análise técnico-económica de diferentes estratégias ... · ii resumo em pleno século xxi...
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Análise técnico-económica de diferentes estratégias passivas de eficiência energética em edifícios
Caso de estudo: Edifício Pombalino
Gonçalo Nuno Rodrigues Cúmano
Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em
Engenharia Mecânica
Júri
Presidente: Professor Doutor Mário Manuel Gonçalves da Costa
Orientador: Professor Doutor Paulo Manuel Cadete Ferrão
Vogal: Professor Doutor Miguel Perez Neves Águas
Outubro de 2009
I
Agradecimentos
Aos meus orientadores, primeiro, ao Professor João Parente, e depois, ao Professor Paulo
Ferrão, pelo apoio, conselho e orientação no desenvolvimento deste trabalho, e ainda ao
programa MIT-Portugal pela oportunidade concedida à minha participação no respectivo
projecto.
À Lisboa Agência Municipal de Energia e Ambiente, E-Nova, nomeadamente à Engenheira
Joana Fernandes e Arquitecta Lívia Tirone, pela cedência de dados e informações,
disponibilidade e apoio imprescindíveis à realização da presente dissertação.
Ao Professor Miguel Águas pelo conselho e apoio concedido sempre que necessário na
parceria entre a Lisboa E-Nova e o Instituto Superior Técnico.
Ao Nuno Clímaco Pereira pelo constante incentivo, conselho e apoio prestado.
Ao Engenheiro Carlos Soares pela sua visão conhecedora da área, pelo auxílio e conselho no
que respeita à parte técnica, e ainda pelo vasto conhecimento que me transmitiu.
Aos meus colegas e amigos por estarem presentes, por me darem um ombro ou uma mão,
pelo carinho e apoio que recebi, e agradeço à Vera pela paciência, pelo amparo, pela amizade,
e pelo entusiasmo ao longo deste percurso.
À minha Mãe e Irmão uma dívida de gratidão eterna
À minha Tia Zita pela correcção ortográfica que prontamente se disponibilizou a fazer.
À memória do Senhor meu Pai, que desde sempre me transmitiu valores e princípios que me
ajudam na realização dos meus sonhos, o meu reconhecimento e saudade…
II
Resumo
Em pleno século XXI presenciam-se nítidas alterações climáticas, derivadas da interferência
humana, nomeadamente no que respeita a desflorestações, crescimento das cidades e
emissões de GEE. Estas influências resultam num inevitável aquecimento global, que tende a
ser agravado devido à crescente procura de um aumento da qualidade de vida da sociedade,
nomeadamente nos sectores dos edifícios e transportes.
Perante o cenário exposto, surge com urgência a necessidade de se actuar no sentido de uma
sustentabilidade energética que promova boas práticas na utilização da energia, recorrendo
sempre que as condições ambientais o permitam à aplicação de sistemas de aproveitamento
de energias renováveis e, na impossibilidade de implementação destes, tendo em
consideração estratégias passivas de eficiência energética.
A presente dissertação insere-se num dos casos em que a vertente arquitectónica e urbanística
não permite alterações no exterior dos edifícios, a fim de preservar os valores artísticos e
patrimoniais que estão associados ao Parque Edificado da Baixa Pombalina, que actualmente
é candidato a património da UNESCO. Neste sentido, este documento ambiciona caracterizar e
modelar, utilizando a interface gráfica DesignBuilder associada ao programa de cálculo
EnergyPlus, um edifício típico desta zona e a sua envolvente, recorrendo a auditorias e
monitorizações de temperaturas, e, deste modo, propor medidas relacionadas com sua a
arquitectura, que permitam alcançar reduções dos consumos energéticos e ainda caminhar
para um melhor estado de conforto térmico. Este trabalho é então encarado como um desafio,
na medida em que objectiva participar numa futura reabilitação desta peculiar zona da cidade
de Lisboa, e possibilitar que esta seja alvo de uma revitalização que tanto a caracterizou
outrora.
PALAVRAS CHAVE: - Aquecimento global,
- Sustentabilidade Energética,
- Estratégias Passivas de Eficiência Energética,
- Conforto Térmico
- Reabilitação
III
Abstract
In the XXI century there are clearly experienced climatic alterations caused by human
interference, specifically pertaining to deforestation, the growth of cities and GHG emissions.
These influences result in an inevitable global warming, which tends to be worsened due to the
search for an increase in society’s quality of life, specifically in the construction and
transportation sectors.
In the face of this given scenario, there is an urgent need to act towards sustainable energy
which promotes good practices in the use of energy, while always resorting to environmental
conditions which allow the application of systems which take advantage of renewable energy
and, when this is not possible, consider passive strategies for energy efficiency.
The present dissertation fits into one of the cases in which the architectural and urban view
does not allow alterations to the exterior of buildings, so as to preserve the artistic and
patrimonial values which are associated to the Pombalina Downtown Building Park which is
currently an applicant for UNESCO patrimony. In this sense, this document intends to
characterize and modulate, using the graphic interface DesignBuilder associated to the program
EnergyPlus, a typical building in this area and its surroundings, using audits and temperature
monitoring and, in this manner, propose measures related to its architecture which allows the
reduction of energy consumption and also heads towards a better state of thermal comfort. This
project is therefore faced as a challenge as its objective is to participate in the future
rehabilitation of this particular part of the city of Lisbon, and to enable it to be subject to a
revitalization which once characterized it.
KEY WORDS: - Global warming,
- Sustainable energy,
- Passive Strategies for Energy Efficiency,
- Thermal Comfort,
- Rehabilitation
IV
1 Índice geral
AGRADECIMENTOS ..................................................................................................................... I
RESUMO ....................................................................................................................................... II
ABSTRACT .................................................................................................................................. III
ÍNDICE DE FIGURAS .................................................................................................................. VI
ÍNDICE DE TABELAS ............................................................................................................... VIII
NOMENCLATURA ....................................................................................................................... IX
1. INTRODUÇÃO ...................................................................................................................... 1
1.1 MOTIVAÇÃO E ENQUADRAMENTO DO TEMA ........................................................................ 1 1.2 CONTRIBUTO DO TRABALHO ............................................................................................. 5 1.3 ORGANIZAÇÃO DO DOCUMENTO ........................................................................................ 6
2 O CASO DE ESTUDO: BAIXA POMBALINA ...................................................................... 8
2.1. CONCEITOS TEÓRICOS DA TÉRMICA DE EDIFÍCIOS ................................................................. 14 2.1.1 Transmissão de calor .............................................................................................. 14 2.1.2 Simulação de edifícios e cálculo de cargas térmicas - EnergyPlus ........................ 16 2.1.3 Conforto térmico ...................................................................................................... 19 2.1.4 Clima de Lisboa ....................................................................................................... 22
2.2 CARACTERIZAÇÃO DOS EDIFÍCIOS DA BAIXA POMBALINA .................................................. 25 2.2.1 Informações gerais .................................................................................................. 26 2.2.2 Dados climáticos ..................................................................................................... 29 2.2.3 Construção .............................................................................................................. 31 2.2.4 Vãos envidraçados .................................................................................................. 36 2.2.5 Cargas térmicas internas......................................................................................... 38 2.2.6 AVAC ....................................................................................................................... 40
2.3 METODOLOGIA PARA VALIDAÇÃO DO MODELO .................................................................. 41 2.4 ANÁLISE DA LEGISLAÇÃO E PROGRAMAS DE INCENTIVO .................................................... 43
3 MODELAÇÃO DO EDIFÍCIO .............................................................................................. 46
3.1 MONITORIZAÇÃO – CENÁRIO ACTUAL ............................................................................... 46 3.2 VALIDAÇÃO DO MODELO ................................................................................................. 47 3.3 CARACTERIZAÇÃO DO CASO DE REFERÊNCIA ................................................................... 50
4 APLICAÇÃO DAS MEDIDAS ............................................................................................. 56
4.1 ANÁLISE DE POSSÍVEIS SOLUÇÕES PASSIVAS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA ......................... 56 4.1.1 Isolamento pelo interior ........................................................................................... 56 4.1.2 Vidro duplo e caixilharia metálica ............................................................................ 59 4.1.3 Sombreamento ........................................................................................................ 60 4.1.4 Ventilação natural .................................................................................................... 61
4.2 MODELAÇÃO DOS ASPECTOS SUGERIDOS PARA REABILITAÇÃO ......................................... 63 4.2.1 Isolamento pelo interior - XPS ............................................................................. 64 4.2.2 Vidro duplo e caixilharia metálica com corte térmico .............................................. 66 4.2.3 Sombreamento exterior ........................................................................................... 70 4.2.4 Ventilação Natural ................................................................................................... 71 4.2.5 Avaliação final ......................................................................................................... 73
5 RECOMENDAÇÕES ........................................................................................................... 76
6 CONCLUSÕES ................................................................................................................... 77
V
7 BIBLIOGRAFIA ................................................................................................................... 79
8 ANEXOS ............................................................................................................................. 81
VI
Índice de figuras
Figura 1 – Desagregação da energia final por tipologia de utilização: Lisboa (2002) .... 4 Figura 2 – Consumo de energia por tipo de utilização: Edifícios em Lisboa (2002) ....... 8 Figura 3 – Procura de edifícios de serviços .................................................................. 9 Figura 4 – Procura de edifícios residenciais .................................................................. 9 Figura 5 – Proposta para fachada de edifícios da Baixa ............................................. 10 Figura 6 – Rua da Conceição/Rua da Prata: Fachada e cobertura pombalina ............ 11 Figura 7 – Exemplo da estrutura gaiola pombalina ..................................................... 12 Figura 8 – Exemplo da cruz de Santo André utilizada como enfeito após uma reabilitação ................................................................................................................. 13 Figura 9 – Exemplo de estilo eclético – Sede do banco Totta & Açores ...................... 13 Figura 10 – Diferentes comportamentos da temperatura consoante a inércia térmica 15 Figura 11 – Logótipo: DesignBuilder & EnergyPlus ..................................................... 16 Figura 12 – Diferentes contributos para um balanço térmico ...................................... 18 Figura 13 – Índice de conforto térmico (PMV) ............................................................. 21 Figura 14 – PMV - PPD .............................................................................................. 22 Figura 15 – Brisas diurnas e nocturnas sob a influência do mar ou extensas massas de água ........................................................................................................................... 23 Figura 16 – Brisas diurnas e nocturnas sob influência de relevo ................................. 23 Figura 17 – Valores normais climatológicos para a temperatura do ar e radiação global horizontal em Lisboa ................................................................................................... 24 Figura 18 – Registo fotográfico do edifício alvo de investigação ................................. 26 Figura 19 – Modelação em DesignBuilder do edifício a estudar e respectiva orientção ................................................................................................................................... 27 Figura 20 – Modelação em DesignBuilder do edifício a estudar e respectivas obstruções .................................................................................................................. 28 Figura 21 – Vista panorâmica da envolvente do edifício (Fonte: MapsLive) ................ 28 Figura 22 – Registo fotográfico ilustrativo da parede de tabique ................................. 32 Figura 23 – Registo fotográfico que permite constatar a degradação do edifício ........ 33 Figura 24 – Classe de exposição ao vento das fachadas do edifício ou da fracção autónoma (RCCTE) .................................................................................................... 34 Figura 25 – Valores convencionais de Rph (em h-1) para edifícios de habitação .......... 34 Figura 26 – Coeficientes de transmissão térmica máximos admissíveis de elementos opacos (RCCTE) ........................................................................................................ 35 Figura 27 – Registo fotográfico dos vãos envidraçados do edifício modelo ................ 37 Figura 28 – Vidro simples incolor seleccionado da biblioteca do DesignBuilder .......... 37 Figura 29 – Exemplo da inserção de dados relativos a “ocupação” ............................ 39 Figura 30 – Exemplo de um schedule ......................................................................... 39 Figura 31 – Utilização inconveniente de splits............................................................. 40 Figura 32 – Modelação em DesignBuilder do sistema de aquecimento (efeito Joule) . 41 Figura 33 – Zona obsoleta escolhida para monitorização (piso 2)............................... 42 Figura 34 – Zona ocupada (escritório) escolhida para monitorização ......................... 42 Figura 35 – Planta de Delimitação da Área de intervenção das Medidas Preventivas de Suspensão Parcial do PDM ........................................................................................ 44 Figura 36 – Gráfico referente às temperaturas monitorizadas ..................................... 46 Figura 37 – Comparação entre temperaturas monitorizadas e simuladas, Novembro. 49
VII
Figura 38 – Comparação entre temperaturas monitorizadas e simuladas, Dezembro. 49 Figura 39 – Taxa de posse: Fonte INE (Instituto Nacional de Estatística) – Indicadores de conforto (1997) ...................................................................................................... 51 Figura 40 – Matriz Energética referente ao edifício – caso de referência .................... 53 Figura 41 – Edifício modelado, e zonas escolhidas para estudo ................................. 53 Figura 42 – Planta (DesignBuilder) dos pisos estudados, piso 1 e 5, respectivamente54 Figura 43 – Temperaturas interiores e exteriores (E+): piso 1 .................................... 54 Figura 44 - Temperaturas interiores e exteriores (E+): piso 5 ..................................... 55 Figura 45 – Isolantes térmicos (ITE50) ....................................................................... 57 Figura 46 – Exemplo de aplicação do isolante poliestireno expandido extrudido (XPS) ................................................................................................................................... 57 Figura 47 – Exemplo de caixilharia metálica e vidro duplo .......................................... 59 Figura 48 – Exemplo de sombreamento exterior, tipo toldo ........................................ 61 Figura 49 – Ventilação natural: Imagem do help do DesignBuilder ............................. 62 Figura 50 – Exemplo de janela com função basculante .............................................. 63 Figura 51 – Gráfico do impacto da aplicação de isolamento (XPS) pelo interior – Piso 1 ................................................................................................................................... 64 Figura 52 - Gráfico do impacto da aplicação de isolamento (XPS) pelo interior – Piso 5 ................................................................................................................................... 65 Figura 53 – Análise económica da implementação de isolamento pelo interior (simulação relativa ao ano de 2008) ........................................................................... 66 Figura 54 – Vidro duplo seleccionado para a simulação ............................................. 66 Figura 55 – Análise económica da implementação de vidros duplos e caixilharia metálica (simulação relativa ao ano de 2008) ............................................................. 67 Figura 56 - Gráfico do impacto da aplicação de vidro duplo e caixilharia metálica – Piso 1 ................................................................................................................................. 68 Figura 57 - Gráfico do impacto da aplicação de vidro duplo e caixilharia metálica – Piso 5 ................................................................................................................................. 69 Figura 58 - Gráfico do impacto da aplicação de sombreamento pelo exterior – Piso 1 70 Figura 59 - Gráfico do impacto da aplicação de vidro duplo e caixilharia metálica – Piso 5 ................................................................................................................................. 71 Figura 60 - Gráfico do impacto do recurso a ventilação natural nocturna – Piso 1 ...... 72 Figura 61 - Gráfico do impacto do recurso a ventilação natural nocturna – Piso 1 ...... 72 Figura 62 - Gráfico do impacto da aplicação do conjunto de medidas – Piso 1 ........... 74 Figura 63 - Gráfico do impacto da aplicação do conjunto de medidas – Piso 5 ........... 74
VIII
Índice de tabelas
Tabela 1 – Informações gerais do edifício ................................................................... 27 Tabela 2 – Constantes e respectivos valores .............................................................. 30 Tabela 3 – Constantes e respectivos valores .............................................................. 30 Tabela 4 – Caracterização da envolvente opaca ........................................................ 36 Tabela 5 – Caracterização dos vãos envidraçados (actual) ........................................ 38 Tabela 6 – Pressupostos considerados para a caracterização da tipologia residencial ................................................................................................................................... 48 Tabela 7 – Validação do modelo, confronto de consumos de electricidade (ano 2008) ................................................................................................................................... 48 Tabela 8 – Tratamento estatístico do confronto de temperaturas monitorizadas e simuldas ..................................................................................................................... 50 Tabela 9 – Pressupostos considerados para o sector residencial (caso de referência) ................................................................................................................................... 52 Tabela 10 – Resumo das várias ocupações do edifício de referência ......................... 52 Tabela 11 – Índices de conforto relativos ao caso de referência ................................. 55 Tabela 12 – Confronto de consumos energéticos (2008) com aplicação do isolamento interior ........................................................................................................................ 64 Tabela 13 – Índice de conforto: caso de referência .vs. isolamento pelo interior (piso 1) ................................................................................................................................... 65 Tabela 14 - Índice de conforto: caso de referência .vs. isolamento pelo interior (piso 5) ................................................................................................................................... 65 Tabela 15 - Confronto de consumos energéticos (2008) com aplicação de vidro duplo + caixilharia metálica .................................................................................................. 67 Tabela 16 - Índice de conforto: caso de referência .vs. vidro duplo + caixilharia metálica (piso 1) ........................................................................................................ 68 Tabela 17 - Índice de conforto: caso de referência .vs. vidro duplo + caixilharia metálica (piso 5) ........................................................................................................ 69 Tabela 18 - Índice de conforto: caso de referência .vs. sombreamento exterior (piso 1) ................................................................................................................................... 70 Tabela 19 - Índice de conforto: caso de referência .vs. sombreamento exterior (piso 5) ................................................................................................................................... 71 Tabela 20 - Índice de conforto: caso de referência .vs. ventilação natural (piso 1) ..... 72 Tabela 21 - Índice de conforto: caso de referência .vs. ventilação natural (piso 5) ..... 73 Tabela 22 - Índice de conforto: caso de referência .vs. conjunto de medidas (piso 1) 74 Tabela 23 – Índice de conforto: caso de referência .vs. conjunto de medidas (piso 5)75
IX
Nomenclatura
AVAC – Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado
GEE – Gases com Efeito de Estufa
INETI – Instituto Nacional de Engenharia, Tecnologia e Inovação
LNEC – Laboratório Nacional de Engenharia Civil
OPEP – Organização dos Países Exportadores de Petróleo
RCCTE – Regulamento das Características de Comportamento Térmico de Edifícios
RSECE – Regulamento dos Sistemas Energéticos e Climatização de Edifícios
1
1. Introdução
Entre os temas prioritários de discussão mundial, que ocupam o dia-a-dia de cada país,
destacam-se as crescentes emissões de GEE e a dependência energética associada a cada
nação, inclusive a forma de como esta afecta o próprio desenvolvimento da economia. Neste
contexto, os seguintes parágrafos ambicionam fazer um enquadramento histórico, energético e
ambiental que permita compreender de que modo a presente dissertação contribui
favoravelmente para a actual discussão.
1.1 Motivação e enquadramento do tema
Os combustíveis fósseis são possivelmente a forma de energia mais valorizada e procurada
permanentemente em todo o planeta, ao ponto de conceberem graves conflitos políticos
internacionais. A sua origem deriva da lenta metamorfose da enorme quantidade de matéria
vegetal e animal que revestiu a Terra em quadras remotas que, ao ser submetida a altíssimas
pressões e temperaturas deu origem a jazidas líquidas, sólidas e gasosas, de que são exemplo
o óleo bruto, o carvão e o gás natural, respectivamente. Estes elementos formados são as
chamadas energias primárias e com a sua contínua extracção e exploração prevê-se num
futuro próximo o esgotamento das suas respectivas reservas. A quantidade de gases emitidos
nos processos de combustão de combustíveis fósseis, associados ou não à produção de
energia eléctrica, tem influência directa e preocupante sobre o clima (alterações climáticas).
Este último, registado através de um aumento gradual da temperatura média da superfície
terrestre, tem repercussões no surgimento de furacões, na liquefacção de grandes massas de
gelo, e ainda na formação de tempestades, donde possivelmente resultam enchentes.
No século XX, mais precisamente na década de 50, registou-se uma significativa superioridade
da produção de petróleo relativamente à procura. Facto este que teve um impacto evidente na
redução das receitas das nações exportadoras deste combustível, na medida em que as
grandes companhias petrolíferas pagavam cada vez menos pelo produto.
Em 1960 surgiu a necessidade de se criar uma entidade capaz de reunir as maiores nações
geradoras de petróleo com o propósito de actuar face à grave quebra de receitas. Fundou-se
então a Organização dos Países Exportadores de Petróleo (OPEP) sediada em Viena de
Áustria. A Arábia Saudita, Argélia e Venezuela são alguns dos doze países que integraram
inicialmente esta estrutura.
Ainda no decorrer do século XX assistiu-se a uma forte crise no sector petrolífero,
mundialmente conhecida como a crise petrolífera dos anos 70, que teve o seu início nos
2
primórdios da década de 70 e cuja duração se foi prolongando por alguns anos. Esta época
ficou marcada pelo incremento das necessidades internacionais de petróleo face à oferta, e
ainda, por um crescimento progressivo do preço dos barris de petróleo por parte da OPEP, que
se reflectiu em inflações desmedidas nos países mais industrializados. Perante este panorama,
onde as nações industrializadas vêem-se obrigadas a contrair crescentes dívidas, devido ao
aumento das taxas de juro por parte dos bancos e governos, assistindo-se a uma contenção e
redução do consumo de petróleo o que se espelhou numa redução da procura. A descoberta
de novos poços do combustível por parte de outros países, colocou a OPEP em dificuldades
em conservar os preços actualmente praticados no valor do petróleo, e, como consequência
esta viu-se obrigada a baixá-los consideravelmente. Este decréscimo do preço do petróleo
verificou-se durante alguns anos, registando-se apenas uma subida provisória aquando da
Guerra do Golfo. A crise petrolífera referida despertou para um estado geral de preocupação
donde surgiu a necessidade de se procurar novas fontes de energia.
Mediante as elevadas emissões de GEE, provenientes em grande escala da produção de
electricidade, verificam-se na atmosfera elevados níveis de concentração de poluentes
antropogénicos. Deste modo, após várias reuniões, criou-se em Kyoto em 1997 um protocolo
internacional, do qual Portugal faz parte integrante, no sentido de controlar estes fenómenos.
Assim, cada país é responsável pelo desenvolvimento de estratégias que possibilitem atingir as
metas impostas na convenção, nas quais se procura seguramente um aumento de eficiência
energética, tanto através de medidas activas como passivas, e pelo incremento do recurso a
energias renováveis. A Europa assumiu o compromisso de reduzir em 8% as emissões entre
2008-2012, tendo como referência as emissões de 1990. No caso de Portugal perspectiva-se
até 2010 um aumento de 39% relativamente aos 27% a que se tinha proposto em 1990.
Importa salientar ainda as cotas pagas por certificados de emissão de GEE por parte dos
países não cumpridores das metas a que se propuseram. De referir a não homogeneidade dos
limites impostos, na medida em que estes marcos variam consoante o patamar de
industrialização das nações.
Perante uma perspectiva global destaca-se actualmente o gradual desenvolvimento de
algumas nações que se afiguram como os maiores consumidores de energia do mundo, é o
caso da China, Índia e Brasil, uma vez estes representarem cerca de 40% da população
mundial à qual correspondem mais de metade das necessidades totais de energia das
comunidades em crescimento. Assim, a eficiência energética apresenta-se como o principal
desafio para que exista segurança no abastecimento de electricidade, na melhoria da
qualidade de vida e ainda num aumento da sustentabilidade ambiental. O principal
impedimento para se atingir a eficiência energética está não só na inadequação dos sistemas
organizacionais e institucionais, mas também na falta de acesso aos recursos necessários. De
realçar que nos países em questão se tem assistido a uma gradual melhoria no sector
energético, particularmente devido a apoios e incentivos do governo, financiamento de bancos
para pequenos projectos neste sector, e no caso do Brasil através do Fundo de Eficiência
3
Energética, cujo financiamento é efectuado por receitas provenientes de empresas de serviços
públicos.
A Europa segue esta tendência embora em proporções menos alarmantes, e como tal, a sua
dependência de importações é cerca de 50% das necessidades energéticas, valor este que
indesejavelmente tende a ascender para 70% nos próximos 20 ou 30 anos, segundo um
documento da Comissão das Comunidades Europeias (2006). De salientar que a maioria dos
produtos importados é proveniente de países que atravessam uma fase na qual se sente e
eventualmente se venha a sentir uma forte ameaça à sua segurança.
O actual contexto energético europeu caracterizado por uma crescente procura e uma forte
dependência externa de combustíveis fósseis é forçado a apresentar soluções no sentido de
controlar e reduzir esta dependência. A fim de rumar para uma nova economia de baixo teor
carbónico surgem estratégias cujo objectivo se foca num mercado interno competitivo
energético, de onde sobressai uma iniciativa apelidada de «metas 20-20-20». Assim, até 2020
pretende-se atingir reduções de 20% nas emissões de GEE, um aumento de 20% da cota das
energias renováveis e ainda melhorar a eficiência energética em 20%. Apesar dos esforços
envolvidos nas célebres metas 20-20-20 que ainda assim parecem ser alvos intangíveis
perante este curto espaço de 11 anos, surge um programa ainda mais ambicioso por parte da
Estratégia Europeia para a Energia apelidado de SET PLAN , Strategic Energy Thechnology
Plan. Esta identidade define objectivos a cumprir até 2050 baseado na captura de carbono,
CCS – carbon capture & storage. Esta iniciativa ambiciona estabelecer os planos de
governação que coordenem o equilíbrio das metas para 2020 e imprimam no seu seguimento
uma preocupação em reduzir até 2050 em 60-80% as emissões de GEE face aos níveis de
1990. As áreas onde desponta uma urgente necessidade de actuação são novamente a
indústria e o sector residencial, contudo ambiciona-se ainda duplicar os objectivos de eficiência
energética de 2020 e reduzir a dependência europeia de combustíveis fósseis em 40%.Os
desafios são exigentes, mas a Europa está bem posicionada para assumir a liderança mundial
no que se pode chamar a nova revolução industrial no sector energético, conforme descrito
num artigo do Ministério da Economia e Inovação (2008).
Em Portugal, apresentou-se em 2008, um Plano Nacional de Acção para a Eficiência
Energética, com objectivos a cumprir até 2015, no sector dos transportes, habitação e indústria.
No que respeita à secção dos edifícios perspectivaram-se programas de incentivo à
reabilitação urbana sustentável, a fim de ter um em cada 15 fogos com a classe energética
mínima de B-, renovações dos equipamentos domésticos e iluminação, benefícios no
licenciamento à construção eficiente, etc.
Em pleno século XXI presencia-se um incremento na procura global de combustíveis fósseis, o
que tem como consequência directa o agravamento do preço da energia. No entanto, é
espectável que se assista ao desencadear de aumentos de eficiência energética de modo a
combater as tendências previamente descritas. Os principais responsáveis por estes
preocupantes aumentos da procura de energia são os edifícios e os transportes, na medida em
que tem existido uma maior exigência perante os níveis de conforto e de qualidade de vida da
população a nível mundial.
O sector dos edifícios quando enquadrado a nível en
União Europeia, é responsável por 40% do consumo de energia eléctrica, e consequentemente
cerca de 1/3 das emissões de gases
em questão não detém os níveis de efi
documento da Comissão das Comunidades Europeias
directivas, abrangendo a totalidade os estados membros, referentes ao desempenho
energético dos edifícios, nomeadament
traduzido nos diplomas RCCTE e o RSECE, destinadas a impulsionar uma utilização racional
da energia tendo em cuidado as condições climáticas, satisfazendo as necessidades do
conforto térmico interior e respeitando critérios de rentabilidade económica.
não se efectua uma análise exaustiva às referidas directivas,
referentes ao RCCTE e RSECE, num
complemento nos casos de ausência de informação.
Convergindo agora para o caso específico de Portugal
de recursos capazes de satisfazer as necessidades energéticas inerentes ao funcionamento de
todas as actividades, depreende
energéticas exteriores. Pretende
energética, tendo em vista constantemente a redução dos níveis de poluição associados ao
uso de energia primária e sua influên
activo como, de preferência, recorrendo a soluções passivas de eficiência energética
este o caso presentemente tratado nesta dissertação.
Figura 1 – Desagregação da ener
Desagregação por tipologia de utilização: Lisboa
ntes aumentos da procura de energia são os edifícios e os transportes, na medida em
que tem existido uma maior exigência perante os níveis de conforto e de qualidade de vida da
O sector dos edifícios quando enquadrado a nível energético e ambiental no panorama da
responsável por 40% do consumo de energia eléctrica, e consequentemente
cerca de 1/3 das emissões de gases com efeito de estufa, o que permite concluir que o sector
em questão não detém os níveis de eficiência energética ambicionados, conforme descrito
Comissão das Comunidades Europeias (2006). Neste âmbito foram criadas
directivas, abrangendo a totalidade os estados membros, referentes ao desempenho
energético dos edifícios, nomeadamente a Directiva EC2002/91/EC e no contexto portug
RCCTE e o RSECE, destinadas a impulsionar uma utilização racional
da energia tendo em cuidado as condições climáticas, satisfazendo as necessidades do
peitando critérios de rentabilidade económica. De salientar que
não se efectua uma análise exaustiva às referidas directivas, apenas se utilizam alguns dados
referentes ao RCCTE e RSECE, num perímetro de enquadramento, ou então
de ausência de informação.
Convergindo agora para o caso específico de Portugal, e sabendo que é um país desprovido
de satisfazer as necessidades energéticas inerentes ao funcionamento de
todas as actividades, depreende-se a sua forte dependência de importações de fontes
energéticas exteriores. Pretende-se portanto rumar para um nível superior de sustentabilidade
energética, tendo em vista constantemente a redução dos níveis de poluição associados ao
uso de energia primária e sua influência em termos globais no planeta, tanto a um pat
, recorrendo a soluções passivas de eficiência energética
o caso presentemente tratado nesta dissertação.
Desagregação da energia final por tipologia de utilização: Lisboa (2002)
Desagregação por tipologia de utilização: Lisboa
Outros: 2%
Indústria: 10%
Transportes:42%
Edifícios: 46%
4
ntes aumentos da procura de energia são os edifícios e os transportes, na medida em
que tem existido uma maior exigência perante os níveis de conforto e de qualidade de vida da
ergético e ambiental no panorama da
responsável por 40% do consumo de energia eléctrica, e consequentemente
concluir que o sector
descrito num
Neste âmbito foram criadas
directivas, abrangendo a totalidade os estados membros, referentes ao desempenho
xto português
RCCTE e o RSECE, destinadas a impulsionar uma utilização racional
da energia tendo em cuidado as condições climáticas, satisfazendo as necessidades do
De salientar que
e utilizam alguns dados
de enquadramento, ou então, como
e sabendo que é um país desprovido
de satisfazer as necessidades energéticas inerentes ao funcionamento de
ependência de importações de fontes
se portanto rumar para um nível superior de sustentabilidade
energética, tendo em vista constantemente a redução dos níveis de poluição associados ao
cia em termos globais no planeta, tanto a um patamar
, recorrendo a soluções passivas de eficiência energética sendo
gia final por tipologia de utilização: Lisboa (2002)
Indústria: 10%
Transportes:42%
Edifícios: 46%
5
No caso particular da cidade de Lisboa e através da simples análise da desagregação de
energia final por tipologia de utilização, representada na figura 1, se deduz a distribuição da
procura de energia final por sector. É portanto nítida a forte percentagem associada ao sector
dos edifícios, representando aproximadamente metade do consumo total de energia, donde
espontaneamente se conclui que se está na presença de uma área onde inevitavelmente surge
a urgência em analisar métodos mais eficientes de forma a reduzir estas necessidades.
Deste modo este projecto afirma-se como um desafio aliciante, pois permite contribuir
activamente para uma futura reabilitação tendo como base um desempenho energético-
ambiental mais sustentado da baixa lisboeta que assegure padrões satisfatórios de
comodidade, e ao mesmo tempo rumar para um desenvolvimento sustentável a nível global.
De referir que o presente trabalho visa igualmente proteger e preservar os valores patrimoniais,
artísticos e de paisagem urbana histórica do edificado da baixa.
No primeiro dia de Novembro de 1755, Lisboa foi a cidade que sofreu com maior intensidade
um trágico terramoto acompanhado de um incêndio de dimensões avassaladoras, o qual
conduziu a baixa da cidade, particularmente os seus valores patrimoniais a nível do edificado à
sua completa destruição. O Secretário de Estado do Reino da altura, Sebastião José de
Carvalho e Melo, intitulado de Marquês de Pombal, prontamente providenciou as medidas de
emergência imprescindíveis face à catástrofe abatida sobre a cidade, desencadeando o
processo de Reconstrução da cidade de Lisboa. Deste modo constata-se naturalmente a razão
pela qual a baixa de Lisboa é hodiernamente proclamada de Baixa Pombalina. Em 1758 foi
então sugerido por Eugénio dos Santos juntamente com o Tenente-Coronel Carlos Mardel um
plano de reconstrução da cidade, aprovado pelo rei D. José e executado pelo Marquês de
Pombal. O projecto de reconstrução conciliava dois pontos fundamentais, a nova planta da
cidade e a tipologia dos edifícios que formariam a sua imagem de conjunto. Estavam assim
lançadas as bases daquela que se viria a mostrar como uma das mais notáveis operações
urbanísticas de reedificação de uma cidade após uma catástrofe natural.
1.2 Contributo do trabalho
Actualmente a Baixa Pombalina apresenta-se como uma imponente candidata a Património
Mundial pela UNESCO, embora o centro da cidade tenha vindo a perder algumas das suas
características únicas, assim como muita da sua imensa vitalidade que outrora tanto a
caracterizou. A crescente perda de actividade e desqualificação desta nobre área da cidade é
facilmente perceptível pela degradação visível de alguns imóveis: caixilharias apodrecidas,
madeiramentos das coberturas deformados, prumadas de esgoto em rotura, redes eléctricas
envelhecidas, fachadas escalavradas conforme descrito em C. Brito et al. (2005). De referir que
o abandono e a degradação desta área foram igualmente influenciados pelo excessivo tráfego
automóvel e acessibilidades mal projectadas, pela carência de estacionamento, pela aposta
6
nas grandes superfícies comerciais em detrimento do comércio tradicional que outrora era
exclusivo deste parque edificado, pelas acções de requalificação inadequadas relativamente à
ideia inicial do projecto, etc.
O presente trabalho pressupõe um exaustivo entendimento do sistema construtivo pombalino,
assim como da base bioclimática em que está inserido, de modo a ser exequível focar as
principais adversidades do presente edificado, para que a posteriori se obtenham resultados
viáveis que auxiliem uma possível reabilitação. É portanto o tema deste estudo a análise
técnico-económica de diferentes estratégias passivas de eficiência energética, utilizando-se
para o efeito uma ferramenta de simulação dinâmica, o DesignBuilder, sendo este a interface
gráfica do EnergyPlus, motor de cálculo, com a finalidade de estudar uma das quatro tipologias
de edifícios que o LNEC considera típicos da cidade de Lisboa. É então proposto abordar neste
trabalho académico a tipologia I – anterior a 1919. Ainda de salientar a importância da
extrapolação dos resultados obtidos a outros parques edificados que tenham características
em comum com o existente exemplo.
1.3 Organização do documento
No segundo capítulo é feito um enquadramento geral onde se analisa a crescente evolução de
consumos em termos energéticos, particularmente no caso dos edifícios. Ambiciona-se
descrever as várias tipologias que abarcam o edificado da baixa da cidade, principiando com o
genuinamente pombalino desde o final do século XVIII até ao exemplar gaioleiro, passando
pela época que foi dominada por uma tendência classificada de neo-clássica. É também feita
uma revisão bibliográfica dos vários estudos efectuados relacionados com o tema em questão.
Seguidamente abordou-se o tema da térmica dos edifícios no qual se deu especial atenção à
transmissão de calor, conforto térmico, programa de simulação utilizado e respectiva
metodologia de cálculo, e ainda se referenciou o clima, sobretudo da cidade de Lisboa.
Seguidamente caracterizou-se o edifício e a sua envolvente, e explicou-se a metodologia
utilizada para a validação do modelo elaborado. Por fim, analisaram-se os programas de
incentivo e as legislações em vigor.
O capítulo que se apresenta de seguida dedica-se à modelação técnica do edifício. Começou-
se por avaliar os resultados da monitorização nas duas zonas escolhidas, uma do primeiro piso
(ocupada com uma tipologia de escritórios), e uma referente ao segundo andar que se
encontra desocupada. De seguida surge o subcapítulo dedicado à validação do modelo
construído em DesignBuilder de duas formas distintas. A primeira prende-se com o confronto
de facturas anuais de electricidade com os consumos eléctricos provenientes dos resultados
das simulações dinâmicas. A segunda apenas se considera a título de curiosidade na medida
em que se monitorizaram temperaturas interiores numa zona obsoleta de segundo piso, e mais
uma vez se comparou com as temperaturas interiores provenientes de resultados de
7
simulação. Seguidamente criou-se um caso que servisse de referência de modo a ocupar a
totalidade dos pisos do edifício. No piso térreo consideram-se os perfis de RSECE para
pequenas lojas numa tentativa de simular o pequeno comércio tradicional. Nos dois pisos
subsequentes associam-se ao sector de serviços com ocupações de escritórios (no caso do
primeiro piso ocupação real e no caso do segundo valem-se os perfis de ocupação do RSECE.
Os últimos três andares dedicaram-se ao sector residencial com apartamentos de tipologias T3
e T2, onde igualmente se tomaram alguns pressupostos de modo a completar a ocupação e
utilização de iluminação e equipamentos. Estando o modelo completo inicia-se a simulação do
caso de referência, e seguidamente aplicam-se as medidas propostas (isolamento pelo interior;
substituição dos vidros e caixilharias actuais; sombreamento exterior e ainda ventilação natural
nocturna) e finalmente confrontam-se os resultados. De referir que no presente estudo apenas
se considerou aquecimento (por efeito Joule).
O capítulo subsequente é aquele em que face ao comportamento térmico do edifício se
sugerem intervenções para a sua viabilidade que permitam melhorar o seu comportamento.
No quinto capítulo afiguram-se as recomendações, tendo como base os resultados
provenientes das diferentes aplicações das estratégias passivas de eficiência energética.
Finalmente no sexto capítulo apresentam-se conclusões associadas ao presente caso de
estudo, e ainda se expõem algumas sugestões a desenvolvimentos de possíveis futuros
trabalhos tendo em vista um aperfeiçoamento dos temas tratados.
Confrontando integralmente este panorama, verifica-se uma iminente necessidade na obtenção
de resultados viáveis perante o nível de conforto térmico mediante este peculiar tipo de
edificado, tendo sempre em cuidado a preservação dos valores patrimoniais associados ao
local alvo de investigação.
2 O caso de estudo: Baixa Pombalina
O sector dos edifícios e transportes
consumo de energia do país. Assim
distribuição dos respectivos consumos
independentemente da sua utilização final, d
do presente trabalho.
A cidade de Lisboa, com uma área aproximada de 2.700
portuguesa, o que em números perfaz ce
aproximadamente 560 mil coabitam no município
figura 2 confronta os 56 mil edifícios
Figura 2 – Consumo de energia por tipo de utilização: Edifícios em Lisboa (2002)
Observando-se a figura 2 constata
na tipologia de utilização para o sector de serviços
deste sector, de modo a compreender a
Consumo de energia por tipo de utilização: Lisboa
O caso de estudo: Baixa Pombalina
transportes, como indicado anteriormente, é responsável pelo
Assim, é de todo o interesse compreender detalhadamente
dos respectivos consumos no que respeita ao sector habitacional,
independentemente da sua utilização final, de modo a facilitar o enquadramento da aplicação
com uma área aproximada de 2.700 km2, abriga um quarto da população
portuguesa, o que em números perfaz cerca de 2,6 milhões de habitantes, sendo que
aproximadamente 560 mil coabitam no município. A distribuição que se pretende expor na
confronta os 56 mil edifícios (CENSOS 2001) discriminados nas suas utilizações finais.
Consumo de energia por tipo de utilização: Edifícios em Lisboa (2002)
ata-se uma significativa disparidade de valores, cerca do dobro,
na tipologia de utilização para o sector de serviços. Conclui-se que é relevante a desagregação
deste sector, de modo a compreender a sua distribuição de utilização final.
Consumo de energia por tipo de utilização: Lisboa
Residencial: 35%
Serviços: 65%
8
pelo elevado
e compreender detalhadamente a
no que respeita ao sector habitacional,
da aplicação
abriga um quarto da população
rca de 2,6 milhões de habitantes, sendo que
etende expor na
suas utilizações finais.
Consumo de energia por tipo de utilização: Edifícios em Lisboa (2002)
, cerca do dobro,
é relevante a desagregação
Residencial: 35%
Serviços: 65%
Figura
Tendo como base do trabalho o
gasto de energia final, verifica
aquecimento ambiente se encontra no nível hierárquico
preparação de refeições e frio doméstico.
Figura
Particularizando agora sobre a
circulam sobre o “grau de pureza
sofrido são contraditórias, afirmando uns que todos os edifícios tinham sido descaracterizados
e outros que, das construções iniciais, ainda restavam inú
C. Brito et al. (2005).
O território que abrange o edific
sendo alvo de progressivas alterações a nível de construção, no que resultaram distintos
Distribuição de
Procura de edificios residenciais
Figura 3 – Procura de edifícios de serviços
trabalho o sector residencial, e numa tentativa de tentar compreender
ca-se pela através da figura 4 que a energia dedicada
encontra no nível hierárquico dos bens essenciais, como
preparação de refeições e frio doméstico.
Figura 4 – Procura de edifícios residenciais
a zona ribeirinha lisboeta, constata-se que as informações que
grau de pureza” dos edifícios pombalinos e sobre as alterações que teriam
sofrido são contraditórias, afirmando uns que todos os edifícios tinham sido descaracterizados
e outros que, das construções iniciais, ainda restavam inúmeros exemplares, como
O território que abrange o edificado histórico da baixa de Lisboa após o terramoto de 1755 foi
alterações a nível de construção, no que resultaram distintos
Saúde : 6%
Educação: 6%
Administração Pública: 9%
Banca e seguros: 11%
Restaurantes e hotéis: 14%
Outros edifícios de serviços: 54%
Distribuição de edificios de serviços: Lisboa
Lav. Mecânica: 6%
Outros: 9%
Iluminação: 10%
Prep. de refeições: 16%
Aquec. Ambiente: 17%
Frio doméstico: 18%
Aquec. Água sanitária: 24%
Procura de edificios residenciais
9
compreender o
que a energia dedicada ao
dos bens essenciais, como a
mações que
lterações que teriam
sofrido são contraditórias, afirmando uns que todos os edifícios tinham sido descaracterizados
descrito em
após o terramoto de 1755 foi
alterações a nível de construção, no que resultaram distintos
Outros edifícios de serviços: 54%
Aquec. Água sanitária: 24%
10
géneros arquitectónicos. Com o intuito de classificar estas diferentes tipologias foi efectuado
um levantamento visual das distintivas características mais marcantes deste modelo de
edificado por parte do gabinete de projecto da Câmara de Lisboa no Verão de 2003, o qual
incidiu sobretudo na altura dos edifícios, na fachada, na cobertura e ainda na caixa de escadas.
Note-se que a descrição dos diversos géneros arquitectónicos não se pretende que seja
exaustiva, uma vez esta se enquadrar a um nível superior de arquitectura cuja compreensão se
afasta do âmbito da presente dissertação.
Em 1758, deu-se início ao plano corroborado pelo Marquês de Pombal de reconstrução da
baixa de Lisboa. Esta primeira época foi marcada pela tendência genuinamente pombalina da
qual sobressaem características singulares. De referir que as principais preocupações
deparavam-se com o carácter de resistência estrutural, nomeadamente com o seu
comportamento sísmico. A tipologia designada de pombalina caracteriza-se por ter 5 pisos,
como planeado pelos engenheiros e arquitectos responsáveis pelo projecto de reedificação da
baixa, sendo constituídos pelo piso térreo destinado ao comércio, seguido de 3 andares de
habitação e um último dedicado às águas furtadas. De mencionar ainda que por questões de
segurança e prevenção, a altura dos edifícios não poderia exceder a largura da rua onde se
situavam.
Figura 5 – Proposta para fachada de edifícios da Baixa
As fachadas dos edifícios pombalinos apresentam-se como uma das primordiais características
deste edificado que se conservaram perante as evoluções arquitectónicas. Foram alvo de
múltiplos estudos de desenho com o intuito de proteger a harmonia no contexto de cada rua.
Neste âmbito, verifica-se que as fachadas dos edifícios gozam da particularidade de variar
hierarquicamente em conformidade com a importância das ruas. Então, os primeiros andares
11
desfrutavam de janelas de sacada (janelas com portas até ao nível do pavimento, dando
vulgarmente para uma pequena varanda de pedra individual), e segundos andares com janelas
de peito (janela corrente, arrancando normalmente a 900mm do pavimento). Nenhuma
oportunidade é deixada aos construtores para fazerem de seu modo. Tudo era
meticulosamente planeado e descrito no alvará de 16 de Junho de 1756, conforme descrito em
J. França (1989).
Outro elemento analisado na divisão destes edifícios por tipologia foi a caixa de escadas. O
edifício tipicamente pombalino distingue-se por não usufruir de bomba na caixa de escadas.
Note-se que a iluminação da escadaria faz-se por intermédio do saguão, através de janelas
abertas em cada patamar.
A cobertura apresenta-se igualmente como um marco de imagem do edificado da baixa da
cidade de Lisboa, e, no caso particular do estilo pombalino esta distingue-se, segundo os
planos de Mardel, por gozar um telhado germânico para as ruas de maior aparato e um telhado
de duas águas com trapeiras pombalinas, estes com maior incidência nas ruas secundárias.
Figura 6 – Rua da Conceição/Rua da Prata: Fachada e cobertura pombalina
No início do século XIX emerge uma nova tendência arquitectónica que se apelidou de
neoclássica, onde igualmente surgem características próprias num apreciável número de
edifícios que levaram a que esta tipologia fosse considerada como uma das mais primordiais e
marcantes do período temporal que abrangeu as obras de reedificação da baixa da cidade.
As fachadas conservaram a identidade pombalina, salvo pequenas excepções que foram alvo
de algumas flutuações, e que assim, não respeitaram o plano de traçado inicialmente.
12
Em relação às coberturas, e na medida em que estas tencionavam honrar o carácter pombalino
em termos de trapeiras e de telhados, verificou-se que este modelo não cumpria as ideias
primitivas no que refere a materiais de construção, a dimensões e ainda à harmonia na
modulação dos vãos.
A geração arquitectónica neoclássica apadrinhou um novo modelo de caixa de escadas que se
distingue não só pela inserção de bomba, mas igualmente pela introdução de uma clarabóia na
cobertura dos edifícios. Verifica-se então que a iluminação natural da escadaria passou a ser
feita deste modo, havendo um período de transição perante o qual se assistiu à utilização
simultânea destes dois estilos peculiares e eficazes de iluminação diurna.
Posteriormente a 1870 percepcionaram-se novas variantes, tanto a nível estrutural como
arquitectónico, originando uma nova tendência arquitectónica que se distingue particularmente
pelas inovações técnicas, das quais se destaca a afamada gaiola pombalina. Estes progressos
a nível de estrutura têm em vista a gradual melhoria do comportamento sísmico dos edifícios
construídos na presente época.
Figura 7 – Exemplo da estrutura gaiola pombalina
A famosa técnica construtiva apelidada de gaiola é composta por elementos verticais (prumos)
e horizontais (travessas) contracenados por componentes diagonais. A disposição dos
elementos de madeira (sendo os mais comuns de pinho, carvalho ou casquinha) mencionados
integrava a célebre cruz de Sto. André. A grande vantagem desta estrutura treliçada prende-se
com a flexibilidade imposta pelo material madeira, que permite responder de uma forma mais
adequada a solicitações de forças horizontais impostas em caso de sismo, contrastando com o
material alvenaria que se exibe como sendo rígido e pouco deformável. No caso de incêndios
ou no caso de degradação devido à presença da humidade, a estrutura de madeira vê-se
protegida pela alvenaria que a envolve. A presente estrutura não foi novidade aquando da sua
introdução em Portugal, na medida em que já era utilizada nalguns países europeus como se
13
apresenta a título de exemplo o caso de França. No entanto foi na baixa da cidade de Lisboa
que esta foi implementada pela primeira vez em grande escala.
Hoje em dia e após algumas reabilitações a célebre cruz de Sto. André é porventura deixada
propositadamente visível com a tarefa de guarnecer ou enriquecer uma parede, como se
pretende ilustrar na figura 8.
Figura 8 – Exemplo da cruz de Santo André utilizada como enfeito após uma reabilitação
Um número reduzido de edifícios de grandes proporções, apelidados de património
classificado, como o caso de sedes de bancos apresenta um estilo designado de eclético
(moderno), como se pretende exemplificar na figura 9.
Figura 9 – Exemplo de estilo eclético – Sede do banco Totta & Açores
Para a realização do presente trabalho existiu uma procura e selecção de bibliografia existente
nesta área – A Baixa Pombalina.
14
Foram então alvo de interesse algumas dissertações cujo âmbito se relaciona mais num
patamar de arquitectura tendo como fim a caracterização estrutural dos edifícios típicos da
baixa de Lisboa. Verificou-se igualmente que se escolheram temas relacionados com a
evolução arquitectónica dos edifícios em questão. De referir que a contribuição dos referidos
estudos apenas serviu num horizonte arquitectural, ou seja, todos eles dotados de uma forte
parte estrutural e de uma fraca componente térmica.
Segundo um estudo de M. Ogando (2007) dedicado ao carácter térmico dos edifícios
representativos da baixa, apresenta um conteúdo semelhante ao da presente dissertação,
apesar de se basear em resultados provenientes de outro programa, ECOTEC. Este simulador
não contabiliza a influência da cobertura para efeitos de cálculo, pelo que desde já se encontra
uma limitação do programa informático em questão.
A dissertação de L. Atalaia (2008) aproveitou identicamente como caso de interesse o Parque
Edificado da Baixa, embora tenha ainda complementado o trabalho com uma investigação aos
edifícios que caracterizaram o Estado Novo. Para a realização deste trabalho utilizou-se
directamente o programa EnergyPlus sem o apoio de qualquer interface gráfica. Para a
obtenção de resultados, tanto térmicos como de consumos energéticos, não existiu um modelo
específico nem um carregamento de dados no que respeita a cargas térmicas internas, pelo
que as análises recaem sobre áreas obsoletas. Neste contexto dificilmente se compreende o
comportamento do edifício quando exposto a diferentes tipos de utilização.
2.1. Conceitos teóricos da térmica de edifícios
Este subcapítulo agrega vários conteúdos que, apensar de gerais, são dignos de um certo
cuidado na medida em que estão envolvidos indirectamente com a compreensão das
dificuldades patentes na zona da baixa lisboeta.
2.1.1 Transmissão de calor
Conceptualmente o termo termodinâmica enquadrado na presente dissertação é de elevado
interesse, pois permite compreender os fenómenos associados à transmissão de calor entre
um sistema e a sua vizinhança, devido à diferença de temperaturas entre estes. Verifica-se
então que por vezes esta transferência de energia térmica é a causa de desconforto sentido
pelas pessoas.
A transferência total de calor entre dois meios aquando de um gradiente de temperaturas pode
ocorrer de várias formas:
15
i. Condução: a transmissão através de um meio estacionário;
ii. Convecção: a que ocorre entre um meio e um fluído em movimento;
iii. Radiação: a transferência por ondas electromagnéticas entre superfícies.
Os ganhos internos (ocupação, iluminação, equipamentos) e os factores relacionados com o
clima (temperatura seca, humidade, radiação solar directa e difusa, orientação e velocidade do
vento) são exemplos de agentes responsáveis pelas diversas possibilidades de permutas de
calor supramencionadas. Todos estes mecanismos de transferência de energia necessitam de
ser contabilizados.
No que respeita às reacções da envolvente construtiva quando sujeita a diferentes estados
energéticos, interiores e exteriores, surge o termo de inércia térmica. Esta consiste na
capacidade de retenção de calor de um material, ou para o corrente caso pelo conjunto de
materiais que formam as paredes exteriores, interiores e ainda os pavimentos/tectos. Esta
inércia está intrinsecamente relacionada com a massa e a densidade dos materiais que
definem esta estrutura, sendo que quanto maior o “peso” destes, maior capacidade de
funcionar como reservatório de calor, ou seja, maior a sua inércia. Esta funcionalidade está
facilmente patente nesta espessa fronteira que separa o espaço exterior do espaço habitado,
onde os picos climáticos exteriores são amortecidos dando origem a uma transferência de calor
gradual e menos acentuada. As paredes de fachada que qualificam a quadra construtiva
abrangida pela actual dissertação são facultadas de uma forte inércia térmica. Numa tentativa
de se compreender melhor o fenómeno em questão ilustra-se na figura seguinte estas
variações da temperatura do ar ao longo do tempo consoante os distintos padrões de inércia.
Figura 10 – Diferentes comportamentos da temperatura consoante a inércia térmica
16
Através da visualização da figura 10, verifica-se que as temperaturas interiores máximas são
fortemente influenciadas pela inércia térmica. Com o passar do tempo, e em paredes munidas
de uma forte inércia, as temperaturas do espaço interior não chegam atingir temperaturas tão
elevadas como no caso de uma baixa inércia, o que permite concluir que as habitações
dotadas desta capacidade, de armazenamento de calor, se apresentem como uma vantagem
no sector da construção.
2.1.2 Simulação de edifícios e cálculo de cargas térmicas - EnergyPlus
Conceptualmente carga térmica define-se como sendo a quantidade de calor latente e sensível
que deve ser retirada de um ambiente, a fim de garantir o conforto térmico dos seus ocupantes
ou as condições necessárias para a manutenção de um processo ou produto. Com o propósito
de se atingir estas condições “ideais” de satisfação recorre-se a sistemas com capacidade
adequada, sendo o seu cálculo baseado no pico de carga térmica que ocorre nas condições
mais desfavoráveis de ganhos de calor.
As cargas térmicas são calculadas através do somatório de variadas contribuições, pelo que as
suas várias origens são as que se mencionam de seguida:
i. Condução de calor através dos elementos da envolvente;
ii. Ganhos solares directos através da envolvente envidraçada;
iii. Ganhos de calor associados às infiltrações;
iv. Ganhos de calor associados à ventilação natural;
v. Ganhos internos como a ocupação, iluminação e equipamentos.
Hodiernamente existem métodos dinâmicos que possibilitam este cálculo de cargas através de
programas informáticos, o que simplifica em grande escala a resolução deste exercício. Esta
metodologia tem então vindo a ganhar força, dado tratarem-se de ferramentas de verificação,
que permitem sobre muitos aspectos a simulação de situações reais e a obtenção dos
respectivos dados de estudo com grande aproximação conforme descrito em L. Roriz (2006).
Para a execução da presente dissertação
optou-se por um programa informático de
simulação dinâmica denominado de
EnergyPlus. Este programa teve como a sua
primeira interface gráfica um modelo
exaustivo de leitura de dados denominado de
DesignBuilder.
Figura 11 – Logótipo: DesignBuilder & EnergyPlus
17
Ainda de referir a título de curiosidade que o programa EnergyPlus foi desenvolvido pelo
Departamento de Energia dos Estados Unidos (DOE) durante a década de 70, estimulados
pela forte crise petrolífera, anteriormente referida. Os programas BLAST, Building Loads
Analysis and System Thermodynamics, e o DOE2 foram os antecessores do EnergyPlus. Este
tem a vantagem de ter colmatado falhas dos seus precedentes e ainda ser um programa aberto
escrito em linguagem FORTRAN90, que permite aos utilizadores/programadores alterarem as
suas linhas de programação.
Esta ferramenta faculta ao utilizador modelar de uma forma simples e intuitiva, quando
necessário recorrendo ao auxílio proporcionado interactivamente pelo programa, help ou até
mesmo em caso de dúvidas de maior complexidade escrevendo por intermédio de email ao
support do programa DesignBuilder, e, até mesmo em interpelações mais complicadas
escrever para o support do EnergyPlus. Deste modo é permitida a modelação desde os edifício
mais simples até aos dotados de alguma complexidade, que obrigam a alguma dedicação
extra.
Ainda antes de se ingressar no suporte de cálculo numérico (EnergyPlus) é de mencionar
algumas funcionalidades e características do programa DesignBuilder. Assim o corrente
programa permite uma modelação em 3D, não havendo porventura limitações no que respeita
a geometrias complexas. Consegue-se desta forma a construção realista de um edifício em
várias vertentes, entre as quais se destaca a espessura das paredes, janelas, lajes, molduras
de janelas a contabilização das sombras criadas por edificações circundantes, ou até mesmo
conceber dispositivos de sombreamento interior e exterior (palas horizontais, laterais e de
lamelas), e ainda a sua visualização de áreas e volumes.
O DesignBuilder oferece uma base de dados bastante completa nos vários campos que a
compõe. Apresenta assim, bibliotecas pré-definidas que possibilitam de uma forma simples
escolher uma base de dados climáticos através da simples selecção de uma região, tipo de
materiais de construção e ainda actividades e sistemas de utilização. De ressalvar ainda o
facto de que a todos estes perfis estão inerentes horários com densidades de utilização,
schedules. O programa tem ainda a funcionalidade de criar templates sobre os assuntos
abordados precedentemente de forma a extrapolá-los para outras situações que apresentem
funções similares.
Relativamente a dados de entrada, inputs, estes são fornecidos pelo utilizador através de
menus elementares. São exemplo de inputs as características de envolvente, ou seja, de
materiais que constituem o tipo de construção; actividades e ocupações; densidades de
iluminação; e ainda sistemas de AVAC para a eventualidade da existência destes. É ainda
permitido modificar ou corrigir estes dados a qualquer instante e a nível geral do edifício ou a
nível particular de uma só zona que tenha características peculiares.
Os parâmetros de saída, outputs, permitem analisar uma panóplia de resultados, podendo
estes ser detalhados até intervalos horários. Estes intervalos, somente apresentam a
18
desvantagem de tornar a simulação mais morosa. Destacam-se como principais variáveis que
resultam das simulações o consumo energético discriminado, resultados relacionados com
conforto, nomeadamente temperaturas interiores e humidade relativa, e ainda
consequentemente índices que possibilitam concluir acerca deste estado de bem-estar interior.
É também proporcionado ao utilizador analisar e concluir quanto a balanços de energia às
envolventes opacas (pavimentos/tecto, paredes, cobertura, etc.) e envidraçadas, assim como
obter cargas de aquecimento e de arrefecimento. A produção de GEE, particularmente em
toneladas de CO2, é igualmente produto das simulações.
Sendo o EnergyPlus o suporte de cálculo associado à interface informática DesignBuilder é de
todo o interesse abordar o método numérico no qual o programa se baseia. Os cálculos de
cargas térmicas mais comuns, no qual está inserido o EnergyPlus, baseiam-se no método CTF,
Conduction Transfer Function, recomendado pela ASHRAE e, que assenta na transformação
do ganho de calor de todas as fontes em carga térmica. É então feito um cálculo que leve em
linha de conta um balanço, abrangendo todas as formas de transmissão de calor, não só
superfície a superfície como também ao ar da zona em questão.
Figura 12 – Diferentes contributos para um balanço térmico
A equação seguinte permite alcançar os princípios perante os quais se rege o programa
EnergyPlus, portanto, a igualdade relativa ao balanço energético a uma determinada zona:
�� · ����� � ∑ �� � ���
��� ∑ �������� � ��� � ������ !���� ∑ "� ��#���� � ��� � "� �$%�#��∞ � ��� � ��&�
��'(!���� (1)
onde os seguintes termos representam:
�� · )��)* : a energia armazenada no ar da zona z;
19
+ �� ���
���: o somatório do calor proveniente de fontes internas;
+ �������� � ��� ������ !�
���
: o somatório das trocas de calor, convectivas, das superfícies
oriundas do interior da zona;
+ "� ��#���� � �����'(!�
��� : o somatório das trocas de calor devido à mistura de ar entre zonas;
"� �$%�#��∞ � ��� : a transferência de calor associada às infiltrações de ar exterior;
��&� : a taxa de troca de calor com o sistema de climatização.
O presente subtema, no qual se abordou a importância de programas informáticos para o
cálculo de cargas térmicas, serviu de fundamento para se concluir que estes são porventura
uma ferramenta fundamental no desenvolvimento de edificações energeticamente eficientes.
2.1.3 Conforto térmico
As condições ambientes de conforto de referência são uma temperatura do ar de 20ºC para a
estação de aquecimento e uma temperatura do ar de 25ºC e 50% de humidade relativa para a
estação de arrefecimento segundo a visão muito geral dos padrões de bem-estar do RCCTE.
No entanto pretende-se fazer uma avaliação mais pormenorizada do termo em estudo que
permita avaliar o estado de satisfação num local habitável tendo como base estudos científicos.
O conceito de conforto térmico, entre outras definições, depreende-se como sendo o estado
benigno de satisfação e bem-estar sentido pelo ser humano quando este se encontra presente
no interior de um local habitável que permita o desenvolvimento espontâneo das mais variadas
tarefas. Para tal existem várias contribuições que influenciam de uma forma objectiva não só
este sentimento de bem-estar mas também para que o ambiente se encontre com bons níveis
de qualidade do ar.
O cariz térmico ao qual o ser humano está exposto é proveniente da conjugação de vários
mecanismos, pelo que se distingue a temperatura, pressão, vento, humidade, actividade e o
vestuário são algumas características soberanas. Ainda de referir a ausência de algumas
condicionantes muito importantes nesta apreciação técnica que se segue (PMV) do estado de
conforto térmico, tais como o nível de ruído e da qualidade do ar interior, que por vezes são
plenamente decisivas para esta condição.
Um balanço energético do corpo humano permite relacionar a taxa de trabalho metabólico
produzido pelo corpo e a transferência de calor para o ambiente de modo a determinar o
20
parâmetro de acumulação de energia, S. Segue-se então a equação do conforto térmico
segundo M. Águas & J. Domingos (1996), proveniente da norma ISO7730, onde se conjugam
os mecanismos físicos que conduzem a cada um dos fenómenos de transferência de calor
associados:
, � - (Metabolismo e trabalho)
(2)
�3.05 2 1045 · �5733 � 6.99 · �, � -� � 9:;#� (Difusão de vapor)
�0.42 · ��, � -� � 58.15� (Transpiração)
�1.7 2 104? · , · �5867 � 9:;#� (Respiração latente)
�0.0014 · , · �34 � �;@� (Respiração sensível)
�3.96 2 104A · B:C�� · ���:C�� � 273�D � ��@;� � 273�D� (Radiação)
�B:C�� · � · ��:C�� � �;@� � (Convecção)
�E (Acumulação de calor)
onde,
• , é o metabolismo (W/m2)
• - é o trabalho realizado para o exterior (W/m2)
• 9:;# é a pressão parcial de vapor de água do ar ambiente (Pa)
• �;@ é a temperatura seca do ar ambiente (ºC)
• B:C�� é um factor de vestuário, adimensional
• �:C�� é a temperatura exterior do vestuário (ºC)
• �@;� é a temperatura radiante dos elementos opacos do espaço (ºC)
• � é o coeficiente de convecção entre a superfície exterior do vestuário e o ar
exterior (W/m2)
• E é o termo de acumulação de energia no corpo.
A proveniência dos parâmetros referenciados na equação anteriormente transcrita é de tabelas
específicas, excepto no caso da temperatura exterior do vestuário cujo valor é determinado
recorrendo ao balanço energético no qual se aplica a igualdade entre a transferência de calor
por condução da pele para o vestuário e as trocas de calor por convecção e radiação.
Para que se torne possível a avaliação da temperatura da superfície exterior do vestuário
contabilizam-se as importantes trocas de calor com a sua envolvente,
( )WMt pele −×−= 00275.07.35
(3)
( ) ( )[ ] ( ){ }arvestcvestradvestvestvestpelevest tthfttfItt −++−+×××−= − 448 2732731096.3 (4)
21
onde a temperatura exterior do vestuário, �:C��, se apresenta em [ºC]. De referir que o método
de cálculo da norma ISSO 7730 se fundamenta num cilindro como tentativa de simulação do
corpo humano.
Tendo em vista uma maior exactidão na corrente análise perante a circunstância de avaliação
de conforto existe uma norma, ISO7730, que determina um critério rigoroso de avaliação desta
classe de comodidade. Esta norma que se utiliza no decorrer da análise de resultados da
presente dissertação foi publicada em 1984, e posteriormente revista passados dez anos.
Ainda é relevante referir que é pouco utilizada pelos projectistas nacionais e, pior ainda,
ignorada pelos regulamentos oficiais conforme descrito em M. Águas (2001). O resultado deste
último parâmetro supramencionado, predicted mean vote (PMV), determina-se recorrendo ao
termo de acumulação de energia do corpo humano, S, e o seu cálculo é através da seguinte
correlação:
F,G � �0.303 · H4I.I5J·K � 0.028� · E (5)
Seguidamente exibe-se um quadro no qual é possível verificar a variação do parâmetro PMV, e
a sua relação com o sentimento de comodidade térmica de uma pessoa. O modo segundo o
qual este índice ficou associado ao sentimento de conforto surgiu de um estudo onde se
submeteu um expressivo número de pessoas não só às variações de temperatura, humidade,
velocidade do ar e actividade, assim como à envolvente radiante.
Figura 13 – Índice de conforto térmico (PMV)
A fim de concluir este sector dedicado ao conforto térmico, a presente norma refere que até
uma percentagem (de pessoas) cujo limite é de aproximadamente 10% se sintam
desconfortáveis o espaço em questão oferece condições de conforto. Resultados deste estudo
permitem a criação de uma concordância entre o desconforto térmico, que se apresenta com o
Índice PMV Estado conforto térmico
+3 Insuportavelmente quente
+2 Quente
+1 Ligeiramente quente
0 Neutro
-1 Ligeiramente frio
-2 Frio
-3 Insuportavelmente frio
22
índice PPD, Predicted Percentage of Dissatisfied, e o parâmetro PMV através da seguinte
correlação:
( )24 2179.003353.0.95100 PMVPMVePPD
⋅−⋅−−= (6)
e assim traçar um gráfico onde é permissível observar uma zona de conforto térmico assim
como a presente variação dos parâmetros em causa:
Figura 14 – PMV - PPD
Portanto os parâmetros envolvidos na análise de conforto térmico apresentam uma elevada
importância no âmbito do actual trabalho na medida em que possibilita uma avaliação dos
potenciais níveis de conforto que se poderão conseguir associados à aplicação das diferentes
medidas passivas de eficiência energética que se ambicionam estudar.
2.1.4 Clima de Lisboa
A abordagem do presente subtema, clima de Lisboa, assume um papel fundamental no que
respeita ao desempenho térmico dos edifícios na medida em que o influencia de forma
preponderante. Entende-se então por clima como sendo um conjunto de variáveis climáticas,
avaliadas em termos de valores médios mensais ou anuais e das respectivas flutuações em
torno dos valores normais, ao longo de um período de tempo que, segundo as convenções
internacionais de clima, deveram ser de 30 anos, conforme descrito em R. Gomes (1962).
Existem duas variantes no que concerne ao conceito lato de clima. O macroclima cuja definição
23
é apresentada previamente no presente parágrafo, e ainda o microclima cuja extensão é
consideravelmente menor, abrangendo uma curta extensão na ordem de dezenas de metros.
O microclima pode ainda ser dividido em dois ramos, um que leva em linha de conta os
elementos naturais, e outro que aglomera a estrutura urbana que serve de vizinhança a um
determinado local.
Relativamente à morfologia natural, esta ainda se divide em massas de água, relevo e
arborização do solo. Uma massa de água tem uma capacidade térmica associada consoante o
seu tamanho, o que permite um aquecimento/arrefecimento gradual e lento, o que se reflecte
numa suavização do clima. Na figura seguinte pretende-se demonstrar a referenciada
interferência.
Figura 15 – Brisas diurnas e nocturnas sob a influência do mar ou extensas massas de água
O relevo adopta igualmente uma função importante na caracterização de um microclima, uma
vez este estar intrinsecamente relacionado com as diferenças de pressão provocando subidas
e descidas de massas de ar ao longo da encosta, podendo no entanto conduzir a variações de
até um grau por cada 100 metros de altitude. A figura seguinte pretende traduzir este fenómeno
no caso diurno e nocturno.
Figura 16 – Brisas diurnas e nocturnas sob influência de relevo
Finalmente a arborização imprime identicamente modificações microclimáticas uma vez que se
encontra associada ao processo de fotossíntese das plantas. Facilmente se encontra um
24
exemplo aquando na presença de um jardim, prontamente se tem no Verão uma sensação de
frescura.
A malha urbana desde a pavimentação (normalmente em asfalto), até uma elevada densidade
habitacional e ainda passando pela poluição e o ruído são motivos favoráveis para que exista
uma elevação da temperatura.
Ao meio exterior estão ainda associados por outro lado diferentes parâmetros fundamentais
que dominam a sua adulteração como a temperatura seca do ar, a humidade, o factor vento e
ainda não menos importante a radiação solar, tanto directa como difusa.
Partindo agora para o caso exclusivo da cidade de Lisboa cuja localização geográfica é de 38º
40’ de latitude do hemisfério Norte e 9º de longitude a oeste do meridiano de Greenwish. Numa
tentativa de enquadrar a cidade quanto à sua envolvente esta vê-se limitada pelas Serras de
Monsanto, Carregueira e Sintra e, conjuntamente influenciada por se localizar nas mediações
do estuário do Tejo. Assim Lisboa apresenta alguma complexidade no que concerne à
classificação do seu clima, no entanto conclui-se que apresenta características mediterrâneas
apresentando-se como possuindo um Inverno moderado e húmido e um Verão quente e seco.
Figura 17 – Valores normais climatológicos para a temperatura do ar e radiação global horizontal em Lisboa
A capital de Portugal quando enquadrada no horizonte europeu apresenta-se como uma cidade
munida de elevados níveis de insolação que permitem a níveis energéticos ganhos na estação
de arrefecimento, apresentando por outro lado desvantagens no Verão, chegando atingir com
alguma frequência o sobreaquecimento. Estes excessos de radiação solar poderão ser
25
compensados com medidas a um patamar arquitectónico de modo a amenizar estes ganhos
solares excessivos, recorrendo a diferentes estratégias (passivas) de eficiência energética.
No que toca aos índices de humidade relativa a cidade de Lisboa manifesta uma variação
delimitada pelos valores de aproximadamente 60% e 80% na estação de Verão e Inverno,
respectivamente. A precipitação é francamente mais habitual durante os meses de Inverno,
apesar dos meses adjacentes à estação referida serem igualmente providos da mesma mas
em menor intensidade.
É igualmente indispensável abordar o factor vento na medida em que este tem preponderância
no amplo conceito de clima. Neste sentido, assiste-se a uma supremacia dos ventos
provenientes do quadrante NNW e NNE, aos quais estão associados dias com ausência de
precipitação. Por outro lado os dias providos de precipitação estão normalmente associados a
ventos oriundos do quadrante SSW.
Mais recentemente, e a nível legislativo nacional, o concelho de Lisboa encontra-se abrangido
na denominação de zona I1 V2, classificação esta atribuída pelo actual RCCTE com a intenção
de dividir e classificar todos os concelhos do país pelas suas comuns características
bioclimáticas. Albufeira, Barreiro, Sesimbra, Setúbal e Tavira são alguns exemplos a par de
Lisboa que constituem esta zona climática, tendo como característica concordante a influência
marítima que tem como consequência directa uma significativa suavização do clima. Na
estação de arrefecimento verifica-se um equilíbrio climático, com pequenas amplitudes
térmicas diárias.
2.2 Caracterização dos edifícios da Baixa Pombalina
O presente capítulo tem como principal finalidade descrever de uma forma clara a totalidade
das características associadas ao edifício modelo, assim como o seu enquadramento nas
várias tipologias presentes do edificado na baixa pombalina, desde final do século XVIII até
finais do século XIX.
Após enquadrar do edifício escolhido nas várias tipologias pretende-se com a caracterização
do caso de estudo averiguar toda a informação que é representativa da presente época e que
ao mesmo tempo sirva de input no programa EnergyPlus para que esta base fique tão
completa quanto possível. Interessa portanto caracterizar o sistema construtivo, as diferentes
utilizações dos pisos dos prédios desta zona da cidade de Lisboa, e ainda os vários ganhos
térmicos que vão influenciar o comportamento interno do edifício, tais como a ocupação,
iluminação e equipamentos.
2.2.1 Informações gerais
O imóvel seleccionado no que respeita
apenas se sabe que este se enquadra
localiza-se na Rua dos Fanqueiros
Comércio.
Figura 18 – Registo fotográfico do edifício alvo de investigação
Após os abreviados esclarecimentos
baixa da cidade de Lisboa, pode afirmar
características simbólicas de uma tipologia gaioleira, com certas influências neoclássicas,
entanto conservou-se sempre o c
Como supramencionado, é relevante frisar que os edifícios da baixa pombalina segundo os
planos traçados inicialmente gozavam de 3 pisos acima do térreo
furtadas, sendo esta altura limitada à largura da rua onde estes se situavam.
verifica-se que o presente edificado usufrui de dois andares cuja construção é efectuada
posteriormente, quarto e quinto piso
cumprida durante as visitas ao prédio que estes eram construídos já com as novas técnicas
construtivas que são analisadas posteriormente no corrente capítulo.
O edifício em questão tem
aproximadamente 183 m2, 14,60m de comprimento por 12,50m de largura,
pisos de habitação. Na tabela seguinte apres
fracções relativas ao edifício, assim como a
no que respeita à data de construção, devido a carência de informação,
apenas se sabe que este se enquadra na era de finais do século XIX ou inícios de século XX
a Rua dos Fanqueiros com o número 38, compondo esquina com a Rua do
Registo fotográfico do edifício alvo de investigação
s os abreviados esclarecimentos sobre as diversas categorias presentes no edificado da
pode afirmar-se que o actual caso de estudo se depara com as
características simbólicas de uma tipologia gaioleira, com certas influências neoclássicas,
se sempre o carácter fundamental que caracteriza o modelo pombalino
é relevante frisar que os edifícios da baixa pombalina segundo os
planos traçados inicialmente gozavam de 3 pisos acima do térreo e ainda um último de águas
altura limitada à largura da rua onde estes se situavam. Neste sentido,
se que o presente edificado usufrui de dois andares cuja construção é efectuada
, quarto e quinto piso, conferindo-se através de uma simples inspecção visual
prida durante as visitas ao prédio que estes eram construídos já com as novas técnicas
construtivas que são analisadas posteriormente no corrente capítulo.
O edifício em questão tem cerca de 25 metros de altura, uma área de
, 14,60m de comprimento por 12,50m de largura, e desfruta de
Na tabela seguinte apresenta-se sinteticamente a caracteriza
, assim como a sua actual tipologia.
26
, devido a carência de informação,
de século XX, e
com a Rua do
tes no edificado da
se que o actual caso de estudo se depara com as
características simbólicas de uma tipologia gaioleira, com certas influências neoclássicas, no
arácter fundamental que caracteriza o modelo pombalino.
é relevante frisar que os edifícios da baixa pombalina segundo os
e ainda um último de águas
Neste sentido,
se que o presente edificado usufrui de dois andares cuja construção é efectuada
se através de uma simples inspecção visual
prida durante as visitas ao prédio que estes eram construídos já com as novas técnicas
planta de
e desfruta de seis
se sinteticamente a caracterização das
27
Piso Área pavimento
[m2] Ocupação Tipologia espaço Pé direito
[m]
Térreo ESQ 66,7 - Loja 3,05
Térreo DTO 57,3 � Loja 3,05
1 138,6 � Serviços (escritórios)
3,75
2 138,6 - Serviços
(escritórios) 3,7
3 T2 (ESQ) = 69,4
T3 (DTO) = 69,4
� Resid./Escrit. 3,45
41 � Residencial 3,3
5 - Residencial 3,1
Tabela 1 – Informações gerais do edifício
Presentemente o planeamento urbano de qualquer projecto habitacional, seja residencial ou de
serviços, tem especial cuidado quanto à orientação das fachadas da habitação, na medida de
controlar o nível de insolação incidente sobre estas para que seja possível tirar o maior proveito
desta radiação numa tentativa de redução das necessidades energéticas. No caso de
habitações existentes, nos quais não e possível escolher a sua orientação uma vez o plano
edificado ter sido definido à partida, a solução passa pela análise de medidas que permitam o
melhor compromisso entre a radiação excessiva ou falta desta consoante a direcção das
fachadas e a estação do ano. Neste contexto, verificou-se que o edifício em questão é
orientado a Poente com um desvio de 17º como é possível aferir na figura seguinte.
Figura 19 – Modelação em DesignBuilder do edifício a estudar e respectiva orientção
1 Apenas uma fracção está ocupada (ESQ)
28
Toda a envolvente habitacional que envolve o edifício que se aspira estudar é igualmente uma
característica relevante alvo de análise uma vez que toma em linha de conta o factor
sombreamento, intrinsecamente relacionado com a radiação solar. Através de um
levantamento no local dos edifícios que circundam o edifício a estudar, nomeadamente da
altura e da localização destes e verificou-se quais os que obstruíam a radiação e o factor vento
para posteriormente serem tomados em conta na simulação dinâmica.
Figura 20 – Modelação em DesignBuilder do edifício a estudar e respectivas obstruções
No sentido de melhor compreender o enquadramento do prédio a modelar acrescenta-se uma
visão periférica à sua envolvente através de um registo fotográfico extraído de imagens
gratuitas de um satélite.
Figura 21 – Vista panorâmica da envolvente do edifício (Fonte: MapsLive)
29
2.2.2 Dados climáticos
Para que a totalidade das características climatéricas que influenciam a transferência de calor
através da envolvente associadas à cidade de Lisboa sejam levadas em conta a nível de
simulação dinâmica, existem bases de dados climáticos que se encontram carregadas no
programa escolhido para a execução do corrente projecto, pelo que se pode dar a título de
exemplo algumas destas características tais como a temperatura exterior (seca e húmida), a
velocidade e direcção do vento, a altitude e o azimute solar e a pressão atmosférica. Ainda de
referir que os dados climáticos são provenientes de monitorizações levadas a cabo e
posteriormente tratadas e formatadas pelo Instituto Nacional de Engenharia, Tecnologia e
Inovação, INETI.
O objectivo da criação de um ficheiro que contenha informação climática actual é de todo
relevante para o presente trabalho na medida em que possibilita uma comparação com dados
monitorizados no edifício em investigação, o que se reflecte numa mais-valia em termos de
validação do modelo elaborado. Para tal, solicitaram-se registos baseados em monitorizações
no aeroporto de Lisboa, levadas a cabo pelo Professor Delgado Domingos, na qual se
obtiveram dados relativos às temperaturas de bolbo seca e húmida, Tdb e Twb, respectivamente.
A partir das temperaturas referidas pretende-se demonstrar como se obtiveram os valores de
humidade relativa, L, e de temperatura de orvalho, dpT , onde se recorreu a uma sequência de
fórmulas programáveis apresentadas em ASHRAE (1997) (as quais dão origem ao diagrama
psicrométrico), visto o elevado número de temperaturas a transformar:
)ln(...)ln( 13
3
12
2
111098
dbdbdbdb
db
ws TCTCTCTCCT
Cp +++⋅++= (7)
)ln(...)ln( 13
3
12
2
111098*
wbwbwbwb
Wb
ws TCTCTCTCCT
Cp +++⋅++=
,
(8)
Onde W representa a humidade absoluta, 9 a pressão, e o índice “s” o estado de saturação,
sendo apresentados os valores das constantes na tabela seguinte:
30
Constante Valor
C8 -5,8002206 E+03
C9 1,3914993 E+00
C10 -4,8640239 E-02
C11 4,1764768 E-05
C12 -1,4452093 E-08
C13 6,5459673E+00
Tabela 2 – Constantes e respectivos valores
Após o cálculo dos referidos termos, seguem então as equações finais:
ws
ws
spp
pW
−= .62198,0
,
(9)
*
**
.62198,0ws
wss
pp
pW
−=
,
(10)
wbdb
wbdbswb
TT
TTWTW
.186,4.805,12501
)()..381,22501( *
−+
−−−=
,
(11)
p
p
W
W
W
W
ws
s
s
).1(1 −−
=φ
,
(12)
1984,0
18
3
17
2
161514 ).(... wdp pCCCCCT ++++= ααα, (13)
)ln( wp=α. (14)
Os valores correspondentes às constantes utilizadas para o cálculo da temperatura de orvalho
afiguram-se no subsequente quadro:
Constante Valor
C14 -5,8002206 E+03
C15 1,3914993 E+00
C16 -4,8640239 E-02
C17 4,1764768 E-05
C18 -1,4452093 E-08
Tabela 3 – Constantes e respectivos valores
31
É igualmente importante fazer notar que existiam valores em falta nos dados originais,
possivelmente devido à manutenção das estações de monitorização, pelo que se recorreu ao
tradicional método de interpolação linear para completar esta base. Devido à falta de dados,
nomeadamente de vento e radiação (entre outros) utilizaram-se os dados relativos ao INETI,
pelo que por vezes pode haver alguma incoerência entre os dados de temperaturas e a
radiação incidente, no entanto como são formas de transmissão de calor independentes,
convecção e radiação, tomou-se o presente modelo climático para os resultados das
simulações.
A confrontação entre os dados obtidos através na monitorização com os obtidos através da
simulação encontra-se no capítulo dedicado à modelação técnica do edifício de referência,
mais precisamente na secção relativa à validação.
2.2.3 Construção
Visando suprir a escassez no sector da habitação criada pelo desastroso terramoto de 1755
surge a urgência de se edificar de forma mais calculista no que concerne ao ramo da
segurança. Neste sentido, numa tentativa de se estar minimamente precavido para uma
situação de catástrofe futuras, na presente época tomou-se em especial consideração os
materiais a utilizar na reconstrução desta área urbanística.
O programa de simulação utilizado no presente trabalho no que respeita a dados referentes ao
sector de materiais de construção, nomeadamente às paredes, coberturas, pavimentos/tectos,
desfruta de um separador particular para o efeito do qual faz parte integrante uma ampla
biblioteca de materiais comummente empregues nas mais variadas edificações. No entanto,
por vezes é complicada a sua tradução para a língua portuguesa, e, deste modo optou-se por
pré-definir manualmente alguns dos materiais construtivos usualmente utilizados durante o
período considerado. Ainda é importante proferir que foram tomados alguns pressupostos
aquando da ausência de informação, nomeadamente no que respeita aos materiais realmente
utilizados. Estes pressupostos são referidos progressivamente na informação dedicada a cada
género de envolvente.
Principiando a análise da caracterização da envolvente pelas paredes de fachada que se
distinguem por respeitar a construção tradicional da época, uma vez ser constituídas de
alvenaria de pedra que envolvia uma estrutura de madeira, gaiola pombalina, onde se aplicava
posteriormente uma camada de reboco tradicional de ambos os lados. Portanto, averigua-se
deste modo que estas paredes não usufruem de qualquer tipo de isolamento térmico, tirando
partido apenas da forte inércia devido à elevada espessura destas, a qual se reduz à medida
que se diminui a espessura das mesmas.
32
O travamento em madeira que caracteriza este estilo de construção ocupa uma área pouco
significativa quando comparada com a alvenaria de pedra no que respeita ao coeficiente total
de transferência térmica, pelo que este foi desprezado assumindo-se apenas o elemento
pedra. Neste sentido, a referida estrutura de madeira, reconhecida internacionalmente pela
cruz de Sto. André confere uma resistência estrutural muito importante, pouco interferindo na
vertente térmica.
Citando M. Godinho (2007), as paredes de compartimentação são constituídas por tábuas de
madeira ao alto revestidas com um fasquiado de madeira, por fim rebocadas com argamassa
de cal. Estas são comummente apelidadas de tabique e são usuais na construção pombalina
(…) constituindo uma rede ligada aos pavimentos e paredes-mestras, são elemento essencial
no travamento estrutural, cuja importância é reconhecida nomeadamente no que se refere à
acção de sismos conforme descrito em J. Aplleton (2003).
Figura 22 – Registo fotográfico ilustrativo da parede de tabique
Ainda a propósito de paredes interiores é de extrema relevância referir as alterações
construtivas a nível de quarto e quinto andar, onde se aferiu a real constituição destas por
inspecção visual devido às más condições em que as paredes se encontram, verificando-se
imediatamente que são diferentes dos pisos inferiores (tabique), como se pode aferir no
seguinte registo fotográfico, aquando de uma das visitas ao edifício em estudo. Assim, e na
ausência de qualquer informação sobre estas e na impossibilidade temporal devido a prazos de
entrega do trabalho que consentisse aproveitar a técnica de serigrafia de modo saber a real
constituição destas paredes, optou-se por defini-las como sendo de alvenaria de tijolo 110mm
rebocadas de ambos os lados.
33
Figura 23 – Registo fotográfico que permite constatar a degradação do edifício
As cantarias que reforçam os vãos apresentavam-se como uma solução que permitia identificar
uma hierarquia de nobreza nos múltiplos edificados presentes na quadra em observação na
baixa de Lisboa, na medida em que os edifícios guarnecidos por estas ostentavam valores
mais elevados. Factos que facilmente se justificam uma vez este género de enfeite ser mais
vulgarmente explorado para embelezar património classificado como palácios ou igrejas. Esta
superioridade que se revela no valor final do construído resulta da utilização excedente de
mão-de-obra habilitada assim como a perceptível aplicação da pedra, a qual se caracteriza por
ser de pedra calcária muito dura. No que respeita ao seu carácter construtivo e a sua
implicação na totalidade da parede exterior funcionam como pontes térmicas planas, através
das quais se verifica uma maior dissipação do calor. De referir que existe todo o interesse em
anular estas fontes que facilitam a transmissão de calor.
O pavimento do piso térreo é em pedra, uma vez os edifícios terem sido construídos sobre os
escombros do terramoto, e nos pisos superiores é constituído por tábuas de soalho,
geralmente compostas por tábuas de pinho, sobre um vigamento interligado à estrutura
principal.
O tipo de cobertura utilizada na presente época caracteriza-se por ser constituída por uma
estrutura de madeira coberta por telha, e, no caso particular do caso de estudo é de referir a
aplicação de um isolamento de lã mineral pelo interior. Usualmente na cobertura encontram-se
as janelas de trapeira, não só por conferir um aspecto peculiar da época mas também pelo
facto de este espaço poder ser aproveitado para fins de habitação, apesar de vulgarmente ser
aproveitado para as águas furtadas.
As infiltrações associadas ao sector construtivo são muito importantes estando intrinsecamente
relacionadas com frechas e fissuras tanto pela caixilharia, portas ou até paredes. Perante a
34
presente falta de informação e, visto este tipo de conhecimento ser proveniente de testes de
pressurização do local que são deveras dispendiosos e que envolvem alguma complexidade,
optou-se por adoptar o valor constante de 1,0 renovações por hora (ac/h) de acordo com os
pressupostos do regulamento RCCTE. De seguida revela-se como se obteve o valor,
recorrendo a tabelas próprias, sabendo que este Parque Edificado se encontra no interior de
uma zona urbana, pertencendo à região A e, cuja altura acima do solo não excede os 10
metros.
Figura 24 – Classe de exposição ao vento das fachadas do edifício ou da fracção autónoma (RCCTE)
Relativamente à classe das caixilharias, mais uma vez se constatou a falta de informação,
optou-se por não se lhe atribuir qualquer classificação. Através da observação dos vãos
envidraçados verifica-se que estes são guarnecidos de dispositivos de admissão na fachada,
apesar de não possuírem caixas de estore.
Figura 25 – Valores convencionais de Rph (em h-1) para edifícios de habitação
35
De referir que se tomou um cuidado a nota 2 anexa ao quadro anterior, uma vez a área dos
vãos envidraçados ser superior a 15% da área útil de pavimento, pelo que se aumentou o valor
das renovações de 0,1.
Numa tentativa de enquadramento legal e, apenas para que se tenha em termo de comparação
a legislação actual, e citando o RCCTE, observa-se que a taxa de referência para a renovação
do ar, para garantir a qualidade do ar interior, é de 0,6 renovações por hora, devendo as
soluções construtivas adoptadas para o edifício ou fracção autónoma, dotados ou não de
sistemas mecânicos de ventilação, garantir a satisfação desse valor sob condições médias de
funcionamento. Deste modo se verifica que o valor utilizado cumpre os requisitos mínimos num
horizonte legislativo.
Com o intuito de cessar este subcapítulo dedicado ao sector construtivo apresenta-se de
seguida um quadro onde se ilustra resumidamente a caracterização do sector relativo à
envolvente opaca do presente caso de estudo, e onde se pode igualmente comparar os valores
do coeficiente de transmissão térmica máximos impostos pelo actual regulamento, RCCTE,
apenas para servir de termo de comparação.
Figura 26 – Coeficientes de transmissão térmica máximos admissíveis de elementos opacos
(RCCTE)
36
Tipo de envolvente Designação U [W/m2.ºC]
Umáx. [W/m2.ºC]
Paredes exteriores
Alvenaria de pedra rebocada de ambos os lados (ITE50)
Nota: inércia térmica forte 2,86 1,80
Paredes interiores
(piso 0, 1, 2 e 3)
Tabique (Edifícios Saudáveis) Nota: sem isolamento
1,40 2,00
Paredes interiores (piso 4 e 5)
Alvenaria de tijolo 110mm rebocado de ambos os lados (DB)
Nota: sem isolamento 2,64 2,00
Cantarias Pedra calcária muito dura (E+: Limestone, extra hard)
2,43 1,80
Pavimento / tecto Tábuas soalho sobre vigamento
(L. Atalaia (2008)) Nota: sem isolamento
1,19 1,65
Cobertura Telha vermelha, vigamento de madeira, lã mineral
(E+: Portugal pitched roof heavy height) Nota: tem isolamento
1,00 1,25
Vãos Janela simples, vidro simples de 6 mm (E+: Single Clear 6mm) 6,12 4,3
Tabela 4 – Caracterização da envolvente construtiva
O quadro que resume as características técnicas construtivas do edifício quando enquadrado
com a legislação em vigor observa-se que as paredes exteriores, interiores e ainda os vãos
não cumpriam a norma. De referir que a presente análise apenas tem significado a título de
curiosidade, uma vez a legislação não se aplicar ao presente caso de estudo, por se estar na
presença de uma reabilitação de uma zona histórica.
2.2.4 Vãos envidraçados
A envolvente envidraçada desempenha um papel fundamental no domínio da eficiência térmica
e energética de um edifício. Se por um lado contribui favoravelmente em termos térmicos para
a estação de arrefecimento na medida que permite uma maior transferência de calor tanto por
condução como por radiação, por outro, no caso da estação de aquecimento estima-se que
entre 25 e 30% das respectivas necessidades são devidas a perdas de calor com origem nos
37
envidraçados conforme descrito num guia informativo de eficiência energética, EnerBuilding
(2008).
Tipicamente nos edifícios da baixa pombalina através de simples observação se constata a
existência de dois modelos de janelas, as de sacada e as de peito. O seguinte registo
fotográfico pretende testemunhar estes os dois géneros presentes na maioria do edificado que
se objectiva estudar.
Figura 27 – Registo fotográfico dos vãos envidraçados do edifício modelo
Com o propósito de caracterizar o caso de referência no que concerne a vãos seleccionou-se
um vidro simples incolor de 6mm da biblioteca do DesignBuilder, cujas características se da
figura que se apresenta de imediato.
Figura 28 – Vidro simples incolor seleccionado da biblioteca do DesignBuilder
38
Mais uma vez com o propósito de findar este sector dedicado à envolvente não opaca
apresenta-se um quadro que pretende realçar de uma forma clara as características mais
relevantes deste género de envolvente, uma vez mais apenas com o propósito de se ter um
termo de enquadramento apresenta-se o valor máximo permitido para a o coeficiente de
transmissão térmica dos vãos envidraçados pelo regulamento supramencionado, RCCTE.
Piso Designação Dimensão envidraçado [m2]
U [W/m2.K] Umáx. [W/m2.K]
Piso 0 Vidro simples 1,65x2,65 6,1 4,3
Piso 1 Vidro simples, sacada 1,25x2,85 6,1 4,3
Piso 2 Vidro simples, peito/sacada 1,25x1,58/1,25x2,85 6,1 4,3
Piso 3 Vidro simples 1,7x1,25 6,1 4,3
Piso 4 Vidro simples 1,25x2,33 6,1 4,3
Piso 5 Vidro simples, peito 1,25x1,63 6,1 4,3
Cobertura Vidro simples, peito 0,8x1,3 6,1 4,3
Tabela 5 – Caracterização dos vãos envidraçados (actual)
2.2.5 Cargas térmicas internas
O conforto térmico define-se pelas condições de temperatura e humidade interiores numa área
habitacional, que se reflectem prontamente no estado de satisfação das pessoas que nele se
encontram. Evidentemente que para a existência deste bem-estar é imprescindível que estes
dois pontos se encontrem dentro de limites bem definidos. Neste contexto surgem factores de
elevada importância que influenciam directamente este estado chamados de cargas térmicas
internas.
Os ganhos internos de um edifício podem ter várias contribuições das quais se destacam as
provocadas pela ocupação de pessoas, equipamentos e os equitativamente indispensáveis
tributos associados à iluminação. Estas fontes de calor são responsáveis pelo aumento de
carga térmica, neste caso específico no interior de todo o espaço habitado, pelo que estes têm
de ser contabilizados na simulação térmica do edifício.
O sector dedicado à ocupação é representativo do metabolismo, ou seja, actividade
desenvolvida pelos ocupantes. Na figura seguinte mostra-se a título de exemplo a introdução
desses espaços no DesignBuilder, no caso particular do gabinete três do primeiro piso.
39
Figura 29 – Exemplo da inserção de dados relativos a “ocupação”
Para o caso exibido previamente é de referir que se tem sempre que considerar um horário de
utilização ou funcionamento o qual se preenche com a percentagem de utilização, pelo que se
pretende apresentar na próxima figura a inserção do referido exemplo.
Figura 30 – Exemplo de um schedule
De referir que é de grande complexidade este acerto na medida em que a totalidade dos dados
referidos previamente são directamente influenciados pelo comportamento de cada ocupante.
40
2.2.6 AVAC
O edifício proposto, representativo da maioria daquela época e espaço, não desfruta, salvo
raras excepções, de qualquer tipo de sistema de climatização projectado para garantir
condições satisfatórias que conduzam ao conforto interior, mais precisamente na estação de
arrefecimento. A causa da presente restrição é devida muito em parte às limitações impostas
para garantir a conservação dos presentes valores patrimoniais, como se dá a título de
exemplo o uso de splits, que como se verifica no seguinte registo fotográfico contribui em
grande escala para a descaracterização deste território.
Figura 31 – Utilização inconveniente de splits
Na estação de aquecimento as condições mínimas de satisfação são garantidas pela utilização
de radiadores a óleo ou até por termo-ventiladores, resumindo-se portanto a um vulgar
aquecimento por efeito Joule. Na figura seguinte, retratada da interface gráfica do programa de
simulação utilizado, observa-se de que forma se simulou este modo de aquecimento,
precisamente na secção denominada de heating. Existiu ainda a necessidade de se
seleccionar horários de utilização de acordo com informação obtida através de testemunhos
dos funcionários dos escritórios ou de moradores.
41
Figura 32 – Modelação em DesignBuilder do sistema de aquecimento (efeito Joule)
No caso da estação de arrefecimento, onde em apenas alguns casos se utilizam ventoinhas,
optou-se por não se simular nenhum sistema que garanta condições de conforto, visto este
género de aparelhos apenas aumentarem a velocidade do ar. Assim é permitido estudar o
comportamento térmico do edifício durante os meses de Verão.
2.3 Metodologia para validação do modelo
O protótipo modelado para a simulação térmica e energética do edifício eleito como base de
investigação pretende traduzir realisticamente as condições ambientais efectivas decorrentes
do presente ano no interior do edifício. Para tal, levou-se avante uma monitorização com termo-
higrómetros que permitem registar em memória dados respeitantes à temperatura e humidade
relativa, em intervalos de 10 minutos. Posteriormente trataram-se os resultados tendo sido feita
uma média aritmética de modo a obter valores horários. Deste modo, pretende-se uma
comparação destes dados com outros decorrentes da simulação onde se utilizaram dados
climáticos de data coincidente.
As datas e os locais seleccionados para o cruzamento dos dados supramencionados tiveram
em atenção o facto da interface gráfica, DesignBuilder, para qualquer tipo de
aquecimento/arrefecimento escolhido possuir temperaturas de setpoint, o que se traduz numa
imposição por parte do simulador para que o edifício cumpra nos espaços climatizados estes
requisitos. Neste contexto, verifica-se que dificilmente se consegue aferir o modelo nestas
zonas. Logo, escolheu-se como período de estudo o mês de Novembro e Dezembro de 2008
no segundo piso que se encontra desocupado. Na figura seguinte apresenta-se o espaço onde
42
se colocou o aparelho que fornece os dados alvo de análise e, onde igualmente se constata
que o espaço se encontra devoluto.
Figura 33 – Zona obsoleta escolhida para monitorização (piso 2)
Relativamente ao primeiro piso, que se encontra aproveitado na sua totalidade das fracções
sob a funcionalidade de um e um só escritório de serviços como referido previamente,
colocaram-se de igual modo aparelhos de monitorização numa tentativa de compreender o
comportamento desta fracção, nomeadamente no que se refere a temperaturas interiores na
estação de arrefecimento. De salientar o facto de na presente sala monitorizada se
apresentarem diariamente cinco pessoas, cada qual com o seu equipamento de trabalho,
computador e impressora. É portanto alvo de interesse perceber como o conforto desta zona é
influenciado por cargas internas, e ainda por comparação das temperaturas relativas à
monitorização do piso superior a preponderância de um sistema de aquecimento.
Figura 34 – Zona ocupada (escritório) escolhida para monitorização
43
Finalmente utilizaram-se as facturas de electricidade relativas ao ano de 2008 e compararam-
se com os consumos eléctricos totais fornecidos pela simulação, estando o modelo técnico
carregado com os dados actuais de ocupação, iluminação e equipamentos.
2.4 Análise da Legislação e programas de incentivo
Dedica-se a corrente secção do trabalho para pesquisa da Legislação em vigor e suas
implicações no Parque Edificado da Baixa e, analisam-se identicamente os projectos que
sirvam de estímulo para reabilitações da respectiva zona.
O Plano Director Municipal (PDM) consiste num meio de Ordenamento do Território da
responsabilidade dos Municípios com o intuito de estabelecer estratégias e políticas de
ordenamento. Com o desenvolvimento deste tipo de projectos pretende-se alcançar resultados
tais como um fortalecimento da economia local e ainda apadrinhar uma revitalização da área
em questão.
Em Lisboa foi validado em Conselho de Ministros um PDM do qual se preparou e autenticou
um Plano de Pormenor da Baixa (PPB) que tem por fim a “preservação e revitalização do
conjunto arquitectónico e urbanístico desta zona histórica”. Com o propósito de não ficar
comprometida a execução do futuro PDM, este encontra-se actualmente suspenso (apenas na
área delimitada na figura seguinte – área A, servindo de excepção as áreas assinaladas com a
letra B) devido ao PPB no qual se tomou em cuidado a definição de algumas medidas
preventivas com o prazo de dois anos no sentido de permitir operações de requalificação e
reabilitação urbana necessárias honrando sempre as fachadas e métrica pombalinas, excluindo
quaisquer intervenções de maior impacte.
44
Figura 35 – Planta de Delimitação da Área de intervenção das Medidas Preventivas de Suspensão Parcial do PDM
Quanto a estratégias de incentivo, o Fundo Remanescente do Chiado apresentou-se com
projectos direccionados para a reconstrução e requalificação urbana para a zona do Chiado,
baseando-se em auxílios financeiros. Dos referidos apoios destaca-se o reembolso de juros e
garantias de empréstimos bancários. De salientar o facto deste programa se encontrar
presentemente extinto.
O Instituto da Habitação e da
Reabilitação Urbana (IHRU) cujo
horizonte cobre a totalidade dos
municípios pertencentes a Portugal
Continental abrangendo ainda as regiões
autónomas dos Açores e Madeira, tem a
seu cargo certificar-se da execução dos planos de reabilitação urbana definidos pelo Governo.
O Programa Local de Habitação (PLH) de Lisboa integra o IHRU cuja principal finalidade é
delinear políticas de habitação a curto prazo (4-5 anos). A partir do momento em que a Baixa-
Chiado passa a ser denominada de Área Crítica de Recuperação e Reconversão Urbanística
(ACRRU) fica sobre alçada do PLHL, onde adquire um novo estatuto para o Município de
Lisboa que lhe concede uma maior habilidade de intervenção na referida zona histórica. De
acordo com p Plano de Pormenor da Baixa Pombalina, a autarquia irá despender mais de 700
milhões de euros para a revitalização da zona até 2020, segundo informações obtidas no
respectivo site de internet.
45
As Sociedades de Reabilitação Urbana (SRU) são empresas
com capitais públicos dedicadas identicamente à reabilitação
urbana, ainda com competências de licenciar, autorizar e
fiscalizar as respectivas obras de reconstrução/reabilitação.
Um dos programas incorporados na SRU é o Regime Especial de Compartimentação na
Recuperação de Imóveis Arrendados (RECRIA) e foi criado para consentir directamente aos
inquilinos a possibilidade de fazerem pequenas obras de modo a que a entrada destas
moradias entrem mais rapidamente no mercado de arrendamento. Para tal são disponibilizados
certos incentivos tais como comparticipações a fundo perdido ou então facilidades de
empréstimo. De referir que no presente trabalho não se pretende uma descrição exaustiva das
condições de financiamento, que podem ser facilmente consultadas nos sítios da internet ou
nos respectivos decretos-lei.
O Regime de Apoio à Recuperação Habitacional em Áreas Urbanas Antigas (REHABITA) sob a
jurisdição das SRU consiste numa ampliação do programa RECRIA a fim de auxiliar
financeiramente os acordos de colaboração entre IHRU, câmaras municipais e instituições de
crédito autorizado.
O SOLARH igualmente da competência das SRU consiste na permissão de empréstimos sem
juros pelo IHRU e dedica-se exclusivamente a obras de conservação de habitações próprias de
indivíduos ou agregados familiares, habitações devolutas de que sejam proprietário pessoas
singulares, municípios ou instituições de solidariedade social.
46
3 Modelação do edifício
Com o desenvolvimento do actual capítulo pretende-se primeiramente analisar as
circunstâncias habitacionais actuais com base nos dados obtidos através da monitorização
durante a estação de aquecimento, autenticar o modelo elaborado, e ainda caracterizar o
edifício de referência que servirá para a implementação das medidas passivas de eficiência
energética.
3.1 Monitorização – cenário actual
Objectiva-se no presente subcapítulo avaliar e comparar as condições interiores no que se
refere a temperaturas, das fracções alvo de monitorização. De modo a tentar compreender as
condições internas actuais apresenta-se um tratamento das informações recolhidas pelos Datta
Loggers dos correspondentes espaços. Para efeitos de caracterização é de referir que o
período considerado para análise foi entre Novembro de 2008 e Fevereiro de 2009, portanto
uma quadra que engloba finais de um período Outonal com inicio de Inverno.
Figura 36 – Gráfico referente às temperaturas monitorizadas
Por intermédio do gráfico conclui-se que a compartimentação monitorizada do primeiro piso,
apresenta uma variação da temperatura interior, com maior número de períodos, entre 17 e
20ºC. O andar em observação encontra-se habitado durante o dia, com uma utilização típica de
escritório, pelo que sabendo que a temperatura de conforto, segundo o RCCTE, para a estação
de aquecimento é de 20ºC, o corrente espaço apresenta temperaturas em média próximas
desta, fazendo-se uso de um sistema tradicional de aquecimento.
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
Piso 2
Piso 1
Temperaturas monitorizadas
Núm
ero
de p
erío
dos
Temperaturas [ºC]
47
Relativamente ao segundo piso cuja ocupação é nula, verifica-se uma predominância da
temperatura de 16ºC como seria de esperar, uma vez a referida monitorização abranger um
período de temperaturas exteriores baixas.
Conclui-se portanto após análises isoladas de cada fracção que as cargas térmicas
relacionadas com equipamentos, iluminação, ocupação são responsáveis por um aumento
significativo da temperatura interior. Confirma-se igualmente a importância de um sistema de
aquecimento, na medida em que este contribui favoravelmente para atingir uma temperatura de
conforto, que como supramencionado está perto dos 20ºC.
3.2 Validação do modelo
O presente subcapítulo depara-se com o objectivo de autenticar o modelo térmico construído
para a simulação, pelo que se prossegue a uma validação que assenta em duas etapas
distintas para que este modelo possibilite uma elevada confiança nos resultados obtidos. No
primeiro ensaio é feita uma avaliação dos consumos de electricidade associados ao edifício
provenientes da simulação dinâmica e a sua comparação com a sua facturação real do ano de
2008, e, numa segunda, cujo objectivo se prende com a monitorização feita no local e
novamente a sua confrontação com resultados oriundos da simulação, particularmente de
temperatura.
A estimativa dos consumos de electricidade através de simulação teve como base, como
anteriormente mencionado, uma auditoria ao edifício. Assim, para as fracções ocupadas onde
existiu colaboração dos moradores, estes valores foram inseridos seguindo os seus
depoimentos. No caso dos pisos ocupados, de tipologia residencial, foram tomados alguns
pressupostos relativos à sua ocupação e utilização que se apresentam na seguinte tabela. De
referir que a tabela seguinte apenas contém um resumo no que refere aos dados reais
considerados para carregar o programa DesignBuilder, no entanto em anexo apresenta-se com
todo o detalhe as informações em causa. Tomou-se em especial atenção a frequente e actual
ocupação residencial dos fogos da baixa que se caracteriza por ser pertencente a uma classe
de pessoas idosas.
48
Designação Divisão Descrição Metodologia de
cálculo dos consumos anuais
Observações
Iluminação
Quartos Pot. instalada: 3 W/m2
Lâmp. incandescentes Horário: 2 horas/dia 2 unidades de 40W,
suspensas
Sala Pot. instalada: 4 W/m2
Lâmp. incandescentes
Horário: 2 horas/dia 1 unidades de 95W, suspensas
Cozinha Pot. instalada: 3 W/m2
Lâmp. fluoresc. tubulares
Horário: 1 horas/dia 2 unidades de 36W,
de superfície
Equipamentos
Quartos - - -
Sala Pot. instalada: 9 W/m2 Horário: 2,5 horas/dia audiovisuais
Cozinha Pot. instalada: 210 W/m2
Horário:
- Frio doméstico: 24 horas/dia
- Outros: 1 hora/dia
Outros:
-máquina café - máquina de lavar-roupa
- micro-ondas
Arrefecimento /
Aquecimento
Sala
e Quartos
Aquecimento: Efeito Joule
Arrefecimento: não dispõe Horário: 2,5 horas/dia
Utilização:
Outubro - Fevereiro
Ocupação Sala
e Quartos
1 pessoa
Horários:
-Sala: 18h-23:30h
-Quarto (semana): 00h-07h -Quarto (FdS): 00h-10h
- dia inteiro em casa
- em casa depois das 17h
Tabela 6 – Pressupostos considerados para a caracterização da tipologia residencial
A primeira tentativa de validação apresentou um elevado sucesso com um erro inferior a 5%,
pelo que se conclui que ambos os consumos eléctricos anuais finais são bastante idênticos no
seu valor bruto, como se pode aferir na seguinte tabela. De referir que a análise em questão
fez-se perante a totalidade das fracções ocupadas actualmente, na medida em que o programa
apenas devolve resultados de consumos eléctricos no conjunto das fracções envolvidas, pelo
que não é feita nenhuma abordagem particular a qualquer fracção inserida no edifício.
Consumo eléctrico anual [kWh]
Factura electricidade 26925
Simulação (E+) 26991
0,25 % erro
Tabela 7 – Validação do modelo, confronto de consumos de electricidade (ano 2008)
49
Após a primeira verificação da autenticidade do protótipo modelado, procedeu-se a uma
segunda etapa baseada numa análise comparativa entre a simulação e os dados
monitorizados, na qual se utilizou a temperatura interior como termo concordante. Optou-se por
se considerar dois períodos, um de cinco dias relativo ao mês de Novembro, e outro de dez
dias referentes ao de Dezembro.
Os resultados térmicos provenientes da simulação dinâmica relativos a uma zona obsoleta do
segundo piso encontram-se na figura seguinte. De frisar a ideia que se escolheu uma zona
obsoleta com o propósito de não existir qualquer controlo de temperatura por parte do
programa de simulação utilizado. Seria igualmente importante uma monitorização durante a
estação de arrefecimento, no entanto esta não foi possível devido à incompatibilidade de datas
entre a estação referida e a elaboração da decorrente dissertação.
Figura 37 – Comparação entre temperaturas monitorizadas e simuladas, Novembro
Figura 38 – Comparação entre temperaturas monitorizadas e simuladas, Dezembro
14
15
16
17
18
19
20
0 24 48 72 96 120Temperatura monitorizada
Temperatura simulada (DB)
Comparação entre temperaturas simuladas e monitorizadas - Novembro
Tem
pera
tura
[ºC
]
Tempo [h]
1011121314151617181920
0 24 48 72 96 120 144 168 192 216 240
Temperatura monitorizadaTemperatura simulada (DB)
Tem
pera
tura
[ºC
]
Comparação entre temperaturas simuladas e monitorizadas - Dezembro
Tempo [h]
50
De seguida apresenta-se um resumo do tratamento estatístico sobre o confronto de
informações provenientes tanto da simulação como da monitorização efectuada, com o intuito
de facilitar a validação do modelo elaborado.
Período Tmáx [ºC] Tmín [ºC] Desvio padrão
Simulação (DB)
Novembro
17,5 14,0
0,39
Monitorização 18,9 15,1
Simulação (DB)
Dezembro
17,9 12,2
0,43 Monitorização 18,7 13,9
Tabela 8 – Tratamento estatístico do confronto de temperaturas monitorizadas e simuladas
Assim, e perante a observação da tabela seguinte, constata-se que o protótipo modelado
apresenta um elevado nível de confiança com um desvio padrão, relativo à diferença de
temperaturas interiores (modeladas e simuladas), de aproximadamente 0,4. Deste modo
afirma-se o actual modelo como adequado e capaz de fornecer resultados credíveis no
decorrer das simulações onde se vão implementar e estudar as medidas passivas de eficiência
energética.
3.3 Caracterização do caso de referência
De modo a completar as várias vertentes ocupacionais que representem a realidade do Parque
Edificado da Baixa concebeu-se um modelo de utilização e ocupação do edifício que sirva
como referência para analisar a viabilidade da aplicação das medidas passivas de eficiência
energética sugeridas.
Tendo como base tanto o aproveitamento dos prédios da baixa antigamente como a sua
ocupação actual, escolheu-se para o piso zero uma tipologia de ocupação como sendo de uma
loja de pequena dimensão, numa tentativa de simular o pequeno comércio tradicional,
característica outrora singular desta zona da cidade, pelo que se utilizou como referência os
perfis de RSECE para pequena loja.
Observa-se com alguma frequência uma expressiva predilecção pela escolha da baixa
pombalina como local para assentar pequenos escritórios, na sua maioria no primeiro andar,
apesar de hodiernamente se verificar igualmente a sua ocupação no segundo piso. Assim,
optou-se guarnecer o edifico modelo com este género possível de ocupação em ambos os
pisos, sendo que se utilizaram os perfis reais no primeiro andar, e os perfis sugeridos para
51
escritórios do RSECE para o segundo. De referir ainda o facto de se ter reutilizado os perfis
requeridos de iluminação aquando da auditoria para este novo modelo de referência.
A utilização de fracções para fins residenciais perdurou nos três últimos andares, pelo que foi
elaborado um perfil de ocupação/utilização baseado em alguns pressupostos que se podem
aferir no quadro seguinte onde igualmente se esclarece resumidamente a caracterização do
edifício no que concerne a ocupação, iluminação, equipamentos e aquecimento. Com o
objectivo de carregar o modelo no que se refere a utilização de equipamentos no sector
residencial é de referir que se tomou em linha de conta a taxa de penetração, ou seja, a
necessidade de cada lar se abastecer com bens ou equipamentos que assegurem a sua
qualidade mínima de vida ou seja, tanto da nível alimentar como de bem-estar pessoal, pelo
que se apresenta na figura seguinte um gráfico que ilustra esta hierarquia de necessidades ou
preferências.
Figura 39 – Taxa de posse: Fonte INE (Instituto Nacional de Estatística) – Indicadores de conforto (1997)
52
Designação Divisão Descrição Metodologia de
cálculo dos consumos anuais
Observações
Quartos
Pot. instalada: 5 W/m2
Horário: 2 horas/dia Fonte: RCCTE
Iluminação Sala
Pot. instalada: 5 W/m2
Horário: 2 horas/dia Fonte: RCCTE
Cozinha
Pot. instalada: 5 W/m2
Horário: 1 horas/dia Fonte: RCCTE
Quartos - - -
Equipamentos Sala Pot. instalada: 4 W/m2 Horário: 18h-23:30h Fonte: RCCTE
Cozinha Pot. instalada: 210 W/m2
Horário:
- Frio doméstico: 24 horas/dia
- Outros: 1 hora/dia
Fonte: “Eficiência energética em
equipamentos e sistemas eléctricos
no sector residencial”, DGEG
2004
Arrefecimento /
Aquecimento
Sala
e Quartos
Aquecimento: Efeito Joule
Arrefecimento: não dispõe
Horário:
18h-07h (20ºC)
08h-18h: Setback: 17ºC
Fonte: Temperatura de
20ºC (RCCTE)
Ocupação
Sala e
Quartos
- T3: 4 pessoas
- T2: 3 pessoas
Horários:
-Sala: 18h-23:30h
-Quarto (semana): 00h-07h
-Quarto (FdS): 00h-10h
Nº de habitantes de acordo com Decreto
Lei nº80/2006
Tabela 9 – Pressupostos considerados para o sector residencial (caso de referência)
Na tabela seguinte apresenta-se um resumo da distribuição das actividades ocupacionais com
que se completou o edifício modelado.
Piso Classificação Perfis utilizados
Piso 0 Loja RSECE – Pequena Loja
Piso 1 Escritório Dados reais (auditoria)
Piso 2 Escritório RSECE - Escritório
Piso 3 Residencial Tabela 9
Piso 4 Residencial Tabela 9
Piso 5 Residencial Tabela 9
Tabela 10 – Resumo das várias ocupações do edifício de referência
A matriz energética de um edifício possibilita compreender a distribuição dos gastos de
energia, especialmente eléctrica, de modo a compreender em que sectores há uma maior
necessidade de actuação. Neste cont
modelado e carregado com o cenário de referência.
Figura 40 – Matriz Energética referente ao edifício
Através da observação da matriz energética, no hipot
iluminação representa 40% dos gastos de energia eléctrica, contribuindo consideravelmente
para os ganhos internos, o que na estação de arrefecimento, se reflecte num
sobreaquecimento. Ainda que os 30% de electric
aspira-se uma redução deste valor com a aplicação das estratégias abordadas na presente
dissertação.
Figura 41 – Edifício modelado, e zonas escolhidas para estudo
Iluminação40%
Aquecimento23 %
edifício possibilita compreender a distribuição dos gastos de
energia, especialmente eléctrica, de modo a compreender em que sectores há uma maior
necessidade de actuação. Neste contexto apresenta-se na figura 40 a matriz do edifício
modelado e carregado com o cenário de referência.
Matriz Energética referente ao edifício – caso de referência
Através da observação da matriz energética, no hipotético caso de referência, verifica
iluminação representa 40% dos gastos de energia eléctrica, contribuindo consideravelmente
para os ganhos internos, o que na estação de arrefecimento, se reflecte num
sobreaquecimento. Ainda que os 30% de electricidade associados ao aquecimento ambiente,
se uma redução deste valor com a aplicação das estratégias abordadas na presente
Edifício modelado, e zonas escolhidas para estudo
Outros consumos 38%
Iluminação40%
Matriz energética
Piso 1 - escritório
Piso 5 - residencial
53
edifício possibilita compreender a distribuição dos gastos de
energia, especialmente eléctrica, de modo a compreender em que sectores há uma maior
a matriz do edifício
ético caso de referência, verifica-se que a
iluminação representa 40% dos gastos de energia eléctrica, contribuindo consideravelmente
para os ganhos internos, o que na estação de arrefecimento, se reflecte num
idade associados ao aquecimento ambiente,
se uma redução deste valor com a aplicação das estratégias abordadas na presente
escritório
residencial
54
Numa tentativa de particularizar as referidas áreas alvo de estudo, mostra-se na figura 42, as
referidas zonas vistas em planta.
Figura 42 – Planta (DesignBuilder) dos pisos estudados, piso 1 e 5, respectivamente
Os resultados referentes as condições de referência, relativas às zonas submetidas a
investigação, são expostos nas figuras 43 e 44, onde é possível efectuar uma análise térmica
ao comportamento dos respectivos fogos (Sexta-feira, dia 9, e Sábado, dia 10 de 2008). De
frisar que as referidas datas serão as utilizadas na totalidade de análises térmicas no decorrer
do presente documento.
Figura 43 – Temperaturas interiores e exteriores (E+): piso 1
Como é possível aferir pelos gráficos anteriores as temperaturas interiores encontram-se
significativamente superiores às exteriores, e, utilizando a escala de acordo com o índice PMV,
verifica-se que para os dois dias em questão o índice apresenta um valor médio de 1,1 e
máximo de 2,1 que ocorre pelas 15h do primeiro dia, com uma temperatura de 32,4ºC. Assim
0
5
10
15
20
25
30
35
0 12 24 36 48
Temperatura interior
Temperatura exterior
Caso de referência - piso 1
Tempo [h]
Tem
peta
rura
[ºC
]
55
observa-se pelo valor médio que os habitantes se encontram com um sentimento “ligeiramente
quente”, sendo que para o valor máximo este sobe para uma sensação de “quente”.
Relativamente ao quinto andar, piso com ocupação residencial, mostra-se seguidamente uma
análise gráfica idêntica à anterior.
Figura 44 - Temperaturas interiores e exteriores (E+): piso 5
Segundo o índice PMV os níveis de conforto para o presente caso encontram-se com uma
média de 0,1 e um máximo de 0,7, ou seja, no caso extremo observa-se o correspondente
valor se encontra compreendido entre o estado neutro e o ligeiramente quente, com
temperaturas de aproximadamente de 30ºC. Constata-se globalmente pelo valor médio que se
está perante um caso aproximadamente neutro.
Caso referência (PMV)médio (PMV)máximo
Piso 1 1,1 2,1
Piso 5 0,1 0,7
Tabela 11 – Índices de conforto relativos ao caso de referência
Novamente se apura pela observação dos gráficos anteriores o factor inércia térmica através
da observação da variação atenuada e sempre um pouco atrasada às temperaturas interiores
relativamente às exteriores.
Em modo de conclusão, confrontando os valores de temperatura interior no primeiro e no
quinto piso verifica-se que existe uma significativa variação destes. Os ganhos internos no caso
do piso de escritórios são claramente superiores, nomeadamente no que se refere a iluminação
e equipamentos, facto que contribui para um acréscimo da temperatura interna neste piso. A
0
5
10
15
20
25
30
35
0 12 24 36 48
Temperatura interior
Temperatura exterior
Tempo [h]
Tem
peta
rura
[ºC
]
Caso de referência - piso 5
56
fracção habitacional apresenta resultados admissíveis no que respeita ao conforto. De referir
que na eventualidade de ocorrência de dias mais quentes, os respectivos índices são
evidentemente agravados.
4 Aplicação das medidas
4.1 Análise de possíveis soluções passivas de eficiência energética
Hoje em dia as soluções passivas surgem no vasto panorama da eficiência energética como
um conceito relacionado com a arquitectura do edifício abrangendo as suas diferentes
vertentes, entre as quais se dá a título de exemplo a selecção de elementos construtivos, vãos,
dispositivos de sombreamento, etc.
Os edifícios pertencentes a esta privilegiada zona da cidade oferecem feliz ou infelizmente,
dependendo da perspectiva, algumas limitações no que concerne à aplicabilidade de algumas
medidas que permitam melhores condições de conforto assim como crescentes avanços no
que refere à sua eficiência global, uma vez estes ostentarem a tarefa de honrar o carácter
deste parque edificado, pelo que se pretende constantemente preservar os valores patrimoniais
que lhes estão articulados. Assim, optou-se por estudar a viabilidade de algumas medidas:
primeiramente no que refere a de envolvente opaca, com a aplicação de isolamento pelo
interior nas paredes de fachada; a nível de envolvente envidraçada com a substituição da
actual caixilharia de madeira e vidros simples por vidros duplos e caixilharia de metálica;
ventilação natural, e ainda o discutível sombreamento exterior, que no caso particular deste
estudo académico é igualmente alvo de análise independentemente da sua possível
integração.
4.1.1 Isolamento pelo interior
Os materiais que completam o quadro relativo à constituição da envolvente opaca têm uma
forte preponderância no desempenho integral do edifício tanto sob o ponto de vista de
consumos de electricidade dedicados a aquecimento como pelo ponto de vista térmico, pelo
que se analisa na presente dissertação a aplicação de isolamento pelo interior como medida a
aplicar de carácter construtivo.
Um material considera-se com o estatuto de isolante térmico quando apresenta uma
resistência superior a 0,03 [m2ºC/W], segundo C. Santos & L. Matias (2006). Na figura seguinte
57
encontram-se tabelados alguns dos isolantes térmicos mais comuns de encontrar no mercado
da construção e as suas principais características que facilitam a sua selecção.
Figura 45 – Isolantes térmicos (C. Santos & L. Matias (2006))
O material denominado de poliestireno expandido extrudido (XPS) foi o isolante que se optou
por simular, visto ser um dos materiais mais vulgarmente usados no sector da construção. Para
o presente caso optou-se por uma espessura de 60mm visto ser a espessura mais habitual
aquando da sua aplicação. A figura seguinte tem o objectivo de mostrar a aparência do isolante
térmico em questão, embora esteja aplicado no interior de uma parede dupla de alvenaria de
tijolo e betão. De salientar que o referido intervalo na ausência de isolamento é utilizado como
uma comum caixa-de-ar.
Figura 46 – Exemplo de aplicação do isolante poliestireno expandido extrudido (XPS)
58
A aplicação do isolamento térmico está patente em diversas formas consoante as
características do local ou da parede, pelo que se destaca a sua inclusão pelo interior, exterior
ou até mesmo como ser injectada na camada intermédia no caso de paredes duplas, ou seja,
na caixa-de-ar que é o caso menos comum uma vez as paredes de edifícios antigos não serem
providas deste espaço.
A oportunidade da aplicação desta medida pelo exterior está à partida fora deste rol de
soluções uma vez esta implicar modificações a nível de fachada, devido ao aumento de
espessura que, como supramencionado, é uma das limitações numa perspectiva de
conservação patrimonial oferecidas por este Parque Edificado. No entanto a corrente solução
apresenta várias vantagens das quais se exemplifica a eliminação quase na totalidade de
pontes térmicas (como o caso das cantarias), uma protecção não só no que se refere às
paredes de fachada mas também relativamente ao aparecimento de zonas de condensação de
humidade e formação de bolor, e ainda a facilidade de manutenção da parede pelo lado
interno. Por outro lado a presente hipótese ostenta como a principal desvantagem ser uma
solução mais dispendiosa em relação à sua aplicação pelo interior.
A predilecção pela introdução no interior da parede do material isolante, poliestireno expandido
extrudido, prende-se essencialmente com os custos associados, a facilidade da sua
aplicabilidade não sendo necessário recorrer a mão-de-obra especializada e ainda
apresentando uma mais-valia na medida em que não tem qualquer impacto a nível de fachada.
Por outro lado já não alcança a eliminação da maioria das pontes térmicas (apenas as de
pilares), e tem inevitavelmente impacto directo sobre a inércia térmica que é das principais
características que dotam a construção da presente época, pelo que desta forma esta é quase
integralmente perdida.
Ainda fazendo referência à inércia térmica e o poder isolante dos materiais que compõe a
envolvente exterior são as principais características a considerar num balanço energético que
conduzem a significativos ganhos ou perdas de energia, de paredes de fachada para o
corrente caso a analisar.
Como resultados da aplicação do isolamento pelo interior espera-se uma redução da energia
eléctrica dispendida em aquecimento, na medida em que apenas existem sistemas que
permitam atingir a temperatura de conforto na estação de aquecimento, que para o presente
caso é efectuado por efeito Joule. Na estação de aquecimento prevê-se um aumento da
temperatura interior devido ao aumento da resistência térmica das paredes, que
consequentemente criarão uma maior estanquicidade no local a estudar. E portanto tendo uma
influência negativa no que respeita a conforto.
59
4.1.2 Vidro duplo e caixilharia metálica
Uma das estratégias geralmente utilizadas contemporaneamente em todo o tipo de reabilitação
e, também em qualquer tipo de edifícios novos a sua aplicação é já indiscutível, prende-se com
a envolvente envidraçada. Esta incide na substituição do vidro simples por duplo, e ainda,
guarnecido com a troca da tradicional caixilharia de madeira degradada por uma habitualmente
de alumínio, preferencialmente com corte térmico, pelo que no presente trabalho se pretende
estudar a viabilidade e o impacto da presente estratégia passiva de eficiência energética. Para
tal mais uma vez se irá perceber através de análises térmicas com consequência no conforto e
também com estudos que visam conhecer a redução imposta no gasto de energia eléctrica em
aquecimento ao longo de um ano.
A envolvente envidraçada representa uma parte deveras significativa no que respeita ao
desempenho energético e térmico da totalidade de uma habitação, especialmente em edifícios
cuja área dedicada a vãos é considerável como é o presente caso de estudo onde a área
destas é de cerca de 20% da área total da fachada. Assim se compreende que uma parte
significativa das perdas de calor tenha origem nos envidraçados, devido em grande parte às
infiltrações associadas à fraca resistência ou até mesmo ao estado de degradação de
caixilharias.
Os vidros duplos estão directamente associados a um baixo valor de condutibilidade térmica,
devido não só a maior resistência do vidro como também ao correspondente espaço de ar
entre estes, que conduz a uma redução na perda de calor. E quanto maior este espaço maior a
capacidade deste funcionar como isolante. Ainda de fazer referência ao factor reflectivo do
vidro que pode ainda munir este de superiores qualidades perante a transferência de calor.
Passando agora a um patamar mais técnico no que se refere às implicações da presente
solução sabe-se que as caixilharias assumem um papel fundamental no que se refere à taxa
de renovação do ar na medida em que a atenuam significativamente, por vezes chegando a
atingir reduções na ordem de 50%. De referir que na simulação dinâmica se passou o valor de
infiltrações para 0,6 renovações por hora, valor mínimo que assegura qualidade do ar interior,
valor este que tem por fonte o regulamento RCCTE.
Figura 47 – Exemplo de caixilharia metálica e vidro duplo
60
Com a aplicação desta medida esperam-se além das reduções térmicas e energéticas uma
mais-valia no que concerne ao isolamento acústico, pelo que se consegue uma significativa
redução do ruído proveniente do meio circundante, tirando-se maior partido quando o edifício
está no interior de uma zona urbana, como o presente caso considerado.
Podia apenas optar-se pelo arranjo das caixilharias antigas, sendo porém uma solução a curto
prazo, visto com o passar do tempo estas sofrerem novamente o impacto desfavorável do meio
exterior. Sendo porém, seguramente uma solução mais favorável a nível económico.
A aplicação de uma nova janela exterior seria também equacionável no caso de existir alguma
flexibilidade perante a alteração das características tipológicas da baixa pombalina. No entanto
como supramencionado a fachada permanecerá inalterável, pelo que não se vai analisar a
viabilidade da variante em causa.
Com a aplicação da presente medida tem-se seguramente vantagens no que diz respeito à
energia eléctrica dispendida em aquecimento devido em grande parte à redução das
infiltrações, assiste-se a um forçoso aumento do isolamento térmico e ainda se observa uma
melhoria muito importante no que respeita à redução dos níveis de ruído associados ao interior
de uma zona urbana. Por outro lado está-se perante um elevado investimento cujo retorno se
pode estender por alguns anos. De referir a possibilidade da ocorrência de sobreaquecimento
durante a estação de Verão, cuja solução está directamente ligada ao recurso à ventilação
natural e ainda a dispositivos de sombreamento, na falta de sistemas que possibilitem atingir
temperaturas de conforto.
4.1.3 Sombreamento
Em último caso, o sombreamento, apresenta-se como uma medida alvo de controvérsia na
medida em que a sua possível aplicação está intrinsecamente ligada com uma alteração a
nível arquitectónico da fachada. Assim é necessário ter em linha de conta o contexto cultural e
climático que este método vai influenciar, principalmente no caso particular da baixa pombalina
que não permite qualquer alteração a nível de fachada, contudo o presente caso é alvo de
análise para o hipotético caso de se descobrir uma excepção.
Como supramencionado os vãos proporcionam uma troca directa de energia com o exterior
que pode ser favorável, como se dá o caso nos meses de Inverno, ou desfavorável quando se
está presente na estação de Verão. Nesta última os ganhos solares são muitas vezes
excessivos o que leva a que se recorra a sistemas que permitam controlar as trocas de calor
com o ambiente exterior. Assim, surgem os sombreamentos exteriores como um elemento que
possibilite ao utilizador ter controlo sobre a incisão da radiação solar sobre o vão. É assim
imprescindível a existência de uma cooperação dos utilizadores deste dispositivo no sentido de
controlar o nível de radiação conforme a inclinação dos raios, a sua posição para a
61
circunstância de se pretender gozar a vista, e ainda o nível de iluminação interior. Importante
ressaltar o facto de se ter em cuidado o agente vento a fim de garantir a sua protecção, sendo
mais uma vez imprescindível o apoio do utilizador.
Figura 48 – Exemplo de sombreamento exterior, tipo toldo
O método mais eficiente deste género de sombreamentos verifica-se com toldos que, perante a
situação em que o Sol está com inclinações extremamente adversas estes sistemas protegem
do Sol um volume de ar que se mantém mais freso, e proporciona, para os ocupantes da
habitação uma sensação de maior conforto.
Este género de estratégia revela um elevado interesse visto que permite uma elevada redução
da radiação solar a nível da envolvente envidraçada tendo sempre em cuidado evitar o
fenómeno de oclusão nocturna.
A título adicional refira-se que muitos dos edifícios típicos da baixa apresentam portadas pelo
interior de madeira, uma vez esta ter sido construída antes das janelas. Nas simulações não se
tomou em consideração as portadas interiores, para uma melhor compreensão do impacto da
aplicação dos toldos exteriores.
4.1.4 Ventilação natural
A quarta medida alvo de investigação abordada pela presente dissertação relaciona-se com a
renovação de ar interior, através da utilização de uma pressão/sobrepressão provocada pelo
vento na superfície envolvente do edifício, comummente apelidada de correntes de circulação
de ar que ocorre entre duas janelas de fachadas opostas, preferencialmente entre as
orientações Norte/Sul.
62
Figura 49 – Ventilação natural: Imagem do help do DesignBuilder
A ventilação natural apresenta a importante tarefa de realizar o arrefecimento nocturno, pelo
que se escolheu um horário de aplicação entre as 22h e as 07h, que funcione sempre que a
temperatura exterior seja inferior à interior.
O número de renovações de ar por hora é também um parâmetro a ser introduzido, e, optou-se
por escolher um valor de 3 renovações por hora, numa tentativa de representar realisticamente
a importante ventilação natural, quer seja através de janelas ou de grelhas. De referir em
termos de simulação o valor de 3 renovações por hora é imposto, podendo na realidade esta
grandeza ser difícil de atingir, ou até por outro lado, ser ligeiramente ultrapassada, dependendo
principalmente das condições climatéricas.
Numa situação real a ventilação natural é permitida pela abertura de janelas, pela colocação de
grelhas, ou seja, aberturas que permitam que se dê esta corrente de ar. Por questões de
segurança estas aberturas são manifestamente vulneráveis a assaltos pelo que permitem a
entrada de pessoas e, numa tentativa de se precaver este tipo de situação optou-se pela
possibilidade de colocação de janelas basculantes como medida de segurança. Visto os vãos
serem constituídos por duas janelas, pensou-se que apenas a parte superior pudesse usufruir
desta função de basculante, sendo a parte inferior provida das funções normais de abertura. A
figura seguinte pretende demonstrar a ideia transmitida anteriormente.
63
Figura 50 – Exemplo de janela com função basculante
A presente medida que permite a existência de um maior fluxo de ar no seio de uma habitação
visa igualmente atingir as condições ideais de qualidade do ar interior e ainda contribuir para
uma redução da humidade e contaminações, que faculta um maior estado de satisfação de
quem habita, ou utiliza o espaço para fins de serviços.
4.2 Modelação dos aspectos sugeridos para Reabilitação
Com o progresso do presente subcapítulo ambiciona-se compreender as exequíveis soluções
passivas de eficiência energética respeitantes ao actual caso de estudo, e o modo de como
estas podem influenciar não só o desempenho do edifício em termos energéticos com uma
redução no consumo de energia eléctrica dispendida em aquecimento, mas também a forma
de melhorar o bem-estar interior de quem nele habita principalmente nos meses de Verão.
Com o intuito de clarificar as alterações implementadas através de simulação dinâmica do
edifício, apresentam-se detalhadamente os vários resultados devolvidos pelo simulador e a
totalidade das características avaliadas. Os resultados que se ambicionam analisar recaem
como referido, em simulações térmicas e de consumos energéticos, pelo que se exibe de
seguida separadamente estes dois géneros, que possibilite uma posterior análise à sua
viabilidade. De salientar que as análises térmicas recaem, como supramencionado, em dois
dias seguidos de Agosto do ano de 2008, uma Sexta-Feira e um Sábado, respectivamente.
64
4.2.1 Isolamento pelo interior - XPS
O isolamento pelo interior constitui a primeira medida a ser avaliada quanto à sua possível
aplicação na reabilitação da baixa lisboeta. Esta análise baseia-se numa análise energética a
nível de todo o edifício e noutra térmica que proporcione avaliar o bem-estar somente em
zonas inseridas nas fracções referentes ao primeiro e quinto piso.
No que concerne à comparação de resultados oriundos da simulação, começou por analisar-se
energeticamente o comportamento do edifício, apresentando-se de seguida um quadro resumo
onde é permissível verificar o impacto da aplicação da presente medida.
Modelo Consumo energético anual
[kWh]
Redução
[kWh]
Referência 62447 3946
Aplicação de 60mm de isolamento (XPS) 58501
Tabela 12 – Confronto de consumos energéticos (2008) com aplicação do isolamento interior
Consecutivamente, exibem-se os resultados relativos ao conforto térmico, no qual se avaliam
as temperaturas interiores de uma zona do primeiro e do quinto andar, respectivamente.
Avalia-se igualmente o índice PMV de bem-estar supramencionado, variável output do
programa.
Figura 51 – Gráfico do impacto da aplicação de isolamento (XPS) pelo interior – Piso 1
0
5
10
15
20
25
30
35
0 12 24 36 48Temperatura interior - referênciaTemperatura interior com isolamento (XPS)Temperatura exterior
Isolamento pelo interior- piso 1
Tempo [h]
Tem
peta
rura
[ºC
]
65
P1 (PMV)médio (PMV)máximo
Referência 1,1 2,1
Aplicação de 60mm de isolamento (XPS) 1,3 2,5
Tabela 13 – Índice de conforto: caso de referência .vs. isolamento pelo interior (piso 1)
Relativamente à zona corresponde ao quinto piso, indica-se de seguida a variação dos
mesmos parâmetros.
Figura 52 - Gráfico do impacto da aplicação de isolamento (XPS) pelo interior – Piso 5
P5 (PMV)médio (PMV)máximo
Referência 0,1 0,7
Aplicação de 60mm de isolamento (XPS) 0,5 1,2
Tabela 14 - Índice de conforto: caso de referência .vs. isolamento pelo interior (piso 5)
Com a introdução de uma camada interna de isolamento na parede de fachada consegue-se
uma redução de cerca de 9% nos consumos de energia associados a aquecimento. Pela
observação da figura 53 verifica-se que implementação da corrente estratégia terá um retorno
de 45 anos, caso o preço do kWh da electricidade se mantenha. De referir, a título adicional,
que caso se tivesse tomado outra espessura de isolamento os resultados finais seriam
próximos dos actuais, sendo que a espessura escolhida é a que confere maior resistência às
paredes exteriores.
0
5
10
15
20
25
30
35
0 12 24 36 48Temperatura interior - referênciaTemperatura interior com isolamento (XPS)Temperatura exterior
Isolamento pelo interior- piso 5
Tempo [h]
Tem
peta
rura
[ºC
]
66
Solução
Custo específico
[€/m2]
Investimento
[€]
Retorno
[anos]
Isolamento pelo
interior (XPS) 37 20405 45
Figura 53 – Análise económica da implementação de isolamento pelo interior (simulação relativa ao ano de 2008)
No que respeita à temperatura ambiente, verifica-se um aumento de temperatura que conduz a
um agravamento do índice PMV para um valor intermédio entre o estado quente e
insuportavelmente quente, relativamente ao primeiro piso. No piso superior constata-se, tal
como na zona analisada precedentemente, um incremento do índice PMV, passando de um
valor máximo (no caso de referência) entre o neutro e ligeiramente quente, para um valor
máximo que ultrapassa levemente o ligeiramente quente.
4.2.2 Vidro duplo e caixilharia metálica com corte térmico
A fim de compreender o impacto da aplicação de vidro duplo e caixilharia optou-se por um vidro
de baixa emissividade, onde tanto o coeficiente de transmissão térmica como o factor solar
apresentam valores consideravelmente inferiores ao caso de referência. A figura seguinte
permite verificar o tipo de vidro escolhido e as suas características de maior relevância.
Figura 54 – Vidro duplo seleccionado para a simulação
67
A substituição da caixilharia em madeira por uma metálica com corte térmico, e ainda, os vidros
simples por duplos, oferece, igualmente à medida precedente, a possibilidade de se consumar
uma análise térmica e energética.
A redução da taxa de infiltrações está intrinsecamente ligada à substituição dos vidros assim
como da caixilharia, pelo que se reduziu o valor referência de 1 renovação por hora para 0,6.
Sabe-se que por vezes esta redução chega a atingir em 50% o valor desta taxa, conforme
descrito em L. Roriz (2006), no entanto e visto 0,6 renovações por hora ser o valor mínimo que
assegure a qualidade mínima do ar interior (segundo RCCTE), foi então a corrente causa que
levou à escolha deste valor.
Modelo
Consumo energético anual
[kWh]
Redução
[kWh]
Referência 62447 6116
Aplicação vidro duplo e caixilharia metálica 56331
Tabela 15 - Confronto de consumos energéticos (2008) com aplicação de vidro duplo + caixilharia
metálica
Encetando a investigação pelos gastos eléctricos em aquecimento, observa-se na tabela 15
que se atinge uma redução de 10% face ao cenário base. O respectivo investimento, cujo valor
passa os 45 mil euros, recupera-se em cerca de 70 anos, como se pode aferir pela figura 55.
Novamente, e a título de curiosidade, experimentou-se a aplicação de uma caixilharia sem
corte térmico e um vidro duplo simples incolor, que resultou num retorno de aproximadamente
30 anos, devido menor valor do custo específico (139€/m2). De salientar que a solução de
menor valor apresenta evidentemente uma menor eficiência global.
Medidas
Custo específico
[€/m2]
Investimento
[€]
Retorno
[anos]
Vidro duplo +
caixilharia metálica 300 48328 70
Figura 55 – Análise económica da implementação de vidros duplos e caixilharia metálica (simulação relativa ao ano de 2008)
68
No que respeita a um cenário térmico, os gráficos seguintes pretendem demonstrar a evolução
das temperaturas interiores e ainda variação do índice de conforto térmico, começando pelo
primeiro piso.
Figura 56 - Gráfico do impacto da aplicação de vidro duplo e caixilharia metálica – Piso 1
P1 (PMV)médio (PMV)máximo
Referência 1,1 2,1
Aplicação de vidro duplo e caixilharia metálica 1,4 2,4
Tabela 16 - Índice de conforto: caso de referência .vs. vidro duplo + caixilharia metálica (piso 1)
Relativamente à zona correspondente ao último apartamento, indica-se de seguida a variação
dos mesmos parâmetros.
0
5
10
15
20
25
30
35
0 12 24 36 48
Temperatura interior - referênciaTemperatura interior - vidro duploTemperatura exterior
Tempo [h]
Vidro duplo e caixilharia metálica- piso 1
Tem
peta
rura
[ºC
]
69
Figura 57 - Gráfico do impacto da aplicação de vidro duplo e caixilharia metálica – Piso 5
P5 (PMV)médio (PMV)máximo
Referência 0,1 0,7
Aplicação de vidro duplo e caixilharia metálica 0,4
0,8
Tabela 17 - Índice de conforto: caso de referência .vs. vidro duplo + caixilharia metálica (piso 5)
A orientação dos vãos envidraçados, direccionadas para Este e Oeste, contribuem em grande
escala para o sobreaquecimento no Verão, principalmente da zona do primeiro andar onde os
ganhos internos são elevados, muito em parte devido à tipologia de ocupação (escritórios).
No que respeita à avaliação térmica, após a modelação da corrente estratégia, constata-se
uma subida das temperaturas interiores em ambos os casos, que facilmente se explica devido
ao aumento de estanquicidade do edifício, com um consequente agravamento do índice de
conforto como se verifica na tabela 17. Neste contexto, a ventilação natural tem
obrigatoriamente de ser tomada em cuidado, de modo a compensar a expressiva redução das
infiltrações. De referir que na simulação que ditou os resultados anteriores ainda não se tomou
em consideração o aumento de renovações por hora controlado por um horário, ou seja,
ventilação natural.
0
5
10
15
20
25
30
35
0 12 24 36 48Temperatura interior - referênciaTemperatura interior - vidro duploTemperatura exterior
Tempo [h]
Vidro duplo e caixilharia metálica- piso 5
Tem
peta
rura
[ºC
]
70
4.2.3 Sombreamento exterior
O sombreamento aplicado pelo exterior do edifício, com o propósito de protecção dos vãos,
somente é alvo de uma análise térmica, visto que apenas faz sentido a sua utilização na
estação de arrefecimento, na qual se tenta reduzir os ganhos térmicos provenientes da
radiação solar.
Figura 58 - Gráfico do impacto da aplicação de sombreamento pelo exterior – Piso 1
P1 (PMV)médio (PMV)máximo
Referência 1,1 2,1
Aplicação de sombreamento exterior 0,6 1,5
Tabela 18 - Índice de conforto: caso de referência .vs. sombreamento exterior (piso 1)
Relativamente à zona corresponde ao quinto piso, indica-se de seguida a variação dos
mesmos parâmetros.
0
5
10
15
20
25
30
35
0 12 24 36 48
Temperatura interior - referência
temperatura interior - sombreamento exterior
Temperatura exterior
Tem
peta
rura
[ºC
]
Sombreamento exterior - piso 1
Tempo [h]
71
Figura 59 - Gráfico do impacto da aplicação de vidro duplo e caixilharia metálica – Piso 5
P5 (PMV)médio (PMV)máximo
Referência 0,1 0,7
Aplicação de sombreamento exterior -0,3 0,0
Tabela 19 - Índice de conforto: caso de referência .vs. sombreamento exterior (piso 5)
A modelação técnica do efeito de sombreamento exterior resultou numa redução das
temperaturas interiores. Verifica-se no primeiro caso uma redução dos índices conforto, em que
na situação mais crítica, se observa uma passagem de um estado “quente” para uma situação
entre “quente” e “ligeiramente quente”. Relativamente ao piso 5 presencia-se um estado geral
neutro.
4.2.4 Ventilação Natural
Na sequência da medida anterior, para a ventilação natural nocturna apenas se avalia o seu
impacto no período relativo à estação de arrefecimento, pelo que apenas se procede a uma
crítica térmica, que se passa a apresentar nos gráficos seguintes.
De referir o facto de ser ter imposto um valor de ventilação natural de três renovações por hora,
na tentativa de melhor simular a ventilação natural nocturna, com um horário entre as 22h e as
07h. De referir que a escolha deste valor prende-se com o facto de se ter questionado
engenheiros cuja especialidade se centra na área da climatização.
0
5
10
15
20
25
30
35
0 12 24 36 48
Temperatura interior - referência
Temperatura interior - sombreamento exterior
Temperatura exterior
Tem
peta
rura
[ºC
]
Sombreamento exterior - piso 5
Tempo [h]
72
Figura 60 - Gráfico do impacto do recurso a ventilação natural nocturna – Piso 1
P1 (PMV)médio (PMV)máximo
Referência 1,1 2,1
Aplicação de ventilação natural nocturna 0,5 1,7
Tabela 20 - Índice de conforto: caso de referência .vs. ventilação natural (piso 1)
No que concerne à área corresponde último andar do edifício, anuncia-se de seguida a
variação novamente das temperaturas interiores e também do nível de estado de bem-estar.
Figura 61 - Gráfico do impacto do recurso a ventilação natural nocturna – Piso 5
0
5
10
15
20
25
30
35
0 12 24 36 48
Temperatura interior - referência
Temperatura interior - ventilação natural
Temperatura exterior
Ventilação natural - piso 1
Tempo [h]
Tem
peta
rura
[ºC
]
0
5
10
15
20
25
30
35
0 12 24 36 48
Temperatura interior - referênciaTemperatura interior - ventilação naturalTemperatura exterior
Ventilação natural - piso 5
Tempo [h]
Tem
peta
rura
[ºC
]
73
P5 (PMV)médio (PMV)máximo
Referência 1,1 2,1
Aplicação de ventilação natural nocturna -0,5 -1,1
Tabela 21 - Índice de conforto: caso de referência .vs. ventilação natural (piso 5)
A ventilação natural aparece como uma medida que necessita apenas de uma cooperação dos
habitantes do fogo para que tenha repercussões no conforto térmico. Neste sentido, verifica-se
que no primeiro andar se passa para um índice PMV com um valor médio de 0,5, que equivale
a uma condição entre “neutro” e “ligeiramente quente”, apesar de apresentar um valor máximo
de 1,7 para as 16 horas de Sábado. No que respeita à área escolhida pertencente ao quinto
andar observa-se já um sentimento, que no caso mais crítico do período avaliado, que se
aproxime de “ligeiramente frio”. Apesar de estes resultados, e, visto o controlo da abertura de
janelas se efectuar manualmente, é permitido aos habitantes manipular a entrada de ar
consoante o seu estado de satisfação. Através da visualização do gráfico, chama-se a atenção,
para o facto de se assistir durante o período nocturno, como é evidente devido ao schedule
seleccionado, a uma maior diferença entre as temperaturas interiores antes e após a aplicação
da ventilação natural.
4.2.5 Avaliação final
Em modo de conclusão no que concerne a resultados da aplicação das medidas passivas de
eficiência energética faz todo o sentido englobar numa única simulação as diferentes
estratégias, com excepção do isolamento pelo interior que, como supramencionado, não se
revelou uma mais-valia. Deste modo, apresenta-se de seguida os gráficos com a evolução das
temperaturas interiores e respectivos índices de conforto no primeiro e no quinto piso,
respectivamente. Relativamente à análise de consumos de energia frisa-se o facto de apenas a
medida referente à substituição dos vidros e caixilharia, apresentar impactos nas facturas, e,
esta já foi analisada na secção respectiva.
Figura 62 - Gráfico do impacto da aplicação do conjunto de medidas
P1
Referência
Aplicação de conjunto de medidas
Tabela 22 - Índice de conforto: caso de ref
No que concerne à área corresponde último andar do edifício,
novamente das temperaturas interiores e também do nível de estado de bem
Figura 63 - Gráfico do impacto da aplicação do conjunto de medidas
0
5
10
15
20
25
30
35
0 12
Tem
peta
rura
[ºC
]
Medidas em conjunto
0
5
10
15
20
25
30
35
0
Tem
peta
rura
[ºC
]
Gráfico do impacto da aplicação do conjunto de medidas – Piso 1
(PMV)médio (PMV)máximo
1,1 2,1
Aplicação de conjunto de medidas 0,6 1,8
Índice de conforto: caso de referência .vs. conjunto de medidas (piso 1)
No que concerne à área corresponde último andar do edifício, revela-se de seguida a variação
novamente das temperaturas interiores e também do nível de estado de bem-estar.
Gráfico do impacto da aplicação do conjunto de medidas – Piso 5
12 24 36
Temperatura interior - referência
Temperatura interior - conjunto medidas
Temperatura exterior
Medidas em conjunto - piso 1
Tempo
12 24 36Temperatua interior - referênciaTemperatura interior - conjunto medidasTemperatura exterior
Medidas em conjunto - piso 5
Tempo
74
Piso 1
máximo
erência .vs. conjunto de medidas (piso 1)
de seguida a variação
Piso 5
48
Tempo [h]
48Tempo [h]
75
P5 (PMV)médio (PMV)máximo
Referência 1,1 2,1
Aplicação de conjunto de medidas -0,4 0,1
Tabela 23 – Índice de conforto: caso de referência .vs. conjunto de medidas (piso 5)
Esta última simulação, na qual se aglomeram as várias medidas, surge com o propósito de
mostrar uma reacção térmica final do edifício, numa tentativa de simular o hipotético caso de
numa reabilitação serem seguidas as recomendações sugeridas na presente dissertação.
Os consumos energéticos são alvo de reduções, como mencionado anteriormente para o caso
da substituição das caixilharias e vidros, de aproximadamente 10% na energia eléctrica
dispendida em aquecimento. O respectivo retorno é demorado, cerca de 70 anos, que em parte
se explica pelo facto de não existir um sistema de arrefecimento para os meses de Verão que
existindo iria ter associadas despesas de energia, que pela sua redução, iriam contribuir para o
abater do referido investimento.
Para o primeiro piso, observando o gráfico respectivo, verifica-se uma ligeira redução da
temperatura interior. Avaliando o índice de bem-estar perante o seu valor médio confere-se que
durante este período representativo de dois dias, os seus habitantes se estar entre um nível
“neutro” e de “ligeiramente quente”, assistindo-se a fases do dia em que inevitavelmente se
iriam sentir perto do patamar “quente”.
Analisando agora a zona referente ao quinto piso verifica-se igualmente uma leve redução da
temperatura, conduzindo assim para um sentimento regular de conforto entre os níveis “neutro”
e “ligeiramente frio”.
Verifica-se portanto que com a modelação das estratégias sugeridas se consegue algumas
melhoras no estado de bem-estar dos habitantes. Apesar de metas de conforto intangíveis,
principalmente no caso do primeiro piso, devido às suas elevadas cargas internas, conseguem-
se, apesar de diminutas, reduções nos consumos de energia de aquecimento e igualmente na
temperatura ambiente.
76
5 Recomendações
Com o desenvolvimento da corrente dissertação, onde se procurou primeiramente caracterizar
um edifício que servisse de exemplo para a maioria dos que se encontram no Parque Edificado
da Baixa Pombalina, de seguida estudar os pontos fracos dos mesmos, e sobre estes actuar
de uma forma que permitisse atingir melhoras tanto do ponto de vista de consumos de energia
como de conforto. Neste contexto, apresentam-se as seguintes recomendações primeiro num
horizonte geral e depois singularizando para a referida zona histórica:
• O aproveitamento de energias renováveis deve ser igualmente um ponto a ter sempre
em cuidado e empregue sempre que as condições envolventes assim o possibilitem.
Para o caso da existência de limitações arquitectónicas que impossibilitem a sua
integração, como a zona histórica em questão, deve-se ter em atenção as estratégias
passivas de eficiência energética, apesar de estas não apresentarem por vezes
retornos apelativos.
• No que respeita à integração das medidas estudadas na presente tese numa
reabilitação da Baixa Pombalina a nível de envolvente, aconselha-se a substituição de
vidros simples por duplos e da actual caixilharia de madeira por uma metálica com
corte térmico, conferindo semelhanças ao material madeira.
• Relativamente à integração de um dispositivo de sombreamento recomenda-se a
aplicação de sombreamento pelo exterior, do género toldo de lona, como meio de
protecção, aos raios solares, dos vãos envidraçados.
• Como analisado anteriormente, a consciencialização no sentido de se promover a
utilização da ventilação natural nocturna permite um arrefecimento global do edifício e
assim caminhar-se para um maior conforto das habitações.
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6 Conclusões
A Baixa Pombalina, como candidata a património pela UNESCO, apresenta-se como um caso
de estudo peculiar, na medida em que as conclusões a tirar do presente trabalho se balizam
num patamar que visa proteger e salvaguardar todos os interesses artísticos e patrimoniais que
caracterizam parque edificado.
O bem-estar é um dos horizontes a atingir pela Humanidade, o que inevitavelmente está
dependente dos consumos associados à energia eléctrica, exactamente na secção de
climatização. Associando esta procura de energia aos seus efeitos globais, emissões de GEE,
surge a necessidade de se actuar com urgência no sentido de travar esta progressão. Neste
contexto surgem duas saídas, as estratégias activas e passivas de eficiência energética. As
activas, com recurso a ferramentas de última geração que têm sempre impacto no edifício onde
são aplicadas, apresentam porém retornos muito atractivos. Por outro lado existe a
possibilidade de actuação tanto na envolvente como em sistemas tradicionais de
sombreamento, como sem verificou no corrente estudo, tendo como desvantagem tempos de
recuperação do investimento pouco atraentes, na ordem das dezenas de anos.
As ditas medidas passivas de eficiência energética, como referido precedentemente,
objectivam uma redução dos consumos energéticos e permitem um maior conforto.
Particularizando para os edifícios da zona ribeirinha de Lisboa, confirma-se que com a
aplicação das medidas propostas apenas se consegue reduções nos consumos de energia na
estação de aquecimento, uma vez não existir sistema de arrefecimento, devido a
constrangimentos urbanísticos, o que ajuda a explicar o elevado tempo de recuperação do
investimento. O período de retorno das soluções apresentadas são bastante elevados, no
entanto, realça-se o facto de se estar na presença de uma perspectiva de investimento da
redução da factura energética, não contabilizando um possível aumento significativo do preço
da electricidade ao longo dos anos. Na verdade, se estas medidas forem consideradas numa
óptica de reabilitação da baixa (a qual pode incluir por exemplo a substituição de janelas) o
custo de investimento neste caso pode ser apenas a diferença entre uma solução standard e
outra mais eficiente.
Segundo os resultados obtidos durante a composição desta tese conclui-se que o isolamento
pelo interior se encontra excluído das estratégias recomendadas. Por um lado conduz a uma
redução dos consumos de electricidade aplicada a aquecimento e, por outro acaba quase com
a totalidade da inércia associada às paredes (restando a inércia praticamente insignificante do
reboco) contribuindo para uma mais estanquicidade do edifício, tendo como consequência um
aumento da temperatura nos meses de Verão. De referir que não elimina as pontes térmicas
associadas às cantarias.
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No que toca a alterações na envolvente envidraçada, observa-se com a substituição da
caixilharia e dos vidros uma diminuição dos consumos energéticos. O edifício adquire uma
maior estanquicidade o que conduz a uma elevação da temperatura interior, que se revela
numa desvantagem na estação de arrefecimento. Neste sentido o referido aumento necessita
de ser compensado com um aumento de renovações de ar por hora. Ainda de mencionar um
ponto importante, que não é contabilizado em termos de simulação, que é a significativa
redução do ruído que se consegue aquando da introdução da referida estratégia.
A ventilação natural é uma solução gratuita, que apenas necessita de uma preocupação dos
habitantes no sentido de abertura manual de janelas, para que tenha rápidos efeitos numa
redução significativa da temperatura interior, contribuindo ainda para uma melhoria da
qualidade do ar interior. Não apresenta portanto quaisquer desvantagens.
No que respeita a soluções efémeras, o sombreamento exterior aparece já como sendo uma
medida alvo de controvérsia uma vez implicar alterações na fachada. Apresenta resultados
expressivos que estão patentes num aumento de conforto, embora a sua utilização se restrinja
aos meses mais quentes.
A cobertura dos edifícios situados próximo da zona ribeirinha de Lisboa deve igualmente ser
alvo de uma reabilitação. No corrente trabalho não se abraçou este tema, uma vez o edifício
escolhido para modelação técnica já ser dotado de isolamento e, já se verificar que em outros
prédios que é uma das primeiras medidas consumadas numa reabilitação. Através do estado
de conforto referente ao quinto piso, segundo os resultados da simulação, verifica-se que o
respectivo bem-estar sentido é derivado em grande parte ao isolamento do telhado.
Analisando a Legislação actual no que se refere à Baixa Pombalina confirma-se, apesar de um
conhecimento longe de ser exaustivo, que estão delineadas as estratégias que possibilitam
acreditar numa reabilitação desta zona. Deste modo, espera-se que o trabalho realizado
auxilie, num futuro próximo, uma operação urbanística que conduza à revitalização e
reabilitação da Baixa.
Após a elaboração deste trabalho permite-se verificar algumas lacunas, justamente no sector
climatérico. Neste sentido, e, para desenvolvimentos futuros na área da eficiência energética
em edifícios apela-se à construção de uma base climática mais completa, nomeadamente nos
dados referentes à radiação solar e ao vento. Seria analogamente interessante uma
monitorização durante os meses de Verão, que permitiria avaliar o comportamento do edifício
na referida estação, onde não existe sistemas de arrefecimento que conduzam a um patamar
de bem-estar. Assim, deixa-se o desafio em aberto que certamente conduzirá a resultados com
elevado grau de confiança e fiabilidade.
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7 Bibliografia
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Ministros, Resolução n.º 80/2008 que aprova o Plano Nacional de Acção para a Eficiência
Energética
80
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Sítios consultados na Internet
www.adene.pt
www.iapmei.pt
www.lisboaocidentalsru.pt/
www.lisboaenova.org/
www.lnec.pt
www.enerbuilding.eu
82
-Dados auditoria
Piso 0
Loja E-Nova
Equipamento Quantidade Potência [W] Horario
Tecto Lamp. halogéneo 25 35 17:00-19:00
laterais Lamp. Fluorescentes Compactas 5 15 17:00-19:00
W.C. Lamp. incandescentes 4 60
Sala Reuniões
projector 1 660 17:00-19:00
computador 1 105 17:00-19:00
gravador 1 25 17:00-19:00
dvd 1 12 17:00-19:00
aquecedores 3 1500 17:00-19:00 (I)
Piso 1
Piso 1
Equipamento Quantidade Potência [W] Horario Dias de ocupação /
semana Hall Lamp. Fluorescentes Tubulares 2,000 36,000 8:00-19:00 5,000
Gabinenete 1
Lamp. Fluorescentes Tubulares 4,000 36,000 8:00-19:00 1,000 impressora 1,000 13,000 - -
computador + ecrã 1,000 105,000 16:00-19:00 1,000
radiador a óleo 1,000 1500,000 8:00-19:00
(I) 1,000 Gabinete 2 Lamp. Fluorescentes Tubulares 4,000 36,000 ? ?
Gabinenete 3
Lamp. Fluorescentes Tubulares 10,000 58,000 8:00-19:00 5,000
impressora 1,000 3,000 - - portátil 1,000 65,000 8:00-19:00 5,000
computador + ecrã 5,000 105,000 8:00-19:00 5,000
radiador a óleo 3,000 1500,000 8:00-19:00
(I) 5,000
Recepção+Hall
Lamp. Fluorescentes Tubulares 8,000 36,000 8:00-19:00 5,000 fotocopiadora 1,000 22,000 8:00-19:00 5,000 impressoras 2,000 - - -
computador + ecrã 2,000 105,000 8:00-19:00 5,000 fax 1,000 ? 8:00-19:00 5,000
ventoinhas 3,000 50,000 8:00-19:00
(V) 5,000
radiador a óleo 2,000 1500,000 8:00-19:00
(I) 5,000
Site Lamp. Fluorescentes Compactas 4,000 15,000 8:00-10:00 5,000
computador + ecrã 1,000 105,000 8:00-8:00 5,000
Servidor Lamp. Fluorescentes Compactas 4,000 15,000 8:00-10:00 5,000
servidor + modem 1,000 346,535 8:00-8:00 7,000
Arquivo + bastidor Lamp. Fluorescentes Compactas 4,000 15,000 8:00-10:00 5,000
modem 1,000 ? 8:00-8:00 7,000
Copa
Lamp. Fluorescentes Compactas 8,000 15,000 - 5,000 micro-ondas 1,000 700,000 - 5,000
frigorífico 1,000 110,000 - 7,000 maquina de lavar loiça 1,000 4200,000 - 5,000
máquina café 1,000 1100,000 - 5,000
chaleira 1,000 2400,000 - 5,000 WC Lamp. Fluorescentes Compactas 4,000 15,000 - 5,000
83
Piso 3 Esq.
Piso 3 dto
Equipamento Quantidade Potência [W] Horario
Hall + sala
Lamp. incandescentes 3 40 10:00-18:30 (I)
Lamp. Fluorescentes Tubulares 2 36 10:00-18:30 (I)
Portátil 1 65 10:00-18:30
Gabinete 1
Lamp. incandescentes 1 95 10:00-18:30
computador + ecrã 1 105 10:00-18:30
termoventilador 1 2000 10:00-18:30 (I)
Gabinete 2
Lamp. incandescentes 1 95 10:00-18:30
computador + ecrã 1 105 10:00-18:30
termoventilador 1 1800 10:00-18:30 (I)
Gabinete 3 portátil 2 65 -
Copa
Lamp. Fluorescentes Tubulares 4 36
2h/dia máquina café 1 1100
chaleira 1 2400
WC Tecto 2 36