Análise técnico-económica de diferentes estratégias ... · II Resumo Em pleno século XXI presenciam-se nítidas alterações climáticas, derivadas da interferência humana,

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


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


energético dos edifícios, nomeadamente a Directiva EC2002/91/EC e no contexto portug

RCCTE e o RSECE, destinadas a impulsionar uma utilização racional


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


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


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


xto português

RCCTE e o RSECE, destinadas a impulsionar uma utilização racional


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


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


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


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 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


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



Cozinha



Quartos - - -

Equipamentos Sala Pot. instalada: 4 W/m2 Horário: 18h-23:30h Fonte: RCCTE


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



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


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



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


a matriz do edifício

ético caso de referência, verifica-se que a



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


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


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


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



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


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


Tem

peta

rura

[ºC

]

Sombreamento exterior - piso 1

Tempo [h]

71



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 - sombreamento 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


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 - ventilação natural


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


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 - conjunto medidas


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


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.

77

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.

78

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.

79

7 Bibliografia

Livros e documentos

ÁGUAS, M. P. N. (2001), Conforto Térmico, IST, Lisboa

ÁGUAS, M. P. N., DOMINGOS, J. J. D. (1996), A investigação no IST no âmbito da Norma

ISSO 7730, 1º Congresso Internacional de Refrigeração e Ar Condicionado, Ambiente

e Energia, Lisboa

APPLETON, J. (2003), Reabilitação de Edifícios Antigos – Patologias e Técnicas de

Intervenção, Edições Orion

ASHRAE Handbook (1997) – Fundamentals

ATALAIA, L. M. B. (2008), Avaliação Térmica de Edifícios Antigos e Propostas de Reabilitação,

Dissertação para obtenção de Grau de Mestre em Engenharia Civil, Lisboa

BRITO, C. [et al] (2005), Reabilitação Urbana – Baixa Pombalina: bases para uma intervenção

de salvaguarda, Lisboa

BRITO, C. [et al] (2005), Os prédios da Baixa Pombalina no início do século XXI, Lisboa

Câmara Municipal de Lisboa, Agência Municipal de Energia - Lisboa e-nova, Matriz Energética

de Lisboa, Lisboa, Setembro 2005

Comissão das Comunidades Europeias (2006), Livro Verde – Estratégia Europeia para uma

Energia Sustentável, Competitiva e Segura

Diário da República (2006), DR 67 Série I-A de 4 de Abril de 2006, Decreto-Lei n.º 79/2006 do

Ministério das Obras Públicas, Transportes e Comunicações que aprova o Regulamento dos

Sistemas Energéticos de Climatização de Edifícios (RSECE);

Diário da República (2006), DR 67 Série I-A de 4 de Abril de 2006, Decreto-Lei n.º 80/2006 do

Ministério das Obras Públicas, Transportes e Comunicações que aprova o Regulamento das

Características de Comportamento Térmico dos Edifícios (RCCTE);

Diário da República (2008), DR 192 Série I-N 239 de 11 de Dezembro, Presidência do

Conselho de Ministros, Resolução n.º 192/2008 que suspende o PDM da zona referente à

Baixa Pombalina, e o estabelecimento de medidas preventivas adequadas a permitir as

intervenções necessárias e a garantir a execução do futuro plano;

Diário da República (2008), DR 80 Série I-N 239 de 12 de Maio, Presidência do Conselho de

Ministros, Resolução n.º 80/2008 que aprova o Plano Nacional de Acção para a Eficiência

Energética

80

Ministério da Economia e Inovação (2008) – Uma Nova ERA para a Energia

FRANÇA, J. (1989), A Reconstrução de Lisboa e a Arquitectura Pombalina, Biblioteca Breve,

Instituto de Cultura e Língua Portuguesa, Lisboa

GODINHO, M. M. (2007), Caracterização e Evolução dos Edifícios da Baixa Pombalina,

Dissertação para obtenção de Grau de Mestre em Arquitectura, Lisboa

GOMES, R. (1962), Condicionamentos Climáticos da Envolvente dos Edifícios para Habitação,

Laboratório Nacional de Engenharia Civil, Lisboa

INCROPERA, F., DE WITT, D., Fundamentos de Transferência de Calor e Massa, LTC, 5ª

Edição

MORAN, M., SHAPIRO, H., Fundamentals of Engineering Thermodynamics, Wiley, 5th Edition

OGANDO, M. F. L. A. (2007), Reabilitação Sustentável na Baixa Pombalina: Um caso de

estudo, Dissertação para obtenção de Grau de Mestre em Recuperação e

Conservação do Património Construído, Lisboa

Programa E4 – Eficiência Energética e Energia Endógenas, Lisboa, 2001

Programa P3E – Programa para a Eficiência Energética em Edifícios

RORIZ, L. (2006), Climatização – Concepção, Instalação e Condução de Sistemas, Edições

Orion

SANTOS, C. A. P., MATIAS, L. M. C. (2006), Coeficientes de transmissão térmica dos

elementos da envolvente dos edifícios, LNEC

Sítios consultados na Internet

www.adene.pt

www.iapmei.pt

www.lisboaocidentalsru.pt/

www.lisboaenova.org/

www.lnec.pt

www.enerbuilding.eu

81

8 Anexos

Facturação de electricidade relativa ao ano de 2008

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

Documents

Análise técnico-económica de diferentes estratégias ... · II Resumo Em pleno século XXI presenciam-se nítidas alterações climáticas, derivadas da interferência humana,