Paredes divisórias: Passado, presente e futuro
DIVISÓRIAS LEVES EM CLIMAS TEMPERADOS
Paulo MENDONÇA
Professor Auxiliar
Universidade do Minho, Guimarães
SUMÁRIO
Este artigo pretende demonstrar que é possível utilizar membranas em paredes divisórias
interiores e fachadas exteriores
clima temperado, como Portugal onde, por questões culturais e de desempenho
associa o elevado peso das soluções construtivas à qualidade da construção. Neste contexto, as
propriedades das soluções leves, nomeadamente de membrana, deverão ser bem
para que estas possam ser aceites
consegue ser ainda mais leve
comum é a de gesso com estrutura em perfis de aço
convencionais pesadas, tais como
fácil desconstrução / reutilização
apresentando outros indicadores demonstradores de um menor impacto ambiental.
exterior, as membranas arquite
para aquecimento (promoção de efeito estufa) e
arrefecimento por evapora
viável em climas invariavelmente
contexto climático, as membranas
capacidade de armazenamento térmico. No entanto, a pesquis
membrana, com comportamento passivo e ati
suas potencialidades a paredes d
contemporâneas de conforto.
ganhos térmicos - por exemplo
também para alcançar inércia térmica. Em
foi estudada a capacidade de armazenamento térmico em pavimentos
mudança de fase (PCM). No presente estudo pretende
de membranas em paredes divisórias interiores
Minho, Guimarães.
1. INTRODUÇÃO
As membranas arquitetónicas são hoje utilizadas com custos competitivos para construções
divisórias: Passado, presente e futuro, P.B. Lourenço et al. (eds.)
RIAS LEVES EM CLIMAS TEMPERADOS
MENDONÇA
Professor Auxiliar
Universidade do Minho, Guimarães
Mónica MACIEIRA
Investigadora
Universidade do Minho, Guimarães
Este artigo pretende demonstrar que é possível utilizar membranas em paredes divisórias
xteriores, mesmo em edifícios de habitação localizadas
como Portugal onde, por questões culturais e de desempenho
associa o elevado peso das soluções construtivas à qualidade da construção. Neste contexto, as
propriedades das soluções leves, nomeadamente de membrana, deverão ser bem
para que estas possam ser aceites. As soluções de membrana empregam pouco material e
mais leves do que as convencionais soluções leves para divisórias
comum é a de gesso com estrutura em perfis de aço. Em comparação com soluções
, tais como a paredes de tijolo vazado, as membranas permitem
fácil desconstrução / reutilização, além de uma menor energia incorporada especifica e
apresentando outros indicadores demonstradores de um menor impacto ambiental.
membranas arquitetónicas podem ser utilizadas como sistemas passivos ou ativos,
para aquecimento (promoção de efeito estufa) e arrefecimento (sombreamento, ou mesmo de
evaporação). Mas a utilização de materiais leves é funcionalmente
invariavelmente quentes ou frios do que em climas temperados
, as membranas apresentam problemas relacionados com a sua baixa
capacidade de armazenamento térmico. No entanto, a pesquisa de novos materiais de
comportamento passivo e ativo para a regulação térmica, permite estender
potencialidades a paredes divisórias interiores com o objetivo de atender a demandas
contemporâneas de conforto. Sistemas ativos e/ou passivos podem ser usados para regular os
or exemplo, painéis radiantes e/ou de arrefecimento por evapora
também para alcançar inércia térmica. Em estudos anteriores apresentados pelo primeiro autor
foi estudada a capacidade de armazenamento térmico em pavimentos, usando
. No presente estudo pretende-se mostrar alguns exemplos de aplicação
de membranas em paredes divisórias interiores e exteriores em curso na Universidade do
tónicas são hoje utilizadas com custos competitivos para construções
149
RIAS LEVES EM CLIMAS TEMPERADOS
Mónica MACIEIRA
Universidade do Minho, Guimarães
Este artigo pretende demonstrar que é possível utilizar membranas em paredes divisórias
localizadas em regiões de
como Portugal onde, por questões culturais e de desempenho funcional, se
associa o elevado peso das soluções construtivas à qualidade da construção. Neste contexto, as
propriedades das soluções leves, nomeadamente de membrana, deverão ser bem exploradas
pouco material e
para divisórias - a mais
Em comparação com soluções
membranas permitem uma
, além de uma menor energia incorporada especifica e
apresentando outros indicadores demonstradores de um menor impacto ambiental. Na pele
s como sistemas passivos ou ativos,
(sombreamento, ou mesmo de
funcionalmente mais
u frios do que em climas temperados. Neste último
apresentam problemas relacionados com a sua baixa
a de novos materiais de
vo para a regulação térmica, permite estender
de atender a demandas
/ou passivos podem ser usados para regular os
evaporação, mas
estudos anteriores apresentados pelo primeiro autor
, usando materiais com
se mostrar alguns exemplos de aplicação
Universidade do
tónicas são hoje utilizadas com custos competitivos para construções
Divisórias Leves em Climas Temperados 150
com grandes vãos. No entanto também podem ser adequadas para construções de pequenas
dimensões, tais como os edifícios de habitação [1].
O facto de ser a tecnologia construtiva mais leve, para fachadas e revestimentos, utilizada em
edifícios e com uma vida útil superior a 25 anos faz com que as membranas arquitetónicas
sejam extremamente competitivas em termos de montagem/desmontagem, energia incorporada,
custo económico e durabilidade, mesmo em aplicações no exterior como se demonstra em
Mendonça [1], Miravete [2] e Ossola [3]. Além disso, as membranas têm a vantagem de ser ao
mesmo tempo translúcidas, e com menos peso por metro quadrado do que outros materiais,
como o vidro. Geralmente, as membranas são translúcidas, mas não transparentes, pois na
maioria dos casos são compósitos - com uma estrutura têxtil (poliéster e fibra de vidro) e com
um revestimento polimérico - tal como o cloreto de polivinilo (PVC), o politetrafluoretileno
(PTFE) ou a silicone (SI) [4].
As membranas arquitetónicas transparentes, feitas de folhas poliméricas homogéneas, estão a
ter aplicação cada vez mais frequente. Exemplos de membranas arquitetónicas com essas
características são: o PVC transparente e as películas de ETFE. A primeira é comummente
utilizada em estufas agrícolas e estruturas efémeras como toldos. A segunda é mais utilizada
em estruturas permanentes, geralmente em sistemas de estruturas pneumáticas [5], com
durabilidade superior, mesmo em ambientes exteriores, mas com um custo significativamente
superior.
2. EVOLUÇÃO DAS PAREDES DIVISÓRIAS
O presente estudo toma como referência as soluções construtivas de paredes divisórias
existentes na Europa do Sul, especificamente em Portugal. Os exemplos apresentados referem-
se àqueles que são mais significativos na evolução das soluções de paredes divisórias. As
primeiras soluções construtivas podem ser consideradas soluções vernaculares – solução com
blocos de terra seca ao sol (adobe) - característica das zonas ricas em argila, essencialmente nas
regiões sul do Alentejo e Algarve [6], e a solução de tabique (figura 1a) ou “taipa de fasquio”
como designada na região do Minho. Esta última é composta por tábuas de madeira colocadas
em tabuado vertical ou diagonal e sobreposto a este pequenas tiras de secção trapezoidal, nas
quais adere a argamassa. No entanto, devido à perda da tradição das técnicas empregues e ao
consequente encarecimento de mão-de-obra, estas soluções de paredes divisórias deram lugar a
outros tipos de parede, como o tijolo maciço (figura 1b)), que mais tarde deu lugar ao tijolo
furado (figura 1c)).
Figura 1: Evolução das soluções de paredes divisórias interiores em Portugal. a) Tabique, b)
Tijolo maciço; c) Tijolo furado; d) Painel de gesso cartonado com subestrutura em madeira; e)
painel de gesso cartonado com subestrutura metálica leve
A utilização de tijolo cerâmico furado (fig. 1c)) em alvenaria não estrutural tornou-se cada vez
a) b) c) d) e)
Séc. XVIII-XIX Séc. XIX-... Séc. XX -... Anos 70 Anos 90
40 kg/m2 200kg/m
2 150kg/m
2 29,53kg/m
2 20,41kg/m
2
P. Mendonça, M. Macieira
mais comum por razões económicas e de facilidade de construção
15cm, mas com mais frequência de 11cm, este sistema tornou
ainda permanece como tal. Mesmo
eficientes, a maioria delas não pode competir com a solução de alvenaria de tijolo furado
devido à mentalidade conservadora dos diversos agentes do sector da construção.
Uma exceção é a solução de gesso cartonado com sub
desenvolvimento desde a década de 70. Primeiro, esta tinha uma
preenchida com cartão de núcleo alveolar à qual se fixava as placas de gesso (figura 1d)). Ma
tarde, por volta dos anos 90, a
leve - constituída por perfis em aço galvanizado
2.1. Paredes Divisórias em Membrana
Mesmo que não sendo comum,
paredes divisórias em membrana
Design. Estas são constituídas por
celular desta solução funciona como
outras características vantajosas d
Figura 2 : Sistema Modular de paredes divisórias interiores “Softwall” dos arquitetos
Forsythe
A figura 3 mostra sistemas de paredes divisórias
composto de duas folhas de
desenrolar, ligadas por uma membrana de borracha e p
alumínio. Esta divisória só atinge estabilidade vertical
"Instant Space" mostrado na
apoiada entre duas colunas
como uma tela de projeção ou como divisória de ambientes para absorção de ruído.
a)
Figura 3 : paredes divisórias em rolo: a) “Cartoon
Baroli; b) “Instant Space”projectada pelos arquite
mais comum por razões económicas e de facilidade de construção. Com espessuras entre 7 e
, mas com mais frequência de 11cm, este sistema tornou-se a solução convencional
. Mesmo com o aparecimento no mercado de soluções novas e mais
a maioria delas não pode competir com a solução de alvenaria de tijolo furado
devido à mentalidade conservadora dos diversos agentes do sector da construção.
ução de gesso cartonado com subestrutura que tem alcançado um grande
desenvolvimento desde a década de 70. Primeiro, esta tinha uma subestrutura
preenchida com cartão de núcleo alveolar à qual se fixava as placas de gesso (figura 1d)). Ma
tarde, por volta dos anos 90, a subestrutura de madeira foi substituída por subestrutura
perfis em aço galvanizado (Figura 1e))-.
Paredes Divisórias em Membrana
comum, existem disponíveis no mercado, algumas das
membrana, como o sistema modular "Softwall" (figura 2), dos
são constituídas por um não tecido de polietileno 100% reciclável. A
celular desta solução funciona como absorvente acústico. Neste exemplo, foram exploradas
características vantajosas das membranas, como a flexibilidade e a translucidez.
Sistema Modular de paredes divisórias interiores “Softwall” dos arquitetos
Forsythe e Todd MacAllen - Molo Design [7]
sistemas de paredes divisórias em rolos. O "Cartoons Room " (figura 3
de cartão colocadas lado a lado, para facilitar o ato
desenrolar, ligadas por uma membrana de borracha e possui nas extremidades umas
só atinge estabilidade vertical com a criação de curva
"Instant Space" mostrado na figura 3 b), consiste numa faixa de membrana
s de alumínio. A sua superfície permite que esta divisória funcione
de projeção ou como divisória de ambientes para absorção de ruído.
b)
: paredes divisórias em rolo: a) “Cartoons Room” projetada pelo arquite
Space”projectada pelos arquitetos Hilde Leon, Konrad Wohlhage
Wernik, 2006
151
. Com espessuras entre 7 e
convencional e
soluções novas e mais
a maioria delas não pode competir com a solução de alvenaria de tijolo furado
devido à mentalidade conservadora dos diversos agentes do sector da construção.
estrutura que tem alcançado um grande
strutura de madeira
preenchida com cartão de núcleo alveolar à qual se fixava as placas de gesso (figura 1d)). Mais
strutura metálica
das soluções de
oftwall" (figura 2), dos Molo
de polietileno 100% reciclável. A estrutura
. Neste exemplo, foram exploradas
a translucidez.
Sistema Modular de paredes divisórias interiores “Softwall” dos arquitetos Stephanie
rolos. O "Cartoons Room " (figura 3 a)) é
o ato de enrolar e
umas peças de
curvas. O sistema
de membrana tensionada e
que esta divisória funcione
de projeção ou como divisória de ambientes para absorção de ruído.
s Room” projetada pelo arquiteto Luigi
tos Hilde Leon, Konrad Wohlhage e Siefried
Divisórias Leves em Climas Temperados
a)
Figura 4 : Imagem de aplicações de membranas no interior de
projetado por Stephen Kieran and James Timberlake
Bamboo” proje
Os projetos: "V2_Lab Office", do
Stephen Kieran e James Timberlake
Architects – são exemplos de aplicação de membranas no
divisórias. O primeiro consiste
de membranas estruturais.
compostas por películas justapostas na vertical com
Bamboo” (figura 4 b)) foram utilizadas tiras finas de PVC branco tensionadas entre barras de
aço, que formam as prateleiras e o revestimento i
orgânicas das superfícies de PVC, encontram
iluminação do espaço e das superfícies.
Um exemplo de uma solução conce
interiores é o projeto " Mies
modularidade e flexibilidade associados ao mobiliário.
apartamento projetado por Mies van der Rohe
Estas "paredes pneumáticas" podem ser movidas, permitindo que vária
interiores. As partes rígidas
pneumáticas podem ampliar tridimensionalmente para obter
apresentam a possibilidade de iluminação própria d
servir como condutor de calor, luz ou sinais
Figura 5 : Desenhos conceptuais que mostram as potencialidades de paredes pneumáticas
membrana, dos
Mobilidade
Iluminação
Divisórias Leves em Climas Temperados
b)
Imagem de aplicações de membranas no interior de edifícios: a) “Cellofane House”
Stephen Kieran and James Timberlake, Nova Iorque, 2008; b) Loja “United
Bamboo” projetada por Acconci Studio Architects, Toquio, 2003
"V2_Lab Office", do arquiteto Lars Spuybroek; “Cellofane House”
James Timberlake e “United Bamboo” projetado por Acconci Studio
s de aplicação de membranas no interior de edifícios como
consiste numa estrutura tensionada, normalmente associad
O segundo projeto referido (Figura 4a)) possui paredes divisórias
justapostas na vertical com uma junta adesiva. Na loja “United
Bamboo” (figura 4 b)) foram utilizadas tiras finas de PVC branco tensionadas entre barras de
formam as prateleiras e o revestimento interior das paredes. Por trás das formas
orgânicas das superfícies de PVC, encontram-se lâmpadas fluorescentes que fazem a
iluminação do espaço e das superfícies.
Um exemplo de uma solução conceptual de aplicação de membrana em paredes
" Mies Upgrade" (Figura 5). Este apresenta uma visão sobre a
idade e flexibilidade associados ao mobiliário. O projeto reinterpreta um plano de um
apartamento projetado por Mies van der Rohe com aplicação de técnicas e materiais a
as" podem ser movidas, permitindo que várias organizações espaciais
rígidas das paredes recebem a infraestrutura técnica e as partes
podem ampliar tridimensionalmente para obter diferentes formas e usos.
a possibilidade de iluminação própria devido a um revestimento especial,
de calor, luz ou sinais elétricos [7].
Desenhos conceptuais que mostram as potencialidades de paredes pneumáticas
membrana, dos arquitetos Kalhöfer e Korschildgen, Alemanha, 2002 [7]
Mobilidade Abastecimento Ampliação
Iluminação Aquecimento Comunicação
152
“Cellofane House”
Loja “United
“Cellofane House” dos arquitetos
Acconci Studio
de edifícios como paredes
normalmente associada a aplicações
possui paredes divisórias
Na loja “United
Bamboo” (figura 4 b)) foram utilizadas tiras finas de PVC branco tensionadas entre barras de
Por trás das formas
se lâmpadas fluorescentes que fazem a
em paredes divisórias
" (Figura 5). Este apresenta uma visão sobre a
to reinterpreta um plano de um
ação de técnicas e materiais atuais.
s organizações espaciais
técnica e as partes
e usos. Também
evido a um revestimento especial, que pode
Desenhos conceptuais que mostram as potencialidades de paredes pneumáticas em
orschildgen, Alemanha, 2002 [7]
P. Mendonça, M. Macieira 153
2.2. Análise de impacto ambiental na fase de construção
A crescente necessidade de conservar meios e recursos, associada a preocupações ecológicas,
impulsionou novas abordagens minimalistas [8] às quais se associa o adjetivo "light-tech" [9],
presente nos projetos referidos anteriormente. No entanto alguns aspetos são aparentemente
difíceis de associar com a redução do impacto ambiental, pois os materiais utilizados (aço,
alumínio, vidro, polímeros) têm uma elevada energia incorporada por cada quilo de material
produzido [11]. Os sistemas estruturais leves são extremamente otimizados na relação entre
peso e propriedades mecânicas [8] [10], o que os torna competitivos quando comparados com
soluções pesadas como a alvenaria de tijolo furado (fig.6 a)). As soluções leves convencionais
de paredes divisórias interiores utilizam geralmente madeira ou perfis de aço galvanizado,
como elementos estruturais. Como material comum de revestimento utilizam-se placas de
gesso cartonado (fig. 6 b), mas também se pode usar painéis de fibrocimento, OSB, MDF, e
aglomerado de madeira e cimento. Alguns autores, como Davies [12] e Bubner [13] fizeram
estudos sobre os painéis “sandwich” e paredes de membrana dupla pneumática.
a) Solução Pesada de
Referência (SPR)
b) Solução Leve de
Referência (SLR)
c)Solução Leve de
Membrana (SLM)
Figura 6 : Secções longitudinais das soluções de paredes divisórias em análise
Tabela 1 – Impactos ambientais das soluções consideradas [8]
Categorias de impacto SPR SLR SLM
Peso específico
(kg/m2)
179,2 30,4 5,2
CEP 1
(kWh/kg) 139,8 61,7 55,6
PAG 2
(g/kg) 23218,0 14386,7 8830,4
PA 3
(g/kg) 217,1 114,0 48,2
DQO 4 POCP
4
(g/kg) 2340,3 2210,9 2158,9
Resíduos gerados 5
(kg/m2)
17,0 3,2 0,4
Valor de U 6
(W/m2.ºC)
1,8 0,6 0,6
1 CEP (consumo de energia primária);
2 PAG (Potencial de aquecimento global) equivalente a gramas de CO2;
3 PA (Potencial de Acidificação) em gramas de CO2;
4 DQO (Diminuição Quimica do Oxigénio) equivalente a gramas de NOx, PGFO (Potencial
de geração fotoquímica do Ozono) equivalente a gramas de NOx;
5 Resíduos gerados no processo de produção.
int.int.
reboco
121,5
15
cm1,5cmcmcm
reboco
tijolo
furado
51,5
8
cm1,5cmcmcm
int.int.
gesso
cartonado
gesso
cartonado
Lã
de rocha
int.int.
8cm
0,1cm0,1cm
Lã
de rocha
PVC/
Poliéster
PVC/
Poliéster
Divisórias Leves em Climas Temperados 154
Para uma análise comparativa, são tomadas como referência a solução pesada (SPR) de tijolo
furado e a solução leve (SLR) de gesso com sub-estrutura em perfis de aço galvanizado. Estas
soluções de referência são comparadas com uma solução leve de membrana (fig. 6c)). Esta
solução consiste numa “sanduíche” de membrana dupla, fixa a uma estrutura leve de perfis de
aço galvanizado, preenchida com lã de rocha.
Como se pode verificar na análise da tabela 1, a solução proposta SLM (que consiste na
substituição de placas de gesso por membranas de PVC/poliéster) apresenta menores impactos
ambientais do que as soluções de referência. Em estudos anteriores [14] [15], foram exploradas
e analisadas outras potencialidades das soluções de membrana.
2.3. Membranas como reguladores do desempenho térmico
As membranas podem ter várias funções no controlo térmico dos edifícios (Figura 7). Da
mesma forma que podemos considerar a nossa pele "inteligente" por ter mecanismos reativos
de aquecimento e arrefecimento, a introdução de sistemas ativos com capacidades adaptativas
nas paredes pode permitir que as construções leves tenham um desempenho funcional
otimizado para competir com as construções convencionais pesadas. A estratégia de misturar
soluções com diferentes pesos específicos e soluções com massa térmica não convencional
também podem permitir alcançar esse objetivo [16].
Figura 7 : Classificação do controlo térmico das membranas [15]
A poupança de energia a longo prazo implica mais do que um dimensionamento correto das
fachadas. Nos países de clima temperado, com uma temperatura anual oscilando entre a
temperatura de conforto ideal (como Portugal onde este estudo está sendo realizado) (entre um
mínimo de -2,5°C e máximo de 35ºC) e uma variação térmica diária entre 10ºC, a inércia
térmica é ainda mais importante do que a capacidade de isolamento. Pois a sua ausência pode
resultar numa diminuição acentuada de temperatura noturna e uma consequente oscilação
excessiva da temperatura diária no interior do edifício. Como o pavimento e/ou teto pode
assumir o papel de armazenamento térmico [14] [15], a aposta poderá ser complementar essa
massa com as paredes divisórias interiores, utilizando no entanto sistemas de armazenamento
térmico leves. Numa solução leve de membrana, uma forma de aumentar a inércia térmica, sem
aumentar significativamente o peso edifício será utilizar materiais com mudança de fase (PCM
– phase change materials). Existem vários tipos de PCMs, tais como: água, sais; hidratos de
Membranas como
reguladores térmicos
Membrana
multi-camada
Membrana
Simples
Membrana reactiva
(Activa)
Membrana comum
(Passiva)
Com caixa-de-ar
(passiva ou activa)
Paineis
“Sandwich”
Sistemas Móveis
(persianas,
estruturas
conversíveis)
Membrana
estática
(comum)
Alterações das
aberturas e
permeabilidade
do tecido.
Alterações
químicas da
camada de
revestimento.
Passiva
(com
material de
isolamento)
Activa
(com
solução
radiante)
P. Mendonça, M. Macieira
sal; metais e ligas; poli álcoois;
parafinas foi descrita por Pause
ou indireto.
2.3.1. Ganhos por efeito Dire
Num sistema de ganho dire
Para manter os espaços interiores com
devem ser colocados nos elementos construtivos expostos à radiação solar
na parede oposta ao envidraçado
pelo painel forçando-o a mudar de
temperatura ultrapassa o valor da zona de conforto, absorvendo o calor latente d
calor absorvido durante o dia ser
sólido liberta calor latente, reiniciando novamente o ciclo [21
2.3.2. Ganhos por efeito Indireto
O ganho por efeito indireto
radiação solar direta nos pai
conforto e funciona como um sistema de refrigeração passiva. Este sistema pode ser usado em
locais com baixa exposição
passivamente como descrito
sistema de aquecimento por piso radiante.
teto, para maior eficiência. Para permitir o aquecimen
painéis do pavimento podem
enquanto os painéis colocados no te
de calor pela laje e a absorção pelo teto
confortável. Com este sistema também
inversão do consumo de energia nas horas
Figura 8 : Painel
Um exemplo de aplicação de como as
refrigeração de forma ativa e passiva está presente no
Unido (Figura 9), projetado pelos
se um grande tanque de acrílico
armazenamento de energia para o condicionamento de ar do
65.000 bolas, cheias de sais eutétic
temperatura de 27°C, liberando energia
específico. Conforme a necessidade de aquecimento ou arrefecimento no interior do edifício,
poli álcoois; parafinas e eutéticos [17], [18]. A utilização de um painel com
por Pause [18] [19], com a possibilidade de ser utilizado por efeito direto
Ganhos por efeito Directo
um sistema de ganho direto, os ganhos são otimizados orientando os envidraçados para
Para manter os espaços interiores com o mínimo de variações térmicas, os painéis
nos elementos construtivos expostos à radiação solar dire
ao envidraçado e no piso). A energia solar pode ser absorvida
o a mudar de um estado sólido para um estado líquido
temperatura ultrapassa o valor da zona de conforto, absorvendo o calor latente d
calor absorvido durante o dia será libertado durante a noite, e quando o PCM reto
a calor latente, reiniciando novamente o ciclo [21] [22] [23].
Ganhos por efeito Indireto
to pode ser favorável às orientações a Sul no verão, quando não há
os painéis. No entanto a temperatura continua a ultrapassar os valores de
funciona como um sistema de refrigeração passiva. Este sistema pode ser usado em
exposição solar, ou nula (como em salas interiores sem janelas
como descrito anteriormente, ou como adição ao sistema ativo, para reforço do
sistema de aquecimento por piso radiante. Neste caso, os painéis são colocados no chão e no
para maior eficiência. Para permitir o aquecimento de casas sem exposi
m ser previamente aquecidos, deixando os PCMs em estado líquido
anto os painéis colocados no teto permanecem com os PCMs em estado sólido.
a absorção pelo teto permitem manter uma temperatura constante e
confortável. Com este sistema também se podem alcançar benefícios económicos através da
inversão do consumo de energia nas horas noturnas [18].
Painel térmico com parafina (adaptado de [19] em [16])
Um exemplo de aplicação de como as membranas e polímeros podem ser usados para a
tiva e passiva está presente no edifício Explore@Bristol no Reino
tado pelos arquitetos Wilkinson Eyre em 2000. Neste edifício
um grande tanque de acrílico preenchido com água e bolas de PCM, prevendo
armazenamento de energia para o condicionamento de ar do edifício [25]. No total
de sais eutéticos que mudam do estado de sólido para lí
C, liberando energia para a água circundante, que tem um
Conforme a necessidade de aquecimento ou arrefecimento no interior do edifício,
155
18]. A utilização de um painel com
e ser utilizado por efeito direto
envidraçados para Sul.
térmicas, os painéis com PCM
direta (geralmente
bsorvida diretamente
líquido quando a
temperatura ultrapassa o valor da zona de conforto, absorvendo o calor latente da fusão. O
retomar o estado
Sul no verão, quando não há
rapassar os valores de
funciona como um sistema de refrigeração passiva. Este sistema pode ser usado em
janelas) operando
para reforço do
Neste caso, os painéis são colocados no chão e no
to de casas sem exposição solar, os
PCMs em estado líquido
to permanecem com os PCMs em estado sólido. A emissão
permitem manter uma temperatura constante e
benefícios económicos através da
membranas e polímeros podem ser usados para a
Bristol no Reino
Wilkinson Eyre em 2000. Neste edifício encontra-
prevendo-se o
o total existem
estado de sólido para líquido à
m um elevado calor
Conforme a necessidade de aquecimento ou arrefecimento no interior do edifício,
Divisórias Leves em Climas Temperados
essa energia latente é transformada
suportado por um sistema de ventilação
Figura 9 : Edifício “Explore@Bristol
3. PAINEL CONCEPTUAL LE
As típicas construções leves
armazenamento térmico das divisórias leves pode ser melhorada
materiais de mudança de fase (PCM
estudos que especifiquem
estudo anterior realizado pelo primeiro
colocado no chão em recipientes de plástico
introdução destas alterações
prever o desempenho da CT
durável, com uma temperatura de mudança de fase dentro da faixa de
de 24 ºC.
Figura 10 : Colocação de recipientes com óleo de cô
A proposta de solução conce
PCM e painéis com massa térmica mista.
3.1. Paineis PCM
As experiências que se mostram de seguida resultam
realizadas experiências com d
(TC). Os resultados mais significativos
PCM (solução leve de referência
(100kg); (experiência 3) situação intermédia
(fig. 12) e (experiência 4) 100kg no chão 200kg de recipientes.
Divisórias Leves em Climas Temperados
a energia latente é transformada em ar quente ou frio por bombas de calor.
suportado por um sistema de ventilação localizado no terraço.
Explore@Bristol” projectado pelos arquitectos Wilkinson Eyre no Reino
Unido e no ano 2000 [25]
PAINEL CONCEPTUAL LEVE EM MEMBRANA
construções leves apresentam insuficiente inércia térmica. A capacidade de
rmico das divisórias leves pode ser melhorada através da utilização de
materiais de mudança de fase (PCM) como inércia térmica. No entanto, existem poucos
o PCM correto e a quantidade ideal a aplicar em cada caso
estudo anterior realizado pelo primeiro autor, foi utilizado um PCM natural [15] -
em recipientes de plástico, como pode ser visto na figura 10. A
introdução destas alterações na célula de teste (CT) foi utilizado o programa "Visual v3.1
da CT [26]. O óleo de côco foi escolhido por ser um material natural e
temperatura de mudança de fase dentro da faixa de temperatura de conforto
ão de recipientes com óleo de côco e o aspecto final do pavimento
roposta de solução conceptual para a parede divisória leve vai explorar dois aspe
painéis com massa térmica mista.
que se mostram de seguida resultam de estudos anteriores [16
com diferentes quantidades de PCM, de 0 a 300kg, numa célula teste
significativos são mostrados abaixo: (experiência 1) inexistência de
leve de referência (Figura. 11)); (experiência 2) aplicação apenas no
kg); (experiência 3) situação intermédia com 100kg no pavimento + 100kg em recipientes
4) 100kg no chão 200kg de recipientes.
156
de calor. Tudo isso é
” projectado pelos arquitectos Wilkinson Eyre no Reino
capacidade de
através da utilização de
existem poucos
aplicar em cada caso. Num
- óleo de côco,
igura 10. Antes da
rograma "Visual v3.1 para
co foi escolhido por ser um material natural e
temperatura de conforto
co e o aspecto final do pavimento [16]
s aspetos: painéis
de estudos anteriores [16] [26]. Foram
, numa célula teste
1) inexistência de
apenas no pavimento
0kg em recipientes
P. Mendonça, M. Macieira 157
Figura 11 : Temperatura resultante e humidade relativa na TC (Experiência 1) [16]
Figura 12 : Temperatura resultante e humidade relativa na TC (Experiência 3) [16]
Como se pode verificar, a diferença entre a temperatura máxima exterior e interior foi de 8ºC
na experiência com 100kg + 100kg de óleo de côco e 20ºC na experiência 1 (TC sem óleo de
coco). Isto mostra uma melhoria do desempenho térmico com a aplicação do óleo de côco.
Uma experiência realizada com o aumento de 100kg (300kg no total) não permitiu alcançar
uma melhora significativa no desempenho térmico, pelo que se conclui que a melhor solução é
a de 200kg.
Por outro lado, mesmo com pequenas quantidades de óleo de côco houve uma redução
significativa na humidade relativa da TC. A elevada humidade relativa verificada na
experiência 1 podendo igualmente provocar a rápida degradação dos materiais de construção,
equipamentos e mobiliário interiores.
Usando um modelo de calibração com o "Visual 3.1” fez-se a previsão do consumo anual de
energia da TC com a configuração de cada experiência [16], [26]. Na tabela 2 é apresentada a
síntese dos resultados obtidos pelo VisualDOE.
Tabela 2 - Consumo anual de energia na Célula Teste [26]
Célula Teste Consumo de Energia (kwh/m2.ano)
Aquecimento Arrefecimento Total
S/ massa térmica 46,9 54,8 101,7
PCM (200kg) 30,4 33,2 63,6
Através das experiências realizadas concluiu-se que são necessárias melhorias em termos de
desempenho térmico. Em consequência disso foram feitas algumas modificações na
configuração na TC com a experiência (solução ideal em termos da quantidade de PCM). O
objetivo era alcançar uma configuração ideal para construções leves no clima Português.
As modificações no projeto consistiram na redução das dimensões dos envidraçados (2,7m de
altura x largura de 2m para 2,1m de altura x largura 1,0m) e na troca de policarbonato por vidro
duplo (assim o desempenho da iluminação natural não sofreu uma redução significativa, uma
vez que o fator solar do vidro duplo é superior ao do policarbonato). Os resultados obtidos com
essas modificações no projecto são apresentados na Tabela 3.
0
10
20
30
40
50
60
1:00 13:00 1:00 13:00 1:00 13:00Hora
Temperatura resultante (ºC)
TC Exterior
0102030405060708090
100
1:00 13:00 1:00 13:00 1:00 13:00
Hora
Humidade Relativa (%)
TC Exterior
05
101520253035404550
1:00 13:00 1:00 13:00 1:00 13:00Hora
Temperatura Resultante (ºC)
TC Exterior
2030405060708090
100
1:00 13:00 1:00 13:00 1:00 13:00
Hora
Humidade Relativa (%)
TC Exterior
Divisórias Leves em Climas Temperados 158
Tabela 3 - Consumo anual de energia após modificações de desenho na CT [26]
Célula Teste Consumo energético (kwh/m2.Year)
Aquecimento Arrefecimento Total
PCM _200kg (2ª alternativa) 20,7 9,4 30,1
Do resultado desse estudo pôde-se concluir que a solução com a incorporação de 200 kg de
PCM (correspondente a 9,5 kg por metro quadrado de área útil de pavimento) pode ser 70%
melhor do que uma solução típica leve, sem massa térmica, em termos de desempenho térmico.
Concluiu-se também que o aumento dessa quantidade de PCM não permitiu uma melhoria
significativa da inércia térmica.
3.2. Solução com massa térmica mista
Na sequência das conclusões das experiências anteriores, estão a realizar estudos com água e
mais experiências com massa térmica convencional complementada com material PCM numa
Célula Teste em Membrana (CTM).
A maioria dos edifícios residenciais em Portugal possui inércia térmica média ou forte [26].
Para alcançar uma inércia térmica média é suficiente ter um pavimento convencional pesado e
lajes de teto com 150kg/m2 cada, como pode ser visto na tabela 4. Portanto, para atingir uma
inércia forte (calculada pela expressão 1) as paredes divisórias interiores devem corresponder a
uma adição de pelo menos 100kg por um metro quadrado de área útil do pavimento. Se apenas
uma das lajes, de pavimento ou de teto, é pesada e tem uma massa superficial útil de 150kg/m2,
logo, as paredes divisórias devem corresponder a um aumento de pelo menos 250kg por metro
quadrado de área útil de pavimento. Esta é a situação mais comum, como o teto de gesso
cartonado com caixa com caixa-de-ar (em geral, com isolamento acústico) é uma solução que
possui uma pequena massa superficial útil (em torno de 15kg/m2).
Legenda: It – inércia térmica; Msi – massa útil superficial do elemento i (kg/m2); Si – área
superficial interior de i (m2); Ap – área útil de pavimento (m
2). Source: [27].
Tabela 4 - Classe de inércia térmica de uma habitação [27]
Massa por área útil [kg/m2] Inércia
It< 150 fraca
150 ≤ It ≤ 400 média
It> 400 forte
Pelos resultados experimentais apresentados em 3.1. é possível determinar a quantidade de
PCM necessária para complementar a solução construtiva convencional de laje de teto e
pavimento em betão.
A quantidade de PCM necessária para atingir uma elevada inércia térmica foi quantificada para
um quarto de referência (T1) (figura 13b)) com uma área útil de 49,4m2. Multiplicando a área
de pavimento por 9,5kg obteve-se um total de 468,3kg de PCM. Esta tipologia apresenta 142,3
m2 de área superficial de parede interior, então deve ser adicionado 3,3kg de PCM a cada metro
quadrado de superfície das paredes interiores. Para realizar estas experiências foi construída
uma célula de teste em membrana (CTM) - representada por um módulo de referência T1
(Figura 13b)) na Universidade do Minho, Guimarães (figura 14 b)) [28]. A experiência na
CTM será feita com 150kg/m2 na laje de pavimento convencional, mais 3,3kg por metro
quadrado de superfície de paredes divisórias.
It=∑ Msi. Si
Ap (1)
P. Mendonça, M. Macieira
Figura 13 : Secção transversal
para a direita
a)
Figura 14 : Célula Teste em Membrana (CTM): a) E
Protótipo
4. CONCLUSÕES
Este artigo pretende most
reduzidos utilizando soluções
pesada, com base em betão
construção dos edifícios. Isso dev
racionalização dos produtos e sistemas de construção. Uma solução para ultrapassar este
problema é aumentar a utilização
como membranas ou painéis fixados mecanicamente e não colados.
O principal problema associ
térmica. Existem várias formas
massa térmica convencional
neste trabalho, usando como massa térmica PCMs integrados
membrana. Uma proposta mista
massa convencional está a ser
Apesar da crescente evolução que os materiais de membrana
a)
c)
Secção transversal (a), planta de rés-do-chão (b), fachadas Norte e Sul
para a direita respetivamente (c) da referência T1
b)
Célula Teste em Membrana (CTM): a) Esquema da aplicação de PCM na
Protótipo da CTM na Universidade do Minho, 2010 [28]
mostrar como os impactes ambientais das construções pode
soluções de divisórias leves. Os métodos convencionais de construção
betão e tijolo são responsáveis pela elevada produção de resíduos na
construção dos edifícios. Isso deve-se, não apenas ao peso mas também à falta de
produtos e sistemas de construção. Uma solução para ultrapassar este
a utilização de sistemas construtivos pré-fabricados, utilizando materiais
painéis fixados mecanicamente e não colados.
O principal problema associado com soluções leves em climas temperados é a sua fraca inércia
formas de superar este problema. Misturando soluções leves
massa térmica convencional pesada é uma possibilidade. Outra, mais radical, é apresentada
omo massa térmica PCMs integrados em paredes divisórias leves
mista, utilizando PCMs em paredes divisórias como c
a ser avaliada numa célula experimental na Universidade do Minho.
evolução que os materiais de membrana têm alcançado no passado recente
Sala de estar Quarto
Cozinha
HallW.C.
Módulo construído do prototipo de membrana
N
b)
159
Sul, da esquerda
squema da aplicação de PCM na CTM; b)
construções podem ser
leves. Os métodos convencionais de construção
produção de resíduos na
bém à falta de
produtos e sistemas de construção. Uma solução para ultrapassar este
zando materiais
é a sua fraca inércia
soluções leves com
, mais radical, é apresentada
paredes divisórias leves de
complemento à
experimental na Universidade do Minho.
no passado recente
Divisórias Leves em Climas Temperados 160
ainda há um longo caminho a percorrer para que estas soluções leves possam ser aceites.
Especialmente quando se refere à habitação em climas temperados. Os materiais leves são
soluções ambientalmente adequadas para ser utilizados em construções bioclimáticas, mesmo
em climas temperados, como os do Sul da Europa, onde se propôs fazer este estudo. Apesar
disso, as suas possibilidades não estão a ser completamente explorados e estes materiais são
timidamente implementados.
5. AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem à FCT (Fundação para a Ciência e Tecnologia - Portugal) e competir
(Programa Operacional de Fatores de Competitividade - Portugal) para apoiar o Projecto
ADjustMEMBRANE com referência PTDC/AUR-AQI/102321/2008.
6. REFERÊNCIAS
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obtenção do grau de Mestre em Design e Marketing, Universidade do Minho,
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