Pontes térmicas : perdas térmicas lineares, valores por defeito

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P

ONTES TÉRMICAS

:

PERDAS TÉRMICAS

LINEARES

,

VALORES POR DEFEITO

ANA RITA PAULINO AFONSO

Dissertação submetida para satisfação parcial dos requisitos do grau de MESTRE EM ENGENHARIA CIVIL —ESPECIALIZAÇÃO EM CONSTRUÇÕES CIVIS

Orientadora: Professora Doutora Maria Helena Corvacho

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Tel. +351-22-508 1901 Fax +351-22-508 1446

miec@fe.up.pt

Editado por

FACULDADE DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE DO PORTO

Rua Dr. Roberto Frias 4200-465 PORTO Portugal Tel. +351-22-508 1400 Fax +351-22-508 1440 feup@fe.up.pt http://www.fe.up.pt

Reproduções parciais deste documento serão autorizadas na condição que seja mencionado o Autor e feita referência a Mestrado Integrado em Engenharia Civil - 2011/2012 - Departamento de Engenharia Civil, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Porto, Portugal, 2012.

As opiniões e informações incluídas neste documento representam unicamente o ponto de vista do respectivo Autor, não podendo o Editor aceitar qualquer responsabilidade legal ou outra em relação a erros ou omissões que possam existir.

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“A sabedoria consiste em compreender que o tempo dedicado ao trabalho nunca é perdido.” Ralph Emerson

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AGRADECIMENTOS

Para a realização deste trabalho contribuíram várias pessoas às quais quero deixar o meu sincero agradecimento.

À Professora Doutora Helena Corvacho, orientadora desta dissertação, pelo apoio, pelos conhecimentos transmitidos, pela disponibilidade e pelas ideias sugeridas ao longo destes meses. Ao meu irmão, Luís, e aos meus pais, Luís e Dulce, por me terem dado a oportunidade de tirar um curso superior, por terem sempre acreditado em mim e apoiado em todos os momentos deste longo caminho.

Um agradecimento muito especial ao Ricardo Sardo, uma das pessoas mais importantes da minha vida, por toda a força, ânimo e motivação que me deu ao longo da elaboração deste trabalho e por ter sempre acreditado em mim quando as coisas corriam menos bem.

A todos os meus amigos que me apoiaram, que através da sua amizade e carinho me souberam motivar nos momentos mais difíceis. De diferentes formas a ajuda deles foi muito importante.

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RESUMO

O “Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios" (RCCTE), é o documento que define o método de cálculo e os valores dos coeficientes de transmissão térmica lineares das pontes térmicas em Portugal.

Tem-se verificado que o processo moroso de aplicação do RCCTE no cálculo das pontes térmicas lineares não se reflete na exatidão dos resultados, uma vez que os valores dos coeficientes de transmissão térmica lineares aí propostos se distanciam dos valores de referência que decorrem da aplicação da norma europeia ISO 10 211:2007.

O trabalho que se apresenta analisa as pontes térmicas lineares que mais correntemente se encontram na envolvente dos edifícios, em Portugal, caracterizando o seu comportamento em termos de perdas térmicas, através de coeficientes de transmissão térmica lineares (Ψ).

Começa-se por identificar as principais ligações onde ocorre o fenómeno das pontes térmicas lineares e, de forma a perceber o sentido da evolução dos coeficientes Ψ, recorrendo a um programa de cálculo automático devidamente validado, procede-se à simulação do comportamento de diversos casos de pontes térmicas.

Os valores resultantes da simulação, são posteriormente comparados com os resultados de um trabalho levado a cabo na FEUP baseado no regulamento francês (com valores próximos dos de referência), de forma a perceber a fiabilidade dos resultados obtidos.

É então proposta uma tabela com valores por defeito de coeficientes de transmissão térmica lineares, de fácil e rápida aplicação, a utilizar numa futura revisão do RCCTE.

Por fim, calculam-se as perdas térmicas lineares pela envolvente exterior de 5 projetos, através de diferentes conjuntos de valores de Ψ, validando os valores propostos relativamente ao RCCTE.

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ABSTRACT

The "Regulation of Thermal Behaviour Characteristics of Buildings" (RCCTE in Portuguese) is the document that defines the method of calculation and the values of heat transfer coefficients of linear thermal bridges in Portugal.

It has been found that the lengthy process of applying these rules in the calculation of linear thermal bridges is not reflected in the accuracy of the results, since the results of linear thermal transmittance proposed move away from benchmarks arising from the application of the European Standard ISO 10 211:2007.

The paper presented analyses the linear thermal bridges that are most commonly found in the surrounding of the buildings in Portugal characterising their behaviour in terms of heat loss, through heat transfer coefficients (Ψ).

We begin by identifying the main links where the phenomenon of linear thermal bridges occur, and in order to understand the evolution of the coefficients Ψ, using a validated calculation program, we proceed to the simulation of the behaviour of several cases of thermal bridges.

The resulting values of the simulation are subsequently compared to the results carried out in FEUP, based on the French regulation (with values close to the reference), in order to understand the reliability of the results.

It is then proposed a table with default values of linear coefficients of heat transfer, of easy and fast application, to be used in a future revision of the RCCTE.

Finally, we calculated the thermal losses of linear outer envelope of 5 projects through different sets of values of Ψ, validating the proposed values for the RCCTE.

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ÍNDICE GERAL AGRADECIMENTOS ... i RESUMO ... iii ABSTRACT ... v

1. INTRODUÇÃO

... 1 1.1.ENQUADRAMENTO ... 1 1.2.OBJETIVOS ... 1 1.3.ESTRUTURA DO TRABALHO ... 2

2. PONTES TÉRMICAS: ENQUADRAMENTO TEÓRICO

... 3

2.1.PONTE TÉRMICA –DEFINIÇÃO ... 3

2.2.PONTES TÉRMICAS PELO REGULAMENTO PORTUGUÊS –RCCTE ... 3

2.3.PONTES TÉRMICAS PELO REGULAMENTO FRANCÊS –RT2005 ... 6

2.4.PONTES TÉRMICAS PELO CÁLCULO AUTOMÁTICO KOBRA2.0 ... 8

3. ANÁLISE DE SENSIBILIDADE DOS VALORES DOS

COEFICIENTES DE TRANSMISSÃO TÉRMICA LINEAR

... 11

3.1.DESCRIÇÃO DO MÉTODO ... 11

3.2.ISOLAMENTO TÉRMICO APLICADO PELO INTERIOR DA PAREDE DE FACHADA ... 12

3.2.1.LIGAÇÃO DA FACHADA COM PAVIMENTO SOBRE O EXTERIOR OU LOCAL NÃO AQUECIDO (L.N.A.) ... 12

3.2.2.LIGAÇÃO DA FACHADA COM PAVIMENTO INTERMÉDIO ... 15

3.2.3.LIGAÇÃO DA FACHADA COM VARANDA ... 15

3.2.4.LIGAÇÃO DA FACHADA COM COBERTURA ... 17

3.2.5.LIGAÇÃO DE DUAS PAREDES VERTICAIS EM ÂNGULO SALIENTE ... 19

3.2.6.LIGAÇÃO DA FACHADA COM CAIXILHARIA ... 19

3.2.7.LIGAÇÃO DA FACHADA COM CAIXA DE ESTORES... 21

3.3.ISOLAMENTO TÉRMICO APLICADO PELO EXTERIOR DA PAREDE DE FACHADA ... 22

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3.3.7.LIGAÇÃO DA FACHADA COM CAIXA DE ESTORES ... 28

3.4.ISOLAMENTO TÉRMICO REPARTIDO OU APLICADO NA CAIXA-DE-AR DE PAREDE DUPLA ... 29

3.4.4.LIGAÇÃO DA FACHADA COM COBERTURA ... 32

3.4.7.LIGAÇÃO DA FACHADA COM CAIXA DE ESTORES ... 35

4. ANÁLISE COMPARATIVA E PROPOSTA DE

COEFICIENTES DE TRANSMISSÃO TÉRMICA LINEARES,

VALORES POR DEFEITO

... 37

4.1.INTRODUÇÃO ... 37

4.2.ISOLAMENTO TÉRMICO APLICADO PELO INTERIOR DA PAREDE DE FACHADA ... 37

4.3.ISOLAMENTO TÉRMICO APLICADO PELO EXTERIOR DA PAREDE DE FACHADA ... 42

4.4.ISOLAMENTO TÉRMICO APLICADO NA CAIXA-DE-AR DA PAREDE DE FACHADA ... 46

4.5.PROPOSTA DE COEFICIENTES DE TRANSMISSÃO TÉRMICA LINEAR, VALORES POR DEFEITO .. 46

5. CASOS DE ESTUDO – VALIDAÇÃO DOS VALORES DE

Ψ

, POR DEFEITO, PROPOSTOS

... 51

5.1.CARACTERIZAÇÃO DAS FRAÇÕES AUTÓNOMAS ... 51

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ÍNDICE DE FIGURAS

Fig. 2.1 – Catálogo simplificado do RT2005 - Ligação de fachada com pavimento intermédio ... 8 Fig. 3.1 – Coeficientes de transmissão térmica linear para ligação de fachada com pavimento sobre exterior ou local não aquecido com isolante aplicado sobre a laje. ... 13 Fig.3.2 – Coeficientes de transmissão térmica linear para ligação de fachada com pavimento sobre o exterior ou local não aquecido com isolante aplicado sob a laje. ... 14 Fig.3.3 - Coeficientes de transmissão térmica linear para ligações de fachada com pavimento

intermédio ... 15 Fig. 3.4 – Esquemas estudados na ligação da fachada com varanda ... 16 Fig. 3.5 - Coeficientes de transmissão térmica linear para ligações de fachada com varanda com prolongamento para o exterior ... 16 Fig. 3.6 - Coeficientes de transmissão térmica linear para ligações de fachada com varanda com prolongamento para o exterior e interior ... 17 Fig. 3.7 - Coeficientes de transmissão térmica linear para ligações de fachada com cobertura com isolamento sobre a laje ... 18 Fig. 3.8 - Coeficientes de transmissão térmica linear para ligações de fachada com cobertura com isolamento sob a laje ... 18 Fig. 3.9 - Coeficientes de transmissão térmica linear para ligações de duas paredes verticais com ângulo saliente ... 19 Fig. 3.10 - Coeficientes de transmissão térmica linear para ligação de fachada com caixilharia

(isolante térmico da parede em contacto com a caixilharia) ... 20 Fig. 3.11 - Coeficientes de transmissão térmica linear para ligação de fachada com caixilharia

(isolante térmico da parede sem contacto com a caixilharia) ... 21 Fig. 3.12 – Coeficientes de transmissão térmica linear para ligações de paredes de fachada com caixa de estores ... 21 Fig. 3.13 - Coeficientes de transmissão térmica linear para ligações de fachada com pavimento sobre o exterior ou local não aquecido com isolamento sobre a laje ... 22 Fig. 3.14 - Coeficientes de transmissão térmica linear para ligações de fachada com pavimento sobre o exterior ou local não aquecido com isolamento sob a laje ... 23 Fig. 3.15 - Coeficientes de transmissão térmica linear para ligações de fachada com pavimento intermédio ... 24 Fig. 3.16 - Coeficientes de transmissão térmica linear para ligações de fachada com varanda ... 24 Fig. 3.17 - Coeficientes de transmissão térmica linear para ligações de fachada com cobertura com isolamento sobre a laje ... 25 Fig. 3.18 – Coeficientes de transmissão térmica linear para ligações de fachada com cobertura com isolamento inferior à laje ... 26

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Fig. 3.19 - Coeficientes de transmissão térmica linear para ligações de duas paredes verticais com ângulo saliente ... 26 Fig. 3.20 – Coeficientes de transmissão térmica linear para ligação de fachada com caixilharia

(isolante térmico da parede sem contacto com a caixilharia) ... 28 Fig. 3.22 – Coeficientes de transmissão térmica linear em zona de caixa de estore ... 28 Fig. 3.23 – Coeficientes de transmissão térmica linear para ligações de fachada com pavimento sobre o exterior ou local não aquecido com isolamento sobre a laje... 29 Fig. 3.24 – Coeficientes de transmissão térmica linear para ligações de fachada com pavimento sobre o exterior ou local não aquecido com isolamento sob a laje ... 30 Fig. 3.25 – Coeficientes de transmissão térmica linear para ligações de fachada com pavimento intermédio ... 31 Fig. 3.26 – Coeficientes de transmissão térmica linear para ligações de fachada com varanda ... 31 Fig. 3.27 – Coeficientes de transmissão térmica linear para ligações de fachada com cobertura com isolamento sobre a laje ... 32 Fig. 3.28 – Coeficientes de transmissão térmica linear para ligações de fachada com cobertura com isolamento sob a laje ... 33 Fig. 3.29 – Coeficientes de transmissão térmica linear para ligações de duas paredes verticais com ângulo saliente ... 33 Fig. 3.30 – Coeficientes de transmissão térmica linear para ligação de fachada com caixilharia

(isolante térmico da parede sem contacto com a caixilharia) ... 35 Fig. 3.32 – Coeficientes de transmissão térmica linear para ligação de parede de fachada com caixa de estore ... 35 Fig. 4.1 – Geometria da ligação de duas paredes verticais em ângulo saliente com isolamento pelo interior da parede de fachada, considerada nas tabelas baseadas no método francês ... 40 Fig. 5.1 - Alçado Poente (principal) ... 52

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ÍNDICE DE QUADROS (OU TABELAS)

Quadro 3.1 – Resumo das configurações ... 13 Quadro 3.2 – Resumo das configurações ... 29 Quadro 4.1 – Comparação de valores de Ψ (W/m.°C) para a ligação de fachada com pavimento sobre o exterior ou local não aquecido, com isolamento sob a laje – em = 20cm ... 38 Quadro 4.2 – Comparação de valores de Ψ (W/m.°C) para a ligação de fachada com pavimento de nível intermédio – em = 25cm ... 38 Quadro 4.3 – Comparação de valores de Ψ (W/m.°C) para a ligação de fachada com varanda – em = 25cm ... 39 Quadro 4.4 – Comparação de valores de Ψ (W/m.°C) para a ligação de fachada com cobertura, com isolamento sob a laje de cobertura – em = 20cm ... 39 Quadro 4.5 – Comparação de valores de Ψ (W/m.°C) para a ligação de duas paredes verticais em ângulo saliente ... 39 Quadro 4.6 – Comparação de valores de Ψ (W/m.°C) para a ligação de fachada com ombreira com isolante térmico da parede em contato com a caixilharia ... 40 Quadro 4.7 – Comparação de valores de Ψ (W/m.°C) para a ligação de fachada com padieira com isolante térmico da parede sem contato com a caixilharia ... 41 Quadro 4.8 – Comparação de valores de Ψ (W/m.°C) para a zona de caixa de estore ... 41 Quadro 4.9 – Comparação de valores de Ψ (W/m.°C) para a ligação de fachada com pavimento sobre o exterior ou local não aquecido, com isolamento sobre a laje – em = 20cm ... 42 Quadro 4.10 – Comparação de valores de Ψ (W/m.°C) para a ligação de fachada com pavimento de nível intermédio – em = 25cm ... 42 Quadro 4.11 – Comparação de valores de Ψ (W/m.°C) para a ligação de fachada com varanda – em = 20cm ... 43 Quadro 4.12 – Comparação de valores de Ψ (W/m.°C) para a ligação de fachada com cobertura, com isolamento sobre a laje de cobertura – em = 30cm ... 43 Quadro 4.13 – Comparação de valores de Ψ (W/m.°C) para a ligação de duas paredes verticais em ângulo saliente ... 43 Quadro 4.14 – Comparação de valores de Ψ (W/m.°C) para a ligação de fachada com padieira com isolante térmico da parede em contato com a caixilharia ... 44 Quadro 4.15 – Comparação de valores de Ψ (W/m.°C) para a ligação de fachada com ombreira com isolante térmico da parede sem contato com a caixilharia ... 45 Quadro 4.16 – Comparação de valores de Ψ (W/m.°C) para a zona de caixa de estore ... 45 Quadro 4.17 – Comparação de valores de Ψ (W/m.°C) para a ligação de fachada com pavimento sobre o exterior ou local não aquecido, com isolamento sobre a laje – em = 15+11cm ... 46 Quadro 4.18 – Comparação de valores de Ψ (W/m.°C) para a ligação de fachada com pavimento de nível intermédio – em = 15+11cm ... 46

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Quadro 4.19 – Comparação de valores de Ψ (W/m.°C) para a ligação de fachada com varanda – em

= 15+7cm ... 47

Quadro 4.20 – Comparação de valores de Ψ (W/m.°C) para a ligação de fachada com cobertura, com isolamento sobre a laje de cobertura – em = 15+11cm ... 47

Quadro 4.21 – Comparação de valores de Ψ (W/m.°C) para a ligação de duas paredes verticais em ângulo saliente ... 47

Quadro 4.22 – Comparação de valores de Ψ (W/m.°C) para a ligação de fachada com ombreira com isolante térmico da parede em contacto com a caixilharia ... 48

Quadro 4.23 – Comparação de valores de Ψ (W/m.°C) para a ligação de fachada com peitoril com isolante térmico da parede sem contacto com a caixilharia ... 48

Quadro 4.24 – Comparação de valores de Ψ (W/m.°C) para a zona de caixa de estore ... 49

Quadro 4.25 – Coeficientes de transmissão térmica lineares, Ψ, por defeito (W/m.ºC). ... 50

Quadro 5.1 – Perdas térmicas lineares pela envolvente exterior... 56

Quadro 5.2 – Diferenças de perdas térmicas lineares entre cada um dos métodos estudados relativamente ao KOBRA... 56

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SÍMBOLOS E ABREVIATURAS

Ap – Área útil do pavimento [m 2

] em – espessura da parede[m]

ep – espessura da lage [m]

GD - número de graus-dias de aquecimento para cada concelho de Portugal Lpt – ponte térmica linear [W/ºC]

2D j i,

L - coeficiente de transmissão térmica global bidimensional [W/m.ºC] lj – comprimento [m]

Nac - necessidades nominais anuais de energia para produção de águas quentes sanitárias

[kWh/m2.ano]

Nic - necessidades nominais anuais de energia útil para aquecimento [kWh/m 2

.ano] Nvc - necessidades nominais de energia útil para arrefecimento [kWh/m

2

.ano] Ntc - necessidades globais de energia primária [kWh/m

2

.ano]

Qt - perdas de calor por condução através da envolvente dos edifícios [W]

Qv - perdas de calor resultantes da renovação de ar [W]

Qgu - ganhos de calor úteis [W]

Qpt - perdas de calor pelas pontes térmicas lineares [W]

Qext - às perdas de calor pelas zonas correntes das paredes, envidraçados e pavimentos em contacto

com o exterior [W]

Qlna - perdas de calor pelas zonas correntes das paredes, envidraçados e pavimentos em contacto

com locais não aquecidos [W]

Qpe - perdas de calor pelos pavimentos e paredes em contacto com o solo [W]

Ui – coeficiente de transmissão térmica [W/m 2

.ºC]

Ubât - coeficiente médio de perdas pela envolvente (valor real) [W/m 2

.ºC] Ubât,ref - coeficiente médio de perdas pela envolvente (valor de referência) [W/m

2

.ºC] Θ – _{temperatura [ºC]}

λ – condutibilidade térmica [W/m.ºC]

τ – _{coeficiente de redução de temperatura de um local não aquecido [-]} ϕ – fluxo de calor [W]

ᵡk - os coeficientes de transmissão térmica pontual [W/ºC]

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CSTB – Centre Scientifique et Technique du Bâtiment

ITE50 - Coeficientes de transmissão térmica de elementos da envolvente dos edifícios RCCTE – Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios RT2000 - Réglement Thermique 2000

RT2005 – Réglement Thermique 2005 VDP – Valores por defeito propostos

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1

INTRODUÇÃO

1.1. ENQUADRAMENTO

No estudo do comportamento térmico e da eficiência energética dos edifícios é essencial, em situação de Inverno, o cálculo das perdas térmicas para o exterior, tanto pelas zonas correntes da envolvente como pelas zonas particulares da envolvente, as quais se designam por pontes térmicas.

A existência de pontes térmicas na envolvente dos edifícios tem implicações negativas no que diz respeito ao consumo de energia para o aquecimento (pelo acréscimo da perda térmica para o exterior) e ao risco de ocorrência de determinadas patologias como as condensações superficiais, o desenvolvimento de bolores, o aparecimento de manchas nas superfícies interiores dos elementos construtivos, a degradação de revestimentos interiores e eventual fissuração.

Em Portugal, o documento que define o método de cálculo e os valores dos coeficientes de transmissão térmica lineares das pontes térmicas é o Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios (RCCTE) [2].

No entanto, tem-se verificado que os valores dos coeficientes de transmissão térmica lineares aí propostos, em diversas tabelas, são pouco precisos, apresentando valores que se distanciam dos valores de referência que decorrem da aplicação da norma europeia ISO 10211:2007 [6]. Assim, o processo moroso de aplicação das referidas tabelas no cálculo das pontes térmicas lineares não se reflete na exatidão dos resultados. Pelo que, faz todo o sentido avaliar o peso das pontes térmicas lineares para a definição de um conjunto de valores por defeito a incluir no RCCTE, próximos dos valores de referência, mas que permitam simplificar o processo, deixando no entanto em aberto a eventual utilização de outros métodos mais detalhados.

1.2. OBJETIVOS

Perante a problemática da quantificação das pontes térmicas lineares pretende-se, no presente trabalho, propor uma tabela simples e de fácil aplicação para os projetistas, com valores por defeito de coeficientes de transmissão térmica lineares para os casos que mais frequentemente se encontram nos edifícios da atual construção portuguesa.

Para isso, foi feita uma análise comparativa entre os valores resultantes de uma simulação numérica feita a partir do programa KOBRA [8] (valores esses tomados como referência por seguirem o cálculo definido na norma ISO 10211) e os valores adotados por um trabalho desenvolvido na FEUP (por João Castro) [3] que se baseou no regulamento francês – RT2005 [9].

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Por fim, é apresentada uma proposta de valores por defeito de coeficientes de transmissão térmica linear, a utilizar numa futura revisão do RCCTE.

1.3. ESTRUTURA DO TRABALHO

A dissertação é iniciada, neste primeiro capítulo, com a apresentação da sua motivação e respetivo enquadramento, objetivos e estrutura do trabalho elaborado.

No segundo capítulo é definido o conceito de ponte térmica e são analisados os métodos de cálculo dos coeficientes de transmissão térmica linear do atual regulamento português - RCCTE, do regulamento francês - RT2005 e da aplicação informática KOBRA (que segue o método de cálculo da norma EN ISO 10211).

No terceiro capítulo é feita uma análise de sensibilidade dos valores dos coeficientes de transmissão térmica linear com o programa KOBRA, por forma a perceber como variam esses valores para os principais tipos de ligações que fazem parte da prática construtiva portuguesa.

No quarto capítulo é feita uma análise comparativa dos valores dos coeficientes de transmissão térmica linear, calculados no terceiro capítulo, com os valores resultantes da aplicação das tabelas baseadas no método francês.

No quinto capítulo são apresentados valores por defeito de coeficientes de transmissão térmica linear, a utilizar em alternativa aos valores do RCCTE no cálculo das perdas térmicas lineares.

No sexto capítulo é feita a aplicação dos valores por defeito propostos, bem como a aplicação de outros conjuntos de valores a cinco projetos, de forma a poder avaliar e validar os valores propostos. Por último, o sétimo capítulo é dedicado às conclusões finais sobre os resultados obtidos ao longo deste trabalho.

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2

PONTES TÉRMICAS:

ENQUADRAMENTO TEÓRICO

2.1PONTE TÉRMICA –DEFINIÇÃO

Designa-se, de uma forma geral, por ponte térmica, o conjunto de fenómenos localizados de transferência de calor na envolvente de um edifício, que acarreta uma redução das características de isolamento térmico desses locais em relação à zona corrente. Uma outra abordagem ao conceito de ponte térmica, que a permite definir cabalmente, versa a não unidireccionalidade do fluxo de calor em toda a parte da envolvente do edifício. Partindo dessa premissa (da não unidirecionalidade), verifica-se que a resistência térmica dos elementos não é uniforme na sua área.

Tal como vem definido na norma EN ISO 10211:2007 [6], em determinadas zonas, existem alterações das propriedades dos materiais (i.e, condutibilidade térmica) e da geometria dos elementos construtivos (i.e, diferença entre as superfícies interna e externa, o que sucede nas ligações parede/piso/tecto) que determinam a ocorrência das pontes térmicas.

O fenómeno físico que ajuda a explicar o que está por detrás da definição de ponte térmica prende-se com o facto de, nas zonas onde elas existem, as linhas de fluxo de calor (bidimensionais, se lineares, ou tridimensionais, se pontuais) deixarem de ser rectilíneas (o que sucede num processo unidireccional), assumindo distintas direcções, nas quais a resistência de passagem ao calor é menor e a concentração das linhas de fluxo de calor é maior.

As pontes térmicas determinam heterogeneidades na distribuição das temperaturas superficiais internas dos elementos, que resultam em maiores taxas de perdas de calor (temperatura superficial mais baixa que a zona corrente), potenciando um maior risco de condensações e, consequentemente, o aparecimento quer de patologias funcionais, quer de patologias construtivas.

No cálculo de uma ponte térmica que cumpra com as normas europeias, é necessário que este faça uso de métodos de resolução numérica (como os métodos dos elementos finitos ou das diferenças finitas). Os programas de cálculo deverão estar em conformidade com o anexo A da norma EN ISO 10211 [6]. Portanto, pela aplicação do método de cálculo que consta na norma EN ISO 10211:2007, foi possível obter os coeficientes de transmissão térmica linear (Ψ) que são objeto de análise neste trabalho.

2.2.PONTES TÉRMICAS PELO REGULAMENTO PORTUGUÊS –RCCTE

O Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios (RCCTE) [2], aprovado pelo Decreto-Lei nº 80/2006, tem como principais objetivos a satisfação das condições de conforto térmico nos edifícios (de aquecimento, arrefecimento e ventilação) para garantir a qualidade do ar no

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interior dos edifícios e as necessidades de água quente sanitária sem necessidades excessivas de energia, bem como a minimização de efeitos patológicos derivados das condensações superficiais e no interior dos elementos da envolvente.

Para a caracterização do comportamento térmico dos edifícios são definidos diferentes índices e parâmetros. Os índices fundamentais na quantificação são os valores das necessidades nominais anuais de energia útil para aquecimento (Nic), as necessidades nominais de energia útil para arrefecimento

(Nvc), as necessidades nominais anuais de energia para produção de águas quentes sanitárias (Nac) e as

necessidades globais de energia primária (Ntc). Os parâmetros complementares são os coeficientes de

transmissão térmica (superficiais e lineares), dos elementos da envolvente, a classe de inércia térmica do edifício ou da fração autónoma, o fator solar dos vãos envidraçados e a taxa de renovação de ar. O regulamento [2] impõe valores limites das necessidades nominais de energia útil para aquecimento, para arrefecimento e para preparação de águas quentes sanitárias, ou seja, Nic ≤ Ni, Nvc ≤ Nv e Nac ≤

Na, bem como para as necessidades globais anuais nominais específicas de energia primária (Ntc ≤ Nt).

O cálculo das necessidades nominais de aquecimento (Nic) resulta da soma das perdas de calor por

condução através da envolvente dos edifícios (Qt), das perdas de calor resultantes da renovação de ar

(Qv) e dos ganhos de calor úteis (Qgu), resultantes da iluminação, dos equipamentos, dos ocupantes e

dos ganhos solares através dos envidraçados. Com Ap definida como área útil de pavimento (m 2

), para um edifício, a expressão de cálculo é a seguinte:

p gu v t A Q Q Q Nic= + − (1)

Neste trabalho interessa-nos especificamente o estudo das perdas térmicas de calor por condução através da envolvente dos edifícios (Qt), uma vez que a as perdas de calor pelas pontes térmicas

lineares (Qpt) estão contabilizadas nesta parcela.

pt pe a ln ext t Q Q Q Q Q = + + + [W] (2)

Qext corresponde às perdas de calor pelas zonas correntes das paredes, envidraçados e pavimentos em

contacto com o exterior, Qlna corresponde às perdas de calor pelas zonas correntes das paredes,

envidraçados e pavimentos em contacto com locais não aquecidos e Qpe corresponde às perdas de calor

pelos pavimentos e paredes em contacto com o solo.

As perdas de calor lineares unitárias (por grau centígrado de diferença de temperatura entre os ambientes interior e exterior) através das ponte térmicas Lpt são dadas por:

j j

pt B

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GD L 024 . 0 Qpt = • pt• [kWh] (4)

Em que GD é o número de graus-dias de aquecimento para cada concelho de Portugal (constando em anexo no regulamento).

Os valores dos coeficientes de transmissão térmica estão definidos pelo RCCTE [2] em oito configurações tipo, cada uma delas apresentando três opções de isolamento térmico.

As oito configurações tipo correspondem a:

Ligação da fachada com pavimentos térreos;

Ligação da fachada com pavimentos sobre locais não aquecidos ou exteriores; Ligação da fachada com pavimentos intermédios;

Ligação da fachada com cobertura inclinada ou terraço; Ligação da fachada com varanda;

Ligação entre duas paredes verticais (ângulo saliente); Ligação da fachada com a caixa de estore;

Ligação da fachada com padieira, ombreira ou peitoril. As três opções de isolamento térmico correspondem a:

Isolamento pelo interior; Isolamento pelo exterior;

Isolamento repartido ou isolante na caixa-de-ar de paredes duplas.

Não são contabilizadas as pontes térmicas lineares nos seguintes casos:

Paredes interiores intersectando a cobertura e pavimentos, quer sobre o exterior, quer sobre espaços não úteis (locais não aquecidos);

Paredes interiores separando um espaço útil de um espaço não útil adjacente desde que

τ˂0.7; e i a ln i θ − θ θ − θ = τ (5)

Sendo Θi a temperatura do ambiente interior, θlna a temperatura do ambiente do local não aquecido e θe

a temperatura do ambiente exterior.

Quando existem paredes que separam um espaço aquecido de um não aquecido (com τ ≥ 0,7) podemos determinar as pontes térmicas que existem na ligação entre os dois espaços, fazendo uso de uma fórmula que é ligeiramente distinta da que se obtém pela aplicação da equação (3). Nesta nova expressão, multiplica-se o valor que resulta da equação (3) por τ.

) (

Lpt=

∑

Ψj•Bj•τ [W/ºC] (6)

Em jeito de conclusão, podemos constatar que o RCCTE visa, fundamentalmente, qualificar e selecionar frações e edifícios com maiores ou menores consumos de energia, para, dessa forma, proceder-se a uma certificação energética consentânea com o regulamento em causa. Assim, construindo com um maior conforto, que se traduz numa maior eficiência energética, edificar-se-á com uma maior durabilidade e sustentabilidade. Na prática, pelo facto de se projetarem e de se construírem paredes com cada vez menores valores de coeficientes de transmissão térmica (e mais estáveis) estaremos a dar passos firmes e seguros rumo ao desiderato energético almejado.

(26)

2.3PONTES TÉRMICAS PELO REGULAMENTO FRANCÊS –RT2005

O regulamento térmico francês RT2005 [7], que se inscreve na continuação do anterior regulamento (RT2000), é ainda mais estrito que o seu antecessor no que diz respeito aos requisitos em termos de consumo de energia (15 a 20% inferiores aos do RT2000). Ele surge como resposta à transposição para a lei francesa da diretiva europeia (nº2002/91/CE) sobre a performance energética dos edifícios [12].

Encontra-se definido pelos artigos L.111-9, R.111-6 e R.111-20 do “Code de la construction et de l'habitation”, formando parte dum conjunto de documentos legislativos que se apoiam numa série de documentos técnicos.

O método de cálculo do RT2005 [7] remete para o despacho de 24 de Maio de 2006 da regulamentação francesa [12], no qual se encontram descritas e regulamentadas as características térmicas dos edifícios novos e das partes novas dos edifícios existentes. Nele encontra-se definido que as perdas térmicas de um edifício por transmissão pela envolvente se caracterizam pelo coeficiente médio de perdas pela envolvente, definido como Ubât e que se encontra expresso em W/m

2

.ºC. Ainda no mesmo despacho é dito que o Ubât ≤ Ubât,ref, , sendo que Ubât,ref é o coeficiente médio de perdas pela

envolvente (valor de referência) e Ubât é coeficiente médio de perdas pela envolvente (valor real).

O cálculo dos valores Ubât e Ubât,ref, e das características térmicas mínimas vem descrito no documento

“Règles Th-U” [9]. Nele estão englobadas as regras de cálculo relativas à determinação do coeficiente médio de perdas por transmissão através da envolvente do edifício, incluindo também o cálculo das perdas de calor por pontes térmicas lineares.

As regras Th-U estão divididas em cinco fascículos: Coeficientes Ubât

Materiais;

Partes envidraçadas; Partes opacas das fachadas Pontes térmicas

No primeiro dos fascículos calcula-se o coeficiente Ubât pela expressão seguinte:

∑ ∑ • +∑ + ∑ • = i A j k k χ ) j l j (Ψ ) i i A i (U bât U (7)

(27)

de paredes interiores com locais não aquecidos, independentemente do valor de b, uma vez que o regulamento português distingue os locais não aquecidos com τ superior ou inferior a 0.7.

Para simplificação e uniformização, considerou-se o símbolo τpara o método francês (substituindo o símbolo b). Assim, de forma similar ao método português, isto é, tendo em conta as possíveis ligações com locais não aquecidos e já desprezando as perdas térmicas pontuais, a equação (6) é dada por:

∑ ∑ • • + ∑ • • = i A j ) j l j (Ψ ) i i A i (U bât U j τ τi (8)

Para as ligações com o exterior, os coeficientes

τ

tomam um valor unitário. O regulamento francês fornece tabelas com valores predefinidos para o coeficiente

τ

e, tal como no método português, dependentes do tipo de espaço e das áreas de ligação a espaços aquecidos e ao exterior.

No cálculo dos coeficientes de transmissão térmica linear (Ψ), o regulamento francês remete para a consulta do documento “Règles Th-U pour les bâtiments existants” [9], onde, no quinto fascículo (denominado “Ponts Thermics”), são descritos os princípios de cálculo das pontes térmicas. No capítulo III desse mesmo documento são facultados os valores Ψ (por defeito) para os casos mais usuais.

O extenso catálogo onde se encontram os valores por defeito de Ψ está dividido em duas partes distintas. A primeira parte não é mais do que um catálogo simplificado onde são considerados os casos mais frequentes da construção francesa. Na segunda parte é apresentado um catálogo detalhado de valores por defeito que poderá ser utilizado sempre que o valor de Ψ não figure no catálogo simplificado.

(28)

(29)

engenheiros e, por outro lado, construir uma base de dados chamada EUROKOBRA que fosse representativa dos detalhes das pontes térmicas dos países que participaram na sua elaboração.

Tal como se encontra descrito no seu manual [8], a aplicação ou programa KOBRA, desenvolvido pela empresa belga Pysibel, faz uso de um programa de cálculo automático, KOBRU86, e de uma base de dados 2D (EUROKOBRA) com detalhes construtivos e seus respectivos comportamentos térmicos que cumprem com a norma ISO 10211 (respeitante às pontes térmicas na construção de edifícios). A base de dados EUROKOBRA, que pode ser acessada através do programa KOBRA, foi desenvolvida sobre a supervisão de um projecto denominado “EC-SAVE” no qual participaram oito países, liderados pelo CSTC (Centre Scientifique et Technique de la Construction, Instituto Belga de Pesquisa e Construção). Essa base de dados, ou atlas, contém a geometria em 2D dos detalhes, onde se incluem as condutibilidades térmicas dos materiais; dentro de uma determinada tipologia do detalhe o utilizador pode variar as condições de fronteira, o tamanho na vertical ou horizontal de cada elemento e a condutibilidade de cada material utilizado.

Pelo uso do programa KOBRA é possível determinar os factores de temperatura em determinados pontos-chave bem como os coeficientes de transmissão térmica linear (baseados nas dimensões internas e externas dos edifícios).

O processo de cálculo dos coeficientes de transmissão térmica linear (ᴪ) envolve um determinado número de passos e tem início com a determinação do fluxo de calor (ϕ) que atravessa o pormenor construtivo considerado (envolvendo um processo de transmissão de calor bidimensional). A determinação de ϕ consegue-se através da resolução de um sistema de equações que têm em conta as leis da conservação da energia (diѵ q = 0) e de Fourrier (q = λ grad θ).

(

Θi−Θj

)

× = Φ 2D j i, j i, L (9)

Obtido o valor para o fluxo de calor, é possível, pela aplicação da expressão (9), determinar o coeficiente de transmissão térmica global de um ambiente i para um ambiente j ( 2D

j i,

L ), onde Θié a

temperatura no ambiente i e Θj a temperatura no ambiente j.

Após o cálculo de 2D j i,

L , determina-se o coeficiente de transmissão térmica linear (ᴪ) pela expressão 10: k k 2D j i, U l L ψ= −

∑

• (10)

Em que Li,j2D (W/mK) é o coeficiente de transmissão térmica global no cálculo a duas

dimensões do componente que separa dois ambientes que foram considerados;

Uk (W/m²K) é o coeficiente de transmissão térmica superficial do componente k que

separa os dois ambientes que foram considerados;

lk(m) é o comprimento dentro do modelo geométrico de duas dimensões no qual se aplica

o valor de UK(note-se que, na realidade o coeficiente U se aplica a uma área mas, neste

caso, a geometria simulada no programa tem um dimensão unitária na direcção perpendicular ao seu perfil transversal).

(30)

(31)

3

ANÁLISE DE SENSIBILIDADE DOS

VALORES DOS COEFICIENTES DE

TRANSMISSÃO TÉRMICA LINEAR

3.1.DESCRIÇÃO DO MÉTODO

Na génese desta tese está o objetivo de propor valores de coeficientes de transmissão térmica linear (Ψ) por defeito a utilizar na aplicação do RCCTE [2], mantendo a estrutura de aplicação do atual método que é seguido pelo regulamento português, por forma a permitir uma aplicação mais rápida e menos dúbia, evitando assim uma morosidade no trabalho que não é refletida na exatidão dos resultados finais. Definiram-se, para isso, os principais tipos de pontes térmicas:

Ligação fachada – pavimento sobre local não aquecido ou exterior; Ligação fachada – pavimento intermédio;

Ligação fachada – varanda/terraço; Ligação fachada – cobertura;

Ligação entre duas paredes verticais; Ligação fachada – caixilharia; Ligação fachada – caixa de estore.

Consideraram-se três situações distintas, de acordo com a prática construtiva portuguesa: isolamento pelo interior, isolamento pelo exterior e isolamento repartido ou na caixa-de-ar de paredes duplas. De modo a perceber se os valores encontrados são excessivamente conservativos ou, pelo contrário, se subestimam o valor das pontes térmicas reais, recorreu-se a uma aplicação informática (KOBRA) [8], desenvolvida por um projeto europeu e que tem por base o programa de simulação numérica KOBRU86 desenvolvido pela Physibel. Fazendo uso desse mesmo programa, simularam-se diferentes

configurações, fazendo variar as espessuras da parede e da laje, bem como os materiais da parede (alvenaria de tijolo ou betão).

A escolha dos pormenores construtivos foi feita com base na prática corrente de construção em Portugal e os valores das condutibilidades térmicas dos materiais (λ) estão de acordo com o documento ITE50 [13] publicado pelo LNEC.

Para que seja possível a obtenção de um bom espetro de valores, serão combinadas diferentes espessuras de parede e de laje. Nos casos em que o isolamento está aplicado pelo interior e pelo exterior da parede consideraram-se três espessuras de parede (20, 25 e 30cm). No caso do isolamento repartido, consideraram-se duas situações distintas na constituição física das paredes, uma com um pano de alvenaria de 15cm e um de 11cm e outra com um pano de 15cm e um de 7cm (este último par de valores foi unicamente utilizado para o caso das paredes serem constituídos por alvenaria de tijolo,

(32)

uma vez que no documento ITE50não consta o valor da resistência térmica dos blocos de betão com 7cm). De notar que não foi intenção deste trabalho recomendar as paredes aqui consideradas. As mesmas foram assim definidas com o intuito de estudar a situação mais desfavorável.

As espessuras da laje que foram consideradas incluem três valores distintos (10, 20 e 30cm) em todos os casos, independentemente da posição do isolamento.

Definiram-se os materiais constituintes das paredes e das lajes (de pavimento e de cobertura) adaptando-se, o melhor possível, os esquemas existentes na aplicação informática KOBRA.

Para a constituição das paredes foram escolhidos os seguintes materiais: reboco tradicional, alvenaria de tijolo cerâmico ou de blocos de betão normal e isolamento poliestireno expandido extrudido (XPS) Para a constituição do pavimento escolheram-se: laje maciça de betão armado, isolamento XPS, camada de regularização de betão leve e revestimento cerâmico de piso.

Para a constituição da cobertura os materiais escolhidos foram os seguintes: reboco tradicional, laje maciça de betão armado, camada de forma de betão leve, isolamento XPS e filtro geotêxtil. As restantes camadas constituintes foram desprezadas para admitir uma proteção mecânica constituída por placas com junta aberta.

Depois de definidos os materiais, fixaram-se as espessuras do reboco (2cm), do isolamento (4cm), da camada de forma (5cm) e do revestimento de piso (2cm). Estes materiais apresentam estas espessuras em todas as configurações.

Por questões de coerência e de forma a ser possível a comparação de valores, utilizaram-se os mesmos materiais em todas as configurações, cujas condutibilidades térmicas equivalentes são apresentadas em anexo.

3.2.ISOLAMENTO TÉRMICO APLICADO PELO INTERIOR DA PAREDE DE FACHADA

3.2.1.LIGAÇÃO DA FACHADA COM PAVIMENTO SOBRE O EXTERIOR OU LOCAL NÃO AQUECIDO (L.N.A.)

No estudo deste caso consideraram-se duas situações distintas, uma primeira em que o isolamento se aplica sobre a laje e uma segunda em que o isolamento se aplica sob a laje.

Os resultados são representados seguidamente na figura 3.1 para os casos em que o isolamento está sobre a laje e na figura 3.2 para o caso em que o isolamento está aplicado sob a laje.

Para melhor compreender e visualizar os resultados optou-se por apresentá-los em forma de figuras. Os valores calculados dos coeficientes de transmissão térmica linear podem ser consultados no anexo A3.

(33)

Quadro 3.1 – Resumo das configurações estudadas. Configuração ep (cm) em (cm) 1 10 20 2 20 20 3 30 20 4 10 25 5 20 25 6 30 25 7 10 30 8 20 30 9 30 30

Fig.3.1 – Coeficientes de transmissão térmica linear para ligação de fachada com pavimento sobre exterior ou local não aquecido com isolante aplicado sobre a laje.

(34)

Fig.3.2 – Coeficientes de transmissão térmica linear para ligação de fachada com pavimento sobre exterior ou local não aquecido com isolante aplicado sob a laje.

Observando os gráficos é visível que para a situação ilustrada na figura 3.1 as variações relativas à variação das espessuras da parede e da laje são quase insignificantes, sendo que as variações visíveis, mas mesmo assim pouco significativas, são relativamente à construção ser em tijolo ou em blocos de betão. Numericamente falando, estas diferenças são na ordem das 2 centésimas.

De todas as combinações estudadas, o coeficiente de transmissão térmica mais gravoso, com o valor de Ψ = 0,2 W/m.ºC , ocorre na combinação número 9, correspondente a uma espessura de laje de 30cm e a uma espessura de parede também de 30cm. De forma a verificar se a espessura do isolamento seria significativa na quantificação da ponte térmica nesta configuração fizeram-se combinações com espessuras de isolamento de 6cm e 8cm. Dessas combinações, obtiveram-se valores para o coeficiente de transmissão térmica de 0,18 W/m.ºC e 0,15 W/m.ºC para as espessuras de 6cm e 8cm, respetivamente.

No caso de o isolamento estar colocado sob a laje, constata-se pela análise da figura 3.2 que a espessura da parede não é preponderante na variação dos coeficientes de transmissão térmica linear. As maiores oscilações ocorrem, sim, com a variação da espessura da laje, registando-se maiores valores de pontes térmicas nas combinações 3, 6 e 9, tanto na construção em alvenaria de tijolo como na construção em blocos de betão. O valor máximo encontrado foi de 0.73 W/m.ºC e corresponde à configuração 3.Variando a espessura de isolamento, obtiveram-se coeficientes de transmissão térmica

(35)

3.2.2.LIGAÇÃO DA FACHADA COM PAVIMENTO INTERMÉDIO

Fig.3.3 - Coeficientes de transmissão térmica linear para ligações de fachada com pavimento intermédio.

À semelhança do que sucede na figura 3.2, é percetível a grande influência da espessura da laje no cálculo dos coeficientes de transmissão térmica linear. Nesta ligação (fachada – pavimento intermédio) a variação máxima dos coeficientes transmissão térmica linear acontece para a espessura de parede em =20 cm, onde a diferença entre o coeficiente de transmissão térmica linear para ep =20cm

e o coeficiente de transmissão térmica linear para ep =10 cm é de 0,6 W/m.ºC.

O valor máximo foi obtido para a configuração 3, correspondente ao valor de 1,3 W/m.ºC.

Quanto às diferenças entre blocos de betão e tijolo, os valores mais altos de Ψ correspondem à construção em blocos de betão, com uma diferença de aproximadamente 0,10 W/m.ºC relativamente à construção em tijolo.

Na configuração 3 (onde foi registado o valor máximo de Ψ), com uma espessura de isolamento de 4cm, obtiveram-se valores de coeficientes de transmissão térmica linear de 1,27 W/m.ºC e de 1,24 W/m.ºC para as espessuras de isolamento térmico de 6cm e 8 cm, respetivamente.

3.2.3.LIGAÇÃO DA FACHADA COM VARANDA

Na ligação parede de fachada com varanda agruparam-se dois esquemas de ligação distintos: ligação de parede de fachada com varanda com prolongamento para o exterior (caso em que o prolongamento horizontal da laje se situa em ambiente exterior tanto acima como abaixo da laje) e ligação de parede de fachada com varanda com prolongamento para o exterior e interior (caso em que o prolongamento horizontal da laje se situa em ambiente exterior acima da laje e em ambiente interior abaixo da laje), como é mostrado na figura 3.4.

(36)

Fig 3.4 – Esquemas estudados na ligação da fachada com varanda.

Fig.3.5 - Coeficientes de transmissão térmica linear para ligações de fachada com varanda com prolongamento para o exterior.

(37)

Fig.3.6 - Coeficientes de transmissão térmica linear para ligações de fachada com varanda com prolongamento para o exterior e interior.

Pela análise da figura 3.6 verifica-se que os valores dos coeficientes de transmissão térmica linear são muito baixos comparativamente com os obtidos na ligação da parede de fachada com a varanda com prolongamento para o exterior. Como o objetivo final deste trabalho visa a obtenção de uma tabela com valores por defeito, de cada uma das ligações, os valores deste quadro não foram tomados em linha de conta na quantificação do coeficiente de transmissão térmica linear da ligação de parede de fachada com varanda.

3.2.4.LIGAÇÃO DA FACHADA COM COBERTURA

Pelo facto de na aplicação automática KOBRA não ser possível definir uma geometria de ligação de parede de fachada com cobertura inclinada, correspondente à geometria usual na construção portuguesa, optou-se por estudar apenas a ligação da fachada com cobertura em terraço. Além disso, foi tomada esta opção porque tanto no RCCTE como nas tabelas baseadas no método francês, os valores dos coeficientes de transmissão térmica da ligação de fachada com cobertura são aplicados sem que haja uma distinção se a cobertura é inclinada ou em terraço. Portanto, os valores obtidos na ligação de fachada com cobertura em terraço serão aceitáveis ainda que a cobertura seja inclinada. Foram estudados dois casos distintos tendo em conta a posição do isolamento da cobertura (sob e sobre a laje de cobertura).

(38)

Fig.3.7 - Coeficientes de transmissão térmica linear para ligações de fachada com cobertura com isolamento sobre a laje.

Pela análise da figura 3.7, verifica-se que a espessura da laje é, uma vez mais, o principal fator condicionante para a variação do coeficiente de transmissão térmica linear. A variação máxima dos coeficientes de transmissão térmica linear foi obtida para uma espessura de parede em =20cm com o

valor de 0,37 W/m.ºC. O valor máximo de coeficiente de transmissão térmica linear foi de 0,91 W/m.ºC na configuração 3.

Fazendo variar a espessura do isolamento, obtiveram-se os valores de 0,89 W/m.ºC e 0,87 W/m.ºC para as espessuras de isolamento térmico de 6cm e 8cm, respetivamente.

(39)

Para o caso da ligação da parede de fachada com cobertura com isolamento sob a laje, em todas as configurações testadas, os coeficientes de transmissão térmica linear obtidos apresentam uma variabilidade reduzida. Pelo exposto anteriormente, ao contrário do que sucede nos exemplos anteriores, não existe um fator condicionante no cálculo dos coeficientes de transmissão térmica linear.

A variação máxima dos coeficientes de transmissão térmica linear foi obtida para as espessuras de parede em =20cm e em =30cm com o valor de 0,02 W/m.ºC. O valor máximo de coeficiente de

transmissão térmica linear foi de 0,07 W/m.ºC na configuração 9.

Fazendo variar a espessura do isolamento, obtiveram-se os valores de 0,06 W/m.ºC para as espessuras de isolamento térmico de 6cm e 8cm.

3.2.5.LIGAÇÃO DE DUAS PAREDES VERTICAIS EM ÂNGULO SALIENTE

Fig.3.9 - Coeficientes de transmissão térmica linear para ligações de duas paredes verticais com ângulo saliente.

Pela análise da figura 3.9 verifica-se que os valores dos coeficientes de transmissão térmica linear sofrem alterações mínimas com a variação da espessura da parede (em), bem como com a sua

constituição.

O valor máximo do coeficiente de transmissão térmica, 0,08 W/m.ºC, é obtido para a espessura de parede de 30cm e com uma espessura de isolamento térmico de 4cm. Fazendo variar a espessura de isolamento obtiveram-se os valores de 0,06 W/m.ºC e 0,05 W/m.ºC para as espessuras de 6cm e 8cm, respetivamente.

3.2.6.LIGAÇÃO DA FACHADA COM CAIXILHARIA

Para a ligação da parede de fachada com a caixilharia consideraram-se duas hipóteses: o isolante da parede estar em contacto com a caixilharia e o isolante da parede não estar em contacto com a caixilharia.

Para a hipótese do isolante estar em contacto com a caixilharia foram estudadas três ligações distintas (padieira, ombreira e peitoril) como mostram os quadros A3.9, A3.10 e A3.11 (que se encontram no anexo 3.1). De forma a sintetizar os valores obtidos nestas ligações numa única tabela, correspondente

(40)

às perdas totais através da ligação da fachada com a caixilharia de uma janela, foi elaborado o quadro A3.12 (em anexo) onde se encontram representados os valores médios dos coeficientes de transmissão térmica linear obtidos através de uma média, correspondente à soma de duas vezes o quadro A3.9, com o quadro A3.10 e o quadro A3.11. Na figura 3.10 estão representados os valores do quadro A3.12.

Para a hipótese do isolante não estar em contacto com a caixilharia, foi feita uma análise semelhante à hipótese anterior. Tanto os quadros correspondentes às ligações de fachada com padieira, ombreira e peitoril como o quadro correspondente à ligação total de fachada com caixilharia, se encontram em anexo. Na figura 3.11 estão representados os valores deste último quadro.

Fig.3.10 - Coeficientes de transmissão térmica linear para ligação de fachada com caixilharia (isolante térmico da parede em contacto com a caixilharia).

Analisando a figura 3.10, relativa à ligação da fachada com caixilharia com isolante térmico da parede em contato com a caixilharia, verifica-se que os valores obtidos são todos extremamente baixos, independentemente da espessura da parede e do seu material constituinte.

(41)

Fig.3.11 - Coeficientes de transmissão térmica linear para ligação de fachada com caixilharia (isolante térmico da parede sem contacto com a caixilharia).

Analisando a figura 3.11, relativa à ligação de fachada com caixilharia com isolante térmico da parede sem contato com a caixilharia, verifica-se que o maior valor do coeficiente de transmissão térmica linear é obtido para a construção em blocos de betão e para a espessura de parede em = 30 cm, com

valor de 0,21 W/m.ºC.

3.2.7.LIGAÇÃO DA FACHADA COM CAIXA DE ESTORES

Fig.3.12 – Coeficientes de transmissão térmica linear para ligações de paredes de fachada com caixa de estores.

Com base na análise da figura 3.12 verifica-se que, tanto para a construção em tijolo como para a construção em blocos de betão, os valores dos coeficientes de transmissão térmica linear não apresentam variações significativas com a variação da espessura da parede. No entanto, o maior valor do coeficiente de transmissão térmica linear é obtido para a construção em tijolo e para a espessura de parede em=30cm com o valor de 0,26 W/m.ºC. Fazendo variar a espessura do isolamento, obtiveram-se

(42)

os valores de 0,24 W/m.ºC e 0,23 W/m.ºC para as espessuras de isolamento térmico de 6cm e 8cm, respetivamente.

3.3.ISOLAMENTO TÉRMICO APLICADO PELO EXTERIOR DA PAREDE DE FACHADA

No estudo deste caso consideraram-se duas situações distintas, uma primeira configuração em que o isolamento se aplica sobre a laje e uma segunda configuração em que o isolamento se aplica sob a laje. Os resultados são apresentados seguidamente na figura 3.13 para os casos em que o isolamento está sobre a laje e figura 3.14 para o caso em que o isolamento está aplicado sob a laje.

Fig.3.13 - Coeficientes de transmissão térmica linear para ligações de fachada com pavimento sobre o exterior ou local não aquecido com isolamento sobre a laje.

Na análise da figura 3.13, correspondente à ligação da fachada com pavimento sobre o exterior/local não aquecido com isolamento sobre a laje, verifica-se que nem a variação da espessura da laje nem a variação da espessura da parede provocam alterações significativas dos coeficientes de transmissão térmica linear. Neste caso, o parâmetro que mais condiciona os coeficientes de transmissão térmica linear é o material constituinte da parede, obtendo-se maiores coeficientes de transmissão térmica linear para a construção em blocos de betão.

(43)

Fig.3.14 - Coeficientes de transmissão térmica linear para ligações de fachada com pavimento sobre o exterior ou local não aquecido com isolamento sob a laje.

Pela análise da figura 3.14, que corresponde à ligação da fachada com pavimento sobre o exterior/local não aquecido com isolamento sob a laje, constata-se que, tal como no caso anterior, nem a variação da espessura da laje nem a variação da espessura da parede provocam alterações significativas dos coeficientes de transmissão térmica linear. Também aqui, o parâmetro que mais condiciona os coeficientes de transmissão térmica linear é o material constituinte da parede, apesar das variações não serem tão acentuadas como no caso anterior. Os maiores valores dos coeficientes de transmissão térmica obtêm-se para a construção em blocos de betão.

A maior variação dos coeficientes de transmissão térmica linear entre as construções de blocos de betão e de tijolo cifra-se em 0,18 W/m.ºC. O coeficiente de transmissão térmico linear máximo é de 0,57 W/m.ºC na configuração 9.

Fazendo variar a espessura do isolamento térmico, obtiveram-se coeficientes de transmissão térmica linear de 0,56 W/m.ºC, para espessuras de isolamento térmico de 6 cm e 8 cm.

(44)

Fig.3.15 - Coeficientes de transmissão térmica linear para ligações de fachada com pavimento intermédio.

Analisando a figura 3.15, que diz respeito à ligação de fachada com pavimento intermédio, verifica-se que a espessura da parede e a sua constituição não influenciam o valor dos coeficientes de transmissão térmica linear, sendo a influência da espessura da laje é diminuta.

O valor máximo de Ψ foi registado nas configurações 3, 6 e 9 com o valor de 0,27 (W/m.ºC). Fazendo variar a espessura do isolamento térmico na configuração 3, obtiveram-se coeficientes de transmissão térmica linear de 0,2 e 0,15 (W/m.ºC) para espessuras de isolamento térmico de 6cm e 8 cm, respetivamente.

(45)

Pela análise da figura 3.16, respeitante à ligação da fachada com varanda, é percetível a influência da espessura da laje no cálculo dos coeficientes de transmissão térmica linear. A variação máxima dos coeficientes de transmissão térmica linear verifica-se para a espessura de parede em=20cm, com o

valor de 0,54 W/m.ºC, enquanto o valor máximo foi obtido para a configuração 3, correspondente ao valor de 1,18 W/m.ºC.

Na configuração 3, fazendo variar a espessura do isolamento térmico para 6cm e 8cm, obtiveram-se coeficientes de transmissão térmica linear de 1,16 W/m.ºC e 1,14 W/m.ºC, respetivamente.

Fig.3.17 - Coeficientes de transmissão térmica linear para ligações de fachada com cobertura com isolamento sobre a laje.

Pela análise da figura 3.17, que diz respeito à ligação da fachada com cobertura com isolamento sobre a laje, verifica-se que as alterações mais relevantes nos valores dos coeficientes de transmissão térmica linear se devem às variações da espessura da laje e do material constituinte da parede.

O valor máximo do coeficiente de transmissão térmica linear foi obtido na configuração 9 para a construção em blocos de betão, com o valor de 0,58 W/m.ºC. Fazendo variar a espessura do isolamento na configuração 9, obteve-se um valor de 0,56 W/m.ºC para as espessuras de 6cm e 8cm.

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Fig.3.18 – Coeficientes de transmissão térmica linear para ligações de fachada com cobertura com isolamento inferior à laje.

Se analisarmos a figura 3.18, que versa a ligação de fachada com cobertura de isolamento sob a laje, constata-se que o parâmetro que mais condiciona os coeficientes de transmissão térmica linear é o material constituinte da parede, obtendo-se maiores coeficientes de transmissão térmica linear para a construção em blocos de betão.

O valor máximo do coeficiente de transmissão térmica linear é de 0,44 W/m.ºC na configuração 7. Fazendo variar a espessura do isolamento térmico na configuração 7, obtiveram-se coeficientes de transmissão térmica linear de 0,46 e 0,48 W/m.ºC, para espessuras de isolamento térmico de 6cm e 8cm, respetivamente.

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Analisando a figura 3.19, relativa à ligação de duas paredes verticais em ângulo saliente, verifica-se que os valores dos coeficientes de transmissão térmica linear variam ligeiramente com a variação da espessura da parede.

O valor máximo do coeficiente de transmissão térmica linear encontrado foi de 0,28 para o caso das paredes serem constituídas por blocos de betão com espessura de 30 cm, com o valor de Ψ=0,28 W/m.ºC.

Fazendo variar a espessura do isolamento, obtiveram-se os valores de 0,23 W/m.ºC e 0,20 W/m.ºC para as espessuras de 6cm e 8cm, respetivamente.

3.3.6.LIGAÇÃO DA FACHADA COM CAIXILHARIA

No caso da ligação de fachada com caixilharia a análise seguiu o mesmo procedimento do ponto 3.2.6. As tabelas correspondentes às ligações da fachada com padieira, fachada com ombreira, fachada com peitoril e fachada com caixilharia (correspondente à totalidade de uma janela) podem ser consultadas no anexo 3.2. Em seguida serão apresentados os gráficos correspondentes às ligações totais da fachada com caixilharia para o caso do isolamento da parede estar em contacto com a caixilharia e para o caso do isolamento da parede não estar em contacto com a caixilharia.

Fig.3.20 – Coeficientes de transmissão térmica linear para ligação de fachada com caixilharia (isolante térmico da parede em contacto com a caixilharia).

Analisando a figura 3.20, relativa à ligação de fachada com caixilharia com isolante térmico da parede em contacto com a caixilharia, verifica-se que os valores obtidos são todos extremamente baixos, independentemente da espessura da parede e seu material constituinte.

(48)

Fig.3.21 - Coeficientes de transmissão térmica linear para ligação de fachada com caixilharia (isolante térmico da parede sem contacto com a caixilharia)

Analisando a figura 3.21, relativa à ligação de fachada com caixilharia com isolante térmico da parede sem contacto com a caixilharia, verifica-se que o maior valor de coeficiente de transmissão térmica linear é obtido para a construção em blocos de betão e para a espessura de parede em= 30cm, com o

valor de 0,26 W/m.ºC.

(49)

3.4.ISOLAMENTO TÉRMICO REPARTIDO OU APLICADO NA CAIXA-DE-AR DE PAREDE DUPLA

No caso do isolamento ser repartido ou aplicado na caixa de ar de parede dupla, consideraram.se duas situações distintas na constituição da parede, uma com pano de alvenaria de 15 cm e um de 11 cm, e outra com um pano de 15 cm e um de 7cm.

Em seguida, é apresentado o quadro 3.2, onde estão descritas as espessuras de parede (em) e de laje (ep)

para as diferentes configurações (de 1 a 6) que foram consideradas, por forma facilitar a leitura das figuras.

Quadro 3.2 – Resumo das configurações. Configuração ep (cm) em (cm) 1 10 15+11 2 20 15+11 3 30 15+11 4 10 15+7 5 20 15+7 6 30 15+7

Nas configurações 4, 5 e 6 só constam os coeficientes de transmissão térmica linear para o caso das paredes serem constituídas em alvenaria de tijolo. Isto deve-se ao fato de no documento ITE50 [13] não constarem as resistências térmicas de blocos de betão com 7 cm.

Fig.3.23 – Coeficientes de transmissão térmica linear para ligações de fachada com pavimento sobre o exterior ou local não aquecido com isolamento sobre a laje.

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Observando a figura 3.23, verifica-se que não há grande oscilação de valores de coeficiente de transmissão térmica linear. No entanto, o maior valor de coeficiente de transmissão térmica linear corresponde à configuração 1, para a construção em blocos de betão, com o valor de 0,23 W/m.ºC. Fazendo variar a espessura de isolamento na configuração 1, obtiveram-se os valores de 0,24 W/m.ºC para as espessuras de isolamento de 6 cm e 8 cm.

Fig. 3.24 – Coeficientes de transmissão térmica linear para ligações de fachada com pavimento sobre o exterior ou local não aquecido com isolamento sob a laje.

No caso do isolamento estar situado sob a laje, ilustrado na figura 3.24, as variações relativas à variação das espessuras da parede e da laje são pouco significativas. As oscilações mais visíveis são relativamente à alteração de material constituinte da parede.

O coeficiente de transmissão térmica linear mais gravoso, com o valor de 0,5 W/m.ºC, ocorre para a configuração 3, correspondente à construção em blocos de betão, a uma espessura de laje de 30 cm e a uma parede constituída por um pano de 15 cm e outro de 11 cm.

Variando a espessura de isolamento na configuração 3, obtiveram-se os valores de 0,49 W/m.ºC e 0,48 W/m.ºC, para as espessuras de 6 cm e 8 cm, respetivamente.

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Fig. 3.25 – Coeficientes de transmissão térmica linear para ligações de fachada com pavimento intermédio.

Pela análise da figura 3.25, correspondente à ligação de fachada com pavimento intermédio, constata-se que as maiores oscilações de coeficientes de transmissão térmica linear, ocorrem com a variação da espessura da laje.

O valor máximo do coeficiente de transmissão térmica linear foi obtido na configuração 6, com o valor de 1,19 W/m.ºC.

3.4.3.LIGAÇÃO DA FACHADA COM VARANDA

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Na figura 3.26, correspondente à ligação de fachada com varanda, a espessura da laje é condicionante no cálculo do coeficiente de transmissão térmica linear.

O valor máximo do coeficiente de transmissão térmica linear foi obtido na configuração 6, com o valor de 1,08 W/m.ºC.

Fig. 3.27 – Coeficientes de transmissão térmica linear para ligações de fachada com cobertura com isolamento sobre a laje.

Pela análise da figura 3.27, verifica-se que a espessura da laje é, uma vez mais, o fator condicionante para a variação do coeficiente de transmissão térmica linear.

O valor máximo do coeficiente de transmissão térmica linear foi de 0,57 W/m.ºC, para a construção em blocos de betão, na configuração 3.

Variando a espessura de isolamento na configuração 3, obteve-se o valor de 0,57 W/m.ºC para as espessuras de 6 cm e 8 cm.

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Fig.3.28 – Coeficientes de transmissão térmica linear para ligações de fachada com cobertura com isolamento sob a laje.

Para o caso da ligação de fachada com cobertura com isolamento sob a laje, em todas as configurações testadas, os coeficientes de transmissão térmica linear apresentam uma variabilidade reduzida. Ao contrário do que sucede nos pontos anteriores, não existe um fator condicionante no cálculo dos coeficientes de transmissão térmica linear.

O valor máximo do coeficiente de transmissão térmica linear registado foi de 0,23 W/m.ºC, valor este que se encontra em todas as configurações estudadas.

3.4.5.LIGAÇÃO DE DUAS PAREDES VERTICAIS EM ÂNGULO SALIENTE

Fig. 3.29 – Coeficientes de transmissão térmica linear para ligações de duas paredes verticais com ângulo saliente.