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Mestrado em Tecnologia e Gesto das Construes

SEGURANA E CONFORTO DAS CONSTRUESTrabalho PrticoEstudo do Comportamento Trmico de uma Fraco Autnoma de um edifcio de Habitao

Ano Lectivo 2010/2011 Rui Costa - 1050333 Fbio Neves -1050715 Sara Pinto - 1050736

Segurana e Conforto das Construes Estudo do Comportamento Trmico de uma Fraco Autnoma de um edifcio de Habitao

RESUMOEste um trabalho elaborado no mbito da disciplina de Segurana e Conforto na Construo do Mestrado de Tecnologia e Gesto das Construes do ISEP (Instituto superior de Engenharia do Porto). Com o presente trabalho pretende-se desenvolver o estudo do comportamento trmico de uma fraco autnoma de um edifcio habitacional.

ABSTRACTThis is a work for the subject of "Safety and Comfort in Construction" of the Master of Techonology Management and Construction of ISEP (Instituto Superior de Engenharia do Porto). The present work aims to develop the study of thermal behavior of a unit in a building housing.

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IntroduoRefere-se o presente trabalho ao estudo do comportamento trmico de uma fraco autnoma de um edifcio de habitao multifamiliar situado na cidade de Amarante, cuja fachada principal do edifcio est orientada a Sudoeste. Ao presente edifcio aplica-se o Decreto-Lei n 80/2006 de 4 de Abril, publicado em Dirio da Repblica. Os documentos que serviram de apoio para a elaborao deste trabalho foram o RCCTE (Regulamento das Caractersticas de Comportamento Trmico dos Edifcios) para a verificao dos requisitos mnimos de qualidade trmica e conforto, e o ITE 50 (Coeficientes de Transmisso Trmica de Elementos da Envolvente dos Edifcios verso actualizada 2006). Iniciou-se o estudo com a utilizao de uma soluo base, a partir da qual, foram propostas trs solues alternativas com vista melhoria do ndice de Eficincia Energtica (IEE) do mesmo. Na primeira soluo alternativa propusemos incluir dois colectores solares na rede de guas quentes sanitrias, avaliando o respectivo impacto no clculo das necessidades de energia. Para esse efeito recorremos utilizao do programa Solterm. Na segunda soluo alternativa propusemos a substituio do termoacumulador a gs, por um termoacumulador elctrico de pelo menos 100 mm de isolamento, na qual avaliamos a variao das necessidades de energia. No estudo da terceira soluo alternativa propusemos a alterao do tipo de envidraado e fachada exteriores da fraco em estudo, com vista avaliao das alteraes inerentes s necessidades nominais de aquecimento e de arrefecimento. Para esse efeito optamos pela utilizao de fachadas ventiladas, isoladas exteriormente pelo XPS, e pela aplicao do vidro duplo Saint Gobain Planilux 55.1 x 16 x 4.

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NDICEI ESTUDO BASE 1. 2. 3. 4. 5. 6. Definio da fraco autnoma a estudar.......................................................................................... 5 Caractersticas da Fraco ................................................................................................................. 5 Marcao das envolventes................................................................................................................ 5 Dados climticos............................................................................................................................... 6 Determinao dos factores associados a cada espao no aquecido ................................................ 6 Clculo dos Parmetros Trmicos verificao dos Requisitos Mnimos de Qualidade Trmica ............. 6 6.1. Determinao dos coeficientes U em zonas correntes...................................................................... 6 Fachadas (Paredes exteriores) ..................................................................................................... 6 Cobertura ..................................................................................................................................... 7 Parede habitao / lavandaria: .................................................................................................... 7 Parede entre habitaes:............................................................................................................. 8 Pavimento habitao / espao no aquecido:............................................................................. 8 Comparao com os Us mximos (valores expressos em W / (m2.C)):..................................... 9 Comparao com os Us de referncia (valores expressos em W / (m2.C)):.............................. 9 6.1.1. 6.1.2. 6.1.3. 6.1.4. 6.1.5. 6.2. 6.2.1. 6.2.2. 6.3. 6.4.

Verificao dos requisitos mnimos de qualidade trmica em zona corrente.................................. 8

Coeficientes de Transmisso trmica em Pontes Trmicas Planas ................................................. 10 Factores Solares................................................................................................................................. 11 Vos verticais exteriores: ........................................................................................................... 11 Vos verticais interiores:............................................................................................................ 11

6.4.1. 6.4.2. 6.5. 6.6. 6.7. 6.8. 7. 8.

Pontes trmicas lineares ................................................................................................................... 12 Renovaes por hora......................................................................................................................... 12 Inrcia Trmica .................................................................................................................................. 13 Factores associados aos envidraados e necessrios para a quantificao dos ganhos solares.... 15

Definio do sistema de preparao de guas Quentes Sanitrias ................................................... 17 Classe de Eficincia Energtica ........................................................................................................ 18 8.1. Classe Energtica ............................................................................................................................... 18

ANEXO I - Peas Desenhadas ANEXO II - Marcao das envolventes ANEXO III - Folhas de Clculo ANEXO IV - Fichas Tcnicas de Materiais

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II SOLUO ALTERNATIVA N1 1. 2. Definio do estudo alternativo: ..................................................................................................... 23 Determinao da contribuio dos sistemas solares: ....................................................................... 23 2.1. Programa Solterm: ............................................................................................................................ 23 Definio dos dados climticos:................................................................................................. 23 Definio do sistema solar trmico:........................................................................................... 24 Definio do tipo de consumo: .................................................................................................. 25 Anlise do desempenho energtico do sistema trmico........................................................... 26 Anlise ambiental:...................................................................................................................... 26 2.1.1. 2.1.2. 2.1.3. 2.1.4. 2.1.5. 3. 4. 5.

Clculo do valor de Nac; Na; Ntc; Nt: ............................................................................................... 27 Classe de Eficincia Energtica ........................................................................................................ 28 4.1. Classe Energtica:.............................................................................................................................. 28 Concluso da soluo alternativa: ................................................................................................... 28

ANEXO IV - Folhas e clculo ANEXO V - Relatrios Solterm III SOLUO ALTERNATIVA N2 1. 2. 3. 4. Definio do estudo alternativo: ..................................................................................................... 31 Clculo do valor de Nac; Na; Ntc; Nt: ............................................................................................... 31 Classe de Eficincia Energtica ........................................................................................................ 32 3.1. Classe Energtica:.............................................................................................................................. 32 Concluso da soluo alternativa: ................................................................................................... 32

ANEXO VI - Folhas de Clculo IV SOLUO ALTERNATIVA N3 1. 2. Definio do estudo alternativo: ..................................................................................................... 34 Clculo dos Parmetros Trmicos verificao dos Requisitos Mnimos de Qualidade Trmica ........... 34 2.1. 2.2. 3. 4. 5. Fachadas ventiladas .......................................................................................................................... 34 Pontes trmicas planas ..................................................................................................................... 34

Clculo do valor de Nic; Ni; Nvc; Nv; Ntc; Nt: ................................................................................... 35 Classe de Eficincia Energtica ........................................................................................................ 35 4.1. Classe Energtica:.............................................................................................................................. 35 Concluso da soluo alternativa: ................................................................................................... 36

ANEXO VII - Folhas de clculo1050333 - 1050715 - 1050736 Pgina 4/38

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I ESTUDO BASE

1. Definio da fraco autnoma a estudarO edifcio composto por quatro pisos sendo o primeiro piso uma garagem semienterrada, o segundo piso destinado a comrcio e os restantes dois pisos so destinados habitao. Este composto por quatro fraces sendo que a fraco a ser estudada a fraco B que por sua vez igual fraco C (ver identificao da fraco em anexo). No Anexo II do presente trabalho apresentada a planta da fraco com os respectivos pormenores construtivos e a respectivas delimitaes da envolvente.

2. Caractersticas da FracoA fraco dispe de ventilao mecnica nas instalaes sanitrias (90m3/h para cada WC) atravs de um ventilador, na cobertura, tendo o seu motor elctrico uma potncia nominal de 100 W. Em cada cozinha existe um exaustor que, quando em funcionamento, extrai 200 m3/h atravs de um ventilador individual de 125 W. Altura dos envidraados: Janelas 1,20m (o peitoril est a 1m do pavimento); Portas 2,00m. A fraco em estudo dotada de: Rs-do-cho: 1 Cozinha; 1 Lavandaria; 1 Casas de banho; 1 Sala; 1 Copa. 1 Piso: Quartos; 2 Casa de banho; 1 Corredor.

3. Marcao das envolventesJunta-se em anexo as plantas e cortes com a marcao das envolventes do edifcio: Envolvente exterior; Envolvente interior; Envolvente sem requisitos.

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4. Dados climticosO presente edifcio est localizado a uma altitude de, aproximadamente, 125 m cuja zona climtica de Inverno e de Vero so, respectivamente, I2 e V2-Norte. A durao da estao de aquecimento de 6,7 meses e o nmero de graus dias de 2040C.dias. Energia solar mdia mensal incidente numa superfcie vertical incidente a sul na estao de aquecimento (Gs) de 93 (kWh/m.ms). O valor mdio da temperatura do ar (mdio) de 19C e a intensidade da radiao para a estao convencional de arrefecimento a nordeste, sudoeste e sul, so respectivamente 320, 470 e 420 kWh/m.

5. Determinao dos factores associados a cada espao no aquecidoLavandaria = = = =.

. , , ,

. , . ,

,

= 0,704 , como 0,704 0,7 = 0,319 , como 0,319 0,7

Pavimento do quarto com lavandaria. , , ,

Espao comercial , ,

= 3,355 , como 3,355>1 =0,6. , , , , ,

Quarto com garagem, ,

= 0,0466 , como 0,0466 0,7

6. Clculo dos Parmetros Trmicos verificao dos Requisitos Mnimos de Qualidade Trmica6.1. 6.1.1. Determinao dos coeficientes U em zonas correntes Fachadas (Paredes exteriores)

Reboco (3 cm) + EPS ( 4 cm) + tijolo vazado 15 + caixa de ar ( 3 cm) + tijolo vazado 11 + reboco ( 2 cm) Reboco (pelo exterior): e= 3 cm = 1,3 Rt= 0,023 m2 C / W Poliestireno expandido extrudido: e= 4 cm = 0,042 Rt= 0,952 m2 C / W Tijolo vazado: e= 15 cm Rt= 0,39 m2 C / W Caixa-de-ar: e= 3 cm Rt= 0,18 m2 C / W Tijolo vazado: e= 11 cm Rt= 0,27 m2 C / W Reboco (pelo interior): e= 2 cm = 1,3 Rt= 0,015 m2 C / W Rsi= 0,13 m2 C / W1050333 - 1050715 - 1050736 Pgina 6/38

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Rse= 0,04 m2 C / W R= 2,00 m2 C / W U= 0,5 W / (m2.C) 6.1.2. Cobertura

Godo( 2 cm) + isolamento (XPS) ( 4 cm) + tela + camada de forma ( emd= 10 cm) + aligeirada ( tijolo cermico) ( 20 cm) + reboco ( 2cm). Situao de Inverno Fluxo Ascendente Godo: e= 2 cm = 2,0 Rt= 0,01 m2 C / W Poliestireno extrudido: e= 4 cm = 0,037 Rt= 1,081 m2 C / W Camada de forma: e= 10 cm = 0,33 Rt= 0,303 m2 C / W Lage aligeirada: Rt= 0,27 m2 C / W Reboco: e= 2 cm = 1,3 Rt= 0,015 m2 C / W Rsi = 0,10 m2 C / W Rse= 0,04 m2 C / W R= 1,82 m2 C / W U= 0,55 W / (m2 C) Situao de Vero Fluxo Descendente Godo: e= 2 cm = 2,0 Rt= 0,01 m2 C / W Poliestireno extrudido: e= 4 cm = 0,037 Rt= 1,081 m2 C / W Camada de forma: e= 10 cm = 0,33 Rt= 0,303 m2 C / W Lage aligeirada: Rt= 0,27 m2 C / W Reboco: e= 2 cm = 1,3 Rt= 0,015 m2 C / W Rsi = 0,17 m2 oC / W Rse= 0,04 m2 oC / W R= 1,92 m2 C / W U= 0,52 W / (m2.C)

6.1.3.

Parede habitao / lavandaria:

Reboco ( 2 cm) + tijolo vazado 22 cm + reboco ( 2 cm) Reboco: e= 2 cm = 1,3 Rt= 0,015 m2 C / W Tijolo vazado: e= 22 cm Rt= 0,52 m2 C / W Reboco: e= 2 cm = 1,3 Rt= 0,015 m2 C / W Rsi= 0,13 m2 C / W Rse= 0,04 m2 C / W R= 0,72 m2 C / W U= 1,39 W / (m2.C)

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6.1.4.

Parede entre habitaes:

Reboco (2 cm) + beto ( 20 cm) + l de rocha ( 4 cm) + tijolo vazado de 15 + reboco ( 2 cm) Reboco: e= 2 cm = 1,3 Rt= 0,015 m2 C / W Beto: e= 20 cm = 2 Rt= 0,1 m2 C / W L de rocha: e= 4 cm = 0,04 Rt= 1,0 m2 C / W Tijolo vazado: e= 15 cm Rt= 0,39 m2 C / W Reboco: e= 2 cm = 1,3 Rt= 0,015 m2 C / W Rsi = Rse = 0,13 m2 C / W R= 1,78 m2 C / W U= 0,56 W / (m2.C) 6.1.5. Pavimento habitao / espao no aquecido: Soalho em madeira macia densa (1,5 cm) + beto (4 cm) com malha electrossoldada + laje aligeirada ( 34 cm) ( tijolo cermico) + l mineral ( 6 cm) + reboco ( 2 cm) Situao de Inverno: Soalho de madeira: e= 1,5 cm = 0,23 Rt= 0,065 m2 C / W Beto com malha electrosoldada: e= 4 cm = 2 Rt= 0,02 m2 C / W Lage aligeirada (tijolo cermico): e= 34 cm Rt= 0,37 m2 C / W L de rocha: e= 6 cm = 0,04 Rt= 1,5 m2 C / W Reboco: e= 2 cm =1,3 Rt= 0,015 m2 C / W Rsi= 0,10 m2 C / W Rse= 0,04 m2 C / W R= 2,11 m2 C / W U= 0,47 W / (m2.C) Situao de Vero: Soalho de madeira: e= 1,5 cm = 0,23 Rt= 0,065 m2 C / W Beto com malha electrosoldada: e= 4 cm = 2 Rt= 0,02 m2 C / W Lage aligeirada (tijolo cermico): e= 34 cm Rt= 0,37 m2 C / W L de rocha: e= 6 cm = 0,04 Rt= 1,5 m2 C / W Reboco: e= 2 cm =1,3 Rt= 0,015 m2 C / W Rsi= 0,17 m2 C / W Rse= 0,04 m2 C / W R= 2,24 m2 C / W U= 0,45 W / m2.C 6.2. Verificao dos requisitos mnimos de qualidade trmica em zona correnteZonas opacas verticais no exterior Umax (W/(m2.C)) Uref (W/(m2.C)) 1,60 0,60 Zonas opacas horizontais no exterior 1 0,45 Zonas opacas verticais no interior 2 1,20 Zonas opacas horizontais interior 1,3 0,90

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6.2.1.

Comparao com os Us mximos (valores expressos em W / (m2.C)):

Cobertura (situao a qual o U mais gravoso) U = 0,55 1 Cumpre Parede entre habitaes U = 0,56 2 Cumpre Paredes exteriores U = 0,5 1,6 Cumpre Pavimento habitao/ espao no aquecido (Situao a qual o U mais gravoso) U = 0,47 1,30 Cumpre Parede habitao / lavandaria Para a parede da lavandaria tambm deve ser verificado o = 0,8 0,7, logo passa a ter a mesma exigncia que uma parede exterior. U = 1,39 2 Cumpre 6.2.2. Comparao com os Us de referncia (valores expressos em W / (m2.C)):

Cobertura (situao a qual o U mais gravoso) U = 0,55 0,45 No cumpre mas est prximo Parede entre habitaes U = 0,56 1,2 Cumpre Paredes exteriores U = 0,5 0,6 Cumpre Pavimento habitao/ espao no aquecido (Situao a qual o U mais gravoso) U = 0,47 0,90 Cumpre

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Parede habitao / lavandaria U = 1,39 1,2 No Cumpre Todos os Us se aproximam dos Us de referncia com excepo da parede da lavandaria mas isto deve-se sua reduzida rea de parede logo no tem muita relevncia. 6.3. Coeficientes de Transmisso trmica em Pontes Trmicas Planas

Vigas (no so embebidas, logo tm de ser contabilizadas): 29 cm de beto + 4 cm de EPS + 3 cm de reboco Beto Armado: e = 0,29; = 2, logo R= 0,145 m2C/W Reboco : e = 0,03 ; = 1,3, logo R= 0,023 m2C/W EPS: e= 0,04; = 0,042, logo R = 0,95 m2C/W Rse= 0,13 m2C/W Rsi= 0,04 m2C/W Rt = 0,04 + 0,145 + 0,023 + 0,95 + 0,13 = 1,29 m2C/W U = 0,775 W/(m2C) 1 verificao Umx= 1,60 U = 0,775 1,60 OK 2 verificao U da parede exterior= 0,5 Pilares: 29 cm de beto + 4 cm de EPS + 3 cm de reboco Beto Armado: e = 0,29; = 2, logo R= 0,145 m2C/W Reboco : e = 0,03 ; = 1,3, logo R= 0,023 m2C/W EPS: e= 0,04; = 0,042, logo R = 0,95 m2C/W Rse= 0,13 m2C/W Rsi= 0,04 m2C/W Rt = 0,04 + 0,145 + 0,023 + 0,95 + 0,13 = 1,29 m2C/W U = 0,775 W/(m2C) 1 verificao Umx= 1,60 U = 0,775 1,60 OK 2 verificao U da parede exterior= 0,5 U da viga 2 x Uparede ext U 2 x 0,5 = 1 logo 0,775 1 Ok U da viga 2 x Uparede ext U 2 x 0,5 = 1 logo 0,775 1 Ok

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6.4. 6.4.1.

Factores Solares Vos verticais exteriores:

Janelas simples com vidro duplo (Climalit Saint Gobain 4 x 16 x 4) Uw= 2,7 W / m2 C Uw2= 2,5 W / m2 C (Cortina interior opaca) g = 0,76 g max= 0,56 Proteco solar activa Persianas de cor clara (g = 0,04) Vo envidraado da sala; quartos; hall de entrada g = 0,04 < 0,5 (logo verfica g max) a) Estao de aquecimento: Vidro duplo + cortina muito transparente: g = 0,63 b) Estao de arrefecimento: g = (0,30 x 0,76 + 0,7 x 0,04)= 0,256 Caixilharia de plstico (PVC), com corte trmico: ITE50 Quadro III.3: U= 2,7 W / m2 C 6.4.2. Vos verticais interiores:

Cozinha / Lavandaria (Vidro laminado) Vidro simples de 6 mm g = 0 (pois no h incidncia directa da luz solar, um envidraado interior) Caixilharia metlica: ITE50 Quadro III.3: U= 6,5 W / m2 C Como temos Rsi em ambos os lados do envidraado, teremos que descontar o Ser: 1/U= 1/5,5 0,04 + 0,13 = 0,244 m2 C / W U= 1/0,244= 4,1 W / m2 C (Cumpre o valor da tabela III.2 do ITE50)

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6.5.

Pontes trmicas lineares

a) Ligaes entre fachada e pavimentos trreos: No se aplica. b) Ligaes entre fachada e pavimentos sobre locais no aquecidos: Isolamento pelo exterior da parede e pela parte inferior do pavimento e 0,35m =0,55 c) Ligaes entre fachada e pavimentos intermdios: Isolamento pelo exterior da parede e 0,35m =0,40 Isolamento pelo exterior e = 0,20m =0,45 e) Ligaes entre fachada e varanda: Isolamento pelo exterior e 0,35m =0,45 No se aplica. g) Ligaes entre fachada e caixa de estores: No se aplica. h) Ligaes entre fachada com padieira, ombreira e peitoril: Isolamento pelo exterior e em contacto com a caixilharia =0

d) Ligaes entre fachada e cobertura:

f)

Ligaes entre duas paredes verticais:

6.6.

Renovaes por hora H extraco mecnica nas casas de banho. 2 ventilador, da France Air ref. 300A, com uma potncia de 44W Potencia a considerar: 44 + Extraco de 180m3 Dados: Altitude: abaixo dos 600m; Regio A; = 66

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Rogusidade: Tipo II; Altura do Edifcio: inferior a 10 m; Classe de exposio: 2 = 180 /

V= Ap x p-direito = 112,76 x 2,61 = 249,30 m3 = 180 + 249,30 = 0,,

Classe de exposio ao vento = 2

= 0,72 +

Logo,

= 0,72

= 0,72 > 0,1

> 0,1

=0

6.7.

Inrcia Trmica EL1 - Envolvente Exterior

11cm):

Paredes Exteriores (isolamento + tijolo vazado de 15cm + caixa de ar + tijolo vazado de MSi= Malvenaria 15 + Malvenaria 11 MSi= 180+150=330 Kg/m2 MSi > 150 Kg/m2 , ento considera-se, MSi= 150 Kg/m2 Cobertura (camada de forma 10cm + laje aligeirado 20cm): MSi= 0,10*900 + 0,20*1400 = 370 Kg/m2 MSi > 150 Kg/m2 , ento considera-se, MSi= 150 Kg/m2 Pontes trmicas planas (PTP): Pilares (isolamento + Pilar de beto 29cm): MSi= 0,29*2500=725 Kg/m2 MSi > 150 Kg/m2 , ento considera-se, MSi= 150 Kg/m2 Vigas (isolamento + Beto 29cm): MSi= 0,29*2500=725 Kg/m2 MSi > 150 Kg/m2 , ento considera-se, MSi= 150 Kg/m2

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EL2 - Envolvente Interior Parede entre a cozinha e a lavandaria (tijolo vazado de 22cm, sem isolamento): M = = 110 Kg/m2 MSi < 150 Kg/m2 , ento, MSi= 110 Kg/m2

Elementos em contacto com outra habitao Parede entre habitaes 1 Caso (tijolo vazado de 15cm + isolamento): Msi= 180 Kg/m2 MSi > 150 Kg/m2 , ento considera-se, MSi= 150 Kg/m2 2 Caso (parede de beto 20cm + isolamento): Msi= 0.20 x 2500= 500 Kg/m2 MSi > 150 Kg/m2 , ento considera-se, MSi= 150 Kg/m2 Pavimento entre habitao e espao no aquecido (loja): (soalho de madeira + beto de forma + laje aligeirada + isolamento) MSi > 150 Kg/m2 , ento considera-se, MSi= 150 Kg/m2 EL3 - Elementos interiores fraco Paredes divisrias (Alvenaria 11): Msi= 150 Kg/m2 MSi < 300 Kg/m2 , ento, MSi= 150 Kg/m2 Em todas as situaes, temos 2 cm de reboco, ou seja, R =,

,

= 0,015 , logo r=1

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Elementos Paredes Exteriores Cobertura Pontes Trmicas Planas Parede entre a cozinha e a lavandaria Parede entre fraces Pavimento entre a fraco e loja Paredes interiores fraco

Msi (Kg/m2) 150 150 150 110 150 150 150

Ri 1 1 1 1 1 1 1

Si (m2) 32.99 65.66 8.53 4.94 52.72 53.50 89.91 TOTAL

Msi x Ri x Si 4948.5 9849 1279.5 542.3 7908 8025 13486.5 46038.8

Como a inrcia da fraco : =

(

)

=

46038,8 = 408,29 112,76

6.8.

Factores associados aos envidraados e necessrios para a quantificao dos ganhos solares

Tipo de envidraados: Vidro duplo (6 + 16 + 5 mm); caixilharia em PVC; persianas exteriores de rguas plsticas de cor clara Inverno X*GSul*ASN Vero IR* ASN A =A F F g F

Em que:

Aenv = rea de envidraado Fg = fraco envidraada Tipo de caixilharia: PVC RCCTE (pg. 2490) Quadro IV5: Fg= 0,65 (sem quadrcula) Fw= factor de selectividade angular Inverno (RCCTE, pg.2491) Fw= 0,90 Vero (RCCTE, pg. 2503) Fw : - Noroeste=0,85 - Sudoeste=0,85 - Sudeste=0,85 g= factor solar

Inverno: (vidro + cortina muito transparente) g= 0,63 Fs= factor de sombreamento

Vero: (30% de vidro + 70% (vidro+proteco)) g= 0,253

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Fh factor de sombreamento do horizonte: Inverno: NE = 0,96 SE= 0,88 NW= 0,96 SW= 0,88 Vero: NE= 1 SE= 1 NW=1 SW= 1

Fo factor de sombreamento por elementos horizontais: Para = 45 Inverno SW= 0,63 Vero SW= 0,57

FF factor de sombreamento por elementos verticais: Inverno: Ve01 Para um = 60 SW= 0,71 Ve02 Para um =37 SW = 0,93 Ve13 Para um = 60 SW= 0,71 Ve14 Para um =32 SW = 0,96 Vero: Ve01 Para um = 60 SW= 0,71 Ve02 Para um = 37 SW= 0,96 Ve13 Para um = 60 SW= 0,75 Ve14 Para um = 32 SW= 0,961050333 - 1050715 - 1050736 Pgina 16/38

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Clculo de Fs: Condio a verificar:

Determinao de X (factor de orientao) NE ( X = 0,33) NW ( X= 0,33) SE ( X = 0,84) SW ( X = 0,84) Inverno NE Fs= Fh x Fo x Ff Fs= 0,96 x 0,9 = 0,86 X x Fs = 0,33 x 0,86= 0,28 0,27 NW Fs= Fh x Fo x Ff Fs= 0,96 x 0,9 = 0,86 X x Fs = 0,33 x 0,86= 0,28 0,27 SW Fs= Fh x Fo x Ff Fs= 0,71 x 0,88 x 0,63 = 0,39 X x Fs = 0,84 x 0,39 = 0,32 0,27

0,27

Ok!

Ok!

Ok!

7. Definio do sistema de preparao de guas Quentes Sanitrias1 Verificao Nac Na MAQS = 40 lt x 4 T = 60 - 15 = 45 d= 365 dias Qa =

= 3056,51 ( Kw.h/ano)

a = eficincia do equipamento Equipamento escolhido termoacumulador a gs com 50 a 100 mm de isolamento a = 0,75 0,10 = 0,65 Nac = ((Qa/a) Eren Esolar)/Ap = ((3056,51/0,65) 0 0 )/ 112,76 = 41,71 (kW.h/m2.ano) Na=, , ,

=

= 41,95 (kW.h/m2.ano)

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Nac Na 41,71 41,95 OK! Verifica 2 verificao Ntc Nt Ntc = 0,1 x Ntc = 0,1 x x Fpui + 0,1 x x 0,086 + 0,1 x x Fpuv + Na x Fpua,

,

x 0,086 + 41,70 x 0,086 = 3,777 (Kgep/ m 2 . ano)

Nt= 0,9 x ( 0,01 x Ni + 0,01 x Nv +0,15 x Na) Nt = 0,9 x ( 0,01 x 97,25 + 0,01 x 18 +0,15 x 41,95) = 6,701 (Kgep/ m 2 . ano) Ntc Nt 3,777 6,701 OK! Verifica

8. Classe de Eficincia EnergticaConsumo anual global de energia primria para aquecimento, arrefecimento e outros fins: Indicador de Eficincia Energtica calculado com base nos padres nominais regulamentares (IEEnom): Valor mximo permitido para o Indicador de Eficincia Energtica permitido pelo RSECE (IEEref): Emisses anuais de gases de efeito de estufa associadas energia para climatizao e guas quentes:

134,35 kWh/(m2.ano) 4,500 kgep/(m2.ano) (ou outra) 6,701 kgep/(m2.ano) (ou outra) 0,0285 Toneladas de CO2 equivalentes por ano

8.1.

Classe Energtica

B

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ANEXO IPeas desenhadas

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ANEXO IIMarcao das Envolventes

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ANEXO IIIFolhas de clculo

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ANEXO IVFichas tcnicas

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II ESTUDO ALTERNATIVO N11. Definio do estudo alternativo:Neste estudo alternativo, pretende-se apenas incluir na rede de guas quentes sanitrias dois colectores solares (1 m2 por cada ocupante), por forma a analisar o impacto deste alternativa no clculo das necessidades de energia para preparao de guas quentes sanitrias e, consequentemente, a variao do IEE - ndice de Eficincia Energtica da fraco em estudo. Para esse efeito, recorremos ao programa Solterm do INETI, para determinar a contribuio detes sistemas.

2. Determinao da contribuio dos sistemas solares:2.1. 2.1.1. Programa Solterm: Definio dos dados climticos:

Localizao do edifcio: Amarante.

Figura 1- Definio localizao da fraco em estudo.

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2.1.2.

Definio do sistema solar trmico:

O colector proposto do tipo Martifer A200, cujas caractersticas tcnicas so: rea = 2,06 m2 Eficincia (0) = 75% Caractersticas trmicas de ensaio: a1 = 4,162 W/m2/K a2 = 0,014 W/m2/K2

Figura 2 - Definio das caractersticas dos colectores solares trmicos.

Para dois colectores teremos uma rea de 4,1 m2, cerca de 1 m2 por ocupante. O depsito de 200 litros e considerou-se a existncia de permutador em serpentina, na transferncia de calor entre o colector e o depsito, com vista a adicionar no circuito do fluido que circula nos painis fluidos anticongelantes, anticorrosivos e antibacterianos.

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2.1.3.

Definio do tipo de consumo:

Considerou-se uma temperatura de carga nominal de 45C e um consumo de 40 litros por ocupante, ou seja, 160 litros dirios distribudos da seguinte no incio e final do dia.

Figura 3 - Definio do tipo de consumo dirio

Dado que uma correcta orientao do painel importante para maximizar o energia solar captada pelo sistema, procedeu-se optimizao da orientao dos painis (sul), obtendo os seguintes resultados: Fraco Solar: 80,4% Inclinao = 50 sul Esolar=1279 kWh Consumo=1591 kWh Apoio=312 kWh

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2.1.4.

Anlise do desempenho energtico do sistema trmico

Aps a optimizao dos do desempenho trmico, obteve-se um consumo de 1279 kWh o que, partida, um bom consumo, pois o consumo ideal varia entre 1000 kWh e 2000 kWh.

Figura 4 - Optimizao do desempenho do sistema solar trmico

2.1.5.

Anlise ambiental:

Para o sistema definido na fraco em estudo evitado, anualmente, um consumo de energia primria de origem fssil de 2,25 MWh/ano (cerca de 213 m3 de gs natural/ano) e a produo de cerca 535 kg de CO2 por ano.

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3. Clculo do valor de Nac; Na; Ntc; Nt:1 Verificao Nac Na MAQS = 40 lt x 4 T = 60 - 15 = 45 d= 365 dias Qa =

= 3056,51 (Kw.h/ano)

a = eficincia do equipamento Equipamento escolhido Painis solares trmicos com um equipamento auxiliar a gs (termoacumulador a gs com 50 a 100 mm de isolamento) a = 0,75 0,10 = 0,65 Esolar = 1279 kWh Nac = ((Qa/a) Eren Esolar)/Ap = ((3056,51/0,65) 1279 0 )/ 112,76 = 26,69 (kW.h/m2.ano) Na=, , ,

=

= 41,95 (kW.h/m2.ano)

Nac Na 26,69 41,95

OK! Verifica

2 verificao Ntc Nt

Ntc = 0,1 x Ntc = 0,1 x

,

x Fpui + 0,1 x x 0,086 + 0,1 x

x Fpuv + Na x Fpua,

x 0,086 + 26,69 x 0,086 = 2,552 (Kgep/ m 2 . ano)

Nt= 0,9 x ( 0,01 x Ni + 0,01 x Nv +0,15 x Na) Nt = 0,9 x ( 0,01 x 97,25 + 0,01 x 18 +0,15 x 41,95) = 6,701 (Kgep/ m 2 . ano) Ntc Nt 2,552 6,701 OK! Verifica

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4. Classe de Eficincia EnergticaConsumo anual global de energia primria para aquecimento, arrefecimento e outros fins: Indicador de Eficincia Energtica calculado com base nos padres nominais regulamentares (IEEnom): Valor mximo permitido para o Indicador de Eficincia Energtica permitido pelo RSECE (IEEref): Emisses anuais de gases de efeito de estufa associadas energia para climatizao e guas quentes:

115,99 kWh/(m2.ano) 2,557 kgep/(m2.ano) (ou outra) 6,701 kgep/(m2.ano) (ou outra) 0,0257 Toneladas de CO2 equivalentes por ano

4.1.

Classe Energtica:

A

5. Concluso da soluo alternativa:Perante os resultados obtidos, verifica-se que se obtm um melhor desempenho trmico e energtico do edifcio ao instalar painis solares trmicos para aquecimento de guas quentes sanitrias. Ao incluirmos no estudo base painis solares, obtemos uma diminuio do valor referente necessidades de aquecimento de AQS , Nac, e consecutivamente uma reduo das necessidades globais de energia primria. Assim, obteve-se uma melhoria significativa da classe de eficincia do edicio: Classe A.

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ANEXO IVFolhas de ClculoNecessidades de energia para preparao de gua quente sanitria Necessidades Globais de Energia Primria

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ANEXO VRelatrios Solterm

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III ESTUDO ALTERNATIVO N21. Definio do estudo alternativo:Neste segundo estudo alternativo pretende-se apenas substituir o termoacumulador a gs, por um termoacumulador elctrico com pelo menos 100mm de isolamento, por forma a analisar o impacto deste alternativa no clculo das necessidades de energia para preparao de guas quentes sanitrias e, consequentemente, a variao do IEE - ndice de Eficincia Energtica da fraco em estudo.

2. Clculo do valor de Nac; Na; Ntc; Nt:1 Verificao Nac Na MAQS = 40 lt x 4 T = 60 - 15 = 45 d= 365 dias Qa =

= 3056,51 (Kw.h/ano)

a = eficincia do equipamento Equipamento escolhido Painis solares trmicos com um equipamento auxiliar a gs (termoacumulador a gs com 50 a 100 mm de isolamento) a = 0,90 0,10 = 0,80 Nac = ((Qa/a) Eren Esolar)/Ap = ((3056,51/0,65) 0 0 )/ 112,76 = 35,02 (kW.h/m2.ano) Na=, , ,

=

= 41,95 (kW.h/m2.ano)

Nac Na 35,02 41,95

OK! Verifica

2 verificao Ntc Nt

Ntc = 0,1 x Ntc = 0,1 x

,

x Fpui + 0,1 x x 0,086 + 0,1 x

x Fpuv + Na x Fpua,

x 0,086 + 26,69 x 0,086 = 3,304 (Kgep/ m 2 . ano)

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Nt= 0,9 x ( 0,01 x Ni + 0,01 x Nv +0,15 x Na) Nt = 0,9 x ( 0,01 x 97,25 + 0,01 x 18 +0,15 x 41,95) = 6,701 (Kgep/ m 2 . ano) Ntc Nt 2,552 6,701 OK! Verifica

3. Classe de Eficincia EnergticaConsumo anual global de energia primria para aquecimento, arrefecimento e outros fins: Indicador de Eficincia Energtica calculado com base nos padres nominais regulamentares (IEEnom): Valor mximo permitido para o Indicador de Eficincia Energtica permitido pelo RSECE (IEEref): Emisses anuais de gases de efeito de estufa associadas energia para climatizao e guas quentes:

127,85 kWh/(m2.ano) 3,304 kgep/(m2.ano) (ou outra) 6,701 kgep/(m2.ano) (ou outra) 0,0283 Toneladas de CO2 equivalentes por ano

3.1.

Classe Energtica:

B

4. Concluso da soluo alternativa:Face ao exposto, verifica-se que, embora a classe do IEE se tenha mantido B, existe uma acentuada discrepncia entre os valores: varia de 0,67 para 0,52. O que nos leva a concluir que a mudana de equipamento para preparao de AQS (termoacumulador a gs para caldeira mural) tem um impacto significativo.

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ANEXO VIFolhas de ClculoNecessidades de energia para preparao de gua quente sanitria Necessidades Globais de Energia Primria

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IV ESTUDO ALTERNATIVO N31. Definio do estudo alternativo:Neste terceiro estudo alternativo pretende-se analisar o impacto da variao da envolvente exterior do edifcio, no clculo das necessidades nominais de aquecimento e arrefecimento, consequentemente, a variao do IEE - ndice de Eficincia Energtica da fraco em estudo. Optou-se por variar o fachada exterior do edifcio bem como o tipo de envidraados: Fachadas ventiladas com isolamento pelo exterior XPS (zona ventilada) Vidro duplo Sait Gobain Glass Planilux 55.1 x 16 x 4 (ver ficha do produto em anexo)

2.

Clculo dos Parmetros Trmicos verificao dos Requisitos Mnimos de Qualidade TrmicaFachadas ventiladas

2.1.

Reboco (3 cm) + XPS ( 4 cm) + tijolo vazado 15 + caixa de ar ( 3 cm) + tijolo vazado 11 + reboco ( 2 cm) Reboco (pelo exterior): e= 3 cm = 1,3 Rt= 0,023 m2 C / W Poliestireno expandido extrudido: e= 4 cm = 0,042 Rt= 0,952 m2 C / W Tijolo vazado: e= 15 cm Rt= 0,39 m2 C / W Caixa-de-ar: e= 3 cm Rt= 0,18 m2 C / W Tijolo vazado: e= 11 cm Rt= 0,27 m2 C / W Reboco (pelo interior): e= 2 cm = 1,3 Rt= 0,015 m2 C / W Rsi = Rse = 0,13 m2 C / W R= 2,22 m2 C / W U= 0,45 W/(m2 C) 2.2. Pontes trmicas planas

Vigas (no so embebidas, logo tm de ser contabilizadas) 29 cm de beto + 4 cm de XPS + 3 cm de reboco Beto Armado: e = 0,29; = 2, logo R= 0,145 m2C/W Reboco : e = 0,03 ; = 1,3, logo R= 0,023 m2C/W XPS: e= 0,04; = 0,037, logo R = 1,081 m2C/W Rse= 0,13 m2C/W Rsi= 0,13 m2C/W Rt = 0,13 + 0,145 + 0,023 + 1,08 + 0,13 = 1,508 m2C/W U = 1/ Rt = 0,663 W/m2C1050333 - 1050715 - 1050736 Pgina 34/38

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Pilares 29 cm de beto + 4 cm de XPS + 3 cm de reboco Beto Armado: e = 0,29; = 2, logo R= 0,145 m2C/W Reboco : e = 0,03 ; = 1,3, logo R= 0,023 m2C/W XPS: e= 0,04; = 0,037, logo R = 1,081 m2C/W Rse= 0,13 m2C/W Rsi= 0,13 m2C/W Rt = 0,13 + 0,145 + 0,023 + 1,08 + 0,13 = 1,508 m2C/W U = 1/ Rt = 0,663 W/m2C

3. Clculo do valor de Nic; Ni; Nvc; Nv; Ntc; Nt:Ver folhas de clculo em anexo.

4. Classe de Eficincia EnergticaConsumo anual global de energia primria para aquecimento, arrefecimento e outros fins: Indicador de Eficincia Energtica calculado com base nos padres nominais regulamentares (IEEnom): Valor mximo permitido para o Indicador de Eficincia Energtica permitido pelo RSECE (IEEref): Emisses anuais de gases de efeito de estufa associadas energia para climatizao e guas quentes: 4.1. Classe Energtica:

127,85 kWh/(m2.ano) 3,304 kgep/(m2.ano) (ou outra) 6,701 kgep/(m2.ano) (ou outra) 0,0283 Toneladas de CO2 equivalentes por ano

B

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5. Concluso da soluo alternativa:Nota-se que a variao do IEE (ndice de eficincia energtica) pouco ou nada varia: 0,67 para 0,66. A alternativa proposta inicialmente levou-nos a pensar que teria um impacto mais acentuado, o facto de optarmos por fachadas ventiladas ( Rse = Rsi), por uma espessura de isolamento maior ( variou-se de 4 para 6 cm) e do tipo de isolamento ( EPS para XPS), no casando qualquer impacto no IEE. Alm desta soluo, acrescentou-se a mudana do tipo de vidro. Utilizou-se na mesma o vulgo vidro duplo mas com especificaes tcnicas mais direccionadas para uma melhor resistncia trmica. A combinao destas duas propostas resultou em variaes mnimas, o que leva a concluir que em nada que o que causa maior impacto no desempenho energtico da fraco so as AQS - guas Quentes Sanitrias.

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ANEXO VIIFolhas de Clculo

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