Integração de sistemas energéticos em edifícios estratégias … · Palácio de Cristal de Londres (1851) Paxton (1801-1875) 1 Tecnologia disponível Paulo Mendonça UNIVERSIDADE

Paulo Mendonça

Integração de sistemas energéticos em

edifícios – estratégias contemporâneas

UNIVERSITY OF MINHO

ARCHITECTURE SCHOOL

UNIVERSIDADE DO MINHOESCOLA DE ARQUITECTURA

Energias Renováveis e eficiência energética nos edifícios

ÍNDICE

Introdução – construção: energia, economia e ambiente1

Integração de sistemas ativos3

Integração de sistemas passivos2

Paulo MendonçaUNIVERSIDADE DO MINHO

ESCOLA DE ARQUITECTURA


Conclusões4

A fachada tem uma grande influência no

conforto higrotérmico e iluminação.

A relação entre superfície aberta e

fechada tem variado ao longo da história

e em relação directa com os climas e

disponibilidade de materiais e

tecnologias disponíveis.

1 - Introdução




A Revolução Industrial

trouxe novos métodos de

produção. A construção

metálica tornou possível

grandes áreas de envidraçado

das fachadas exteriores.

Importantes avanços foram

dados pelos projectistas de

estufas, ainda durante o

século XIX, como Charles

Rohault de Fleury, Loudon ou

Paxton.

Estufa no Jardim Botânico de Paris (1833)

Charles Rohault de Fleury (1801-1875)

Palácio de Cristal de

Londres (1851)

Paxton (1801-1875)

1 Tecnologia disponível




Eden Project

Nicholas Grimshaw (2001)

Tecnologia disponível1




CONSUMOS ENERGÉTICOS DOS EDIFÍCIOS

Materiais

Verificam-se em

diversas fases:

Transporte

Consumos da

fase de utilização

Consumos da

fase de construçãoProcessos

Manutenção

Climatização

(Conforto)

Demolição




1 Construção: energia

0,15kW/h 300kW/h

1




Construção: energia

Extracção de

matérias primas

Transporte Construção

Produção

dos materiais

Uso

Deposição

Energia

Matérias

primas

Resíduos

e emissões

Reutilização

Reutilização

Reciclagem do material

Fase de construção - ACV




Construção: energia1

1,5kW/h

150kW/h

1




Construção: energia

Contexto geográfico

físico

Condicionantes para

a Eficiencia Energética:

Adequação

socio-cultural

3 R’s (Mat. e Tecn.)

Custo económico

Regulamentação

Utilizadores

Diminuir gastos

supérfluos

Uso racional

Aumentar qualidade

efectiva

1 Construção: energia




Um Norte Americano consome em média 7,9 Tep/ano, considerando que a

alimentação representa apenas 0,11 Tep/ano significa que consome 70

vezes mais energia exossomatica que endossomatica… um Africano

consome em média 0,4 Tep/ano, o que é apenas suficiente para suprir

as necessidades endossomaticas.

1




-

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

9.0

US

A

Tota

lN

ort

hA

meri

ca

Tota

lS

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an

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Germ

any

Port

ug

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To

tal

Afr

ica

Ch

ina

Myan

ma

r

Tota

l A

sia

Pacific

TO

TA

LW

orld

Consumo de energia primária 2013 (Tep/per capita)

1Consumo energia per capita




1

Escola no Malawi:

Escola em Portugal:

Escola em Inglaterra:




Construção: economia

1

Produto Interno Bruto 2005-2010 (PIB PPP/per capita)

Mapa mundial PIB per capita 2010

-

10.000,0

20.000,0

30.000,0

40.000,0

50.000,0

60.000,0

USA Total Americado Norte

Total Americado Sul eCentral

Alemanha Reino Unido Portugal Total Europa& Eurasia

Total MédioOriente eNorte de

África

China Total ExtremoOriente +Pacifico

África do Sul Malawi AfricaSubsariana

TOTALMundial

2005

2010





<€10/m2

>€1.500/m2

>€20.000/m2

1





0

5

10

15

20

25

USA TotalAmerica do

Norte

TotalAmerica do

Sul eCentral

Alemanha Portugal TotalEuropa &Eurasia

TotalMédio

Oriente

China TotalExtremoOriente +Pacifico

África doSul

Malawi AfricaSubsariana

TOTALMundial

2005

2010

Emissões CO2 em 2005 e 2010 (toneladas/percapita)

1

Emissões CO2 da queima combustíveis fósseis desde 1900




Construção: ambiente

Consumo de energia primária 2010 (TEP percapita)

Emissões de CO2 em 2010 (ton percapita)

Ineficiência ambiental do consumo energético (CO2 / TEP percapita em 2010)

1

Emissões CO2 versus consumo energético

-

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

16.0

18.0

20.0

US

A

To

tal N

ort

hA

meri

ca

Tota

l S

ou

than

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Am

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East

South

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Ma

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l A

fric

a

Ch

ina

Myan

ma

r

Tota

l A

sia

Pacific

TO

TA

L W

orld




Construção: ambiente

2 - Integração de sistemas passivos




Sistemas Bioclimáticos em

Habitações

Refrigeração passiva Sistemas activos

produção energética

• Envidraçados

• Lucernário

• Claraboia

• Paredes de

armazenamento térmico

• Estufas

• Coberturas de


• Pavimentos de


• Pavimentos de água

• Pavimentos de pedra

• Parede de água

• Parede de estufa

• Parede dinâmica

• Parede de Trombe

• Cobertura de água

• Estufas

separadas

• Sistemas de

termosifão

• Protecção solar

• Ventilação

• Construções

enterradas

• Refrigeração por

evaporação


desumidificação


radiação nocturna


ventilação dos

elementos de

armazenamento

térmico


ventilação a partir de

zonas separadas

Colectores solares

Células

fotovoltaicas

Turbinas eólicas

Mini-hídricas

• Ventilação natural

• Ventilação cruzada

• Ventilação induzida

• Chaminé solar

• Aspirador estático

• Torre de vento

Directos

Indirectos

Separados

Directos

Separados

Indirectos

Sistemas activos de

aquecimento

Sistemas passivos de

aquecimento

• Estufa adossada

• Estufa integrada




Exterior

Condicionantes do local

Radiação solar

Temperatura

Humidade

Precipitação

Vento

Fontes de ruido

Poluição

Acções mecânicas

Radiação eletromagnética

Envolvente urbana

Recursos locais

Contexto sociocultural

Sistemas Passivos

Isolamento térmico

Sombreamento

Sistemas indiretos

Influencia microclimática

(ex.: água, vegetação, etc.)

Sistemas Ativos

Coletores térmicos

Fotovoltaicos

Híbridos

Publicidade

Conteúdos informativos

Interior

Requisitos

Temperatura e Humidade confortável

Quantidade e qualidade de iluminação

Limitação de emissões tóxicas

Renovação de ar e fornecimento de ar fresco

Nível de ruido confortável

Relação visual com a envolvente exterior

Delimitação do espaço publico e privado

Proteção contra acções mecânicas

Proteção ao fogo

Medidas Passivas complementares

Proteção anti encandeamento

Privacidade (ex.: cortinas)

Distribuição da luz solar

Massa térmica

Medidas Ativas complementares

Convetores/ radiadores

Iluminação artificial

Ar condicionado

Produção de informação

Fachada

Proteção funcional de condições

permanentes e variáveis

(aumentando ou reduzindo o efeito destas)

Funções reguladoras passivas

Controlo/ regulação

Resposta/ mudança

Atenuação/ isolamento

Selante/ barreira

Filtro

Armazenagem

Redireção

Barreira física

Sistemas Ativos integrados

Integração de coletores de ar/água

Painéis solares

Recuperação do calor

Transporte/ disposição de informação

2

Exterior


Radiação solar

Temperatura

Humidade

Precipitação

Vento

Fontes de ruido

Poluição

Acções mecânicas


Envolvente urbana

Recursos locais


Sistemas Passivos

Isolamento térmico

Sombreamento

Sistemas indiretos



Sistemas Ativos

Coletores térmicos

Fotovoltaicos

Híbridos

Publicidade


Interior

Requisitos









Proteção ao fogo





Massa térmica




Ar condicionado


Fachada






Resposta/ mudança


Selante/ barreira

Filtro

Armazenagem

Redireção

Barreira física



Painéis solares


Transporte/ disposiçao de informação

2

Em termos energéticos o vidro distingue-se

de outros materiais de fachada pela

possibilidade de permitir ganhos solares:

a sua selectividade permite transmitir

radiação em forma de luz visível e reter

radiação térmica infra-vermelha.

A condutibilidade térmica do vidro é de

1,1W.m/ºC, um valor relativamente baixo

face à densidade, de 2500kg/m3.

O vidro é o material transparente por

excelência, constituindo a solução de

referência para janelas e fachadas

cortina. A sua substituição por materiais

alternativos, ainda que possível e

efetiva, não tem ainda um significado

relevante sob o ponto de vista

quantitativo.

2




Harpa, Reykjavík, Iceland (2011)

Henning Larsen

2




MyZeil Shopping Mall, Frankfurt (2002-2009)

Massimiliano Fuksas

2




Materiais transparentes e translúcidos

Transparentes

Translúcidos

Rígido

Flexível

Polímeros

PMMA (Acrílico)

PC (Policarbonato)

PVC-U (Cloreto de polivinila)

PS (Poliestireno)

SAN (Estireno acrilonitrilo)

UP (Poliester insaturado)

EP (Resina époxi)

VE (Resina vinilester)

PVC-P (Cloreto de polivinila)

CA/TCA (Acetato/Triacetato de

celulose)

ETFE (Eta-tetrafluoretileno)

Rígido

Flexível

PE-LD / PE-HD (Polietileno)

PP (Polipropileno)

PA (Poliamida)

PC (Policarbonato alveolar)

ABS (Acrilonitrila butadieno estireno)

PF (Resina fenólica)

GFRP (Glass fibre reinforced polyester)

SB (Estireno-butadieno)

ASA (Acrilato estireno acrilonitrilo)

2




2




PMMA - Estádio Olímpico de Munique (1968-72)

Gunther Benisch + Frei Otto2




PC - Aviva Stadium, Dublin (2007-2010)

Populous

2




PC - Maison Latapie, Floirac (1993)

Lacaton & Vassal

2




Pelicula de PVC transparente2




GFRP

Jektvik Ferry Quay

Carl-Viggo HØlmebakk, Manthey Kula

2




PC - Policarbonato alveolar

Patchwork house, Müllheim

(2005) Pfeifer Kuhn

2




Exterior


Radiação solar

Temperatura

Humidade

Precipitação

Vento

Fontes de ruido

Poluição

Acções mecânicas


Envolvente urbana

Recursos locais


Sistemas Passivos

Isolamento térmico

Sombreamento

Sistemas indiretos



Sistemas Ativos

Coletores térmicos

Fotovoltaicos

Híbridos

Publicidade


Interior

Requisitos









Proteção ao fogo





Massa térmica




Ar condicionado


Fachada






Resposta/ mudança


Selante/ barreira

Filtro

Armazenagem

Redireção

Barreira física



Painéis solares



2

Edifício 20 Fenchurch Street, Londres (2014)

Rafael Viñoly

2




http://www.google.pt/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=Q5E_TDPG7YWjnM&tbnid=iZpP6XhI3ZxipM:&ved=0CAUQjRw&url=http%3A%2F%2Fwww.publico.pt%2Fmundo%2Fnoticia%2Farquitecto-nao-pensou-que-luz-reflectida-em-predio-de-londres-derretesse-coisas-1605184&ei=67oyU7nuFeeH0AXCzIHYDg&psig=AFQjCNG8S3ffXv8kC1Y85J7DDs5ntXxfsw&ust=1395919934946051

http://www.google.pt/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=Q5E_TDPG7YWjnM&tbnid=iZpP6XhI3ZxipM:&ved=0CAUQjRw&url=http%3A%2F%2Fwww.publico.pt%2Fmundo%2Fnoticia%2Farquitecto-nao-pensou-que-luz-reflectida-em-predio-de-londres-derretesse-coisas-1605184&ei=67oyU7nuFeeH0AXCzIHYDg&psig=AFQjCNG8S3ffXv8kC1Y85J7DDs5ntXxfsw&ust=1395919934946051

http://www.google.pt/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=zr1uXhvGdKnOjM&tbnid=kYiHV_N3twdTrM:&ved=0CAUQjRw&url=http%3A%2F%2Fwww.dailymail.co.uk%2Fnews%2Farticle-2409710%2FWalkie-Talkie-building-melting-bicycles-Light-reflected-construction-City-skyscraper-scorches-seat.html&ei=absyU5PtNaeb0QXUuYHYDw&psig=AFQjCNFHJAadj40P6Xn0vrRfAyJada7Ttw&ust=1395919930764729

http://www.google.pt/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=zr1uXhvGdKnOjM&tbnid=kYiHV_N3twdTrM:&ved=0CAUQjRw&url=http%3A%2F%2Fwww.dailymail.co.uk%2Fnews%2Farticle-2409710%2FWalkie-Talkie-building-melting-bicycles-Light-reflected-construction-City-skyscraper-scorches-seat.html&ei=absyU5PtNaeb0QXUuYHYDw&psig=AFQjCNFHJAadj40P6Xn0vrRfAyJada7Ttw&ust=1395919930764729

Exterior


Radiação solar

Temperatura

Humidade

Precipitação

Vento

Fontes de ruido

Poluição

Acções mecânicas


Envolvente urbana

Recursos locais


Sistemas Passivos

Isolamento térmico

Sombreamento

Sistemas indiretos



Sistemas Ativos

Coletores térmicos

Fotovoltaicos

Híbridos

Publicidade


Interior

Requisitos









Proteção ao fogo





Massa térmica




Ar condicionado


Fachada






Resposta/ mudança


Selante/ barreira

Filtro

Armazenagem

Redireção

Barreira física



Painéis solares



2

Torre do Reichstag

(1999)2




Exterior


Radiação solar

Temperatura

Humidade

Precipitação

Vento

Fontes de ruido

Poluição

Acções mecânicas


Envolvente urbana

Recursos locais


Sistemas Passivos

Isolamento térmico

Sombreamento

Sistemas indiretos



Sistemas Ativos

Coletores térmicos

Fotovoltaicos

Híbridos

Publicidade


Interior

Requisitos









Proteção ao fogo





Massa térmica




Ar condicionado


Fachada






Resposta/ mudança


Selante/ barreira

Filtro

Armazenagem

Redireção

Barreira física



Painéis solares



2

Massa térmica convencional2




Construção leve

(Temp. interior)

Construção pesada

(Temp. interior)

Temperatura exterior

Temperatura de conforto

Massa térmica não convencional - PCMs

House in Ebnat, Kappel (2002)

Dietrich Schwarz

http://www.glassxpcm.com/

2




Numa Célula tipo Passys foi feito um

ensaio onde se pretendia determinar qual o

efeito dum PCM natural (óleo de côco) como

regulador térmico numa construção sem

qualquer massa térmica. Nas Figuras podem

ver-se imagens da colocação do óleo de

côco no Pavimento da Célula, inserido em

recipientes de plástico, correspondendo a

100kg, ou seja 9,2 kg por m2 de área útil

de pavimento. O total ensaiado de 300 kg

correspondeu a 27,6 kg por m2 de área útil

de pavimento.*

* estudo efectuado na Universidade do Minho pelo autor

no âmbito da Tese de Doutoramento “Habitar sob uma

segunda pele: estratégias para a redução do impacto

ambiental de construções solares passivas em climas

temperados”

Massa térmica não convencional - PCMs2




Exterior


Radiação solar

Temperatura

Humidade

Precipitação

Vento

Fontes de ruido

Poluição

Acções mecânicas


Envolvente urbana

Recursos locais


Sistemas Passivos

Isolamento térmico

Sombreamento

Sistemas indiretos



Sistemas Ativos

Coletores térmicos

Fotovoltaicos

Híbridos

Publicidade


Interior

Requisitos









Proteção ao fogo





Massa térmica




Ar condicionado


Fachada






Resposta/ mudança


Selante/ barreira

Filtro

Armazenagem

Redireção

Barreira física



Painéis solares



2

Exterior


Radiação solar

Temperatura

Humidade

Precipitação

Vento

Fontes de ruido

Poluição

Acções mecânicas


Envolvente urbana

Recursos locais


Sistemas Passivos

Isolamento térmico

Sombreamento

Sistemas indiretos



Sistemas Ativos

Coletores térmicos

Fotovoltaicos

Híbridos

Publicidade


Interior

Requisitos









Proteção ao fogo





Massa térmica




Ar condicionado


Fachada






Resposta/ mudança


Selante/ barreira

Filtro

Armazenagem

Redireção

Barreira física



Painéis solares



2

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Granito, gneisse, pórfiro

Betão de inertes correntes - normal

Argamassa de inertes correntes

Estuque projec tado

Estuque tradic ional, placas de estafe, gesso cartonado

Madeira de massa volúmica elevada

Viroc

Aglomerado de fibras de madeira - denso

Aglomerado de partículas de madeira - extrudidas

Carvalho, freixo, faia, pinho, casquinha, cedro, abeto, choupo

Contraplacado

Aglomerado de partículas de madeira - prensadas

Aglomerado de fibras de madeira - leve

Materiais granulares leves ou fibras soltas

Aglomerado negro de cortiça

Lã de rocha

Fibra de côco

Poliestireno expandido moldado

Lã de vidro

Poliestireno expandido extrudido

Espuma rígida de Poliuretano

Espessura equivalente ao coeficiente de transmissão térmica de

100cm de granito para diversos materiais de construção.

2 Isolamento térmico

Energias Renováveis e eficiência energética nos edifíciosPaulo Mendonça



Tipos de

isolamentos

Espumas

poliméricas

Fibras

inorgânicas

Fibras

orgânicas

Lã de rocha

Fibra de

vidro

EPS/XPS

PUR/PIR

Espuma de

polietileno

Cortiça

Fibra de côco

Espuma de celulose

Lã de ovelha

2 Tipos de isolamento térmico




http://www.google.pt/url?sa=i&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=Fd-lVRFfV3L3pM&tbnid=EIGOF6ucCc89xM&ved=0CAgQjRw&url=http%3A%2F%2Fwww.nuno-cruz.com%2Finfo.php%3Fidentif%3D324&ei=D0kmU6XsBeKU0AW2-ICwDA&psig=AFQjCNGl60V7vRcIJryFBaFs2h3ku2S3TA&ust=1395104399154010

http://www.google.pt/url?sa=i&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=Fd-lVRFfV3L3pM&tbnid=EIGOF6ucCc89xM&ved=0CAgQjRw&url=http%3A%2F%2Fwww.nuno-cruz.com%2Finfo.php%3Fidentif%3D324&ei=D0kmU6XsBeKU0AW2-ICwDA&psig=AFQjCNGl60V7vRcIJryFBaFs2h3ku2S3TA&ust=1395104399154010

http://www.google.pt/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=AY6gXw68Jv6IkM&tbnid=3GU8wiwv98c6TM:&ved=0CAYQjRw&url=http%3A%2F%2Fwww.pavimagos.pt%2Fvantagens-poliuretano-projectado.html&ei=e0kmU9HfL-aX0QXA1YDgBg&bvm=bv.62922401,d.d2k&psig=AFQjCNHuKW6YZtBSjJkpmE1aquf7LXfF6g&ust=1395104461254117

http://www.google.pt/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=AY6gXw68Jv6IkM&tbnid=3GU8wiwv98c6TM:&ved=0CAYQjRw&url=http%3A%2F%2Fwww.pavimagos.pt%2Fvantagens-poliuretano-projectado.html&ei=e0kmU9HfL-aX0QXA1YDgBg&bvm=bv.62922401,d.d2k&psig=AFQjCNHuKW6YZtBSjJkpmE1aquf7LXfF6g&ust=1395104461254117

Síntese de soluções de elementos opacos de fachada e dos isolamentos térmicos

utilizados nestas

Constituição

Isolamento

Po

liest

iren

o

exp

an

did

o m

old

ad

o

Po

liest

iren

o

exp

an

did

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did

o

Esp

um

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Ag

lom

era

do

ne

gro

de

co

rtiç

a

Fib

ra d

e c

õc

o

Localização Solução

Paredes

opacas

de

fachada

Panos

simples

Exterior

Revestimento sobre

isolante

x x o x

Revestimento

independente c/

isolante caixa-de-

ar

x x x x o x x

Interior

Revestimento sobre

isolante

x x x x x x x

Revestimento

independente c/

isolante caixa-de-

ar

x x x x o x x

Panos

múltiplos

Intermédio

Preenchimento

parcial caixa-de-ar

x x x x o x x

Preenchimento

total da caixa-de-

ar

x x x x x x x

Legenda: x – Viável em todas as situações o – Viável em condições especiais (fixações

mecânicas ou adesão a elemento que lhe confira rigidez)

Fonte: Adaptado de (Pina dos Santos 1990) e Catálogo (Isover/Roclaine)

2 Isolamento térmico




2 Isolamento térmico – cx de ar de parede dupla




2 Isolamento térmico exterior - ETICS




https://www.google.pt/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0CAcQjRw&url=https%3A%2F%2Fcatarinaedgar.wordpress.com%2Fa-casa-3%2F&ei=6vBlVePyEMrkUfTpgPgL&bvm=bv.93990622,d.d24&psig=AFQjCNHGWlZCEaUdiWzwjD0jDJEsJLV0-Q&ust=1432830383145655

https://www.google.pt/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0CAcQjRw&url=https%3A%2F%2Fcatarinaedgar.wordpress.com%2Fa-casa-3%2F&ei=6vBlVePyEMrkUfTpgPgL&bvm=bv.93990622,d.d24&psig=AFQjCNHGWlZCEaUdiWzwjD0jDJEsJLV0-Q&ust=1432830383145655

1. Pre-coated and roll formed

aluminum external skin

2. Adhesive file

3. Aluminum extrusion

4. Aluminum honeycomb

5. Pre-coated aluminum internal

skin

2 Fachada ventilada




Painel Kapipane (U – 0,6 a 1,3 W/m2ºC)

Isolamento translucido (SolFas) sobre parede acumuladora

2 Isolamento translúcido

OKAPANE

The Nelson-Atkins Museum of Art, Kansas City (2007)

Steven Holl

2 Isolamento translúcido




http://aedesign.files.wordpress.com/2009/09/1107777886_2006831nama-03831.jpg

http://aedesign.files.wordpress.com/2009/09/1107777886_2006831nama-03831.jpg

Exterior


Radiação solar

Temperatura

Humidade

Precipitação

Vento

Fontes de ruido

Poluição

Acções mecânicas


Envolvente urbana

Recursos locais


Sistemas Passivos

Isolamento térmico

Sombreamento

Sistemas indiretos



Sistemas Ativos

Coletores térmicos

Fotovoltaicos

Híbridos

Publicidade


Interior

Requisitos









Proteção ao fogo





Massa térmica




Ar condicionado


Fachada






Resposta/ mudança


Selante/ barreira

Filtro

Armazenagem

Redireção

Barreira física



Painéis solares



2

2 Sombreamento




Os dispositivos de sombreamento exterior, além de impedirem a radiação directa

de atingir o vidro, permitem a dissipação por convecção do calor absorvido no

material do sombreador. Com proteções interiores, obtém-se um fator de ganho

solar maior, favorável no Inverno mas desfavorável no Verão. A solução ideal

será a de poder contar com as duas situações, utilizando protecção exterior no

Verão e interior no Inverno para regulação da luminosidade e privacidade.

Proteção exterior Proteção interior

Sombreamento2




Exterior


Radiação solar

Temperatura

Humidade

Precipitação

Vento

Fontes de ruido

Poluição

Acções mecânicas


Envolvente urbana

Recursos locais


Sistemas Passivos

Isolamento térmico

Sombreamento

Sistemas indiretos



Sistemas Ativos

Coletores térmicos

Fotovoltaicos

Híbridos

Publicidade


Interior

Requisitos









Proteção ao fogo





Massa térmica




Ar condicionado


Fachada






Resposta/ mudança


Selante/ barreira

Filtro

Armazenagem

Redireção

Barreira física



Painéis solares



2

Fachadas cinéticas2




Instituto do Mundo Árabe (1987)

Jean Nouvel

Pavilhão One Ocean, Yeosu,

Coreia do Sul, Expo 2012

SOMA

2 Fachadas cinéticas




Exterior


Radiação solar

Temperatura

Humidade

Precipitação

Vento

Fontes de ruido

Poluição

Acções mecânicas


Envolvente urbana

Recursos locais


Sistemas Passivos

Isolamento térmico

Sombreamento

Sistemas indiretos



Sistemas Ativos

Coletores térmicos

Fotovoltaicos

Híbridos

Publicidade


Interior

Requisitos









Proteção ao fogo





Massa térmica




Ar condicionado


Fachada






Resposta/ mudança


Selante/ barreira

Filtro

Armazenagem

Redireção

Barreira física



Painéis solares



2

Ganho indirecto

Ganho directo

Ganho directo (Figura 1):

Envidraçados orientados

preferentemente a Sul (para o

hemisfério Norte);

- Sombreadores para Verão;

- Massa térmica interior;

Ganho indirecto (Figura 2):

- Paredes de armazenamento térmico

(Parede acumuladora não ventilada,

Parede de Trombe e Parede dinâmica);

- Cobertura com armazenamento térmico;

- Estufa adossada e estufa integrada;

- Convecção natural (termosifão);

Ganho separado:

Ganho indirecto onde existe uma maior

separação - por distância ou

isolamento entre o armazenamento

térmico e o ambiente a climatizar.

2 Sistemas diretos / indiretos




Parede acumuladora com efeito de Estufa

(durante o dia em Inverno)

Exterior Interior

Parede dinâmica com efeito de Estufa (durante

o dia em Inverno)

InteriorExterior

Parede de Trombe com efeito de Estufa

(durante a noite no Verão)

InteriorExterior

Parede acumuladora com efeito de Estufa

(Durante a Noite em Inverno)

Exterior Interior

Parede de Trombe com efeito de Estufa

(durante o dia em Inverno)

InteriorExterior

2 Sistemas indiretos – paredes trombe




Casa Latapie,

Lacaton & Vassal

b) Estufa Integrada

2 Sistemas indiretos – estufas

a) Estufa adossada




a)

N

O

S

2




CET 2 convencional

Células de Teste de Construções Não Convencionais

CET 1 proposta

Compartimentação

2




Parede mista PMD2.1/15

Parede tipo

Peso específico

[kg/m2]

Dn,w

[dB(A)]

Custo total da Parede na CET 2

[€/m2 de a.u.p.*]

PD1.2/15 313 51 2.439

PMD2.1/15 257 53 2.139

* a.u.p. – área útil de pavimento

Parede dupla pesada PD1.2/15

Desempenho funcional e custo económico comparado com solução referência2




Energia incorporada dos materiais utilizados nas CET Proposta e Convencional,

por posicionamento dos elementos

0

5.000

10.000

15.000

20.000

25.000

30.000

35.000

40.000

45.000

1 2 3 4 5 6

PE

C (

kW

h)

CET 2 (Convencional)

CET 1 (Proposta)

1 - Fundações

2 - Pavimentos

3 - Paredes, portas e envidraçados

4 - Tectos

5 - Coberturas

6 - Total

2




HABITAR SOB UMA SEGUNDA PELE

UNIVERSIDADE DO MINHO - escola de engenharia - UIMARES

Evolução dos consumos ao longo da vida útil das duas CET

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

CET Proposta CET Convencional

ENERGIA INCORPORADA

(kWh/m2)

ENERGIA DE TRANSPORTE

DE MATERIAIS (kWh/m2)

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

CET Proposta CET Convencional

ENERGIA INCORPORADA +

DE TRANSPORTE (kWh/m2)

CONSUMO ENERGÉTICO

COM AQUECIMENTO NA

VIDA ÚTIL (kWh/m2)

2




Exterior


Radiação solar

Temperatura

Humidade

Precipitação

Vento

Fontes de ruido

Poluição

Acções mecânicas


Envolvente urbana

Recursos locais


Sistemas Passivos

Isolamento térmico

Sombreamento

Sistemas indiretos



Sistemas Ativos

Coletores térmicos

Fotovoltaicos

Híbridos

Publicidade


Interior

Requisitos









Proteção ao fogo





Massa térmica




Ar condicionado


Fachada






Resposta/ mudança


Selante/ barreira

Filtro

Armazenagem

Redireção

Barreira física



Painéis solares



2

Influencia microclimática2




2 Influencia microclimática








Modulares (pequenos

contentores com terra

ou em hidroponia)

Estruturais (Floreiras com terra)

Tradicional

(Raíz no solo)

Fachadas verdes





West School Complex (1997)

Duncan Lewis

2




Fachadas “verdes”3Jardim vertical, CCVF, Guimarães (2008)

Disciplina de Seminário, Lic. Arq., UM

2




**Mumma, Tracy***http://perigordvacance.typepad.com/files/inventoryofcarbonandenergy.pdf****http://www.okalux.de*****Knippers et al.

Transmissão

Luminosa Tv

Peso

próprio

(kg/m2)

Energia

incorporada

(kWh/m2)

Fator

solar g

Coeficiente

U

[W/m2 oC]

Isolamento

Sonoro Rw

Durabilidade

***

Vidro simples incolor

5mm

89% 12,5 68,8 ** 0,87 5,80 30 40 a 70anos

Vidro duplo incolor 6+(12)+4mm 80% 25,0 137,5 ** 0,78 2,90 33 40 a 70anos

Vidro duplo c/ baixa emissividade

6+(16)+4mm

79% 25,0 137,5 ** 0,63 1,40 33 40 a 70anos

Vidro duplo c/ baixa emissividade

6+(16)+4mm (argon na caixa-de-ar)

79% 25,0 137,5 ** 0,63 1,20 33 40 a 70anos

Vidro duplo com aerogel (Okalux

Okagel) 4+(30)+4mm ****

59% 40,1 103,5 *** 0,61 0,60 52 40 a 70anos

Vidro duplo com aerogel (Okalux

Okagel) 4+(60)+4mm ****

45% 40,2 104,9 *** 0,54 0,30 >52 40 a 70anos

Painel GFRP (Scobatherm Nanogel

Translucent) 50mm

23% 12,0 293,2 *** 0,26 0,40 27 30 a 50anos

Polimetilmetacrilato PMMA

4mm *****

92% 4,8 276,4 *** 0,85 5,40 26 34 a 50anos

Polimetilmetacrilato alveolar PMMA

(Plexiglas Alltop) 16mm *****

82% 5,0 287,9 *** 0,91 2,50 22 30 a 50anos

Policarbonato maciço (Makrolon GP)

4mm *****

85% 4,8 150,5 *** 0,88 5,40 21 33 a 50 anos

Policarbonato alveolar (Makrolon

multi-UV 3X/16-25) 16mm

*****

66% 2,5 78,4 *** 0,62 2,00 18 33 a 50 anos

Policarbonato alveolar (Makrolon

multi-UV 5M/40-20) 40mm

*****

47% 4,2 131,7 *** 0,47 1,00 19 30 a 50anos

Propriedades dos envidraçados exteriores e outros materiais transparentes e translúcidos

2




3 - Integração de sistemas ativos




Exterior


Radiação solar

Temperatura

Humidade

Precipitação

Vento

Fontes de ruido

Poluição

Acções mecânicas


Envolvente urbana

Recursos locais


Sistemas Passivos

Isolamento térmico

Sombreamento



Sistemas Ativos

Coletores térmicos

Fotovoltaicos

Híbridos

Publicidade


Interior

Requisitos









Proteção ao fogo





Massa térmica




Ar condicionado


Fachada






Resposta/ mudança


Selante/ barreira

Filtro

Armazenagem

Redireção

Barreira física



Painéis solares



3

Instalação

paralela,

perpendicular ou

oblíqua separada

no exterior da

camada de

estanquicidade

Instalação fixa

sobre a camada de

estanquicidade

Instalação na

camada de

estanquicidade

Instalação fixa

sob a camada de

estanquicidade

Instalação

paralela, oblíqua

ou perpendicular

separada no

interior da camada

de estanquicidade

Posicionamento dos Painéis solares

térmicos ou fotovoltaicos em relação à

camada de estanquicidade da fachada

3




Rendimento dos painéis solares em função da

inclinação, latitude e azimute

3




Exterior


Radiação solar

Temperatura

Humidade

Precipitação

Vento

Fontes de ruido

Poluição

Acções mecânicas


Envolvente urbana

Recursos locais


Sistemas Passivos

Isolamento térmico

Sombreamento



Sistemas Ativos

Coletores térmicos

Fotovoltaicos

Híbridos

Publicidade


Interior

Requisitos









Proteção ao fogo





Massa térmica




Ar condicionado


Fachada






Resposta/ mudança


Selante/ barreira

Filtro

Armazenagem

Redireção

Barreira física



Painéis solares



3

A inclusão de instalações de sistemas

de painéis solares térmicos para AQS

no RCCTE a partir de 2006, seguindo

uma orientação da Directiva

2002/91/CE, lançou novos desafios de

integração arquitectónica para este

tipo de equipamentos

Colectores solares térmicos3




Philippon - Kalt

Architectes Urbanistes

17 Logements Sociaux a Paris 18

Colectores solares térmicos – integração em fachada3




Exterior


Radiação solar

Temperatura

Humidade

Precipitação

Vento

Fontes de ruido

Poluição

Acções mecânicas


Envolvente urbana

Recursos locais


Sistemas Passivos

Isolamento térmico

Sombreamento



Sistemas Ativos

Coletores térmicos

Fotovoltaicos

Híbridos

Publicidade


Interior

Requisitos









Proteção ao fogo





Massa térmica




Ar condicionado


Fachada






Resposta/ mudança


Selante/ barreira

Filtro

Armazenagem

Redireção

Barreira física



Painéis solares



3

Biblioteca Pompeu Fabra

Mataró, Barcelona (1997)

Miquel Brullet

300m2 de painéis na fachada e

300m2 de painéis na cobertura

Potência instalada 52kWp

Produção anual 50MWh(ligada à

rede)

Fachada cortina dupla com

câmara de ar ventilada

(vidro exterior laminado

com módulos PV integrados

em vidro laminado)

Fotovoltaicos – integração em fachada3




http://www.google.pt/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0CAcQjRw&url=http%3A%2F%2Fwww.designbuild-network.com%2Fcontractors%2Fconstruct_materials%2Fenergyglass%2Fenergyglass1.html&ei=NwNmVf7IIYn_UtmmgKAD&bvm=bv.93990622,d.bGQ&psig=AFQjCNG4fvvFKD23axytgkRcoVcbxH8Mgg&ust=1432835252529608

http://www.google.pt/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0CAcQjRw&url=http%3A%2F%2Fwww.designbuild-network.com%2Fcontractors%2Fconstruct_materials%2Fenergyglass%2Fenergyglass1.html&ei=NwNmVf7IIYn_UtmmgKAD&bvm=bv.93990622,d.bGQ&psig=AFQjCNG4fvvFKD23axytgkRcoVcbxH8Mgg&ust=1432835252529608

Fotovoltaicos – integração em cobertura3




http://www.hypeness.com.br/wp-content/uploads/2013/03/telha2.jpg

http://www.hypeness.com.br/wp-content/uploads/2013/03/telha2.jpg

3




Fotovoltaicos – integração em cobertura

Exterior


Radiação solar

Temperatura

Humidade

Precipitação

Vento

Fontes de ruido

Poluição

Acções mecânicas


Envolvente urbana

Recursos locais


Sistemas Passivos

Isolamento térmico

Sombreamento



Sistemas Ativos

Coletores térmicos

Fotovoltaicos

Híbridos

Publicidade


Interior

Requisitos









Proteção ao fogo





Massa térmica




Ar condicionado


Fachada






Resposta/ mudança


Selante/ barreira

Filtro

Armazenagem

Redireção

Barreira física



Painéis solares



3

Painéis ativos híbridos

Colector solar térmico + fotovoltaico

Virtu Hybrid Solar Panel

3




http://www.google.pt/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&docid=CAaqpKE16ufocM&tbnid=jZ5vSfQSedJuFM:&ved=0CAUQjRw&url=http%3A%2F%2Fwww.nakedenergy.co.uk%2Fproduct%2Fhow-it-works%2F&ei=qWkTU4qTA6Lb0QXyxYCAAg&psig=AFQjCNG5ad95AtMAZhmp87QylOH1h9ZMLA&ust=1393867350570235

http://www.google.pt/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&docid=CAaqpKE16ufocM&tbnid=jZ5vSfQSedJuFM:&ved=0CAUQjRw&url=http%3A%2F%2Fwww.nakedenergy.co.uk%2Fproduct%2Fhow-it-works%2F&ei=qWkTU4qTA6Lb0QXyxYCAAg&psig=AFQjCNG5ad95AtMAZhmp87QylOH1h9ZMLA&ust=1393867350570235

Edifício BIQ (Bio Intelligent Quotient),

Hamburg (2013) Arup + SSC Strategic Science

Consultants + Splitterwerk Architects

3




Integração de sistemas energéticos em edifícios

Impactos ambientais

• Energia incorporada

• Recursos materiais

Caixa de ar

• Nenhuma

• Ventilada

• Não ventilada

Custos produção / Custos montagem

• Maior / menor Pré-fabricação

• Mão de obra intensiva / especializada

Peso próprio

• Pesada

• Leve

Permeabilidade ao ar

• Estanque

• Permeabilidade parcial

• Aberta

Material maioritário do cerramento

• Não estrutural

• Estrutural

Camadas

• Simples

• Dupla

• Tripla

• > 3

Controlo passivo

• Nenhum

• Manual, direto/indireto

• Auto-regulação passiva

Permeabilidade à luz

• Opaca

• Translúcida

• Semi-transparente

• Transparente

Sistemas de controlo ativos

• Nenhuns

• Aquecimento / Arrefecimento HVAC

• Iluminação

• Eletricidade

Funcional

Económico

Ambiental

Estrutural

Transversal




4 Conclusões

Obrigado!




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Integração de sistemas energéticos em edifícios estratégias … · Palácio de Cristal de Londres (1851) Paxton (1801-1875) 1 Tecnologia disponível Paulo Mendonça UNIVERSIDADE