Anexo A – Telas finais da arquitectura do corpo central do DEMI
Envolvente Exterior
Os elementos mais comuns da envolvente exterior e que representam a maior percentagem da área exterior do edifício apresentam-se na Figura 7.1.
Figura 7.1 – Elementos mais comuns da envolvente exterior
Figura 7.2 – Pormenor da fachada do edifício
Encontram-se também, com menor área, elementos como a denominada “Zona com grelhas do Piso1”, ou o “Portão Ve49”, que se podem observar na Figura 7.2.
A cobertura do edifício é feita em terraço e engloba toda a área do edifício, ou seja, tem a forma deste visto de cima. A área dos “Pavimentos Exteriores Ve37” refere-se à área que é saliente na sala 3.05 (consulte-se o Anexo A), onde se insere o vão envidraçado Ve37, que é visível na Figura 7.3. A varanda do Bar é também analisada pois a central telefónica, que é considerada como um espaço aquecido, contacta com o exterior através desta.
Note-se que os pavimentos e coberturas, tratando-se de elementos horizontais, vão sofrer fenómenos convectivos diferentes dos observados nos elementos verticais. Assim sendo é necessário calcular os seus valores de U para fluxo de transferência de calor ascendente e descendente. Na estação de aquecimento o fluxo será ascendente para as coberturas e descendente para os pavimentos, acontecendo o inverso na estação de arrefecimento – deslocando-se sempre o calor da fonte mais quente para a mais fria –. Como o ar quente tem tendência a deslocar-se para cima, não é de estranhar
que a transferência de calor por fluxo ascendente seja maior do que por fluxo descendente, o que se repercute em maiores valores de U.
Figura 7.3 – “Pavimentos Exteriores Ve37”
Além destes elementos, vale a pena referir os vários tipos de Pontes Térmicas Planas (PTP) que se encontraram na envolvente exterior. Estes podem-se agrupar em 5 tipos diferentes, apresentados abaixo na Figura 7.4.
Figura 7.4 – Tipos de Pontes Térmicas Planas presentes no corpo central do edifício.
As de tipo A tratam-se de vigas embutidas no pano interior, sem entrar em contacto com o pano exterior ou com a caixa-de-ar entre panos. Quando uma viga de tipo A encontra um vão envidraçado, torna-se de tipo C, em que a diferença é agora contactar com o exterior através de uma viga de ferro em I, atravessando caixa-de-ar e pano exterior.
As de tipo B encontram-se nas paredes norte e sul do corpo do edifício. Estas têm uma área de contacto com o exterior superior aos outros tipos e não se alongam para o interior do edifício, sendo a sua espessura igual à soma dos panos de alvenaria e da caixa-de-ar.
ferro em I. Finalmente as de tipo E só se encontram nos apoios do vão envidraçado Ve17. Tratam-se de vigas de betão armado, cada uma com uma viga de ferro em I embutida na face exterior.
As composições detalhadas de cada um dos elementos apresenta-se de seguida. Note-se que em nos cálculos para elementos verticais se considera o valor de Rsi de 0,13 m2.ºC/W e de Rse de 0,04
m2.ºC/W. São omitidos para simplificar a representação das composições dos elementos. Nas excepções e para os elementos horizontais são apresentados os valores.
Como estes valores do coeficiente U foram baseados nos valores de resistências térmicas presentes na referência [5], ITE 50, os valores utilizados na simulação acabaram por ser ligeiramente diferentes, já que foram calculados pelo EnergyPlus. De seguida apresentam-se um resumo dos valores calculados segundo o ITE 50 e segundo o EnergyPlus e quais as suas áreas de superfície consideradas. Deve-se notar que o EnergyPlus não separa os valores para fluxo ascendente e descendente nos resultados, indicando um valor médio anual.
Note-se que não é só pelo contacto com o ar exterior que a envolvente do edifício recebe calor, sendo também aquecida por radiação da luz solar. Para este tipo de transmissão de calor vai interessar não só novamente o coeficiente de transmissão térmica U e a área dos elementos, como também a cor da superfície exterior. Quanto mais escura esta for, maior é a quantidade de calor que a superfície irá absorver.
O corpo do edifício em estudo tem como cores predominantes a cor branca e a cor da tijoleira, vermelho-escuro. A primeira será considerada cor clara e a segunda cor média. De resto irão considerar- se as cores acinzentadas, presentes em algumas zonas cuja superfície é metálica, como em algumas PTP por exemplo, como sendo cores médias. A cobertura irá ser considerada como tendo cor clara por ser coberta por seixos brancos.
Envolvente Interior
Como a lista de diferentes elementos construtivos da envolvente interior é bastante extensa (veja-se a Folha de Cálculo FC IV.1b no Anexo C), e dada a sua reduzida influência nos resultados da simulação, não se justifica a descrição pormenorizada de todos eles. Apresentam-se de seguida apenas os elementos mais significativos.
Introdução
Antes de mais deve ser feita uma distinção breve entre o RSECE e o RCCTE. O RSECE regulamenta a certificação energética para grandes edifícios e/ou com potência de climatização superior a 25 kW. Este regulamenta os consumos e projecto de sistemas de climatização e seus componentes. O RCCTE regulamenta a certificação energética para pequenos edifícios que tenham potência de climatização inferior ou igual a 25 kW. Incide na análise da construção do edifício em si, na qualidade do seu isolamento térmico, as perdas e ganhos de calor e no controlo e inspecção das suas necessidades de climatização.
Dada a área do edifício em estudo, superior a 1000 m2 (grande edifício), a sua análise energética deverá ser feita à luz do RSECE. Como ambos os regulamentos estão interligados, existem pontos do RCCTE que já foram analisados neste trabalho. Os restantes pontos deste foram também analisados num estudo que se apresenta de seguida, onde se realiza uma análise energética do edifício no âmbito do RCCTE, na sua íntegra. Este estudo foi incluído nos objectivos desta dissertação já que foi considerado que se trata de um exercício útil e que aumenta a relevância do presente trabalho.
Para a aplicação do RCCTE foram considerados como relevantes os seguintes pontos principais (existem outros com menor impacto):
· Zoneamento climático;
· Perdas e ganhos de calor pela envolvente exterior do edifício; · Perdas e ganhos de calor pela envolvente interior do edifício; · Ganhos solares e perdas de calor pelos envidraçados; · Perdas por ventilação e infiltração de ar;
· Ganhos internos;
· Inércia térmica e factor de forma;
· Necessidades de preparação de águas quentes sanitárias (AQS).
Alguns destes pontos são analisados em separado para os períodos de aquecimento (Inverno) e de arrefecimento (Verão).
Localização e zoneamento climático do edifício do DEMI
O edifício em estudo situa-se no Monte da Caparica, no concelho de Almada, à altitude de aproximadamente 98 m e a uma distância de cerca de 3,6 km do litoral (cf. Figura 1.3). Quanto à rugosidade do local, considera-se que este se encontra no limite de uma zona urbana. Isto porque se encontra inserido no que pode ser considerado como o último alinhamento de edifícios da sua zona (cf. Figura 1.4), e considera-se como exposto em (pelo menos) uma das suas fachadas (cf. Figura 1.5). Considera-se então que o local será de Rugosidade II.
Consultando o Quadro III.1 do RCCTE obtemos os dados climáticos para o concelho de Almada:
Figura 7.5 – Pormenor do Quadro III.1 do RCCTE
Do artigo 1.1 do Anexo III do RCCTE sabemos que a zona climática de Inverno de Almada será I1 e a de Verão será V1 Sul. Obtém-se então do Quadro III.9 os valores médios da temperatura do ar exterior e da intensidade da radiação solar para a estação convencional de arrefecimento:
Figura 7.6 – Pormenor do Quadro III.9 do RCCTE
Não são necessárias correcções devidas à proximidade ao litoral – já que o concelho de Almada está isento dessa correcção – e devidas à altitude – já que esta sendo de 98 m está abaixo do limite de 400 m –.
Levantamento dos Espaços Não Úteis
As propriedades e a identificação dos espaços não úteis já foi realizada no capítulo 1.5. No que toca ao RCCTE é necessário fazer um reparo relevante no que toca às instalações sanitárias. Estas, segundo o projecto de climatização, possuem apenas extracção de ar, pelo que apenas receberão (caso as janelas estejam fechadas, tal como é esperado em projecto) ar vindo dos corredores/hall de cada piso, que por sua vez são ENU, por não serem climatizados. Assim sendo as instalações sanitárias terão de
se considera que estas são sempre espaços úteis. Note-se no entanto que o RCCTE foca essencialmente as habitações familiares, onde de facto estas devem ser aquecidas, e não os edifícios de serviços. Seria positivo e até esperado que o projecto tivesse em conta outro tipo de aquecimento para as instalações sanitárias, dado que os corredores não são aquecidos directamente – algo que se “sente” muito facilmente quando se visita o edifício na estação de aquecimento –. No entanto, não estando esta preocupação presente, terá de ser esta a realidade a considerar.
Assim sendo, as instalações sanitárias de cada piso serão incluídas na ENU dos corredores/hall do piso respectivo, pois recebendo estas o ar dos corredores irão então ter a mesma temperatura, o que faz que tenham o mesmo valor de τ (tau)30. A instalação sanitária para deficientes do edifício, localizada no Piso 2, irá também, pelo mesmo motivo, ser incluída na ENU do hall deste piso.
Quanto à sala de acesso à direcção e ao secretariado no Piso 3 (cf. Anexo A), não tem insuflação ou extracção de ar, mas considera-se que a porta que liga esta ao secretariado – um local aquecido – estará usualmente aberta, pelo que irá ser tratada como local aquecido e não como ENU.
Existe ainda no Piso 1 um compartimento que funciona como depósito de água de dimensão considerável (cf. Anexo A). Este tem paredes de espessura considerável e encontra-se em contacto com o solo (está enterrado) e com o ENU 1.4, por um pequeno espaço para manutenção do depósito, além de ter por cima uma parte do ENU 2.2. Tendo estes factos em conta e considerando que não se encontram elementos que permitam a sua caracterização nos regulamentos, dada a pouco usual natureza deste espaço, exclui-se este espaço do estudo do edifício. Este teria de qualquer forma pouca ou nenhuma influência nos cálculos.
Consideram-se então como ENU no corpo em estudo os compartimentos apresentados na Tabela 7.1. As suas localizações no edifício encontram-se representadas no próximo sub-capítulo. Para encontrar os valores de τ, consultou-se a Tabela IV.1 do RCCTE. O primeiro algarismo que surge no nome de cada ENU corresponde ao piso onde se encontra.
30O valor de tau é dado pelo quociente entre a diferença da temperatura interior com a temperatura do local não aquecido e a diferença da temperatura interior com a temperatura ambiente exterior.
Tabela 7.1 - Tabela resumo com a descrição das ENU consideradas para o corpo central do edifício.
Nome do
ENU Local na Planta Tipo de ENU Ai/Au
(tau) Obs.
ENU 1.1 Sala dos Ventiladore
do Túnel de Vento --- --- 1 a)
ENU 1.2 Bombagem de Esgotos Armazém ∞ 0,3 b)
ENU 1.3 Lixos Armazém ∞ 0,3 b)
ENU 1.4 Área Técnica Armazém ∞ 0,3 b)
ENU 1.5 Armazém Armazém 66,32/33,68 = 1,97 0,7
ENU 1.6 Hall + Instalações Sanitárias
Circul ção comum s m abertur
directa para o exterior 48,49/20,52 = 2,4 0,3
ENU 2.1 Arrumos Limpeza Armazém 32,79/8,55 = 3,84 0,7
ENU 2.2
Hall + Instalações Sanitárias (inc.
Deficientes)
Circulação comum com abertura
exterior <0,05 m2/m3 268,16/122,4 = 2,19 0,5
ENU 3.1 Hall + Instalações Sanitárias
Circulação comum sem abertura
directa para o exterior 227,39/121,4 = 1,87 0,3 ENU 4.1 Hall + Instalações
Sanitárias
Circulação comum sem abertura
directa para o exterior 235,49/311,4 = 0,76 0,6 c)
Observações:
a) Considera-se a ENU 1.1 como espaço fortemente ventilado pois possui uma área considerável em que a divisória para o espaço exterior é feita por venezianas fixas em alumínio, altamente permeáveis ao ar, o que faz até com que dentro deste ENU se encontrem folhas de árvores e outros detritos no chão.
Segundo o RCCTE, um espaço é considerado fortemente ventilado caso se verifique neste um valor superior a 6 renovações horárias de ar. O volume de ar deste espaço é cerca de 113 m3, com uma área de contacto directo com o exterior de 17,5 m2. Considerando que o ar só vai entrar no espaço por metade desta área e sair pela outra metade, será necessária uma velocidade do vento, para realizar as 6 renovações de ar, de 0,02 m/s. Esta velocidade é bastante reduzida e então facilmente alcançável, em particular na zona em questão, relativamente exposta ao vento, pelo que se aceita a consideração feita como válida.
contacto exterior estão enterradas no solo. Assim resulta Au = 0, o que faz com que Ai/Au = ∞, ou seja, para consulta da tabela IV.1 do RCCTE, considera-se como maior que 10.
c) Todos os compartimentos situados no piso 4 têm contacto com o ambiente exterior pela cobertura.
Levantamento da Envolvente Exterior e Interior
Figura 7.7 – Legenda para as figuras seguintes
Nota Importante: Para os desenhos não ficarem com demasiada informação e, assim, desnecessariamente
confusos, não se representam os pavimentos e as coberturas sem requisitos.
Figura 7.9 – Envolvente do Piso 2
Figura 7.10 – Envolvente do Piso 3
Os vários elementos construtivos da envolvente exterior e o cálculos das suas resistências térmicas e coeficientes de transmissão térmica U são analisados no Anexo B.
A diversidade de soluções construtivas para a envolvente interior é ainda maior que na envolvente exterior. Os vários elementos encontram-se na Folha de cálculo FC IV.1b e a análise detalhada dos elementos construtivos mais relevantes (com maior área) encontra-se no Anexo B. É de salientar a presença de vários envidraçados – de vidro simples fixo, em caixilharia de madeira, sem dispositivos de oclusão –, por cima das portas que ligam diversas salas aos corredores, sendo os seus valores de U calculados segundo o método estipulado no Quadro III.4 do ITE50 [5] – Vãos verticais em contacto com local não-aquecido. Analisam-se ainda as pontes térmicas para a ENU 1.1, dado este ter um valor de tau superior a 0,7. Também por este motivo, os valores de U da sua envolvente são calculados com os valores de resistência do ar para o exterior, como se se tratasse de envolvente exterior, já que vai ter os mesmos requisitos térmicos (cf. Figura 7.8).
Paredes e pavimentos em contacto com o solo
As perdas de calor pelos pavimentos e paredes em contacto com o solo são calculadas a partir do perímetro destas, medido pelo interior, e do coeficiente de transmissão térmica linear Ψ, que depende da diferença de nível entre a face superior do pavimento e a cota do terreno exterior Z. Quando a cota do pavimento é inferior à do terreno exterior, o valor de Z é negativo; por sua vez é positivo no caso contrário.
Os pavimentos e paredes em contacto com o solo do corpo em estudo localizam-se nos Pisos 1 e 2. No entanto os pavimentos pertencentes ao piso 2 (na zona P2 Gabs, cf. Figura 1.17) estão 1,5 m de altura acima da cota do terreno exterior, pelo que não serão considerados.
Para encontrar os valores de Ψ para o pavimento, necessitamos de calcular a sua resistência térmica. Todos os pavimentos em contacto com o solo têm isolamento térmico em aglomerado negro de cortiça, com uma espessura de 0,02 m. Consultando o Quadro I.1 do ITE 50 e tendo em conta a falta de informação adicional, opta-se por considerar o valor da condutibilidade térmica deste isolante mais penalizador do seu intervalo, ou seja, 0,055 W/m.°C. Vai resultar uma resistência térmica R ≈ 0,36 m2.°C/W.
A tabela de valores de Ψ de pavimentos em contacto com o terreno com isolante térmico foi omitida no RCCTE. Esta tabela, denominada de Tabela IV.2.2, encontra-se representada na figura seguinte.
Figura 7.12 - «Tabela IV.2.2 – Valores de ψ de pavimentos em contacto com o terreno, com isolante térmico (W/m˚C)»
Os pavimentos em contacto com o solo do piso 1 apresentam para diferentes zonas, diferentes valores de Z. Procedeu-se então à separação dessas zonas em vários tipos. Os valores de Z para cada um encontram-se na Tabela 7.2 e as suas localizações na Figura 7.13.
Tabela 7.2 – Tipos de paredes e pavimentos em contacto com o solo e respectivas cotas Z.
Figura 7.13 – Localização dos vários tipos de pavimento em contacto com o solo
Quanto às paredes, considera-se que, em todo o perímetro, o valor do coeficiente de transmissão térmica destas será constante e com valor U = 0,58 W/m2.°C. Consultando a tabela IV.2.3 do RCCTE encontram-se os valores de Ψ e as perdas de calor resultantes, apresentados de seguida na
nível do terreno exterior.
Tabela 7.3 – Valores das perdas de calor pelas paredes e pavimentos em contacto com o solo
Pontes térmicas lineares (PTL)
O corpo em estudo, além de apresentar, como se viu, uma grande variedade de elementos na envolvente exterior, apresenta também uma quantidade considerável de pontes térmicas lineares. Como algumas delas não estão consideradas no RCCTE, foi necessário criar outros tipos de PTL, cada uma delas com o valor de coeficiente de transmissão térmica linear por defeito regulamentar de Ψ = 0,5 W/m.°C 31. O valor costuma ser “prejudicial” na medida em que, habitualmente, exagera na quantidade
de calor que é perdida para o exterior. Podem no entanto existir outras situações em que o contrário se verifique e o valor seja visivelmente reduzido para a situação analisada. Por esse motivo vai ser justificada cada decisão de adoptar este valor por defeito.
Os tipos de PTL que não são analisados não existem no corpo em estudo.
Note-se que em todas as PTL se considera que o isolamento é aplicado na caixa-de-ar de paredes duplas.
31 Tabela IV.3 do RCCTE, página 2495: «Nos casos de pontes térmicas lineares não consideradas nesses quadros [os que fornecem os valores de Ψ das pontes térmicas lineares] pode utilizar-se um valor convencional de Ψ = 0,5W/m.°C.»
Tipo A – Ligação da Fachada com Pavimentos Térreos
A figura ilustrativa da PTL Tipo A no RCCTE (cf. Figura 7.14), mostra visivelmente o isolamento térmico do pavimento aplicado por baixo da laje e não por cima. No entanto, no edifício em estudo, o isolamento encontra-se aplicado por cima das lajes dos pavimentos. Considera-se mesmo assim as tabelas para este tipo de PTL, dado que os valores de Ψ serão idênticos.
Este tipo de ligação apenas se encontra num perímetro relativamente pequeno, na zona P2 Gabs, de 3,5 m.
Figura 7.14 – Ponte Térmica Linear de Tipo A, com isolante na caixa-de-ar.
Ligação da fachada com pavimentos sem isolamento sobre locais não-aquecidos
Os pavimentos que separam os vários pisos do edifício não têm nenhuma camada de isolante na sua constituição, incluindo aqueles que separam locais aquecidos de não-aquecidos (ENU). Assim estas zonas de contacto passam a ser incluídas nas perdas associadas à envolvente interior. Devido à ausência de isolante, não existem PTL do «Tipo B – Ligação de Fachada com Pavimentos sobre Locais Não-Aquecidos».
Há então agora uma perda de calor que deixou de ser contabilizada, a que é perdida pela ligação da fachada com o pavimento sem isolamento (cf. Figura 7.15). Embora a perda de calor pelo pavimento seja, certamente, de ordem consideravelmente superior à perda pela ligação da fachada, esta deve, não obstante, ser também considerada. Assim sendo acrescenta-se um novo tipo de PTL, uma Ligação de Fachada com Pavimentos sem Isolamento Térmico sobre Locais Não-Aquecidos, com o valor de coeficiente de transmissão térmica linear por defeito de Ψ = 0,5 W/m.°C.
Figura 7.15 – Exemplificação da PTL de locais aquecidos sobre não aquecidos.
Como já se referiu, este valor costuma ser “prejudicial”, na medida em que, habitualmente, exagera na quantidade de calor que é perdida para o exterior. Neste caso, à primeira vista, parece acontecer o contrário, pois considerando que temos um ep = 0,375 m > 0,35 m, os valores das
tabelas Br.1 e Br.2 do RCCTE (as paredes têm isolamento na caixa-de-ar) mostram valores de Ψ de 0,80 e 0,70, para a situação de pavimento com isolamento térmico. Mas recorde-se o que já foi acima referido, que as perdas de calor pelo pavimento deverão ser predominantes e que, assim sendo, menor será a quantidade de calor perdida pela ligação da fachada com o pavimento. Considerando ambos os argumentos, torna-se difícil afirmar se este valor de Ψ adoptado é ou não representativo da situação real, sem um estudo que ultrapassa o tema desta dissertação. Fica no entanto a chamada de atenção.
Tipo C – Ligação da Fachada com Pavimentos Intermédios
Neste caso particular temos que Ψ = Ψsup + Ψinf, pois estamos a analisar um edifício em que
Figura 7.16 – Ponte Térmica Linear de Tipo C, com isolante na caixa-de-ar.
Tipo D – Ligação da Fachada com Cobertura Inclinada ou Terraço
O corpo do edifício em estudo apresenta um terraço cujo desenho na zona periférica é um pouco diferente do da figura apresentada no regulamento. No entanto considera-se que o mais importante é a