SUSTENTABILIDADE PASSIVA! !39 !

Um factor importante para atingir uma eficiência energética é a obtenção de energia de modo a aquecer ou arrefecer o edifício quando necessário. Os sistemas passivos fazem parte da solução construtiva do edifício em oposição aos sistemas ativos colocados como complemento energético. As técnicas passivas, como o isolamento térmico ou o aproveitamento do calor solar, ou inclusivamente o calor metabólico, podem conseguir que o consumo energético destinado a climatizar o edifício se reduza entre 70% a 90%. As estruturas de sombreamento também podem melhorar o comportamento térmico, diminuindo o consumo de energia no arrefecimento do edifício.

Princípios de sustentabilidade passiva

Estanquidade: os edifícios são projetados de modo a evitar perdas térmicas

e danos causados pela humidade.

Isolamento: a envolvente do edifício deve ser devidamente isolada, de modo

a evitar demasiado aquecimento durante a estação quente e o arrefecimento excessivo durante a estação fria.

Inexistência de Pontes Térmicas: melhoria da eficiência energética com

eliminação das pontes térmicas. Conseguem-se assim temperaturas agradáveis e eliminam-se os danos causados pela humidade.

Recuperação de Calor:recuperação de calor através da utilização eficiente da energia solar e das fontes de calor internas.

Vãos: os vãos devem ser localizados estrategicamente e ser corretamente isolados de modo a utilizarem a energia solar de forma eficiente e permitirem a ventilação.

Ventilação: deve ser favorecida a ventilação natural, de forma a fornecer permanentemente ar fresco em abundância e livre de poeiras.

Sombreamento: devem ser utilizados diversos tipos de estruturas de

sombreamento estrategicamente localizadas, de modo a diminuir o consumo de energia, tais como palas, quebra-luzes, vegetação.

Paredes Trombe

Um dos sistemas solares de captação passiva mais utilizado é a chamada Parede Trombe. Esta deve o seu nome a Félix Trombe, engenheiro francês que a divulgou nos anos 60 do séc. XX, embora a sua patente pertença a Edward Morse, que a registou em 1881, nos EUA45_{(Figura 3).}

As Paredes Trombe funcionam como uma estufa e são compostas por um vão envidraçado com vidro duplo, caixa de ar e uma parede com grande densidade e espessura - betão, pedra, tijolo maciço, adobo – que lhe garante inércia térmica.

Esta parede é pintada na face exterior com uma cor muito escura que maximiza a absorção dos raios solares, e na face interior com acabamento idêntico ao das restantes paredes do compartimento.

As Paredes Trombe são exclusivamente orientadas a sul (no Hemisfério norte), sendo especialmente adaptadas a um clima do tipo Mediterrânico. Têm capacidade de acumular o calor dos raios solares durante os dias de Inverno e transmitir esse calor para dentro da divisão adjacente durante a noite:

- A radiação solar de onda curta atravessa o vidro e aquece a parede - efeito de estufa;

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

45 “EDWARD S. MORSE, OF SALEM, MASSACHUSETTS. WARMING AND VENTILATING APARTMENTS BY THE SUNS RAYS. SPECIFICATION forming part of Letters Patent No. 246,626, dated September 6, 1881. Application filed April 11, 1881. (No model.)

To all whom it may concern:

Be it known that I, EDWARD S. MORSE, of Salem, in the county of Essex and State of Massachusetts, have invented a new and useful Method and Means of Warming and Ventilating Apartments by the Suns Rays, of which the following is a specification.

My invention relates to a meansfor utilizing the rays of the sun for the purpose of heating and ventilating rooms and apartments of buildings.

The invention consists in the employment of a casing attached to the outer wall ot'a building, and provided with a blackened surface of metal, earthenware, or other suitable material, having either a flat or corrugated surface protected by glass in front-of the same, and so arranged as to allow the rays of the sun to fall as directly as practicable upon the said blankened surface. Behind the blackened surface is an inclosed air space or line communicating by apertures at'the upper and lowerends with corresponding openings of an apartment or room of a building, and also by separate openings with the outer atmosphere. The action of the suns rays upon the blackened surface heats the air in the space or flue at the rear, which heated air, as it ascends, may be directed into the room or building, so as to warm the same, or it may serve to draw the air from the room, and thus occasion ventilation. (…)”

- Quando a radiação de onda larga emitida pela parede não pode voltar a atravessar o vidro aquece o ar que há na caixa de ar;

- A parede vai acumulando calor que é libertado para o interior do edifício.

Figura 3: Patente US246626, Edward Morse, 6 setembro 1881.

http://www.google.com/patents/US246626 [Acedido 1 janeiro 2016]

Quando corretamente dimensionada e orientada a Sul, uma Parede Trombe pode satisfazer até 15% das necessidades de aquecimento no período de Inverno (Figura 4).

Figura 4: Parede Trombe: uso durante o inverno.

A transferência de calor por uma Parede Trombe é de cerca de 18 minutos por cada 10mm de espessura. Assim, uma parede de 200mm de betão retarda em 6 horas a irradiação do calor armazenado. Com o início da absorção da radiação solar no Inverno por volta das 12h - 11h solares -, a parede começará a irradiar calor para o espaço interior por volta das 18h. Os bites do caixilho do vão envidraçado que protege a Parede Trombe pelo exterior devem ser montados e manterem-se desmontáveis pelo exterior. Outro cuidado importante a ter na pormenorização e execução de uma Parede Trombe é o isolamento térmico em volta da caixa de ar que separa o vão envidraçado da parede de inércia térmica.

O calor acumulado deve passar para o interior através da parede e não ser libertado para o exterior, perdendo-se a sua capacidade de aquecimento dos espaços.

O sistema evoluiu da parede espessa com vidro na frente, em que a maior parte do calor era perdido e não chegava ao interior do edifício, para a versão atual que possui ventilações no topo e na base da caixa de ar. Assim, a parede de Trombe contemporânea possui entradas de ar no edifício, que permitem um aquecimento rápido da divisão através da simples circulação de ar aquecido - convecção natural - na caixa de ar.

EXTERIOR

PAREDE DE GRANDE INÉRCIA TÉRMICA BETÃO PEDRA ADOBE VÁLVULA VÁLVULA VIDRO PALA

PAREDE TROMBE - USO NO INVERNO AR QUENTE

AR FRIO INTERIOR

O espaço pode ser aquecido através do calor acumulado na parede ou utilizar o ar armazenado na caixa de ar, se a necessidade de aquecimento for maior.

Uma solução será adequada se conjugar os princípios de autenticidade e de estética da arquitetura, havendo que considerar as potencialidades e condicionantes da própria solução.

Assim, podemos referir alguns aspetos essenciais:

Para controlar a produção de calor é necessário existir uma proteção exterior que se pode traduzir em dois tipos de solução (Figura 5):

- Existir uma proteção horizontal que crie sombreamento na parede quando estiver voltada a sul. Significa que no verão o sol está mais alto e a expressão das sombras nas paredes voltadas a sul têm grande significado e no inverno quando o sol está mais baixo a afetação não é relevante.

- Criar estores pelo exterior evitando a ação solar direta sobre o vidro. Esta última solução tem o inconveniente de poder ter uma deterioração precoce devido à ação do vento, do vandalismo ou da deterioração técnica.

Figura 5: Parede Trombe: uso durante o verão.

EXTERIOR

AR FRIO

AR QUENTE _{PAREDE DE GRANDE INÉRCIA TÉRMICA}

BETÃO PEDRA ADOBE PALA

VIDRO

PAREDE TROMBE - USO NO VERÃO INTERIOR VÁLVULA

Ventilação das Paredes Trombe

!

1. 2. 3. 4. Figura 6: Parede Trombe: ventilação.

1. Entrada de ar quente no inverno; 2. Ventilar o edifício; 3. Ventilação forçada no verão; 4. Circulação de ar na Parede Trombe quando não se utiliza.

A ventilação da parede trombe (Figura 6) utiliza as correntes de convecção que se geram a partir das ranhuras.

Vantagens das Paredes Trombe

O calor irradiado – infravermelho – é mais penetrante e confortável que os sistemas tradicionais de aquecimento;

Sistema passivo: não gera resíduos;

Não tem partes móveis: necessidades de manutenção quase inexistentes; Não utiliza nenhum tipo de combustível;

Construção simples e económica;

Pode ser usada tanto de inverno como de verão.

Desvantagens das Paredes Trombe

A parede tem que ser executada em função da orientação solar do edifício. Por consequência, não pode ser executada em todas as localizações geográficas.

Ventilação Cruzada

Quando a ventilação é efetuada através da circulação de ar a partir de vãos localizados em paredes opostas, denomina-se ventilação cruzada. Este sistema de ventilação cruzada é utilizado para ventilar e/ou arrefecer um ambiente.

Tal como a parede trombe (Figura 6), também o sistema de ventilação cruzada

funciona a partir da energia eólica utilizando as correntes de ar que penetram no edifício através de ranhuras ou fenestrações.

O posicionamento das aberturas deve levar em conta a incidência dos ventos dominantes de cada região, sendo necessário existir no mínimo duas aberturas em lados opostos dos espaços ou edifício, permitindo assim a completa circulação do ar.

A ventilação dos interiores pode igualmente ser promovida pela utilização de estruturas de sombreamento que possibilitam a abertura de vãos envidraçados, mantendo o controlo da sua área de abertura.

Assim, no Verão podem ser criadas correntes de convecção entre as estruturas de sombreamento e o vidro, desde que na sua montagem se garanta um afastamento relativamente às áreas envidraçadas, viabilizando a circulação do ar.

No Inverno, as estruturas de sombreamento protegem os vãos da entrada de água, permitindo que estes possam permanecer abertos, favorecendo a ventilação natural dos espaços e a respetiva renovação de ar.

2.5. REABILITAÇÃO ARQUITECTÓNICA