como pode ser

visto na figura 48 (pormenor construtivo retirado do projeto e manipulado), foi colocado

interiormente na ligação fachada pavimento, um isolamento térmico em XPS em forma de “L”,

sob o pavimento técnico modular. Este isolamento reduz bastante a ponte térmica linear

associada. Desta forma passa-se a considerar um isolamento sobre o pavimento e um isolamento

interior da fachada obtendo-se um coeficiente de transmissão térmica linear de 0,10 Ѱ.

De igual forma, a ligação da fachada com a cobertura sob local não aquecido, é feita também

ao longo de todo o perímetro da fração. Tal como no caso anterior é colocado interiormente um

isolamento térmico em XPS em forma de “L” (figura 48). Assim o coeficiente de transmissão

térmica linear é o mesmo, isto é, de 0,10 Ѱ.

86

Figura 48 – Isolamentos na ligação da fachada com cobertura e pavimento (laje de piso) – adaptado [41]

A ligação de duas paredes verticais em ângulo saliente ocorre em 4 situações, que são os

“cantos” da fração. Neste tipo de ligação o comprimento da ponte térmica diz respeito ao pé-

direito da ligação. Sendo o pé-direito total da fração de 3.8, e existindo 4 ligações o comprimento

total da ponte térmica linear é de 15,2 m. O valor do coeficiente de transmissão térmica linear

para estas situações com isolamento exterior é de 0,4 Ѱ.

A figura 49 mostra a localização dos três tipos de pontes térmicas lineares já referidas.

87

Figura 49 – Pontes térmicas lineares

Relativamente à ligação da fachada com a caixilharia o comprimento da ponte térmica

linear é o soma do perímetro de todos os envidraçados exteriores. As medidas dos envidraçados

presentes na fração já foram apresentadas anteriormente e o comprimento total de todos os lados

dos envidraçados é de 236,34 m. Importa agora saber se o isolamento térmico da parede contata

ou não com a caixilharia. Através da seguinte imagem, de um pormenor construtivo em obra,

(figura 50) é possível perceber que ocorre contacto.

88

Figura 50 - Isolamento térmico e caixilharia

Desta forma o valor do coeficiente de transmissão térmica linear neste caso é de 0,10

Ѱ.

89

5.Verificação dos requisitos térmicos da envolvente

Para todos os elementos da fração foi calculado o valor de U da solução construtiva.

Importa agora verificar se estes valores cumprem o regulamento, não ultrapassando o valor de U

máximo que é imposto. Relativamente as paredes interiores de compartimentação entre espaços

úteis, estas não tem de verificar nenhum requisito. Já os elementos responsáveis pelo

aparecimento de pontes térmicas planas como os talões de viga e os pilares, têm de verificar um

segundo requisito: o valor de U do elemento (𝑈𝑃𝑇𝑃), não pode ser superior ao dobro do valor de

U do elemento onde está inserido, 𝑈𝑃𝑇𝑃 ≤ 2 × 𝑈. A última verificação referida pode ser

dispensada se 𝑈𝑃𝑇𝑃 for menor ou igual a 0,9 W/(m².°C).

Tabela 74 - Verificação de requisitos

Elemento U solução W/(m².°C)

U referência W/(m².°C)

U máximo W/(m².°C)

𝑼𝑷𝑻𝑷

≤ 𝟐 × 𝑼 Cumpre/Não

Cumpre

Pext1 0,30 0,35 1,45 - Cumpre Pext1.1 0,30 0,35 1,45 <0,90 Cumpre Pext1.2 0,30 0,35 1,45 <0,90 Cumpre Pext1.2 0,30 0,35 1,45 <0,90 Cumpre Pext2 0,30 0,35 1,45 - Cumpre

Pext2.1 0,55 0,35 1,45 0,55≤0,60 Cumpre Pext3 0,27 0,35 1,45 - Cumpre

Pext3.1 0,28 0,35 1,45 <0,90 Cumpre Pint1 - - - - - Pint2 - - - - - Pint3 - - - - - Pint4 1,70 0,70 1,90 - Cumpre

Pint4.1 1,45 0,70 1,90 1,45≤3,40 Cumpre Pint5 1,90 0,70 1,90 - Cumpre P1 0,20 0,35 1,45 - Cumpre P2 0,21 0,35 1,45 - Cumpre C1 0,20 0,35 1,45 - Cumpre C2 0,20 0,35 1,45 - Cumpre C3 0,27 0,35 1,45 - Cumpre

91

6.Inércia térmica

Segundo o regulamento a classe de inércia térmica depende do valor da massa superficial

útil por metro quadrado de área de pavimento, 𝐼𝑡. Este valor é calculado pela equação:

𝐼𝑡 =∑ 𝑀𝑠𝑖 × 𝑟 × 𝑆𝑖𝑖

𝐴𝑝

Onde cada um dos elementos da equação é:

𝑀𝑠𝑖 – Massa superficial útil do elemento 𝑖, [kg/m²];

𝑟 – Fator de redução de massa superficial útil;

𝑆𝑖 – Área da superfície interior do elemento 𝑖, [m²];

𝐴𝑝 – Área interior útil de pavimento, [m²].

Consoante o valor obtido para 𝐼𝑡 (kg/m²), a classe de inércia térmica da fração pode ser

Fraca, se 𝐼𝑡< 150, média, se 150 ≤ 𝐼𝑡 ≥ 400 e Forte se 𝐼𝑡 > 400.

Os valores de 𝑀𝑠𝑖, 𝑟 e 𝐴𝑝 já foram calculados e apresentados anteriormente, faltando agora

expor os valores de 𝑆𝑖 para o conhecimento de todos dados necessários e consequente cálculo

do valor de 𝐼𝑡.

Tabela 75 – Cálculo de 𝐼𝑡.

Elemento de Construção 𝑴𝒔𝒊 [kg/m²] 𝑺𝒊 [kg/m²] 𝒓 𝑴𝒔𝒊. 𝑺𝒊.𝒓 (kg)

Pext1 150 68,3 1 10245 Pext1.1 150 11,4 1 1710 Pext1.2 150 36,1 1 5415 Pext1.3 150 20,3 1 3045 Pext2 144,6 54,9 1 7939

Pext2.1 150 4,6 1 690 Pext3 150 57,2 1 8586

Pext3.1 150 9,4 1 1410 Pint1 167,4 77,9 1 13040 Pint2 96,4 56,2 1 5414 Pint3 191,7 55,2 1 10578 Pint4. 145,7 18,1 1 2637 Pint4.1 150 0,6 1 90 Pint5 150 21,2 1 3173 P1 150 181,4 0,5 13605 P2 150 362,2 1 54330 C1 19,2 181,4 1 3483 C2 19,2 325,8 1 6255

92

𝐼𝑡 =∑ 𝑀𝑠𝑖 × 𝑟 × 𝑆𝑖𝑖

𝐴𝑝=

151644,51

543,6= 278,96 𝑘𝑔/𝑚²

Desta forma o valor de 𝐼𝑡 é de 278,96 kg/m² e de acordo com o referido anteriormente a

classe de inércia térmica da fração é Média.

93

7.Necessidades de energia

A obtenção das necessidades energéticas de energia útil de aquecimento e arrefecimento,

bem com as necessidades energéticas de energia final e posterior determinação da classe

energética do edifício foram obtidas com o auxílio do software STE-MONOZONA do LNEG versão

2.1.4. Neste capítulo apresentam-se os dados introduzidos no software (inputs) e os resultados

obtidos no final (outputs). Todos os dados necessários à compreensão dos inputs e outputs

encontram-se no anexo E.

7.1.Dados de entrada na folha de cálculo

Os dados de entrada são introduzidos ao longo de sete separadores da folha de cálculo:

entorno, dados gerais, envolvente exterior, elementos em contato com o solo e pontes térmicas

lineares, envolvente interior, vãos envidraçados exteriores na situação de proteções solares móveis

inativas, vãos envidraçados exteriores na situação de proteções solares móveis ativas, perfis e

sistemas.

No separador entorno é introduzido a localização do edifício e a sua altitude, apresentando

o software os dados climáticos e as zonas de inverno e verão. Estes dados também foram

calculados manualmente de acordo com o Despacho nº 15793-F/2013 e apresentados

anteriormente no capítulo 3.

Relativamente aos dados gerais são introduzidas as áreas e a classe de inércia, o consumo

da UTAN destinada à fração e da ventilação de extração, dados estes já determinados, e a

Iluminância, a potência destinada a iluminação e outros equipamentos não regulados e ainda uma

descrição qualitativa de atividades e materiais com o objetivo de apurar o caudal de ar novo de

referência de acordo com a Portaria nº353-A/2013. No que diz respeito à iluminância, quantidade

de luz que incide sobre uma superfície, foram pesquisados valores de referência para os espaços

da fração, como as salas de gabinete e salas de incubação (definidos como escritórios), circulações

e WC’s. A unidade de iluminância é o lux, lúmen por metro quadrado, lm/m². Ao serem

introduzidos estes valores o software gera automaticamente as potências destinadas à iluminação

e que foram assumidas tento em conta a falta de dados relativos à fração. As potências destinadas

a outros equipamentos não regulados, dividem-se em equipamentos de uso contínuo e

equipamentos de uso intermitente. Como uso contínuo consideram-se os telefones fixos e as

94

impressoras em estado de espera e como uso intermitente considerou-se a existência de 24

computadores portáteis com potências médias de 30 W e as impressoras em funcionamento.

No que diz respeito o caudal de ar novo necessário para a fração considerou-se fase ao

tipo de utilização da fração não haver emissão de gases poluentes e não predominarem matérias

de baixa emissão de poluentes.

No separador envolvente exterior são introduzidas as áreas das paredes e pontes térmicas

planas vem como os seus valores de condutibilidade térmica apresentados no capítulo das

soluções construtivas e ainda o coeficiente de absorção da radiação solar de acordo com a tabela

8 do Despacho nº15793-K/2013. Relativamente a coberturas e pavimentos estes são introduzidos

no separador da envolvente interior, em contato com espaços não úteis, colocando-se as suas

áreas e valores de condutibilidade térmica e coeficientes de redução de perdas também já

apresentados.

As pontes térmicas lineares foram consideradas no separador envolvente em contato com

o solo e pontes térmicas lineares. Os valores necessários para introduzir na folha de cálculo como

o comprimento da ponte térmica linear e o valor do coeficiente de transmissão térmica linear foram

apresentados no capítulo das pontes térmicas lineares.

Relativamente aos vãos envidraçados exteriores na situação na situação de proteções

solares móveis inativas e vãos envidraçados exteriores na situação de proteções solares móveis

ativas, foram introduzidos para o primeiro caso, a área, a condutibilidade térmica, o fator solar

global do vão envidraçado com todos os dispositivos de proteção solar permanentes existentes, a

fração envidraçada do vão envidraçado e o fator de obstrução, e no segundo caso os valores do

fator solar global, com as proteções totalmente ativadas e fator de obstrução. Todos os valores

referidos para estes separadores, já se encontram determinados no capítulo dos envidraçados.

No separador de perfis, no que diz respeito aos perfis de ocupação, aquecimento,

arrefecimento e iluminação optou-se, e tendo em conta que o atual regulamento não define estes

perfis, por considerar os perfis do antigo regulamento em vigor (RSECE) para o caso dos

escritórios, uma vez que serão os espaços tipo da fração. Relativamente aos perfis são introduzidos

valores de 0 a 100%, relativos à percentagem de ocupação ou utilização de determinado

equipamento, ou valores 0 e 1, no caso do aquecimento e arrefecimento, significando o primeiro

que o equipamento se encontra desligado e o segundo que o mesmo equipamento se encontra

ligado. Neste separador é ainda introduzido o caudal de ar novo em m³/h que a fração recebe por

hora, valor já apresentado no capítulo dos sistemas, e ainda o número de horas anuais que a

95

UTAN e outros sistemas de extração (ao nível das casas de banho e arrumos) se encontram em

funcionamento. Para se determinar o número de horas de funcionamento da UTAN consideram-

se 50 semanas de um ano, 5 dias por semana, 12 horas por dia, o que dá um total de 3000 horas

anuais. Relativamente aos sistemas de extração, como são destinados a locais de pouco

movimento consideram-se 2,4 horas por dia, 5 dias por semana, durante 50 semanas o que dá

um total de 600 horas anuais.

Por último no separador de sistemas são introduzidos os sistemas responsáveis pelas

necessidades de aquecimento e arrefecimento e a percentagem das necessidades satisfeitas por

estes. Os sistemas são as bombas de calor (Chiller de compressão) e satisfazem 100% das

necessidades. Os valores de COP das bombas, que são necessários introduzir, também já foi

referido anteriormente.

7.2.Dados de saída da folha de cálculo – Análise

Após a introdução de todos os dados referidos anteriormente, a folha de cálculo apresenta

como dados de saída as necessidades anuais de energia primária e energia final, os consumos

anuais de energia final, por uso, os consumos anuais de energia final, por fonte de energia, os

índices de eficiência energética 𝐼𝐸𝐸𝑠 (Consumos de Energia que são considerados para efeitos

de classificação energética), 𝐼𝐸𝐸𝑇 (Consumos de Energia que não são considerados para efeitos

de classificação energética), 𝐼𝐸𝐸𝑅𝐸𝑁 (Indicador de Eficiência Energética de Referência), 𝐼𝐸𝐸

(Indicador de Eficiência Energética) e ainda a classe energética do edifício.

Para todos estes dados referidos é apresentado o seu valor de referência que permite uma

comparação lógica com os valores dos dados da fração. Os valores de referência são gerados

internamente na folha de cálculo, respeitando a tabela I.07 da Portaria nº349-D/2013 que define

as soluções de referência a considerar na determinação do 𝐼𝐸𝐸𝑟𝑒𝑓.

Nas tabelas 76 e 77 estão presentes os dados de saída do programa. Os dados

apresentados na tabela 76 representam as necessidades e os consumos de energia da fração e

os dados apresentados na tabela 77 são referentes aos Indicadores de Eficiência Energética.

96

Tabela 76 - Dados de saída da folha de Cálculo - Necessidades e Consumos

Necessidades anuais de

energia final (𝒌𝑾𝒉)

Consumos anuais de

energia final (𝒌𝑾𝒉)

Consumos anuais

de energia primária

(𝒌𝑾𝒉𝑬𝑷)

Fração Referência Fração Referência Fração

Aquecimento 17302 40651 5030 14518 12574

Arrefecimento 4915 3851 1140 1426 2851

Ventilação 3128 2360 3128 2360 7820

Iluminação

interior

8635 8635 8635 8635 21588

Equipamentos

não regulados

4369 4369 4369 4369 10923

Necessidades anuais de energia final

No que diz respeito as necessidades anuais de energia final de aquecimento,

arrefecimento e ventilação, os valores obtidos para a fração, mediante os dados inseridos, diferem

dos valores obtidos como referência. No caso do aquecimento as necessidades da fração são

menos de metade das necessidades de referência. O bom isolamento da fração, para o qual

contribui, entre outros fatores, os baixos coeficientes de transferência térmica da envolvente, bem

menores que os coeficientes de referência, pode ser um fator explicativo para esta situação.

Relativamente as necessidades de arrefecimento o valor obtido para a fração é superior ao de

referência. As necessidades de ventilação obtidas apresentam um valor superior uma vez que a

potência dos ventiladores associados à insuflação e extração, de referência (750 W), é inferior às

necessidades calculadas para a fração (1006 W).

Para as necessidades anuais de energia final de iluminação interior e de equipamentos

não regulados os valores obtidos para a fração foram iguais aos de referência. No caso da

iluminação interior, tal deve-se ao facto de se terem considerado os valores de referência de

iluminação (por falta de mais dados) e no caso dos equipamentos, a folha de cálculo assumiu

97

como referência os valores que foram introduzidos para a fração. Isto deve-se ao fato de estes

serem equipamentos de uso não regulado e por isso não existirem valores de referência.

Consumos anuais de energia final

Os consumos anuais de energia final, ao contrário das necessidades anuais de energia

final, representam os consumos reias de energia da fração. Nas situações de ventilação,

Iluminação interior e equipamentos não regulados os valores dos consumos anuais são os

mesmos que as das necessidades anuais, contudo tal não acontece para os consumos anuais de

aquecimento e arrefecimento. Nestes casos é necessário ter em conta o COP das bombas

geotérmicas que fazem com o que o valor de consumo seja mais baixo que as necessidades. O

valor obtido para os consumos de aquecimento e arrefecimento resulta da divisão das

necessidades pelos respetivos COP’s considerados. É ainda importar referir que os COP’s

considerados para a fração (3,44 no aquecimento e 4,31 no arrefecimento) são diferentes dos de

referência (2,8 no aquecimento e 2,7 no arrefecimento, de acordo com a Portaria nº349-D/2013,

tabelas I.07, I.13 e I.17). No caso do aquecimento tal facto apenas contribui para um maior

afastamento entre o consumo da fração e o consumo de referência (já que as necessidades da

fração já eram inferiores às necessidades de referência). Por outro lado, no caso do arrefecimento,

esta diferença de COP’s, faz com que as necessidades de energia final da fração, superiores às

de referência, passem a traduzir-se em consumos de energia final menores na fração do que como

referência.

Consumos anuais de energia primária

Os consumos anuais de energia primária são obtidos através dos consumos de energia

final, utilizando, e de acordo com o Despacho nº15793-D/2013, um fator de conversão para

eletricidade (independente da origem, renovável ou não renovável) de 2.5 𝑘𝑊ℎ𝐸𝑃/ 𝑘𝑊ℎ. Desta

forma ao multiplicarem-se os consumos de energia final pelo fator de conversão, obtêm-se os

consumos de energia primária.

98

Tabela 77 - Indicadores de Eficiência Energética

Fração

Referência

𝑰𝑬𝑬𝒔/𝑰𝑬𝑬𝒓𝒆𝒇,𝑺 (𝒌𝑾𝒉𝑬𝑷/m².ano) 82,5 123,9

𝑰𝑬𝑬𝑻/𝑰𝑬𝑬𝒓𝒆𝒇,𝑻 (𝒌𝑾𝒉𝑬𝑷/m².ano) 20,1 20,1

𝑰𝑬𝑬𝑹𝑬𝑵 (𝒌𝑾𝒉𝑬𝑷/m².ano) 0 -

𝑰𝑬𝑬/𝑰𝑬𝑬𝒓𝒆𝒇 (𝒌𝑾𝒉𝑬𝑷/m².ano) 102,6 144

Indicadores de Eficiência Energética

De acordo com a Tabela I.01 da Portaria nº349-D/2013 os consumos de energia que se

consideram para a obtenção do 𝐼𝐸𝐸𝑠, relativos a esta fração, são os consumos de aquecimento,

arrefecimento, ventilação e iluminação interior. No caso do 𝐼𝐸𝐸𝑇 , os consumos que se

consideram são os consumos dos equipamentos não regulados. Para os ambos os casos, os

valores obtidos resultam, e de acordo com a mesma Portaria, da divisão dos consumos anuais de

energia primária pela área útil da fração. Como os consumos de referência são superiores aos

consumos da fração (sendo a área útil a mesma) então os valores de 𝐼𝐸𝐸𝑟𝑒𝑓,𝑆 e de 𝐼𝐸𝐸𝑟𝑒𝑓,𝑇 são

necessariamente superiores.

As energias renováveis não foram utilizadas nesta fração em estudo e por isto o valor de

𝐼𝐸𝐸𝑅𝐸𝑁 é nulo. No caso de referência as energias renováveis não são contabilizadas.

O valor do 𝐼𝐸𝐸 é obtido no caso da fração pela expressão:

𝐼𝐸𝐸 = 𝐼𝐸𝐸𝑠 + 𝐼𝐸𝐸𝑇 − 𝐼𝐸𝐸𝑅𝐸𝑁 = 82,5 + 20,1 = 102,6 𝑘𝑊ℎ𝐸𝑃/(m².ano)

O valor do 𝐼𝐸𝐸 é obtido no caso de referência pela expressão:

𝐼𝐸𝐸𝑟𝑒𝑓 = 𝐼𝐸𝐸𝑠 + 𝐼𝐸𝐸𝑇 = 123,9 + 20,1 = 144 𝑘𝑊ℎ𝐸𝑃/(m².ano)

Classe energética

A classe energética obtida para a fração foi a classe B com um valor de rácio de classe

energética (𝑅𝐼𝐸𝐸) de 0,67. Consultado a tabela I.03 do Despacho nº15793-J/2013, verifica-se

que o intervalo de valores 𝑅𝐼𝐸𝐸 aos quais corresponde a classe energética B, é de 0,51, inclusive,

99

até 0,75, inclusive. Este valor de rácio é obtido, tendo em conta este Despacho e o facto de a

fração ser um PES, através da expressão:

RIEE =IEEs − IEEREN

IEEref,S=

82,5

123,9= 0,67

101

8.Conclusões

A abordagem inicial da dissertação incidiu sobre uma revisão bibliográfica, com vista a

compreender o peso que os edifícios têm no consumo de energia. No caso europeu, relativamente

a energia final, o consumo é de 40% e no caso português o consumo é de 29% (dados de 2011).

Além disso o consumo é superior em edifícios de habitação, devido à sua maior percentagem na

totalidade dos edifícios. Seguidamente foram revistas as legislações europeias e nacionais, que

atuam sobre os edifícios, até à presente data. Desta revisão compreende-se a preocupação da

comissão europeia com o estado económico e ambiental, impondo sucessivamente legislações

mais apertadas. No contexto nacional refere-se ainda que a evolução da legislação resultou na

maioria dos casos da obrigação da transposição de diretivas Europeias, mas também existiram

legislações impostas internamente.

Em relação ao caso de estudo, constatou-se:

- Que todas as soluções construtivas da envolvente respeitam os coeficientes de transmissão

térmica de referência, estando em algos casos os valores das soluções bastante abaixo da

referência, o que é positivo;

- Que as pontes térmicas lineares são reduzidas e acabam por não ter um peso muito significativo

nas necessidades energéticas do edifício, devido ao isolamento em “L” na ligação da fachada com

os tetos e pisos;

-Que o consumo de energia final de aquecimento da fração é menos de metade do consumo de

referência. O bom isolamento da fração, para o qual contribui, entre outros fatores, os baixos

coeficientes de transferência térmica da envolvente, pode ser um fator explicativo para esta

situação.

- Que o único consumo de energia final da fração, superior aos valores de referência, é o consumo

de ventilação. Este valor determinado com base no caudal mínimo de ar novo necessário e com

base na relação de potências/caudal da UTAN3 (responsável pela climatização do local) conduziu

a uma potência superior à de referência, mais 256 W. Tal facto em muito se deve dever a um

ligeiro sobredimensionamento da UTAN3.

Para o dado final, a classe energética determinada no caso de estudo, refere-se que

segundo o antigo regulamento, que foi utilizado para obter o licenciamento da construção da

102

fração, a classe energética mínima que um edifício novo poderia apresentar seria B -. Após a

aplicação do regulamento em vigor obteve-se uma classe energética B, isto é, uma classe superior,

ao mínimo que se poderia apresentar anteriormente. Tendo em conta que o novo regulamento

impõe ao edifício condições mais severas para obtenção de uma boa classe energética, como é o

caso da redução dos coeficientes de transmissão térmica e aumento da eficiência exigida para os

equipamentos instalados (tudo isto como metas para atingir os edifícios de balanço energético

quase nulo), pode-se constatar que a fração estudada apresenta uma boa classificação energética.

Como proposta de trabalho futuro seria interessante determinar as necessidades

energéticas da fração, a partir de uma simulação dinâmica multizona, para posterior comparação

com as necessidades energéticas obtidas nesta dissertação através de um cálculo dinâmico

simplificado.

103

9.Bibliografia

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104

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[20] - Decreto-Lei n.º 118/2013. D.R. n.º 159, Série I de 2013-08-20

[21] - Portaria n.º 349-A/2013. D.R. n.º 232, Suplemento, Série I de 2013-11-29

[22] - Portaria n.º 349-B/2013. D.R. n.º 232, Suplemento, Série I de 2013-11-29

[23] - Portaria n.º 349-C/2013. D.R. n.º 233, 2.º Suplemento, Série I de 2013-12-02

[24] - Portaria n.º 349-D/2013. D.R. n.º 233, 2.º Suplemento, Série I de 2013-12-02

[25] - Portaria n.º 353-A/2013. D.R. n.º 233, 2.º Suplemento, Série I de 2013-12-02

[26] - Despacho (extrato) n.º 15793-C/2013. D.R. n.º 234, 3.º Suplemento, Série II de 2013-12-

03

[27] - Despacho (extrato) n.º 15793-D/2013. D.R. n.º 234, 3.º Suplemento, Série II de 2013-12-

03

[28] - Despacho (extrato) n.º 15793-E/2013. D.R. n.º 234, 3.º Suplemento, Série II de 2013-12-

03

[29] - Despacho (extrato) n.º 15793-F/2013. D.R. n.º 234, 3.º Suplemento, Série II de 2013-12-

03

[30] - Despacho (extrato) n.º 15793-G/2013. D.R. n.º 234, 3.º Suplemento, Série II de 2013-12-

03

[31] - Despacho (extrato) n.º 15793-H/2013. D.R. n.º 234, 3.º Suplemento, Série II de 2013-12-

03

[32] - Despacho (extrato) n.º 15793-I/2013. D.R. n.º 234, 3.º Suplemento, Série II de 2013-12-

03

[33] - Despacho (extrato) n.º 15793-J/2013. D.R. n.º 234, 3.º Suplemento, Série II de 2013-12-

03

105

[34] - Despacho (extrato) n.º 15793-K/2013. D.R. n.º 234, 3.º Suplemento, Série II de 2013-12-

03

[35] - Despacho (extrato) n.º 15793-L/2013. D.R. n.º 234, 3.º Suplemento, Série II de 2013-12-

03

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2014 [consultado em 2014-10-05] p. 5. Disponível na World Wild Web:

http://ec.europa.eu/energy/efficiency/buildings/doc/2014_nzeb_progress_report.pdf

[41] – “Brigantia_PE” – Dados/ficheiro obtidos na obra

Ferramenta de cálculo da ventilação para edifícios de habitação e para pequenos edifícios

de comércio e serviços – Disponibilizada pelo LNEC

Ferramenta de cálculo para determinar o caudal mínimo de ar novo pelo método analítico

nas frações de comércio e serviços – Disponibilizada pelo LNEC

STE-MONOZONA - Software para o Sistema Nacional de Certificação de Edifícios –

Disponibilizado pelo LNEG

107

10.Anexos

109

Anexo A

Catálogos de Componentes Construtivos

- Gesso Cartonado

110

- Revestimento ( mosaico vinilico)

111

- Tijolos Cerâmicos

112

- Tijolo de termoargila

113

- Vidro Exterior

114

- Vão envidraçado

115

Anexo B

Caudais mínimos de ar novo – Método analítico

117

Anexo C Caudais de Infiltração

119

Anexo D

Cálculo de Fatores Solares

Os dados necessários à consulta dos valores U, 𝐹𝑔, 𝑔ḻ,𝑣𝑖, 𝑔𝑇𝑣𝑐, 𝐹𝑚𝑣, 𝐹𝑤,𝑖, 𝐹𝑤,𝑣 e as equações

e cálculos necessários para determinar 𝑔𝑇, 𝑔𝑇𝑝, 𝑔𝑖 e 𝑔𝑣 encontram-se agora demonstrados.

Nos envidraçados tipo presentes neste edifício, como nenhum deles tem dispositivos de

proteção permanentes 𝑔𝑖 = 𝐹𝑤,𝑖 × 𝑔ḻ,𝑣𝑖 . Como o fator 𝐹𝑤,𝑖 toma sempre o mesmo valor

na estação de aquecimento, (0,9), e como 𝑔ḻ,𝑣𝑖 é sempre o mesmo, pois depende das

características do vidro, que são as mesmas para todos os vãos tipos, gi toma sempre o

valor de 𝑔𝑖 = 𝐹𝑤,𝑖 × 𝑔ḻ,𝑣𝑖 = 0,9 × 0,56 = 0,5;

O fator solar global para vidros duplos (caso de todos os vãos tipos) é dado pela expressão:

𝑔𝑇 = 𝑔ḻ,𝑣𝑖 ×𝑔𝑇𝑣𝑐

0,75.

Consultando a tabela de 𝑔𝑇𝑣𝑐, e tendo em conta que o tipo de proteções existentes são

exteriores de estore veneziano de lâminas metálicas e sabendo à partida o valor de 𝑔ḻ,𝑣𝑖,

facilmente de obtêm

𝑔𝑇 = 𝑔ḻ,𝑣𝑖 ×𝑔𝑇𝑣𝑐

0,75= 0,56 ×

0,09

0,75= 0,07;

Na estação de arrefecimento na ausência de dispositivos de proteção fixos (caso dos

envidraçados existentes) o fator 𝑔𝑇𝑝 é dado por:

𝑔𝑇𝑝 = 𝐹𝑤,𝑣 × 𝑔ḻ,𝑣𝑖

Enquanto que o valor de 𝑔ḻ,𝑣𝑖 é sempre o mesmo, o valor de 𝐹𝑤,𝑣, depende da direção

e por isso, e após consulta dos valores de 𝐹𝑤,𝑣 na tabela, os valores de 𝑔𝑇𝑝 podem ser:

o Norte: 𝑔𝑇𝑝 = 𝐹𝑤,𝑣 × 𝑔ḻ,𝑣𝑖 = 0,8 × 0,56 = 0,45;

o Sul: 𝑔𝑇𝑝 = 𝐹𝑤,𝑣 × 𝑔ḻ,𝑣𝑖 = 0,75 × 0,56 = 0,42;

o Este/Oeste: 𝑔𝑇𝑝 = 𝐹𝑤,𝑣 × 𝑔ḻ,𝑣𝑖 = 0,85 × 0,56 = 0,48.

O fator solar do vão envidraçado na estação de arrefecimento é dado por:

𝑔𝑣= 𝐹𝑚𝑣 × 𝑔𝑇 + (1 − 𝐹𝑚𝑣) × 𝑔𝑇𝑝

Nas situações em que não existem proteções solar móveis, 𝐹𝑚𝑣 toma o valor zero e expressão de

𝑔𝑣 toma a forma de:

120

𝑔𝑣= 𝑔𝑇𝑝

Com isto 𝑔𝑣 tem os mesmos valores de 𝑔𝑇𝑝. Nos casos em que existem proteções móveis e tendo

em conta que o valor 𝐹𝑚𝑣 difere com a orientação do vão os valores de 𝑔𝑣 podem ser:

o Norte: 𝑔𝑣= 𝐹𝑚𝑣 × 𝑔𝑇 + (1 − 𝐹𝑚𝑣) × 𝑔𝑇𝑝 = 0 × 0,07 + (1 − 0) × 0,45 =

0,45

o Sul:𝑔𝑣= 𝐹𝑚𝑣 × 𝑔𝑇 + (1 − 𝐹𝑚𝑣) × 𝑔𝑇𝑝 = 0,6 × 0,07 + (1 − 0,6) ×

0,42 = 0,21

o Este/Oeste:𝑔𝑣= 𝐹𝑚𝑣 × 𝑔𝑇 + (1 − 𝐹𝑚𝑣) × 𝑔𝑇𝑝 = 0,6 × 0,07 +

(1 − 0,6) × 0,48 = 0,24

121

Anexo E – STE-MONOZONA

Entorno

122

Dados gerais

123

Envolvente exterior

124

Envolvente interior

125

Elementos em contato com o solo e pontes térmicas lineares

126

Vãos envidraçados exteriores na situação de proteções solares móveis inativas

127

Vãos envidraçados exteriores na situação de proteções solares móveis ativas

128

Perfis

129

Sistemas

131

Resultados