Dissertação António Correia RECIL

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INSTITUTO SUPERIOR

Manuel Teixeira Gomes

AUTO-SUFICIÊNCIA DAS HABITAÇÕES

TECNOLOGIAS E POTENCIALIDADES

António José Alvélua Correia

Orientadores Professor Doutor Licínio Cantarino de Carvalho Professor Doutor Guilherme Quintino

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ANTÓNIO JOSÉ ALVÉLUA CORREIA

AUTO-SUFICIÊNCIA DAS HABITAÇÕES:

TECNOLOGIAS E POTENCIALIDADES.

Dissertação defendida em provas públicas no Instituto Superior Manuel Teixeira Gomes, no dia 23/06/2014 perante o júri nomeado pelo Despacho de Nomeação nº. 05/2014, com a seguinte composição: Presidente:

Prof.ª Doutora Clara Germana Ramalho Moutinho Gonçalves (Professora Auxiliar, ISMAT)

Arguente:

Prof. Doutor Afonso Nuno Henrique Martins (Professor Auxiliar, ISMAT)

Orientador:

Prof. Doutor Guilherme Manuel Torres Leotte Quintino (Professor Associado, ISMAT)

Instituto Superior Manuel Teixeira Gomes

Portimão

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iii

Tudo é ousado para quem nada se atreve

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A conclusão deste trabalho não seria possível sem a cooperação de um vasto número de pessoas, que

disponibilizaram informações e contribuíram para o

enriquecimento e elaboração deste documento. A todos o meu especial agradecimento.

Ao Professor Doutor Licínio Cantarino de Carvalho, pelo seu apoio científico e confiança, apresento o meu sincero e profundo reconhecimento.

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v Quando se constrói uma habitação isolada, que problemas relacionados com o fornecimento da energia e da água são necessários ultrapassar? Como poderão ser introduzidas tecnologias eco-eficientes no sentido de dotar as habitações de alguma auto-suficiência e que vantagens ou desvantagens produzirão em termos ambientais e energéticos, quer a médio e a longo prazo?

Estas questões são cruciais tendo em consideração que

actualmente não se tem devidamente em conta as

necessidades das gerações futuras. Torna-se necessário atribuir cada vez mais importância ao desenvolvimento sustentável e aos princípios inerentes a tal conceito,

nomeadamente os ecológicos, e também ao modo de

implementá-los para se tornarem eficientes.

É importante perceber se as tecnologias eco-eficientes servem o propósito de dotar as habitações de alguma auto-suficiência na satisfação das suas necessidades. Habitações auto-suficientes, no sentido de auto-suficiência total, é um objectivo difícil de atingir e que implica limitação do consumo de energia.

A auto-suficiência das habitações, tal como aqui é entendida, tem implícito o modo como a habitação pode suprir pelos seus próprios meios, em maior ou menor grau, as suas necessidades, mantendo os padrões de vida actuais e de conforto habitacional e não ultrapassando os parâmetros da sustentabilidade. No sentido de comparar a viabilidade e implementação dos sistemas autónomos, foram analisados os consumos médios do sector doméstico, estabelecendo os valores que as tecnologias auto-suficientes deverão atingir.

RESUMO

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When building an isolated house, what problems need to be overcome related to the provision of energy and water? How can eco-efficient technologies be introduced with the idea of making these houses self-sufficient and what environmental or energy advantages or disadvantages will be produced over a medium or long term period.?

At the present moment the needs of future generations are not being taken into consideration. It becomes more and more necessary to evolve the concept of sustainable development and it’s inherent principles, namely ecological, as well as the need to find the best way to implement these concepts in order to achieve efficiency.

It is important to understand if eco-efficient technologies are serving this purpose by making these habitations satisfactorily self-sufficient. A totally self-sufficient habitation is a difficult objective to reach as this implicates a limitation in consumption of energy by the occupants.

The self-sufficiency of households, as it is understood here, shows how housing needs can be met by alternative energy solutions, to a greater or lesser degree, while maintaining current standards of living and housing comfort, not exceeding the parameters of sustainability. In order to compare the feasibility and actual implementation of autonomous systems,

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vii ÍNDICE GERAL Pág. 1 INTRODUÇÃO 01 1.1 A DEFINIÇÃO DE PESQUISA 04 1.2 A QUESTÃO DE PARTIDA 04 1.3 OBJECTIVOS DE ESTUDO 05

1.4 CLARIFICAÇÃO DOS CONCEITOS 05

1.5 METODOLOGIA 08

1.6 ESTRUTURA DO TRABALHO 08

1.7 O ESTADO DA ARTE 09

2 HABITAÇÃO E AUTO-SUFICIÊNCIA 12

2.1 PERCURSOS HISTÓRICOS 12

2.2 CASA ABRIGO: O HABITAR 13

3 SUSTENTABILIDADE E AUTO-SUFICIÊNCIA 17 3.1 A PEGADA ECOLÓGICA 17 3.2 DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL 17 3.3 AMBIENTE 21 4 CONSUMOS 27 4.1 ENERGIA 27

4.1.1 DADOS SOBRE CONSUMOS DE ENERGIA EM PORTUGAL 27

4.1.2 VALORES DE REFERÊNCIA ADOPTADOS - CONSUMOS MÉDIOS 36

4.2 CONSUMO DE ÁGUA 38

4.2.1 ÁGUA, NECESSIDADES DE UMA HABITAÇÃO 38

5 TECNOLOGIAS E POTENCIALIDADES 48

5.1 ENERGIA SOLAR 48

5.1.1 EVOLUÇÃO TECNOLÓGICA 48

5.1.2 O SOL – FONTE DE ENERGIA 50

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5.2 TECNOLOGIA SOLAR TÉRMICA 58

5.2.1 COMPONENTES DE UM SISTEMA SOLAR TÉRMICO 58

5.2.1.1 COLECTORES 58

5.2.1.2 TANQUES 62

5.2.1.3 CIRCUITO SOLAR 63

5.2.1.4 CONTROLADORES 63

5.2.2 OUTRAS APLICAÇÕES 63

5.2.2.1 AQUECIMENTO DAS HABITAÇÕES 64

5.2.2.2 AQUECIMENTO DE PISCINAS 64

5.2.2.3 ARREFECIMENTO DO AR NO INTERIOR DAS HABITAÇÕES 65

5.3 TECNOLOGIA FOTOVOLTAICA 68

5.3.1 CÉLULAS FOTOVOLTAICAS 68

5.3.1.1 SILÍCO CRISTALINO 68

5.3.1.2 PELÍCULA FINA 69

5.3.1.3 OUTROS TIPOS 70

5.3.2 COMPONENTES DE UM SISTEMA FOTOVOLTAICO AUTÓNOMO 70

5.3.2.1 MÓDULOS FOTOVOLTAICOS 70

5.3.2.2 INVERSORES 71

5.3.2.3 CABOS 72

5.3.2.4 ACUMULADORES 72

5.3.2.5 CONTROLADORES 73

5.3.3 DIMENSIONAMENTO DE UM SISTEMA AUTÓNOMO 73

5.3.3.1 PREVISÃO DO CONSUMO 75

(10)

ix

5.4.1.4 CAMPOS DE APLICAÇÃO DA BIOMASSA NAS HABITAÇÕES 87

5.5 TECNOLOGIA DO HIDROGÉNIO 90 5.5.1 ELECTRÓLISE DA ÁGUA 90 5.5.2 BIOHIDROGÉNIO 91 5.5.3 VANTAGENS E DESVANTAGENS 92 5.6 TECNOLOGIA GEOTÉRMICA 94 5.6.1 VANTAGENS E DESVANTAGENS 96 5.7 TECNOLOGIA EÓLICA 98 5.7.1 CARACTERÍSTICAS DO VENTO 98

5.7.2 COMPONENTES DE UM SISTEMA EÓLICO 99

5.7.2.1 ROTOR 99 5.7.2.2 CABINA 99 5.7.2.3 TORRE 99 5.7.3 TIPOS DE TURBINAS 100 5.7.4 VANTAGENS E DESVANTAGENS 102 6 A ÁGUA 104

6.1 TÉCNICAS ANCESTRAIS DE CAPTAÇÃO DE ÁGUA 106

6.2 CAPTAÇÃO DE ÁGUA 107

6.2.1 APROVEITAMENTO DAS ÁGUAS PLUVIAIS 108

6.2.1.1 DESCRIÇÃO DO SISTEMA 109 6.2.1.2 CAPTAÇÃO 110 6.2.1.3 CANALIZAÇÃO 110 6.2.1.4 DISPOSITIVOS DA 1ª LAVAGEM 110 6.2.1.5 DEPÓSITOS 111 6.2.1.6 BOMBAGEM 112 6.2.1.7 DIMENSIONAMENTO 113

6.2.2 TECNOLOGIAS EMERGENTES PARA CAPTAÇÃO DA ÁGUA 116

(11)

7 EFLUENTES DOMÉSTICOS 121

7.1 TECNOLOGIAS DE SANEAMENTO 122

7.1.1 FOSSA SÉPTICA 123

7.1.2 ESTAÇÕES DE TRATAMENTOS DE ÁGUAS RESIDUAIS 125

7.1.2.1 LAGUNAGEM 126 7.1.2.2 ETAR’S COMPACTAS 128 7.2 REUTILIZAÇÃO DE ÁGUA 129 7.3 EQUIPAMENTOS EFICIENTES 135 8 COMPONENTE LEGAL 137 8.1 ENERGIA 137 8.2 ÁGUA 141 9 CONSIDERAÇÕES FINAIS 144

9.1 TECNOLOGIAS DISPONÍVEIS PARA A AUTO-SUFICIÊNCIA 146

9.2 LIMITES DA AUTO-SUFICIÊNCIA 149

9.3 A APLICAÇÃO E O FUTURO 150

BIBLIOGRAFIA 152

(12)

xi

ÍNDICE DE FIGURAS

Pág.

Figura - 1 - Concentração urbana das infra-estruturas 02

Fonte: desenho do autor

Figura - 2 - A dispersão e a auto-suficiência 02

Figura – 3 - Dependências das redes 02

Figura – 4 - A mudança para a auto-suficiência 05

Figura – 5 – Conceito auto-suficiente 07

Figura – 6 – Casa autónoma 07

Fonte: A. Pike, 1984

Figura – 7 - Está nas nossas mãos a opção da auto-suficiência 10

Fonte: Filme Matrix, adaptado

Figura – 8 - O primeiro edifício, segundo Viollet-le-duc 12

Fonte: http://www.vitruvius.com.br /media/images /magazines/grid_9/74ce_024-02-03.jpg

Figura - 9 - Cabana primitiva e a origem da arquitectura, segundo Chambers 16 Fonte: http://www.vitruvius.com.br/media/images

/magazines/grid_9/f606_024-02-08.jpg

Figura – 10 – Uso cíclico dos recursos 22

Fonte: desenho do autor adaptado de Green Vitruvius

Figura – 11 – Ciclo metabólico 23

Figura – 12 – Tecnologias passivas bioclimáticas - estação fria 25

Fonte: desenho do autor adaptado de Conceitos Bioclimáticos para os Edifícios em Portugal

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Fonte: desenho do autor adaptado de Conceitos Bioclimáticos para os Edifícios em Portugal

Figura – 14 - Repartição dos consumos de electricidade pelos 28

diferentes usos finais.

Fonte: DGE/IP-3E, citado pela ADENE

Figura – 15 - Percentagem por tipo de consumo (mês) 29

Fonte: EDP, 2011

Figura – 16 – Tabela de conversões de energia 30

Fonte: DGEG/INE, 2011

Figura – 17 - Evolução do consumo de energia no sector doméstico 31

Figura – 18 - Alojamentos que consomem energia por tipo de fonte 32

Fonte: ICESD DGEG/INE, 2011

Figura – 19 - Distribuição do consumo de energia no alojamento

por tipo de utilização 33

Figura – 20 - Consumo de energia por alojamento (tep/alojamento)

por tipo de energia e tipo de utilização. Portugal, 2010 34

Fonte: ICESD. DGEG/INE, 2011.

Figura – 21 - Consumo doméstico de energia por habitante por local

de residência 34

Fonte: INE, 2011

Figura - 22 - Distribuição das poupanças para as diferentes categorias 36 Fonte: Projecto Eco-Famílias

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xiii Fonte: Books.Google.pt Figura – 27 -“Pyrheliphoro” 48 Fonte:http://naturlink.sapo.pt/Investigacao/Biografias/content/ Padre-Himalaya-Homem-de-ciencia-pioneiro-da-ecologia-em Portugal?bl=1&viewall=true#Go_1

Figura - 28 - Casa solar MIT 49

Fonte:MIT News Office

Figura – 29 - Cubo da Energia 50

Fonte: Greenpro, 2004

Figura – 30 - Movimentação de translação da Terra 51

Fonte: http:www.frigoletto.com.br/GeoFis/translacao.htm Figura – 31 – Variação ao longo de um ano da posição de um ponto

na superfície terrestre em relação ao sol 51

Figura – 32 – Inclinação dos raios solares perante a curvatura da terra 52 Fonte: desenho do autor

Figura – 33 – Dispersão da intensidade dos raios solares com diferentes inclinações 52 Fonte: desenho do autor

Figura – 34 - Distribuição da radiação solar 53

Figura - 35 - Radiação global anual 53

Fonte: Meteonorm.com

Figura - 36 - Radiação solar global anual na Europa 53

Fonte: Meteonorm.com

Figura - 37 -Radiação global anual em Portugal 54

Fonte: Agência Portuguesa do Ambiente

Figura - 38 - Insolação global anual em Portugal 54

Fonte: Agência Portuguesa do Ambiente

Figuras - 39 e 40 - Representação dos ângulos 55

Fonte: desenho do autor adaptado de Greenpro

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Fonte: desenho do autor adaptado de Greenpro

Figura – 42- Irradiação solar global em Lisboa, no semestre de Verão, com

diferentes orientações da superfície receptora (kWh/m2) 56

Figura – 43 - Irradiação solar global em Lisboa, no semestre

de Inverno, com diferentes orientações da superfície

receptora (kWh/m2) 57

Figura – 44 - Princípio do sistema solar térmico 58

Figura – 45 - Necessidade energética para aquecimento de água 58

Fonte: www.vulcano.pt

Figura – 46 - Colector sem cobertura 59

Figura – 47 - Colectores planos instalados sobre o telhado 59

Fonte: Vulcano

Figura – 48 – Colector parabólico composto 59

Figura – 49 - Tubos colectores 60

Figura – 50 - Tubo de calor 61

Fonte: http://www.enat.pt/files/images /teoriapipe.jpg12/9

Figura – 51 - Aproveitamento térmico dos painéis fotovoltaicos no Edifício Solar XXI 61

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Fonte:http://www.ordemengenheiros.pt/oe/ingenium/casoestudo/ing93-xv

Figura – 55 - Unidade de transferência de calor água-ar 64

Figura – 56- Sistema integrado na fachada 64

Figura – 57 - Perdas de calor numa piscina de água quente 65

Figura – 58 - Esquema de funcionamento de um chiller de absorção 65

Fonte: Solair

Figura – 59 - Esquema de um sistema de arrefecimento solar 66

Fonte: desenho do autor adaptado de Solair

Figura – 60 - Princípio de um Sistema Fotovoltaico 68

Figura – 61 - Células de silício cristalino 68

Figura - 62 - Módulo standard photowatt 71

Figura – 63 - Módulo especial luz de aviso de obras na estrada 71

Figura – 64 - Módulo especifico – Saint Gobain 71

Figura – 65 – Acumuladores solares 72

Figura – 66 – Controlador de carga com indicador LCD 73

Fonte: Sunware

Figura – 67 – Esquema de um sistema fotovoltaico autónomo 74

Figura – 68 – Variação diária e valor global diário de irradiação em Lisboa 74 Fonte: Greenpro, 2004

Figura – 69 – Esquema de um sistema autónomo hibrido (fotovoltaico/eólico) 75 Fonte: Greenpro, 2004

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para produção de um kWp 76 Fonte: Greenpro, 2004

Figura – 71 - Diferenças de captação da radiação para duas áreas. Uma na posição horizontal, e outra orientada seguindo

a trajectória do sol numa latitude de 50º em dias sem nuvens 77 Fonte: Greenpro, 2004

Figura - 72 - Folha de Trabalho do Gerador Solar no SolEm 79

Figura - 73 - Tipos de Inserção dos painéis fotovoltaicos nos edifícios 80 Fonte: desenho do autor adaptado de Greenpro

Figura – 74 e 75 - Soluções de Integração “Sapa” 81

Figura – 76 – Residência Sunlight 82

Fonte: Archdaily, 2010

Figura - 77 - Uma floresta em crescimento 83

Fonte: foto do autor, pinhal em Albufeira

Figura - 78 - Métodos de processamento da biomassa 84

Figura – 79 - Produtos bioenergéticos a partir da madeira 85

Figura - 80 - Conversão termoquímica da madeira em gás 86

Figura – 81 – Digestor de biogás 87

Fonte:Arti

(18)

xvii

Figura – 85 - Esquema de utilização do hidrogénio na habitação 90

Figura – 86 – Unidade móvel de investigação para produção de hidrogénio 90 Fonte: Heliocentris

Figuras – 87 – (Interior) 88 – (Exterior) – Produção experimental

de produção de bio hidrogénio 92

Fonte: Universidade de Feng Chia

Figura – 89 - Princípio do sistema geotérmico 94

Figura - 90 – Esquema de funcionamento do circuito líquido frigorífico 95 Fonte: http://aminhaalegrecasinha.com/2009/01/bombas-de-calor.html Figura – 91 – Esquema de funcionamento de uma bomba de calor

com arrefecimento passivo e aquecimento de águas sanitárias 96 Fonte: http://www.portal-energia.com

Figura – 92 - Princípio do sistema eólico para produção de electricidade 98 Fonte: desenho do autor

Figura – 93 - Aceleração do vento sobre uma elevação 98

Fonte: desenho do autor adaptado de Green Vitruvius

Figura – 94 - Escoamento do vento numa barreira vegetal 98

Fonte: desenho do autor, adaptado de Green Vitruvius Figuras – 95 e 96- Esquerda - Distribuição espacial da velocidade do vento

a uma altura de 60m

Direita - Mapa de distribuição espacial do parâmetro NEP’s

(Número de horas equivalentes à potência nominal de um aerogerador

ou parque eólico (h/ano)) (h=60m) 98

Fonte:http://enggeografica.fc.ul.pt/documentos/resumo_teresa_simoes.pdf

Figura – 97 - Turbulência do movimento do vento nas cidades 99

Fonte: desenho do autor, adaptado de Green Vitruvius

Figura – 98 – Tipos de turbinas eólicas de eixo vertical 100

Fonte: Urban Wind Energy, 2009

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Fonte: Urban Wind Energy, 2009

Figura – 100 – Mini turbina 101

Fonte: Windup

Figura – 101 – Curva de potência consoante a velocidade do vento 101

Fonte: Windup

Figura – 102 – Mini turbina INETI 102

Fonte: LNEG

Figura – 103 – Curva de potência consoante a velocidade do vento 102

Fonte: LNEG

Figura – 104 – Turbina eólica Omniflow 102

Fonte: Omniflow

Figura – 105 – Turbina eólica Omniflow inserida num edifício 102

Fonte: Omniflow

Figura – 106 – Water foot print – a pegada da água 105

Fonte: http://www.watterfootprint.org/?page=files/watterfootprints

Figura – 107 – Compluvium, Impluvium e Cisterna 106

Fonte: Manual sobre Sistemas de Aproveitamento de Aguas da Chuva Figuras – 108 e 109 – Esquerda – Foto de caixas para desvio das primeiras águas

“first flush” – Direita – Foto de um afloramento rochoso

para captação de águas pluviais 107

Fonte: Fotos do autor – Forno da Telha, Albufeira

Figura - 110 – Ciclo hidrológico 107

Fonte: INAG

(20)

xix

Figura – 115 - Caixa de retenção do “first flush” 111

Figura – 116 – Filtro para recolha de águas pluviais

em zonas de transito automóvel - 3P Hydrosystem 400 Heavy Traffic 111 Fonte: 3P Tecnik

Figura – 117 – Saviour Bud 117

Fonte: http://www.yankodesign.com/2009/10/28/moisture-collectors/

Figura - 118 - Colectores de humidade 118

Fonte:http://www.cienciahoje.pt/índex.php?oid=3222&op=all

Figura - 119 – Diagrama de produção de água ultrapura 120

Fonte: desenho do autor adaptado de IRAR/ERSAR

Figura – 120 - Esquema de tratamento dos efluentes domésticos 121

Figura - 121 – Distribuição de consumo entre águas negras e cinzas,

segundo o padrão típico dos países industrializados 121

Fonte:http://www.iab.org.br/images/stories/cartilha-edificios-publicos-sustentaveis-visualizar.pdf

Figuras – 122 e 123 - Esquema de funcionamento de sanita seca no interior de

uma habitação 123

Fonte: Clivusmultrum.

Figuras - 124 e 125 – Fito ETAR para tratamento de efluente de uma habitação isolada 125 Fonte: www.biopiscinas.pt/ETAP

Figura - 126 - Flow forms 127

Fonte: http://qwickstep.com/search/flow-forms.html Figura – 127 - MICRO-ETAR para moradias unifamiliares ou aglomerados

até 20 pessoas 128

Fonte: ECOEPUR OXIBIO

Figura - 128 - MICRO-ETAR compacta com sistema ECODEPUR 129

Fonte: FITODEPUR

Figura - 129 - Sistema de reciclagem de águas cinzentas – diagrama

dos fluxos de águas 133

(21)

Figura - 130 – Redutor de caudal 135 Fonte: All-Aqua

Figura - 131 – Logotipo da Associação Nacional Para a Qualidade nas

Instalações Prediais 135

Fonte: ANQIP

Figura - 132 – Sistema para reciclagem de águas cinzentas 135

Fonte: Soliclima

Figura - 133 – W+W (washbasin + watercloset) Sistema integrado da

bacia e sanita da ROCA com reaproveitamento da água 136

Fonte: Roca

Figura – 134 – Ecourinal 136

Fonte: http://www.yeongwookim.com/

Figura – 135 – Conjunto de tecnologias para a auto-suficiência

num princípio de metabolismo circular 148

(22)

xxi Pág.

Quadro - 01 - Equipamento utilizado na simulação 28

Fonte: EDP

Quadro - 02 – Consumos conhecidos de uma família de 4 elementos 30

Fonte: Extracto dos consumos da EDP – Família Amorim

Quadro - 03 - Comparação dos consumos de electricidade/alojamento/ano 36

Fonte:Diversas

Quadro - 04 - Comparação da distribuição do consumo de água no sector 38

doméstico em percentagem Fonte: Diversas

Quadro - 05 - Quadro de consumo de água, por litros/ habitante/dia 41

Fonte: Adaptado de ANQIP

Quadro - 06 - Consumos mínimos de água 42

Fonte: Adaptado de Gleick

Quadro - 07 - Consumo de água, por litros/habitante/dia 43

Fonte: INSAAR

Quadro - 08 – Comparação do consumo de água per-capita (litros/habitante/dia) 46 Fonte: Diversas

Quadro - 09 - Ângulos utilizados na tecnologia solar 55

Fonte: Greenpro

Quadro - 10 – Tipos de colectores, vantagens e desvantagens 60

Fonte: Adaptado de Greenpro

Quadro - 11 – Tecnologias de arrefecimento e respectivas temperaturas motrizes 66 Fonte: Adaptado de Greenpro

Quadro – 12 - Eficiência fotovoltaica das células 70

Fonte: Adaptado de Greenpro

Quadro – 13 –Cálculo para o dimensionamento de um gerador 78

Quadro – 14 – Exemplo de dimensionamento de reservatório

Método de Rippl (Abrantes) 114

Fonte: Adaptado de Bertolo; Simões, 2008 Quadro – 15 – Exemplo de dimensionamento de reservatório

(23)

método de Rippl (Faro) 115 Fonte: Adaptado de Bertolo; Simões, 2008

Quadro - 16 – Factores condicionantes da reutilização de águas residuais tratadas 130 Fonte: IRAR/ERSAR

Quadro - 17 – Processos de desinfecção da água 131

Fonte: IRAR/ERSAR

Quadro - 18 – Requisitos de qualidade de águas residuais tratadas 132

Fonte: IRAR/ERAR

ADENE - Agência para Energia

AIA - American Institute of Architects

ANQIP - Associação Nacional para a Qualidade das Instalações Prediais AQUAPOR - Águas de Portugal

AQS – Água Quente Sanitária

ARTI - Appropriate Rural Tecnologie Institute

CNUMAD - Conferência das Nações Unidas sobre o Ambiente e o Desenvolvimento CPCs - Colectores Parabólicos Compostos

DGEG - Direcção Geral de Energia e Geologia EDP - Electricidade de Portugal

ETAR - Estação de Tratamento de Águas Residuais GPL - Gás de Petróleo Liquefeito

IGB - Instituto de Biotecnologia e Engenharia Interfacial

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xxiii MIT - Massachusetts Institute of Tecnologie

PDM – Plano Director Municipal PEM - Proton Enchang Menbrane

PNAEE - Plano Nacional de Acção para a Eficiência Energética PNUEA - Plano Nacional para o Uso Eficiente da Água

RCCTE - Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios RSECE - Regulamento dos Sistemas Energéticos de Climatização dos Edifícios SAAP - Sistema de Aproveitamento de Água Pluvial

SCE - Sistema Nacional de Certificação Energética e da Qualidade do Ar Interior nos Edifícios TEEH - Turbina Eólica de Eixo Horizontal

TEEV - Turbina Eólica de Eixo Vertical

UNESCO - United Nations Education Science and Culture Organization UPAR - Unidade Produtora de Água Refrigerada

(25)

A presente dissertação, elaborada para a obtenção de Grau de Mestre em Arquitectura, tem como tema central a auto-suficiência, no que se refere às tecnologias e às suas potencialidades de forma a permitir dotar uma habitação isolada de meios que possam satisfazer as suas necessidades, nomeadamente energia eléctrica, água e tratamento de esgoto

doméstico, sem dependência das redes públicas de

abastecimento, ou seja uma casa que não dependesse da rede de abastecimento de energia, ou de esgotos, ou de água. Ela poderia estar gerando a própria electricidade, poderia estar captando a água da chuva e tornando desnecessário o abastecimento pela rede. Este tipo de residência já existe na Inglaterra e, provavelmente, em outros lugares do mundo (SATTLER, 2003).1

A escolha do tema foi motivada pela necessidade de se tomar conhecimento sobre os problemas que são necessários resolver a nível das infra-estruturas de produção energética, alimentação de água e tratamentos de efluentes domésticos, numa habitação, tendo em conta os actuais padrões de vida com base no consumo e produção.

A problemática da concentração ou da dispersão urbana como modo de ordenamento do território tem como ponto de

discussão a questão das infraestruturas e a sua

sustentabilidade. Este trabalho não irá esclarecer a

auto-INTRODUÇÃO 1 - Tema

(26)

2 aos sistemas de infra-estruturas (figura 1), ao ambiente, e à urbitas, se cada habitação tratar dos seus resíduos, captar a água para consumo próprio ou produzir a energia suficiente para as suas necessidades.

Por outro lado, este trabalho pretende acrescentar algo sobre a possibilidade de se ser independente e livre dos grandes fornecedores de energia e de água potável, de construir uma habitação (figura 2) sem estar sujeito aos constrangimentos e contínua dependência da rede pública de infra-estruturas (figura 3).

De outro modo, tentar-se-á perceber quais os comportamentos,

dispositivos e estratégias para minimizar consumos e

desperdícios dos recursos naturais com o fim de viabilizar o conceito da auto-suficiência.

Figura 3

Dependência das redes

Figura 1

Concentração urbana das infra-estruturas

Figura 2

A dispersão e a auto-suficiência

(27)

Outro factor apontado para a escolha do tema é o problema da sustentabilidade dos recursos energéticos. Os tipos de produção de energia predominantemente utilizados na era industrial estão limitados. Nas sociedades modernas, os sistemas de aquecimento e arrefecimento e de iluminação, consomem um terço da energia produzida e parte desta energia é gasta desnecessariamente. Face à evolução da exploração, quer das reservas de petróleo, quer de gás, prevê-se que estas prevê-se esgotem nos próximos 40 a 80 anos do século em curso (MILLER, 1998). Acrescente-se que a produção de energia a partir de combustíveis fósseis, em especial o carvão e o petróleo, contribui para a emissão de CO2 para a

atmosfera, sendo outro dos factores negativos no que concerne às questões energéticas. Os níveis de poluição têm vindo a aumentar provocando uma diminuição da qualidade do ar, contaminação do solo e da água. Assiste-se a alterações climáticas e à destruição de ecossistemas.

Actualmente não se tem em linha de conta as necessidades das gerações futuras, no que respeita aos recursos fósseis disponíveis. Preocupações essas que tornam necessário atribuir cada vez mais importância ao desenvolvimento sustentável e aos princípios inerentes a tal conceito, nomeadamente os ecológicos e como implementá-los para que se tornem eficientes. Como poderão ser introduzidos sistemas

(28)

4 independente, capaz de gerar ou criar a partir da sua envolvente os seus inputs e de reciclar os seus outputs. O projecto casa autónoma desenvolvido no Brasil pelo arquitecto Mário Viggiano é também um exemplo de como a ideia da auto-suficiência pode ser posta em prática. No campo teórico o trabalho de Bruno Dias para a obtenção do grau de Mestre em Arquitectura do IST faz uma avaliação de casos práticos de auto-suficiência em Portugal, com base na avaliação do sistema “LiderA”, tirando conclusões interessantes sobre o tema da auto-suficiência.

Como já referido anteriormente pretende-se com o presente estudo analisar a auto-suficiência de uma habitação isolada, ou seja, a possibilidade de a habitação suprir pelos seus próprios meios, as suas necessidades no que se refere às questões de energia eléctrica, água, e tratamento de esgoto doméstico.

Assim sendo, procurou-se através da questão de partida estabelecer um fio condutor, para orientação, no sentido de se encontrar respostas para as questões formuladas.

- Até que ponto é que a tecnologia actual consegue

assegurar a auto-suficiência de uma habitação?

Esta questão de partida irá permitir que se faça uma avaliação do ponto de vista qualitativo das tecnologias conseguindo ou não suprir as necessidades da habitação, que vantagens ou desvantagens poderão daí advir, que dificuldades podem existir para a sua implementação. Como já foi mencionado o estudo concentra-se sobre uma habitação unifamiliar isolada. O aspecto económico não será tido em linha de conta, uma vez que seria necessário para isso alargar a pesquisa ao de período de vida da habitação, para se encontrar a totalidade dos custos, não sendo esse o propósito do presente estudo.

1.1 A DEFINIÇÃO DE PESQUISA

1.2 A QUESTÃO DE PARTIDA

(29)

Quer os objectivos de estudo quer a questão de partida são dois elementos de extrema importância na elaboração da pesquisa dado que a sua correcta formulação permite uma melhor orientação no decorrer do estudo.

Assim, e no seguimento de uma primeira fase exploratória que consistiu na leitura de obras sobre a temática em estudo, foram formulados os seguintes objectivos gerais:

- Identificar e descrever as tecnologias disponíveis para as habitações assegurarem de forma sustentável a satisfação das suas necessidades;

- Definir os condicionalismos necessários ou decorrentes da sua aplicação;

- Apresentar a correlação entre as várias tecnologias.

- Analisar as potencialidades e as limitações da auto-suficiência das habitações.

1.3 OBJECTIVOS DE ESTUDO

Figura 4

A mudança para a auto-suficiência.

(30)

6 O conceito da auto-suficiência insere-se no micro-cosmo de base familiar, no domínio da cidadania, responsabilidade e consciência ecológica do impacto provocado pelo modo de habitar. O comportamento ecológico inicia-se dentro da nossa casa extrapolando para a comunidade, materializando-se na sociedade e no planeta.

A essência do termo sustentável é bastante simples: aquilo que pode ser mantido ao longo do tempo. Implicitamente, isto significa que qualquer sociedade, ou qualquer aspecto de uma sociedade, que seja insustentável, não pode ser mantido por muito tempo e poderá deixar de funcionar em qualquer altura (HEINBERG, 2007).

Por outro lado, a sustentabilidade é a capacidade que o homem tem em manter-se inserido num determinado ambiente sem o danificar, ou seja é a sua capacidade de usar os recursos naturais e devolvê-los à natureza, através de técnicas desenvolvidas para esse fim.

O conceito de habitar e de habitação pode ser definido como, o habitar tradicional e o seu derivativo moderno, o habitat, realiza-se pela satisfação de um conjunto de necessidades humanas, individuais e colectivas, (CABRITA, 1995) por outro lado a habitação significa, portanto a delimitação de um espaço que proporciona ao homem: a) a segurança (abrigo e protecção); b) a privacidade a intimidade, o isolamento, a independência, o espaço pessoal; c) compensar insatisfações (do trabalho, do meio ambiente); d) a inserção cosmogénica, o retorno a si; e) o estabelecimento de uma relação entre sujeito e objecto (ser e ter, entre habitar e habitação; f) realizar a imagem desejada (ideal) de si, o seu espaço territorial, desde os benefícios que a liberdade e a autonomia dão para a criação

(31)

dessa imagem; g) exprimir uma territorialidade (individual e de grupo restrito; h) afirmar-se, apropriar-se; assegurar a afirmação da autonomia relativa, desejada e possível, face aos grupos próximos e à sociedade i) assegurar uma libertação da norma social; j) estabelecer relações eficazes e criativas; l) definir uma interioridade; m) desempenhar as actividades com facilidade, flexibilidade e liberdade (Idem, 1995).

O conceito de casa auto-suficiente, (figura 5) de uma forma geral, pode ser definido como uma habitação que produz energia suficiente para o seu funcionamento diário (através de fontes renováveis), obtém a sua própria água para consumo próprio e gere de forma inteligente os recursos de que dispõe. Trata-se portanto, de uma casa independente do exterior,

manifestamente em relação às redes públicas de

abastecimento de energia eléctrica, água e saneamento de águas residuais e pluviais.

O termo casa autónoma (autonomous house) foi introduzido na década de 70, e o conceito original foi proposto por Alexander Pike, (figura 6) professor na Escola de Arquitetura da Universidade de Cambridge, e tendo como base os princípios já explorados por Buckminster Fuller. A ideia original de B. Fuller baseou-se numa forma revolucionária de construir uma casa e o modo de habitá-la. Foi um ponto de viragem em que a auto-suficiência passou a ser considerada como objecto de

Figura 6 Casa autónoma

Figura – 5

Conceito auto-suficiente

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8 o sol, vento e chuva e processa os seus próprios dejectos (VALE;VALE, 2002).

Com o intuito de alcançar os objectivos traçados foram esboçadas de forma faseada as etapas que levaram à aproximação do tema. Assim no campo da pesquisa utilizaram-se as técnicas consideradas mais apropriadas: a pesquisa por via documental e não documental.

A via documental compreende a consulta de publicações científicas e técnicas disponíveis em papel ou na internet, sempre relacionadas com o tema e a área em estudo.

A via não documental inclui contactos com empresas que apliquem ou comercializem tecnologias na área de interesse.

Na parte inicial do presente trabalho encontra-se a apresentação do tema. Enquadra-se igualmente nesta parte a definição específica do âmbito da pesquisa, onde se inclui as questões de partida, os objectivos de estudo, a clarificação dos conceitos e a metodologia utilizada.

Quanto ao trabalho em si numa primeira fase é feita referência à habitação e auto-suficiência, apresentando-se aqui um breve percurso histórico passando pela casa como abrigo e a sua relação com o habitar.

No ponto três é referenciado o tema da sustentabilidade e pegada ecológica, finalizando com a integração da casa no meio ambiente tendo em conta a sua relação com este e das diversas técnicas passivas bio-climáticas, quer para a estação quente quer para a estação fria.

1.5 METODOLOGIA

1.6 ESTRUTURA DO TRABALHO

(33)

No ponto seguinte, o quarto, apresentam-se, os consumos e dependências no que se refere à energia e à água, através de estudos e estatísticas de diversas entidades para obtenção de valores médios por habitação e per-capita em Portugal.

Na segunda fase do trabalho são abordadas as tecnologias para auto-suficiência. No ponto quinto são focadas as que permitem a obtenção de energia, nomeadamente a solar, solar térmica, fotovoltaica, bioenergia, hidrogénio, geotermia e eólica. A temática da captação e tratamento da água, a sua re-utilização e destino final como efluente, é abordada no ponto sexto.

No ponto seguinte, faz-se uma breve menção ao

enquadramento legal dos sistemas aplicados.

Nas considerações finais é apresentada uma reflexão do processo da auto-suficiência. Uma figura ilustra o conjunto de tecnologias e a sua correlação e desempenho em que todas colaboram entre si para atingir o mesmo fim: autonomia. Este trabalho é finalizado com um desafio sobre a aplicação emergente do conceito.

A actuação do homem perante o ambiente tem-se revelado preocupante. É de facto premente agir evitando poluir continuamente a natureza. Ao nível das habitações o consumo

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10 de redes de infra-estruturas é inviabilizada logo à partida pelas Entidades Públicas, argumentando na maior parte das vezes que esse tipo de construção disperso/desordenado acarreta elevados encargos para o erário público, nomeadamente o Plano Director Municipal de Albufeira, que prevê no seu Regulamento - através do artigo 18º Ponto 1 — Não poderá ser edificada qualquer construção nova se o terreno não dispuser de infra-estruturas, considerando-se, para este efeito, que dispõe de infra-estruturas quando, cumulativamente: a) Nele exista ligação suficiente à rede viária municipal ou a mesma possa ser assegurada sem encargos para o município; b) Seja possível a sua ligação à rede geral de saneamento, ou, na ausência daquela, seja executada instalação privada que assegure o tratamento dos efluentes de forma irrecusável, no âmbito da protecção aos recursos naturais — protecção às linhas de água e aos aquíferos; c) O abastecimento de água potável e da rede de incêndios seja assegurado de forma satisfatória pela rede pública, ou se dispuser de captação legal própria com caudal suficiente.

Actualmente, encontra-se em vigor legislação que promove a utilização de sistemas solares para o aquecimento de águas e produção de energia eléctrica e do ambiente interior das habitações.

Na região Sul de Portugal, a implementação de qualquer sistema solar terá sempre uma garantia à partida de possuir um elevado índice de exposição solar, logo, de energia gratuita para funcionamento desses sistemas.

Por outro lado, existem vários trabalhos sobre o tema da sustentabilidade e eco-eficiência, no que respeita à utilização de energias renováveis e processos “amigos” do ambiente num conceito de auto-suficiência. A figura 7 pretende simbolizar a

Figura 7

Está nas nossas mãos a opção da auto-suficiência

(35)

escolha entre a autonomia e a dependência das redes de infraestruturas.

Considera-se pois, de extrema importância explorar o tema de uma habitação autónoma no sentido de contribuir para o equilíbrio entre a actividade do homem, e o meio ambiente, conforme refere o artigo 3º da ordem dos Arquitectos Constituem deveres do arquitecto para com a comunidade: a) Orientar o exercício da sua profissão pelo respeito pela natureza.

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12 A construção da primeira casa do ser humano surgiu essencialmente da união da cabana e do fogo sendo este o símbolo de união entre os seres. O fogo encontra-se posicionado no foco central do espaço construído. A casa surge, também, como a incorporação dos elementos naturais, derivando deles um sistema estrutural (pilares, vigas e cobertura) que transforma o espaço fechado com paredes em pedra e terra num habitáculo protector perante a agressividade da própria natureza.

A problemática da dependência das habitações a nível de infra-estruturas, em ambiente urbano, talvez tenha começado desde os primórdios das civilizações clássicas aquando da formação das cidades-estado. As dependências passariam pela energia necessária para as actividades domésticas, nomeadamente a iluminação e preparação das refeições, da captação e armazenamento de água potável e da drenagem das águas residuais.

São sobejamente conhecidos os problemas de salubridade das cidades, desde a Idade Média até à Revolução Industrial. Os grandes aglomerados começaram a ter dificuldade em resolver os problemas relacionados com a distribuição de água potável e drenagem das águas residuais, devido ao crescente número da população.

É reconhecida a importância das infra-estruturas romanas, essencialmente os aquedutos e canalizações prediais de água. Ao nível do tratamento de águas residuais, o célebre pregão água vai demonstra bem a problemática da higiene nas cidades. Quando existe canalização de esgotos o destino final normalmente são as linhas de água ou o oceano. No caso da

cidade de Lisboa, ao longo da sua história, foram

implementadas diversas infra-estruturas, tais como as cisternas

2 HABITAÇÃO E AUTO-SUFICIÊNCIA

Figura 8

O primeiro edificio, segundo Viollet-le-duc Fonte: http://www.vitruvius.com.br /media/images/magazines/ grid_9/74ce_024-02-03.jpg 2.1 PERCURSOS HISTÓRICOS

(37)

romanas, e sistema de alimentação de águas através da grande obra de engenharia que é o Aqueduto das Águas Livres e a drenagem dos esgotos na Baixa Pombalina.

Durante a revolução industrial intensificou-se a problemática da salubridade urbana com o aumento da população. É no início do século XX, que se começam a desenvolver os complexos sistemas em meio urbano, e a ser dada atenção ao conforto e democratização do sistema de infra-estruturas. O acentuado crescimento populacional motivado pelo êxodo das populações rurais para os grandes centros obrigou a uma concentração de redes criando graves problemas ao ambiente, nomeadamente o stress hídrico e a poluição das reservas de água à superfície e no subsolo.

No meio rural devido ao isolamento geográfico as habitações têm mantido uma postura de auto-suficiência praticamente até aos nossos dias. O recurso à madeira terá sido a forma de resolver as questões relacionadas com a energia, utilizada para a confecção de alimentos e aquecimento do ambiente interior das habitações. A água potável era obtida no local através da captação em profundidade ou à superfície. O aproveitamento da água da chuva foi a solução mais utilizada para obter este bem essencial à vida, nomeadamente em ambientes onde não existem recursos disponíveis. Nas grandes construções primárias das civilizações são bem conhecidas as técnicas de

(38)

14 Nós os habitamos e eles nos habitam. Somos seus habitantes ou seus habitadores (PONCE, s/ data)

Assim, segundo António Batista Coelho, o habitar é antes de mais a relação que se cria entre um dado ambiente e o próprio homem. Este modo de habitar pode ser materializado pelo: habitar natural, habitar colectivo, habitar público e o habitar privado. Cada um deles relaciona-se com uma realidade concreta. Assim, habitar numa casa de pequenas dimensões mas na proximidade de boas áreas de lazer, como por exemplo um seguro parque infantil, e de um agradável café de esquina, melhoram muito a vivência interior, dando mais espaço, sossego e à-vontade, tanto aos adultos como aos mais jovens, participando na formação das crianças, no bem-estar dos idosos, e na satisfação residencial global (COELHO, et al 2003).

No exterior também se habita e para tal é preciso, para além de equipamentos e de relações de acessibilidade, desenvolver uma vizinhança social agradável, um ambiente atraente e espaços e elementos de equipamento variados e funcionais. Ruas, pequenos jardins e outros espaços livres, constituem a parte pública de uma unidade residencial que estimula a apropriação e o convívio. […] em espaços comuns qualificados e bem apropriáveis, marcados por uma escala humana que combata a concentração, o anonimato e uma imagem urbana monótona ou triste (idem,2003).

É certo que o conceito do habitar encontra-se associado ao de qualidade habitacional. Assim a qualidade habitacional pode ser condicionada aos espaços interiores das habitações, uma vez que muitas das actividades que acontecem no seu interior deverão ser compensadas no exterior, tanto quanto mais pequeno for o espaço interior. Muitas destas actividades

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fundamentais para o bem-estar físico e psicológico dos seres humanos devem ser feitas fora de casa entre elas passear, divertir-se, jogar, falar, descansar, mas para isso, são necessários espaços que possibilitem essas actividades em condições seguras, funcionais e agradáveis.

Por outro lado, definir qualidade habitacional tem as suas limitações uma vez que se encontra dependente de factores socioculturais, estilos de vida, das próprias características demográficas e até psicológicas da população. A noção de qualidade habitacional deve ser confrontada com a de qualidade de vida. No entanto tal como para a qualidade habitacional definir a qualidade de vida, torna-se muito difícil, uma vez que não existe um consenso, conforme refere Liu citado por Belbute et al (2009) podendo existir as many quality of life definitions as people2

Há certas qualidades que podem ser consideradas essenciais em todos os géneros de casas: sossego, encantamento, simplicidade, largueza de vistas, vivacidade e sobriedade, sentido de protecção e abrigo, expressiva economia na manutenção, harmonia com a envolvente natural e a vizinhança, ausência de lugares escuros e ao abandono, conforto e uniformidade de temperatura, e a possibilidade de cada casa poder ser o adequado quadro doméstico dos seus habitantes. Ricos e pobres, uns e outros, apreciarão estas

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16 Uma pele que lhe propicie a comodidade, a segurança e o deleite que necessita para viver plenamente. A essa segunda pele tem dado o nome de Arquitectura (PONCE, 2002).3

É a partir da vontade do homem, das suas aspirações e sentimento de realização que partem os princípios base para o modo como ele constrói e idealiza a habitação. Como Óscar Niemeyer: não é a arquitectura que vai mudar a vida, a vida é que pode mudar a arquitectura (das Conversas de Amigos entre Niemeyer e José Carlos Sussekind, citado por COELHO et al,2003).

3 _{A partir da ideia do poema do poeta cubano Waldo Leyva, 1943 – “Si para}

navegar el barco imagina el mar / el hombre para sobrevivir / y habitar un mundo agreste y hostil, / bebe la amargura de la hiel / e inventa la Arquitectura, / su

segunda piel”.

Figura 9

Cabana primitiva e a origem da arquitectura, segundo Chambers

Fonte:

http://www.vitruvius.com.br /media/images/magazines/ grid_9/f606_024-02-08.jpg

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O termo Pegada Ecológica foi introduzido por William Rees e Mathis Wackernagel, e fundamentado pelo World Wide Fund (WWF), pelo Guia dos Recursos Mundiais (Programa das Nações Unidas para o Desenvolvimento) e ainda pelo Banco Mundial, que permite calcular a área de terreno correspondente ao capital natural produtivo necessário para manter o estilo de vida de cada um.

Cada um dos indivíduos precisa de uma quantidade mínima de espaço produtivo para sobreviver. No caso de um norte-americano médio, este tem necessidade de 9,6 hectares bioprodutivos para o seu consumo, por outro lado, um asiático ou africano, não chega a atingir 1 hectare (RODRIGUES, 2007). São portanto, os chamados países ricos, situados na faixa do hemisfério norte, com maior crescimento, os maiores devedores ecológicos (idem, 2007).

Todos os seres vivos encontram-se dependentes da existência de alimentos, ou seja, de uma fonte de energia constante, bem como da disponibilidade de matéria-prima para os processos produtivos. Porém, a população mundial tem aumentado significativamente tal como o consumo, pondo em causa a capacidade física do planeta, é pois necessário o homem ter consciência que deve viver com os recursos disponíveis e não com aquilo que gostaria de obter, para que isso resulte será necessário adoptar uma atitude sustentável.

3. SUSTENTABILIDADE E AUTO-SUFICIÊNCIA 3.1 A PEGADA ECOLÓGICA 3.2 DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL

(42)

18 desenvolvimento coerente com os objectivos de manutenção do ecossistema, preservação da diversidade genética e utilização sustentável dos recursos.

Mais tarde, em 1987 foi pela primeira vez publicado o conceito de Desenvolvimento Sustentável no Relatório Brundtland "O Nosso Futuro Comum", publicado pela World Commission on Environment and Development, uma comissão das Nações Unidas, chefiada pela então primeira-ministra da Noruega, Gro Harlem Brundtland.

O Relatório Brundtland (1987), como ficou a ser conhecido o documento, definia desenvolvimento sustentável como:(... ) desenvolvimento que satisfaz as necessidades do presente, sem comprometer a capacidade das gerações vindouras satisfazerem as suas próprias necessidades. Significa que tanto no presente como no futuro, a população humana atinja um nível satisfatório de desenvolvimento social e económico,

através de um uso ponderado dos recursos naturais,

preservando as espécies e habitats. Foi a publicação deste relatório Brundtland que despoletou um processo de debate, conduzindo a que, no ano de 1989, as Nações Unidas convocassem a Conferência das Nações Unidas sobre o Ambiente e o Desenvolvimento (CNUMAD), no Rio de Janeiro, para Junho de 1992.

A noção de desenvolvimento sustentável tem implícito um compromisso de solidariedade com as gerações do futuro, no sentido de assegurar a transmissão do património capaz de satisfazer as suas necessidades. Implica a integração equilibrada do sistema económico, sócio-cultural e ambiental, e dos aspectos institucionais relacionados com o conceito muito actual de boa governação.

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Ainda de acordo com este relatório os pressupostos do desenvolvimento sustentável passarão por:

- a preservação do equilíbrio global e do valor das reservas de capital natural;

- a redefinição dos critérios e instrumentos de avaliação de custo-benefício a curto, médio e longo prazos, de forma a reflectirem os efeitos sócioeconómicos e os valores reais do consumo e da conservação;

- a distribuição e utilização equitativa dos recursos entre as nações e as regiões a nível global e à escala regional.

O American Institute of Architects (AIA) através do seu relatório Sustainability Task Group Final Report, defende um conjunto de princípios orientadores para uma atitude sustentável:

 Modelo ecológico que ilustra que a natureza e que todas as comunidades e todas as coisas estão interligadas;  Uma sociedade sustentável planeia e constrói

comunidades e estruturas interligadas sólidas e renovadas;

 A utilização de energias renováveis e de recursos naturais é tão importante como a utilização das energias não renováveis;

 Existe uma obrigação para projectar e manter edifícios e comunidades na transição da actual dependência de combustíveis fósseis, para outra forma de funcionar

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20 Para Lívia Tirone (2007), as metas da sustentabilidade passam pelos seguintes pontos:

• aumentar o conforto térmico, acústico e visual; • aumentar a qualidade do ar interior;

• reduzir as necessidades energéticas dos edifícios em 50%; • utilizar as energias renováveis;

• micro-geração, com ligação à rede; • reduzir as emissões de CO2em 50%;

• reduzir o consumo de água potável em 30%.

De acordo com o relatório sobre construção sustentável da Comissão das Comunidades Europeias (2007) um dos sectores que maior impacto provocou no ambiente foi o da construção civil quer a nível das alterações da paisagem, quer com o abate de árvores e acumulação de resíduos, 42% da energia é utilizada em edifícios, o que representa 35% da emissão de gases com efeito de estufa.

Por outro lado, a procura, captação e canalização de água para consumo humano cria de igual forma um impacto directo na paisagem. A dependência e aumento do consumo energético, assim como a problemática dos resíduos, são alguns dos problemas que é necessário resolver, uma vez que a actual tecnosfera construída sobre os pilares da energia fóssil e alicerçada em grande parte de materiais não recicláveis e não reutilizáveis funcionando num metabolismo linear mecanicista, gerador de lixo e de esgotamento dos recursos naturais, tornou-se inadequado e inviável face à biosfera e aos limites dos bens naturais (RODRIGUES, 2007).

No novo modelo económico, o progresso não pode ser visto com a expansão quantitativa, mas terá que ser visto como a melhoria qualitativa que assenta no facto do sistema terrestre

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ser finito, não crescente e materialmente fechado (Herman, Daly, citado por TIRONE, 2008 ).

O Capitalismo, como é hoje praticado, é financeiramente lucrativo mas é, simultaneamente, insustentável e uma aberração do desenvolvimento humano. O que poderíamos chamar de capitalismo industrial nem se conforma com os próprios princípios de contabilização. Liquida o próprio capital, chamando-lhe proveito. Não valoriza o principal capital que utiliza – os recursos e sistemas naturais, culturais e sociais – que constituem a base do capitalismo humano (Paul Hawken, citado por TIRONE, 2008).

Durante as fases de projecto e construção são tomadas as decisões que irão determinar o grau de consumo energético e recursos naturais que um edifício necessita durante o seu período de vida. È útil considerar o edifício proposto como uma nova entidade, viva e saudável. O edifício é uma parte integrante do local (GREEN VITRUVIUS, 2001). Existem dois aspectos sobre o impacto ambiental de um edifício, a parte física que compreende os materiais que constituem o edifício e respectiva energia incorporada contabilizada desde as fases de extração, fabrico, montagem, manutenção e demolição. O outro aspecto é a sua utilização como “máquina viva”, e os efeitos provocados pelos consumos de água e energia bem como as emissões de resíduos lançados na atmosfera, meios aquáticos

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22 O macroambiente representado na figura 10 resulta da relação entre os elementos naturais, que condicionam e caracterizam o microclima, onde se insere a casa auto-suficiente. A radiação solar, a pluviosidade, o vento, a biomassa (inputs), são elementos naturais que interagem entre si e com a casa. Para a adaptação ao meio ambiente a casa deverá estar integrada no local como uma entidade, viva e saudável (idem, 2001).

Figura 10

Uso cíclico dos recursos

Fonte: desenho do autor, adaptado de Green Vitruvius

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A figura 11 representa a relação directa com o meio do qual a casa recebe os inputs, o processamento e inter-acção dos mesmos, a sua reutilização e cedência posterior à natureza em forma de outputs. Perante as dificuldades em levar o conceito da auto-suficiência à prática uma casa deve estar adaptada ao meio ambiente onde se insere. Esta adaptação passa pela introdução de processos construtivos passivos, no âmbito da arquitectura bioclimática, como forma de minimizar as suas necessidades energéticas.

Assim, os inputs fornecidos pelo meio são a radiação solar, o

Figura 11 Ciclo metabólico

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24 inputs, que são de novo reintroduzidos no processo metabólico ou devolvidos, sem agressão, ao meio ambiente quando a sua reutilização não for viável do ponto de vista ecológico.

O conceito de arquitectura bioclimática promove um conjunto de técnicas passivas que estão relacionadas directamente com o clima e o lugar. São regras simples que pretendem aumentar o conforto térmico interior das habitações com base na compreensão das variáveis climáticas do local, sol, vento e água, e como elas podem interagir com o edifício. As condições de conforto existentes nos edifícios variam em função do clima, do tipo de construção e da sua utilização. Numa habitação auto-suficiente a introdução deste tipo de técnicas passivas constitui uma mais valia ao diminuir as necessidades

energéticas, essencialmente no que diz respeito ao

aquecimento e arrefecimento do ambiente interior

(GONÇALVES; GRAÇA, 2004).

Nas figuras 12 e 13 estão exemplificadas as várias técnicas passivas de aquecimento na estação fria e de arrefecimento na estação quente, tendo em conta uma habitação que se localize numa região com um clima temperado. O princípio básico será: na estação fria não deixar sair o calor e na estação quente não deixar entrar a radiação solar, através de técnicas construtivas.

Figura 12 – pag. 25

Tecnologias passivas bioclimáticas estação fria

Fonte: desenho do autor, adaptado de Conceitos Bioclimáticos para os Edifícios em Portugal

Figura 13 – pág. 26

Tecnologias passivas bioclimáticas estação quente

Fonte: desenho do autor, adaptado de Conceitos Bioclimáticos para os Edifícios em Portugal

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A energia é de importância vital nas economias de hoje, mas as actividades do sector energético têm um forte impacto no ambiente, em especial no que respeita às alterações climáticas, pelo que urge encontrar processos de concertação entre as políticas energéticas ambientais.

ADENE

Segundo a ADENE – Agência para a Energia, o consumo de energia nas habitações em Portugal registou um aumento significativo que pode ser explicado pelo acréscimo da utilização de equipamentos eléctricos. A electricidade continua a ser a principal fonte utilizada nos alojamentos, absorvendo já 44,1 % do consumo total de energia, bem acima dos 15,9 % em 1989 e 27,5 % em 1996. De acordo com a referida agência, o consumo de electricidade de uma habitação média é de cerca de 4.000 kWh (ADENE, 2010) por ano, distribuídos como ilustra a figura 14. Verifica-se que a produção de frio para conservação dos alimentos absorve quase 1/3 do consumo total. Na climatização, o aquecimento supera significativamente o arrefecimento. A iluminação, os audiovisuais a informática, e o conjunto de máquinas de lavagem e secagem de roupa e louça são utilizações com consumos entre 12 e 10 % por tipo de utilização. Segue-se o aquecimento de águas sanitárias e o forno. Outros tipos de equipamentos eléctricos, na cozinha, casa de banho, garagem, jardim e piscina, totalizam 12% do consumo total. 4.1.1 DADOS SOBRE CONSUMOS DE ENERGIA EM PORTUGAL 4 CONSUMOS 4.1. ENERGIA

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28 Ao referir-se a uma habitação média a ADENE não esclarece de que tipo de habitação, áreas ou número de compartimentos se trata, nem a que ano se refere, nem a localização, sendo um dado pouco rigoroso para se considerar um indicador de consumo fiável.

EDP

Fez-se uma simulação através do simulador da EDP para uma casa com 3 quartos, cozinha, sala, escritório, 2 casas de banho, garagem e jardim. Considerou-se o equipamento mencionado no quadro 01.

Quadro 01 - Equipamento utilizado na simulação

Cozinha Escritório 3 QUARTOS Sala de Estar 2 Casas de Banho Garagem, Jardim e Piscina 1 Exaustor 2 Iluminação 2 Iluminação 3 Iluminação Radiador Electrico Iluminação Piscina Placa vitrocerâmica Carregador Carreg. de telemóvel Aquecimento electrico Secador Aparador relva Forno electrico Scanner Aquecimento electrico Aspirador 2 Iluminação Iluminação Piscina Microondas Computador Computador Carregador Termoacumulador Bomba Piscina Máquina Lavar Loiça Impressora Televisão Consola de jogos

Termoacumulador Aquecimento electrico DVD

3 Iluminação Som

Torradeira Televisão

Cafeteira

Máquina Lavar roupa Máquina secar roupa Frigorifico Ferro electrico

Fonte: EDP

Figura - 14

Repartição dos consumos de electricidade pelos diferentes usos finais.

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Para estas condições a EDP estima um gasto médio mensal de

666 kWh, distribuídos da forma ilustrada na figura 15.

A climatização da casa absorve 49% do consumo mensal energético ou seja praticamente metade. A actividade ligada à confecção dos alimentos, consome 24%, cerca de ¼ do consumo A iluminação e o entretenimento, no seu conjunto, consomem 14% da energia. O restante consumo reparte-se entre águas quentes, obtida através de sistemas eléctricos e utilização de máquinas.

O simulador da EDP tem como principal função alertar para o consumo, potência e custos tarifários. Admite que todos os

equipamentos considerados na simulação funcionam a

electricidade. A representatividade destes valores depende, pois, antes de mais, da representatividade da informação fornecida na simulação.

Figura 15

Percentagem por tipo de consumo (mês)

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30 facultasse o resumo dos consumos da facturação de energia eléctrica. Os resultados foram os indicados no quadro 02.

Quadro 02 – Consumos Conhecidos de uma Família de 4 elementos

Ano Consumo Anual

(kWh) Consumo Mensal(kWh)

2007 8571 714

2006 8395 700

Fonte: Extracto dos consumos da EDP – Família Amorim

Os valores através do Simulador da EDP (666 kWh/mês), aproximam-se de resultados máximos, uma vez que foi seleccionado um número substancial de equipamentos, enquanto que os valores da família Amorim (700 kWh/mês e 714 kWh/mês, média mensal) correspondem ao consumo exacto de energia eléctrica nos anos de 2006 e 2007, respectivamente, excluindo o aquecimento central da casa, que é feito através de caldeira alimentada a gasóleo. No simulador da EDP verifica-se que a climatização (aquecimento e arrefecimento) atinge quase metade (49%) dos gastos energéticos. Desta comparação podemos considerar que a família Amorim tem um consumo bastante elevado de energia eléctrica.

DGEG/INE

O inquérito ao consumo de energia no sector doméstico, realizado pela Direcção Geral de Energia e Geologia (DGEG) e pelo Instituto Nacional de Estatística (INE) entre Setembro de 2009 e Outubro de 2010, apurou um consumo total de 5 902 024 tep4 _{(INE/DGEG, 2010)} _{(figura 17). O consumo é repartido}

pelos gastos com o alojamento e com o transporte individual dos residentes no alojamento, correspondendo a 49.4% e 50,6% respectivamente. Verifica-se um acentuado aumento no

4_{Unidade de medida: Tonelada equivalente de petróleo (tep)} Figura 16

Tabela de Conversões de energia

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consumo de energia com incidência no transporte, tendo passado de 676 093 tep em 1986 para 2 985 998 tep em 2010. No alojamento os valores, no mesmo período, situam-se entre os 2 432 028 e 2 916 026 tep, verificando-se um aumento de 483 998 tep. O aumento do consumo de energia nas habitações está directamente ligado: ao aumento do consumo para o conforto térmico, ao aumento do número de utensílios eléctricos e à utilização em modo stand-by de alguns desses aparelhos.

Tendo por base o número total de 3 932 010 alojamentos em Portugal, calcula-se em 0,742 tep/ano o valor médio por alojamento do consumo total de energia, excluindo transportes, o que correspondendo a uma despesa de 840 €/ano.

Este inquérito recolheu ainda informação sobre os consumos por tipo de fonte de energia bem como por tipo de uso final.

Figura 17

Evolução do consumo de energia no sector doméstico.

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32 electricidade (1 242 021 tep) e à frente do GPL de Garrafa Butano (396 115 tep). Outro aspecto interessante refere-se à lenha e revela que é uma das fontes com menor custo unitário: a um consumo de 24,2% do total corresponde apenas 3,4% de despesa global. O consumo de carvão representa uma parte muito pequena no consumo de energia. Trata-se de uma fonte de energia de interesse pelo facto de ter origem numa fonte renovável de energia, a madeira. A energia solar térmica tem

também pouco significado no consumo energético dos

alojamentos. As fontes de energia renováveis (lenha, carvão e solar térmica) correspondem a ¼ do consumo de energia no sector doméstico,o que se deve à lenha, única fonte renovável que tem consumo expressivo no sector doméstico.

Relativamente aos consumos por tipo de uso final, foram considerados seis tipos, nomeadamente: aquecimento do ambiente, arrefecimento do ambiente, aquecimento de águas, cozinha, equipamentos eléctricos e iluminação (figura 19). Na

Figura 18

Alojamentos que consomem energia por tipo de fonte.

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cozinha5 _{é onde se verifica o maior consumo com 39,1% do}

total, na sua maioria em electricidade. Para o aquecimento de águas o consumo é de 23,5%, com predominância para a utilização de GPL garrafa, seguindo-se o aquecimento do

ambiente com 21,5%, enquanto que os equipamentos

eléctricos, a iluminação e o arrefecimento do ambiente são os

que consomem menos, com 5% e 0,5% 10,9%, 4,

respectivamente (INE/DGEG, 2010).

Para o aquecimento do ambiente são utilizadas todas as fontes de energia, correspondendo a um consumo total, em média por alojamento, de 0,136 tep (figura 20). O arrefecimento do ambiente, os equipamentos eléctricos e a iluminação apenas utilizam a electricidade com um consumo médio de 0,003 tep, 0,069tep e 0,028 tep por alojamento, respectivamente. O aquecimento de águas representa um consumo de 0,148 tep por alojamento, recorrendo a todos os tipos de fonte de

Figura 19

Distribuição do consumo de energia no alojamento por tipo de utilização.

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34 INE

Um outro valor estatístico de interesse sobre o consumo energético no sector doméstico é o consumo de energia eléctrica per capita (figura 21): 1334 kWh/hab/ano (INE,2011). Portugal é um dos países da UE com menor consumo de electricidade, estando em 20º lugar entre os países europeus. Só Malta, Bulgária, Hungria, Polónia, Lituânia, Letónia e Roménia registaram consumos mais baixos. (DGGE,2011)

Figura 20

Consumo de energia por alojamento (tep/alojamento) por tipo de energia e tipo de utilização. Portugal, 2010.

Fonte: ICESD. DGEG/INE, 2011.

Figura 21

Consumo doméstico de energia por habitante por local de residência.

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ECOFAMÍLIAS

O projecto EcoFamílias analisou os consumos de electricidade de 225 famílias, propondo a redução do consumo de energia eléctrica através da utilização de equipamento eficiente e pela alteração de comportamentos. Este projecto foi desenvolvido no âmbito do projecto EcoCasa, da responsabilidade da Quercus – Associação Nacional da Conservação da Natureza, e promovido pela EDP Distribuição.

O relatório final do projecto, desenvolvido em 2008, refere que: O consumo médio das EcoFamílias aproxima-se da média nacional: no período em avaliação foi de 3.333 kWh/ano, enquanto a média nacional é de 3.533 kWh/ano. (QUERCUS, 2008). Foi verificado que não existe um padrão de consumos por zona climática. Os consumos de electricidade estão relacionados com os hábitos de consumo e a ocupação da habitação. (Idem, 2008)

As medidas de poupança energética passaram pela substituição de lâmpadas incandescentes e de halogéneo por lâmpadas fluorescentes compactas, eliminação do modo stand-by e off-power e troca de equipamentos de frio e de máquinas de lavar por outros mais eficientes.

As reduções mais significativas (figura 22) verificaram-se na