NÍVEL ÓTIMO DE RENTABILIDADE DE SOLUÇÕES DE REABILITAÇÃO ENERGÉTICA DA ENVOLVENTE DE EDIFÍCIOS

(1)

ENERGÉTICA DA ENVOLVENTE DE EDIFÍCIOS

A. BRANDÃO DE VASCONCELOS

M. DUARTE PINHEIRO

Bolseira de Doutoramento

Professor Auxiliar

LNEC

IST

Lisboa; Portugal

avasconcelos@lnec.pt

manuel.pinheiro@tecnico.ulisboa.pt

A. CABAÇO

A. COSTA MANSO

Investigador Auxiliar

Investigador Coordenador Ap.

LNEC

Lisboa; Portugal

acabaco@lnec.pt

acmanso@lnec.pt

RESUMO

A Diretiva 2010/31/UE refere a necessidade de ser definida uma metodologia que determine, num edifício, o

desempenho energético que leva ao custo mais baixo durante o ciclo de vida económico (nível ótimo de rentabilidade).

Nesta comunicação, a aplicação da metodologia proposta nessa Diretiva a um edifício representativo do parque

habitacional português (edifício de referência) permite determinar o nível ótimo de rentabilidade. Análises de

sensibilidade dos fatores taxas de desconto e orientação do edifício permitem identificar a influência deles nos

resultados obtidos. Aumentando a taxa de desconto, os respetivos pacotes de soluções ótimos correspondem a soluções

construtivas menos exigentes energeticamente. A orientação E-O revela ter um consumo energético mais elevado face à

orientação N-S, correspondendo àquela um pacote de solução ótimo mais exigente e mais oneroso.

1. INTRODUÇÃO

Na Diretiva 2010/31/UE (Energy Performance of Buldings Directive – EPBD) [1] relativa ao desempenho energético

dos edifícios, o Parlamento Europeu e o Conselho da União Europeia referem a necessidade de ser definida uma

metodologia para o cálculo do desempenho energético dos edifícios. Esta metodologia pretende determinar os níveis

ótimos de rentabilidade dos requisitos mínimos de desempenho energético dos edifícios e dos componentes de edifícios,

numa perspetiva técnico-económica aplicável ao ciclo de vida. Deste modo, foi solicitado a todos os Estados-Membros

que definissem esta metodologia, tendo em conta os padrões de referência nacional.

Neste âmbito, é elaborado o presente documento que pretende contribuir para a definição de hipóteses de concretização

da metodologia requerida. No ponto 2, aplica-se uma proposta de metodologia decorrente do definido na EPBD a um

edifício representativo do parque habitacional português, sendo determinado, para o efeito, o nível ótimo de

rentabilidade. No ponto 3, são efetuadas análises de sensibilidade para os fatores taxa de desconto e orientação do

edifício considerado, sendo identificada a influência destes fatores na solução ótima determinada, para as condições do

edifício de referência deste estudo.

2. METODOLOGIA DE CÁLCULO DO NÍVEL ÓTIMO DE RENTABILIDADE

O faseamento da metodologia utilizada nesta comunicação é baseado nos requisitos estabelecidos na Diretiva

2010/31/UE [1], no Regulamento Delegado (UE) n.º 244/2012 [2], que complementa aquela Diretiva, e nas Orientações

que acompanham este Regulamento [3]. As 5 fases propostas encontram-se descritas em Brandão de Vasconcelos et

al. [4] e permitem determinar o desempenho energético dos edifícios e dos seus componentes, assim como os aspetos

(2)

A. Brandão de Vasconcelos, et al., “Nível ótimo de rentabilidade de soluções de reabilitação energética da envolvente

de edifícios”

económicos das medidas de reabilitação energética neles aplicadas. Estabelecendo uma relação entre o desempenho e o

respetivo custo das soluções de reabilitação energética, é assim possível determinar o(s) pacote(s) de solução(ões) que

apresentam a maior rentabilidade ao longo do ciclo de vida, designada por nível ótimo de rentabilidade [1]. Nos pontos

que se seguem, é detalhada a aplicação da metodologia proposta ao edifício de referência considerado.

2.1 Fase 1 – Definição do edifício de referência (ER)

O regulamento sismo-resistente de 1958 (RSCCS) [5], revogado parcialmente em 1961 pelo RSEP [6], e a primeira

regulamentação térmica nacional (RCCTE), publicada em 1990 [7], constituíram fronteiras históricas na evolução do

parque edificado em Portugal. O facto de os edifícios construídos neste período de 1961-1990 representarem quase 50%

do parque habitacional português [8], de uma grande percentagem apresentarem uma classe energética C ou inferior

(mais de 85% dos edifícios construídos antes de 1990 são de classe energética C ou inferior) [9] e de muitos dos seus

elementos construtivos terem atingido, atualmente, o fim da sua vida útil [10], faz com que os edifícios construídos

neste período tenham necessidades de reabilitação e um grande potencial de melhoria do ponto de vista energético.

Para representar este universo de edifícios e por forma a aplicar a metodologia de estudo proposta, recorre-se à

caracterização de um edifício de referência. (ER). Este edifício pretende ser representativo dos edifícios construídos

durante o período referido e integra as características e soluções construtivas mais representativas: é um edifício

residencial, construído em Lisboa, de 7 andares, com dois fogos por piso, com uma área de 78m

2 /fogo (ver

caracterização completa do ER em Brandão de Vasconcelos et al. [11]). Na Tabela 1, são sintetizadas as soluções

construtivas do ER.

Tabela 1 – Soluções construtivas do ER

ID

Localização

Descrição

Jan 00

Envidraçado exterior Caixilharia de alumínio sem corte térmico com vidro simples de 6mm

Cob 00

Cobertura

Inclinada, com revestimento de telhas cerâmicas de barro vermelho,

sem isolamento térmico, laje de esteira horizontal maciça de BA com

0,23m de esp.

Pav 00

Pavimento térreo

Laje de BA com 0,23m de esp., sem isolamento térmico, revestimento

_{com tacos de madeira aplicados sobre betonilha}

Par 00

Paredes exteriores

Simples, sem isolamento térmico, de tijolo furado de barro vermelho de

_{30x20x22cm, com reboco e pintura}

2.2 Fase 2 – Definição dos pacotes de soluções de reabilitação energética a aplicar ao ER

Esta fase consiste na identificação das medidas de reabilitação energética a aplicar ao ER. Privilegiam-se soluções de

fácil aplicação, de rápida execução, que evitem a necessidade de demolições e que contribuam para a redução dos

consumos energéticos globais do edifício.

No âmbito da melhoria da eficiência energética dos edifícios existentes, são sintetizados por diversos autores [12]–[14]

4 grupos de medidas concretas. Nesta comunicação, as medidas de reabilitação energética consideradas incluem-se no

grupo denominado “Reabilitação térmica da envolvente do edifício”, no qual se pretende atingir a redução do consumo

energético do edifício através do reforço da proteção das partes opacas (paredes exteriores, pavimentos sobre espaços

não aquecidos e coberturas) e do reforço dos vãos envidraçados.

Tabela 2 – Soluções de reabilitação energética aplicados ao ER

ID

Localização

Descrição

Jan 01

Envidr. ext.

Caix. alumínio sem corte térmico, vidro duplo (4mm+6mm) + 6mm cx-ar

Jan 02

Envidr. ext.

Caix. alumínio sem corte térmico, vidro duplo (4mm+6mm) + 16mm cx-ar

Jan 03

Envidr. ext.

Caix. alumínio sem corte térmico, vidro duplo (4mm+6mm low-e) + 16mm cx-ar

Jan 04

Envidr. ext.

Caix. PVC, vidro duplo (4mm+6mm) + 6mm cx-ar

Jan 05

Envidr. ext.

Caix. PVC, vidro duplo (4mm+6mm) + 16mm cx-ar

Jan 06

Envidr. ext.

Caix. PVC, vidro duplo (4mm+6mm low-e) + 16mm cx-ar

Jan 07

Envidr. ext.

Caix. alumínio com corte térmico, vidro duplo (4mm+6mm) + 6mm cx-ar

Jan 08

Envidr. ext.

Caix. alumínio com corte térmico, vidro duplo (4mm+6mm) + 16mm cx-ar

(3)

ID

Localização

Descrição

Cob 01 –

Cob06

Cobertura

EPS de 20mm (Cob 01), 30mm (Cob 02), 40mm (Cob 03), 60mm (Cob 04), 80mm

(Cob 05) ou 100mm (Cob 06) de espessura sobre a esteira horizontal de BA

Pav 01 –

Pav 07

Pavimento

térreo

Revestimento vinílico sem isolamento térmico (Pav 01), sobre EPS de 20mm (Pav

02), de 30mm (Pav 03), de 40mm (Pav 04), de 60mm (Pav 05), de 80mm (Pav 06),

de 100mm (Pav 07) de espessura

Pav 08 –

Pav 13

Pavimento

térreo

Revestimento de mármore sobre EPS de 20mm (Pav 08), de 30mm (Pav 09), de

40mm (Pav 10), de 60mm (Pav 11), de 80mm (Pav 12), de 100mm (Pav 13) de esp.

Pav 14 –

Pav 19

Pavimento

térreo

Parquete de tacos de madeira de pinho (sobre estrutura de suporte) sobre EPS de

20mm (Pav 14), de 30mm (Pav 15), de 40mm (Pav 16), de 60mm (Pav 17), de 80mm

(Pav 18), de 100mm (Pav 19) de espessura

Par 01 –

Par 06

Parede exterior

ETICS de EPS com 20mm (Par 01), 30mm (Par 02), 40mm (Par 03), 60mm (Par 04),

80mm (Par 05), 100mm (Par 06) de espessura

Par 07 –

Par 12

Parede exterior

Fachada metálica ventilada com MW de 20mm (Par 07), de 30mm (Par 08), de

40mm (Par 09), de 60mm (Par 10), de 80mm (Par 11), de 100mm (Par 12) de esp.

Par 13 –

Par 18

Parede exterior

Gesso cartonado aplicado pelo interior da parede exterior com EPS de 20mm (Par

13), de 30mm (Par 14), de 40mm (Par 15), de 60mm (Par 16), de 80mm (Par 17), de

100mm (Par 18) de espessura

Par 19 –

Par 24

Parede exterior

Pano de tijolo furado com 7cm esp. pelo interior da parede exterior com EPS de

20mm (Par 19), de 30mm (Par 20), de 40mm (Par 21), de 60mm (Par 22), de 80mm

(Par 23), de 100mm (Par 24) de espessura na caixa de ar

Na Tabela 2, são descritas as soluções consideradas. Destas soluções, resultam 15.455 combinações, designadas de

pacotes de soluções, em relação aos quais se determina o nível ótimo de rentabilidade.

2.3 Fase 3 – Avaliação das necessidades de energia primária do ER

O desempenho energético do edifício de referência é calculado recorrendo ao programa software EnergyPlus, versão

8.1, de 31 de dezembro de 2013. Os parâmetros considerados no cálculo foram obtidos do Regulamento de

Desempenho Energético dos Edifícios de Habitação (REH) [15]. Uma vez que as soluções de reabilitação energética

consideradas (definidas na fase 2) são relativas à envolvente do edifício, os consumos energéticos (em kWh/m

2 _.ano)

dizem somente respeito às necessidades de energia primária para aquecimento e arrefecimento do edifício,

considerando um COP=3,4 e EER=3,0 [16].

2.4 Fase 4 – Cálculo dos custos dos pacotes de soluções de reabilitação energética aplicados ao ER

As categorias de custos consideradas para o cálculo do nível ótimo de rentabilidade têm em consideração o definido nas

Orientações que acompanham o Regulamento Delegado (UE) n.º 244/2012 [3], as quais são baseadas na norma

EN 15459 [17]. Estas categorias integram os custos de investimento inicial, os custos de manutenção, os custos de

substituição e os custos de energia. No cálculo macroeconómico, é ainda tida em consideração a categoria de custos das

emissões de gases com efeito de estufa.

Para o cálculo do custo global, têm-se em conta os custos incorridos durante um período de cálculo definido. Para tal, é

considerado o valor residual das soluções propostas, sendo este determinado pela depreciação linear do investimento

inicial ou do custo de substituição de um determinado componente de um edifício até ao final do período de cálculo, em

relação ao início do período de cálculo [2].

Na presente comunicação, procede-se ao cálculo do custo global dos pacotes de soluções de reabilitação energética na

perspetiva macroeconómica. A taxa de desconto aplicada é de 3% [18] e o período de cálculo considerado é de 30 anos.

O custo global é determinado com base na seguinte expressão:

(4)

A. Brandão de Vasconcelos, et al., “Nível ótimo de rentabilidade de soluções de reabilitação energética da envolvente

de edifícios”

onde τ corresponde ao período de cálculo, C

g

(τ) ao custo global relativo ao ano inicial (τ

0 ) no período de cálculo, R

d

(i)

ao fator de desconto para o ano i, V

f,τ

(j) ao valor residual da medida ou conjunto de medidas j no final do período de

cálculo, C

t

ao custo de investimento inicial para a medida ou conjunto de medidas j, C

c,i

(j) ao custo das emissões de

gases com efeito de estufa e C

m,i

(j), C

s,i

(j) e C

e,i

(j) aos custos de manutenção, aos custos de substituição e aos custos de

energia, respetivamente, no ano i para a medida ou conjunto de medidas j.

Nas Tabelas 3, 4, 5 e 6, são apresentados os custos globais das soluções de janela, cobertura, parede e pavimento,

respetivamente, os quais se encontram atualizados ao instante inicial (ano 0). Os custos foram compostos a partir de

informação sobre custos constante em publicações e em base de dados de referência nacionais [19]–[21]. As atividades

de manutenção, a periodicidade e a vida útil de cada uma das soluções propostas foram obtidos a partir de planos de