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Desempenho térmico de edifício residencial unifamiliar segundo a metodologia de cálculo presente no RCCTE
A influência das condições climáticas no estudo térmico de edifícios
Ricardo Miguel Antunes da Silva Ferreira
Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em
Engenharia do Ambiente
Júri
Presidente: Professor Doutor Ramiro Neves Orientador: Professor Doutor Gabriel Pita Vogal: Professor Doutor Mário Nina
Outubro de 2010
II
Agradecimentos
Gostaria de agradecer às pessoas que contribuíram directamente para a execução desta dissertação,
nomeadamente, o professor Gabriel Pita que teve a amabilidade de aceitar a minha sugestão de
tema, a Hector Castro pela revisão do artigo científico na língua inglesa, ao Eng.º Carlos Lopes pela
ajuda fornecida na formatação desta dissertação e à Eng.º Diana Marques pelas dúvidas esclarecidas
durante o período dispendido com a dissertação.
Um agradecimento especial ao Arquitecto José Silva Ferreira pela sua contribuição na introdução de
conceitos sobre a temática em estudo.
Por fim, agradecer aos meus pais, Catarina e Vanessa pelo apoio incondicional transmitido durante
todo o período académico, pois sem eles, não teria sido possível a conclusão do curso.
III
Resumo
O presente trabalho insere-se na área de Desempenho Térmico de Edifícios, nomeadamente para o
sector residencial. Numa primeira abordagem, foca-se a situação energética no sector referido,
abordando-se as causas e medidas correctivas a aplicar ao aumento do consumo de energia
verificado nos últimos anos em Portugal.
Nesta dissertação são também abordados os regulamentos presentes na Legislação Portuguesa em
vigor sobre desempenho térmico de edifícios, nomeadamente os Decretos-Lei nº 78/2006, nº 79/2006
e nº 80/2006 de 4 de Abril, correspondendo ao Sistema Nacional de Certificação Energética e da
Qualidade do Ar Interior dos Edifícios (SCE), Regulamento dos Sistemas Energéticos e de
Climatização em Edifícios (RSECE) e Regulamento das Características do Comportamento Térmico
em Edifícios (RCCTE), respectivamente, por aplicação da Directiva Europeia 2002/91/CE de 16 de
Dezembro.
O principal objectivo desta dissertação consiste na verificação da possibilidade de implementar um
modelo de edifício residencial unifamiliar com determinada estrutura arquitectónica, em diferentes
concelhos de Portugal Continental, sem que os critérios abrangidos pelo RCCTE sejam infringidos.
Após a descrição detalhada da metodologia de cálculo presente no RCCTE, foram elaborados casos
de estudo baseados nos requisitos necessários a cumprir pelo regulamento para cinco edifícios de
habitação unifamiliar. Apesar de os edifícios possuírem a mesma estrutura arquitectónica, nem todos
verificam os critérios do RCCTE, derivado das condições climáticas heterogéneas existentes no País.
Este facto demonstra a importância dos dados climáticos a considerar nos estudos térmicos de
edifícios, consoante o concelho onde se inserem.
Palavras-Chave: Eficiência Energética, Térmica de Edifícios, Sector Residencial, RCCTE, Dados
Climáticos.
IV
Abstract
This article is focused in the Thermal Performance of the Buildings area, especially for the residential
sector. On a first approach, the main concern is the energy scenery in this sector, referring some
causes and corrective measures for the energy consumption increase in Portugal in these recent
years.
This work also approaches the present regulations in the Portuguese Legislation, in the area of
thermal performance of buildings, mainly the Decrees 78/2006, 79/3006 and 80/2006, under the
European Directive 2002/91/EC.
The main objective consists in the evaluation of the possibility of implementing a single family
residential building model with a certain architectural structure for the different municipalities of
Portugal, without infringing the present RCCTE criteria.
After a detailed description of the calculation of the RCCTE methodology, the case studies are based
on the requirements to fulfill the regulation, for five single family residential buildings. Despite of the
buildings having same architectural structure, not all of them fulfilled the requirements of the
regulation, due to the diverse climate conditions existing in Portugal. This fact shows the importance of
the climate data to be considered in the thermal studies of buildings, depending on the municipality
where they are located.
Key-Words: Energy Efficiency, Buildings Thermal Performance, Residential Sector, RCCTE, Climate
Data.
V
Índice de Conteúdos
Agradecimentos .................................................................................................................................... II
Resumo.................................................................................................................................................. III
Abstract ................................................................................................................................................. IV
Índice de Conteúdos ............................................................................................................................. V
Índice de Figuras .................................................................................................................................. IX
Índice de Quadros ................................................................................................................................. X
Lista de Acrónimos ............................................................................................................................. XII
1 Introdução ...................................................................................................................................... 1
1.1 Situação energética em Portugal ............................................................................................ 1
1.2 Regulamentação nacional e europeia sobre eficiência energética ......................................... 3
1.3 Objectivos e âmbito ................................................................................................................. 5
1.4 Organização da dissertação .................................................................................................... 5
2 Enquadramento Teórico ............................................................................................................... 7
2.1 Comparação das características gerais entre o antigo e novo RCCTE.................................. 7
3 Metodologia de Cálculo Segundo o Novo RCCTE ..................................................................... 9
3.1 Análise climática de Portugal .................................................................................................. 9
3.2 Factores solares e obstrução ................................................................................................ 10
3.2.1 Introdução ...................................................................................................................... 10
3.2.2 Cálculo dos ganhos solares brutos nas estações de aquecimento e arrefecimento .... 10
3.2.2.1 Factores solares na estação de aquecimento ........................................................... 12
3.2.2.2 Factores solares na estação de arrefecimento ......................................................... 16
3.3 Parâmetros de caracterização térmica .................................................................................. 17
3.4 Pontes Térmicas .................................................................................................................... 19
3.5 Taxas de renovação de ar ..................................................................................................... 20
3.5.1 Edifícios ventilados naturalmente .................................................................................. 20
3.5.1.1 Edifícios conformes com a NP 1037 ......................................................................... 20
3.5.1.2 Outros edifícios .......................................................................................................... 21
3.5.2 Edifícios ventilados mecanicamente ............................................................................. 23
3.6 Requisitos da qualidade térmica na envolvente de edifícios ................................................ 23
3.6.1 Inércia térmica ............................................................................................................... 23
3.6.2 Envolvente opaca .......................................................................................................... 25
3.6.3 Vãos envidraçados ........................................................................................................ 27
VI
3.7 Requisitos energéticos .......................................................................................................... 28
3.7.1 Cálculo das necessidades energéticas ......................................................................... 28
3.7.2 Necessidades nominais anuais de energia útil para aquecimento (Nic)....................... 29
3.7.2.1 Perdas de calor por condução através da envolvente (Qt) ....................................... 31
3.7.2.2 Perdas de calor resultantes da renovação de ar (Qv) ............................................... 33
3.7.2.3 Ganhos térmicos úteis (Qgu) ...................................................................................... 33
3.7.3 Limitação das necessidades nominais anuais de energia útil para aquecimento (Ni) .. 35
3.7.4 Necessidades nominais anuais de energia útil para arrefecimento (Nvc) .................... 36
3.7.5 Limitação das necessidades nominais anuais de energia útil para arrefecimento (Nv) 39
3.7.6 Necessidades nominais anuais de energia útil na preparação de AQS (Nac) ............. 39
3.7.7 Limitação das necessidades nominais de energia útil na preparação de AQS (Na) .... 41
3.7.8 Necessidades globais anuais nominais de energia primária (Ntc) ............................... 42
3.7.9 Limitação das necessidades globais anuais nominais de energia primária (Nt) .......... 43
3.8 Programa SolTerm 5.0 .......................................................................................................... 44
3.8.1 Introdução ...................................................................................................................... 44
3.8.2 Metodologia de cálculo do programa SolTerm 5.0 recorrendo ao Editor RCCTE ........ 45
(i) Selecção da zona onde se insere o edifício ...................................................................... 45
(ii) Escolha do modelo de colector solar térmico ................................................................ 46
(iii) Utilização de dados padrão do Editor RCCTE .............................................................. 48
(iv) Execução da análise energética do sistema colector solar térmico .............................. 49
3.9 Desempenho energético de edifícios .................................................................................... 51
4 Casos de Estudo ......................................................................................................................... 53
4.1 Introdução .............................................................................................................................. 53
4.2 Estrutura arquitectónica do edifício residencial unifamiliar ................................................... 53
4.3 Edifício-modelo residencial unifamiliar em Porto de Lagos, concelho de Portimão (I1-V1) . 56
4.3.1 Medições gerais do projecto arquitectónico .................................................................. 57
4.3.2 Factores solares e de obstrução dos vãos envidraçados ............................................. 57
4.3.3 Cálculo dos paramentos ................................................................................................ 59
4.3.4 Perdas térmicas associadas à envolvente exterior, interior e renovação de ar ............ 59
4.3.5 Ganhos térmicos úteis na estação de aquecimento ..................................................... 60
4.3.6 Necessidades nominais de aquecimento (Nic) e seu valor máximo admissível (Ni) .... 60
4.3.7 Perdas térmicas totais na estação de arrefecimento .................................................... 61
4.3.8 Ganhos térmicos totais brutos na estação de arrefecimento ........................................ 61
4.3.9 Necessidades nominais de arrefecimento (Nvc) e valor máximo admissível (Nv) ....... 61
4.3.10 Necessidades nominais na preparação de AQS (Nac) e valor máximo admissível (Na)
…………………………………………………………………………………………………..62
VII
4.3.11 Necessidades globais anuais nominais específicas de energia primária (Ntc) e valor
máximo admissível (Nt) ................................................................................................................. 63
4.3.12 Desempenho energético do edifício-modelo residencial unifamiliar ............................. 63
4.4 Edifício residencial unifamiliar em Glória, concelho de Estremoz (I1-V3) ............................ 63
4.5 Edifício residencial unifamiliar em Vale Pardinho, concelho de Alcanena (I2-V2) ................ 65
4.6 Edifício residencial unifamiliar em Donões, concelho de Montalegre (I3-V1) ....................... 66
4.7 Edifício unifamiliar em Souto Côvo, Lamego (I3-V3) ............................................................ 68
4.8 Atribuição de classe energética A aos edifícios dos concelhos de Estremoz, Alcanena,
Montalegre e Lamego ........................................................................................................................ 69
4.8.1 Alterações ao projecto térmico do edifício residencial no concelho de Estremoz ........ 70
4.8.2 Alterações ao projecto térmico do edifício residencial no concelho de Alcanena ........ 71
4.8.3 Alterações ao projecto térmico do edifício residencial no concelho de Montalegre ..... 73
4.8.4 Alterações ao projecto térmico do edifício residencial no concelho de Lamego .......... 75
5 Considerações Finais e Perspectivas de Trabalho Futuro ..................................................... 76
5.1 Considerações finais ............................................................................................................. 76
5.2 Perspectivas de trabalho futuro ............................................................................................. 78
Bibliografia ........................................................................................................................................... 79
Bibliografia Consultada ...................................................................................................................... 79
Referências Bibliográficas ................................................................................................................. 80
Sites Consultados .............................................................................................................................. 81
Anexos ..................................................................................................................................................... i
Anexo MEDIÇÕES GERAIS................................................................................................................. ii
Anexo FACTORES SOLARES ............................................................................................................ iv
Anexo FACTORES DE OBSTRUÇÃO ................................................................................................ iv
Anexo CÁLCULO PARAMENTOS .......................................................................................................v
Anexo FC IV. 1A .................................................................................................................................. vi
Anexo FC IV. 1B ................................................................................................................................. vii
Anexo FC IV. 1C ................................................................................................................................. vii
Anexo FC IV. 1D ................................................................................................................................ viii
Anexo FC IV. 1E .................................................................................................................................. ix
Anexo FC IV. 1F ...................................................................................................................................x
Anexo FC IV. 2 .................................................................................................................................... xi
Anexo FC V. 1A .................................................................................................................................. xii
VIII
Anexo FC V. 1B ................................................................................................................................. xiii
Anexo FC V. 1C ................................................................................................................................. xiii
Anexo FC V. 1D ................................................................................................................................. xiv
Anexo FC V. 1E ................................................................................................................................. xiv
Anexo FC V. 1F .................................................................................................................................. xv
Anexo FC V. 1G ................................................................................................................................. xv
Anexo INÉRCIA TÉRMICA................................................................................................................ xvi
Anexo FC NAC ................................................................................................................................. xvii
Anexo FC NTC ................................................................................................................................ xviii
Anexo PORMENORES TÉCNICOS .................................................................................................. xix
Anexo PORMENORES TÉCNICOS 1 ................................................................................................ xx
IX
Índice de Figuras
Figura 1 - Consumos de energia final em Portugal nos anos de 1999 e 2001 ....................................... 1
Figura 2 - Estrutura de consumos e custos desagregados no sector residencial em 1996 ................... 1
Figura 3 - Repartição dos consumos energéticos no sector doméstico (DGGE, 2002) ......................... 2
Figura 4 - Zonas climáticas de Inverno (à esquerda) e de Verão (à direita) para Portugal Continental. 9
Figura 5 - Planta de implantação dos edifícios e obstruções a considerar ........................................... 12
Figura 6 - Vista lateral (alçados) dos edifícios e determinação do ângulo de horizonte - α ................. 13
Figura 7 - Exemplos de medição do ângulo α de elementos horizontais sobrepostos ao vão
envidraçado ........................................................................................................................................... 13
Figura 8 - Exemplos de medição do ângulo β de elementos verticais sobrepostos ao vão envidraçado
............................................................................................................................................................... 14
Figura 9 - Representação esquemática de um desvão de cobertura não-habitado ............................. 19
Figura 10 - Elementos da envolvente da fracção autónoma A confinante com a fracção autónoma B
no edifício A ........................................................................................................................................... 26
Figura 11 - Elementos da envolvente da fracção autónoma do edifício A confinante com a fracção
autónoma do edifício B .......................................................................................................................... 26
Figura 12 - Elemento da envolvente interior da fracção autónoma do edifício A confinante com a
fracção autónoma do edifício B ............................................................................................................. 27
Figura 13 - Evolução da temperatura interior com e sem ganhos de calor e necessidades de
aquecimento .......................................................................................................................................... 30
Figura 14 - Factor de utilização dos ganhos térmicos (η) em função do parâmetro γ e da classe de
inércia térmica interior ........................................................................................................................... 35
Figura 15 - Evolução da temperatura interior com e sem ganhos de calor e necessidades de
arrefecimento ......................................................................................................................................... 37
Figura 16 - Exemplo de interface Clima e Local do programa SolTerm 5.0 ......................................... 46
Figura 17 - Configuração básica de um sistema solar térmico ............................................................. 46
Figura 18 - Exemplo esquemático de sistema solar térmico do tipo "kit" ............................................. 47
Figura 19 - Energia incidente diária média consoante as orientações do painel solar ......................... 48
Figura 20 - Exemplo de interface correspondente à análise energética a partir do desempenho do
sistema solar térmico ............................................................................................................................. 49
Figura 21 - Planta do piso 0 do edifício unifamiliar ............................................................................... 54
Figura 22 - Planta do piso 1 do edifício unifamiliar ............................................................................... 54
Figura 23 - Alçado voltado a Sul do edifício unifamiliar (Parede Exterior 1) ......................................... 55
Figura 24 - Alçado voltado a Norte do edifício unifamiliar (Parede Exterior 2) ..................................... 55
Figura 25 - Alçado voltado a Oeste do edifício unifamiliar (Parede Exterior 3) .................................... 56
Figura 26 - Ângulo da pala horizontal (α) com os vãos envidraçados do piso 0 e piso 1 ..................... 59
X
Índice de Quadros
Quadro 1 - Valores máximos de Msi em função dos elementos de construção no edifício .................. 24
Quadro 2 - Classes de inércia térmica interior (It) ................................................................................. 24
Quadro 3 - Fenómenos relativos às Necessidades de Aquecimento (Nic) .......................................... 29
Quadro 4 - Fenómenos relativos às Necessidades de Arrefecimento (Nvc) ........................................ 29
Quadro 5 – Fórmulas de cálculo de Ni consoante o valor de FF .......................................................... 36
Quadro 6 - Necessidades nominais de referência de arrefecimento (Nv) ............................................ 39
Quadro 7 - Classe energética de edifícios e valores limite das respectivas classes ............................ 52
Quadro 8 - Elementos Base para a execução de estudo térmico do edifício no concelho de Portimão
............................................................................................................................................................... 56
Quadro 9 - Elementos Base para a execução de estudo térmico do edifício no concelho de Portimão
(continuação) ......................................................................................................................................... 57
Quadro 10 - Factores de obstrução do edifício para a estação de aquecimento ................................. 58
Quadro 11 - Factores de obstrução do edifício para a estação de arrefecimento ................................ 58
Quadro 12 - Balanço energético mensal e anual do sistema solar térmico para o concelho de
Portimão (output do programa SolTerm 5.0)......................................................................................... 62
Quadro 13 - Dados climáticos para a execução de estudo térmico do edifício no concelho de
Estremoz................................................................................................................................................ 64
Quadro 14 – Resultados obtidos referentes ao estudo térmico do edifício no concelho de Estremoz 64
Quadro 15 - Balanço energético mensal e anual do sistema solar térmico para o concelho de
Estremoz (output do programa SolTerm 5.0) ........................................................................................ 65
Quadro 16 - Dados climáticos para a execução de estudo térmico do edifício no concelho de
Alcanena ................................................................................................................................................ 65
Quadro 17 – Resultados obtidos referentes ao estudo térmico do edifício no concelho de Alcanena 65
Quadro 18 - Balanço energético mensal e anual do sistema solar térmico para o concelho de
Alcanena (output do programa SolTerm 5.0) ........................................................................................ 66
Quadro 19 - Dados climáticos para a execução de estudo térmico do edifício no concelho de
Montalegre ............................................................................................................................................. 67
Quadro 20 - Resultados obtidos referentes ao estudo térmico do edifício no concelho de Montalegre
............................................................................................................................................................... 67
Quadro 21 - Balanço energético mensal e anual do sistema solar térmico para o concelho de
Montalegre (output do programa SolTerm 5.0) ..................................................................................... 68
Quadro 22 - Dados climáticos para a execução de estudo térmico do edifício no concelho de Lamego
............................................................................................................................................................... 68
Quadro 23 – Resultados obtidos referentes ao estudo térmico do edifício modelo no concelho de
Lamego .................................................................................................................................................. 69
Quadro 24 - Balanço energético mensal e anual do sistema solar térmico para o concelho de Lamego
(output do programa SolTerm 5.0) ........................................................................................................ 69
Quadro 25 - Informação do fabricante para a caldeira mural de condensação Junkers ...................... 70
XI
Quadro 26 - Resultados referentes à revisão do estudo térmico para o edifício no concelho de
Estremoz................................................................................................................................................ 70
Quadro 27 - Dados técnicos de pavimento em contacto com espaço não-útil ..................................... 71
Quadro 28 - Parâmetros necessários para o cálculo de 𝝉 do espaço não-útil ..................................... 72
Quadro 29 - Parâmetro a adicionar às perdas associadas à envolvente interior do edifício ................ 72
Quadro 30 - Resultados obtidos referentes à revisão do estudo térmico do edifício no concelho de
Alcanena ................................................................................................................................................ 72
Quadro 31 - Informação do fabricante relativa às bombas de calor a colocar no edifício .................... 73
Quadro 32 - Conversão de potência de bombas de calor de BTU/hr para kW .................................... 74
Quadro 33 - Resultados obtidos referentes à revisão do estudo térmico do edifício no concelho de
Montalegre ............................................................................................................................................. 74
Quadro 34 - Resultados obtidos referentes à revisão do estudo térmico do edifício no concelho de
Lamego .................................................................................................................................................. 75
XII
Lista de Acrónimos
ACV – Análise de Ciclo de Vida
ADENE - Agência para a Energia
Aenv - Área máxima de vãos envidraçados
Ap – Área útil de pavimento
AQS – Águas Quentes Sanitárias
CE – Certificado Energético
CERTIF – Associação para a Certificação
CO2 – Dióxido de Carbono
COP – Coeficiente de performance de aparelhos climáticos
DCR – Declaração de Conformidade Regulamentar
DGGE - Direcção Geral de Geologia e Energia
EPS – Poliestireno Expandido Moldado
FF – Factor de Forma
GD20 – Número de graus-dias de aquecimento na base de 20°C
GLP – Gás de petróleo liquefeito
INETI - Instituto Nacional de Engenharia, Tecnologia e Inovação
LNEC – Laboratório Nacional de Engenharia Civil
𝜂 - Factor de utilização dos ganhos térmicos
Na – Limite máximo admissível das necessidades nominais para preparação de AQS
Nac - Necessidades nominais para preparação de AQS
NEGST - Next Grid Systems and Techniques
Ni - Limite máximo admissível das necessidades nominais de aquecimento
Nic - Necessidades nominais de aquecimento
NP – Norma portuguesa
Nt - Limite máximo admissível das necessidades em energia primária
Ntc - Necessidades em energia primária
Nv - Limite máximo admissível das necessidades nominais de arrefecimento
Nvc - Necessidades nominais de arrefecimento
Pa – Unidade Pascal (N/m2)
PVC - Policloreto de Vinilo
RCCTE – Regulamento do Comportamento das Características térmicas de Edifícios
Rph – Renovações de ar por hora
RQSECE - Regulamento da Qualidade dos Sistemas Energéticos da Climatização em
Edifícios
RSECE - Regulamento dos Sistemas Energéticos de Climatização de Edifícios
SCE - Sistema de Certificação Energética e Qualidade do Ar Interior de Edifícios
U - Coeficiente de transmissão térmica
𝜏 - Coeficiente de redução das perdas térmicas para locais não-aquecidos
𝛾 - Relação entre os ganhos totais brutos e as perdas térmicas totais do edifício
1
1 Introdução
1.1 Situação energética em Portugal
Os edifícios definem espaços onde as pessoas passam mais de 80% do tempo das suas vidas, pelo
que devem oferecer condições adequadas de conforto e de qualidade do ar interior. Os consumos
energéticos associados à satisfação destas condições assumem valores de tal forma importantes,
que o “sector dos edifícios”, integrando os edifícios de serviços e residencial, é dos que mais energia
consome em Portugal (Nascimento et al, 2005).
O parque de edifícios residenciais em Portugal apresenta um crescimento contínuo nos últimos anos,
representando em 1999, 13% do consumo em energia final, ao passo que em 2001, o consumo
energético atinge os 16%, sendo o terceiro sector mais energívoro (DGGE, 2004).
Figura 1 - Consumos de energia final em Portugal nos anos de 1999 e 2001 (Fonte: DGGE, 2004)
Em 1996, 28% do consumo total do sector residencial recorre à utilização de energia eléctrica, valor
que corresponde a cerca de 60% das despesas em energia das famílias portuguesas (DGGE, 2004).
Figura 2 - Estrutura de consumos e custos desagregados no sector residencial em 1996 (Fonte: DGGE, 2004)
Dados de 2005 apontam que o sector dos edifícios tenha sido responsável pelo consumo de 5,6 Mtep
(milhões de toneladas equivalentes de petróleo), representando cerca de 30% do consumo total de
energia primária e 62% do consumo de electricidade em Portugal (Isolani, 2008).
Em Portugal, o parque residencial engloba cerca de 3,3 milhões de edifícios, considerando-se que o
consumo de energia eléctrica nas décadas de 1980 a 2000 aumentou a uma taxa média anual de
38%
13%9%
32%
8%
Consumo de energia final - 1999
Transportes
Doméstico
Serviços
Indústria
Outros
35%
16%11%
30%
8%
Consumo de energia final - 2001
Transportes
Doméstico
Serviços
Indústria
Outros
41%
26%
2%
2%
28%
1%
Consumo por forma de energia - sector residencial
Lenhas
GPL garrafas
GPl canalizado
Gás de cidade
Electricidade
Outros
13%
24%
1%
2%
60%
Despesas com o consumo por forma de energia - sector residencial
Lenhas
GPL garrafas
GPl canalizado
Gás de cidade
Electricidade
2
cerca de 7%, superior à verificada para as restantes fontes energéticas. Comparando dados de 1980
e de 2000, o consumo de electricidade nas habitações era de apenas 3.395 GWh em 1980, enquanto
que em 2000, o valor passa para 10.056 GWh (DGGE, 2004).
O aumento do consumo energético em edifícios é explicado em parte, devido às características
relacionadas com a estrutura de edifícios já existentes, tais como (DGGE, 2004):
Isolamento térmico insuficiente nos elementos opacos da envolvente;
Influência de pontes térmicas na envolvente do edifício;
Presença de humidade que afecta o desempenho energético e durabilidade do edifício;
Baixo desempenho térmico de vãos envidraçados e portas (perdas de calor desproporcionadas
por transmissão térmica e por infiltrações de ar excessivas);
Falta de protecções solares adequadas nos vãos envidraçados, originando sobreaquecimento
no interior dos edifícios ou aumento das cargas térmicas e das necessidades energéticas em
habitações com sistemas de arrefecimento ambiente;
Ventilação não-controlada, criando maiores necessidades energéticas de aquecimento no
Inverno, ou inversamente, ventilação insuficiente, conduzindo a maiores níveis de humidade
relativa no Inverno e sobreaquecimento no Verão, causando desconforto aos ocupantes,
fenómenos de condensação e baixo nível de qualidade do ar interior.
Outras explicações para o incremento do consumo de energia no sector residencial passam pelo
aumento do rendimento disponível das famílias, o que permite a obtenção de um maior número de
electrodomésticos, facilitando o seu dia-a-dia e o comportamento inadequado em termos de
conservação de energia, como por exemplo (DGGE, 2004):
Manutenção dos sistemas de aquecimento e/ou de arrefecimento ligados, enquanto as janelas
estão abertas;
Climatização desnecessária dos espaços, permitindo temperaturas interiores fora dos níveis
recomendados, isto é, demasiado quentes no Inverno e frios no Verão.
Em termos de utilização final da energia no sector doméstico, os consumos distribuem-se
aproximadamente com as seguintes ponderações evidenciadas na Figura 3.
Figura 3 - Repartição dos consumos energéticos no sector doméstico a nível nacional (DGGE, 2002)
50%
25%
25%
Consumos energéticos no sector doméstico
AQS
Iluminação e Electrodomésticos
Climatização
3
O diagrama da Figura 3 sofre alterações significativas ao adoptarem-se medidas que permitam
melhorar a eficiência energética dos edifícios, tais como (Isolani, 2008) e (DGGE, 2004):
Comportamentos diários inteligentes e eco-sustentáveis na utilização de sistemas e
electrodomésticos que consomem energia;
Reforço da protecção térmica dos edifícios;
Controlo das infiltrações de ar;
Utilização de energia solar térmica para produção de águas quentes sanitárias (AQS), invés de
se recorrer exclusivamente a fontes energéticas como o gás e a electricidade;
Recurso a tecnologias solares passivas;
Selecção cuidadosa de electrodomésticos, caldeiras e sistemas de ar condicionado, tendo em
consideração a informação existente na etiqueta referente ao consumo de energia e aquisição
de produtos energeticamente eficientes.
Como já foi referido, as condições de conforto e de qualidade de ar interior proporcionadas por um
edifício, dependem de uma série de factores onde incluem-se as características de construção do
edifício e dos sistemas de aquecimento e arrefecimento utilizados. Assim, é essencial proceder à
avaliação correcta destas características de modo a avaliar os parâmetros que conduzem à melhoria
significativa do ambiente interior do edifício e a menores custos energéticos (Isolani, 2008).
1.2 Regulamentação nacional e europeia sobre eficiência energética
De modo a regulamentar as exigências de conforto térmico e de qualidade de ar interior em edifícios,
foi aprovado em Portugal o Decreto-Lei nº 40/90 de 6 de Fevereiro, conhecido como Regulamento
das Características de Comportamento Térmico de Edifícios (RCCTE).
O RCCTE de 1990 foi o primeiro instrumento legal a impor requisitos térmicos mínimos aos projectos
de novos edifícios e de grandes remodelações, desempenhando um papel importante na atribuição
de parâmetros de desempenho energético a edifícios e dos seus sistemas consumidores de energia.
O regulamento, estabeleceu requisitos mínimos para a maioria dos edifícios em que não há
consumos energéticos significativos, embora tenha sido aplicado a todos os edifícios. Este focava-se
essencialmente na obrigatoriedade dos edifícios possuírem níveis mínimos de isolamento térmico nas
paredes, pavimentos e coberturas, bem como sombreamento no Verão (Camelo et al, 2006).
Para edifícios em que existam consumos efectivos de energia para climatização, foi criado o
Regulamento dos Sistemas Energéticos de Climatização dos Edifícios (RSECE), publicado em Abril
de 1998 pelo Decreto-Lei nº 118/98, que veio substituir o Regulamento da Qualidade dos Sistemas
Energéticos de Climatização em Edifícios (RQSECE). O RSECE foi aplicado essencialmente a
edifícios de serviços, mas também a residenciais, caso possuíssem sistemas de aquecimento ou
arrefecimento com potência nominal superior a 25 kW.
4
Continuando no campo legislativo sobre a eficiência energética de edifícios, surge em 2002 a
Directiva Comunitária 2002/91/CE de 16 de Dezembro, com o objectivo de garantir que as normas
construtivas de edifícios são cumpridas por toda a Europa Comunitária. A Directiva, além de focar-se
na melhoria da eficiência energética, adiciona novos parâmetros que permitem a redução do
consumo de energia, correspondendo a menores emissões de CO2 resultantes do sector de edifícios.
Neste sentido, os edifícios devem consumir menor quantidade de energia, aumentando os índices de
conforto térmico e qualidade de ar interior (Directiva 2002/91/CE - Desempenho Energético dos
Edifícios).
No sentido de inverter a tendência de crescimento de consumos energéticos no sector dos edifícios,
aliado à aplicação da Directiva Comunitária 2002/91/CE, em Portugal, foi desenvolvido um novo
quadro legislativo relativo à térmica de edifícios, ocorrendo em 2006 a reformulação do RSECE e
RCCTE, através do Decreto-Lei n.º 79/2006 e do Decreto-Lei n.º 80/2006 de 4 Abril, respectivamente.
A revisão do RSECE continua a focar-se essencialmente em edifícios de serviços e residenciais caso
possuam sistemas de climatização com potência nominal superior a 25 kW, enquanto que a revisão
do RCCTE ocorre no sentido de indicar as regras a observar no projecto de todos os edifícios de
habitação e dos edifícios de serviços sem sistemas de climatização centralizados ou com sistemas de
climatização de potência nominal inferior a 25 kW, de modo que (ADENE, 2010):
As exigências de conforto térmico, sejam elas focadas no aquecimento, arrefecimento,
ventilação como garantia de qualidade do ar no interior, ou em necessidades na preparação de
AQS, possam vir a ser satisfeitas sem dispêndio excessivo de energia;
Sejam minimizadas as situações patológicas nos elementos de construção provocadas pela
ocorrência de condensações superficiais ou internas, com potencial impacte negativo na
durabilidade dos elementos de construção e na qualidade do ar interior.
Outra novidade decorrente da aplicação da Directiva Comunitária, prende-se com a implementação
de um sistema de certificação que permita fornecer informação sobre a qualidade térmica dos
edifícios (Isolani, 2008).
Deste modo, na mesma altura em que o RCCTE e RSECE são actualizados, surge o Decreto-Lei n.º
78/2006 de 4 de Abril conhecido como Sistema Nacional de Certificação Energética e da Qualidade
do Ar Interior nos Edifícios (SCE), apresentando os seguintes objectivos (ADENE, 2010):
Assegurar a aplicação regulamentar no que respeita às condições de eficiência energética, à
utilização de sistemas de energias renováveis e, ainda, às condições de garantia do ar interior,
de acordo com as exigências e disposições contidas no RCCTE e no RSECE;
Certificar o desempenho energético e a qualidade do ar interior nos edifícios, descrevendo a
sua situação efectiva, no qual deve ser incluído o cálculo de consumos de energia previstos;
Identificar as medidas correctivas ou de melhoria de desempenho aplicáveis aos edifícios e
respectivos sistemas energéticos.
5
Em termos legislativos, encontram-se actualmente em vigor os Decretos-Lei n.º 78/2006 (SCE), n.º
79/2006 (RSECE) e n.º 80/2006 (RCCTE), sendo este último objecto de análise nesta dissertação,
visto possibilitar o cálculo das necessidades de energia primária presentes nos edifícios abordados
nos casos de estudo. No entanto, tanto o SCE como o RSECE contribuem directamente para o
melhoramento do desempenho energético de edifícios, reduzindo a sua dependência energética sem
que o conforto térmico dos ocupantes e a qualidade do ar interior sejam afectados.
1.3 Objectivos e âmbito
O principal objectivo desta dissertação consiste na verificação da possibilidade de implementar um
modelo de edifício residencial unifamiliar com determinada estrutura arquitectónica, em diferentes
concelhos de Portugal Continental, sem que os critérios abrangidos pelo RCCTE sejam infringidos.
Para tal, foram realizados os estudos térmicos de edifícios introduzidos nas localidades de Porto de
Lagos, concelho de Portimão; Glória, concelho de Estremoz; Vale Pardinho, concelho de Alcanena,
Donões, concelho de Montalegre, e finalmente, Souto Côvo, concelho de Lamego, de modo a tirarem-
se conclusões sobre o desempenho energéticos dos mesmos, de acordo com a zona climática onde
se inserem.
Os estudos térmicos referidos devem verificar a situação regulamentar do RCCTE, dando-se ênfase
às necessidades nominais anuais de energia útil de aquecimento (Nic), de arrefecimento (Nvc), de
energia para preparação de AQS (Nac), de energia primária (Ntc), bem como a classificação
energética do edifício, permitindo quantificar o desempenho energético dos mesmos.
O segundo objectivo desta dissertação consiste em verificar em que medida os estudos térmicos dos
edifícios referidos são alterados com a substituição ou inserção de equipamentos e/ou soluções
construtivas, com o intuito de melhorar os desempenhos térmicos dos mesmos, de forma a que
atinjam uma classe energética igual a A.
1.4 Organização da dissertação
Relativamente à organização da dissertação, esta foi estruturada em cinco secções distintas.
A primeira secção é de carácter introdutório, focado na evolução da situação energética para o sector
residencial nacional, em termos de consumo de energia final. Seguidamente aborda-se a
regulamentação sobre eficiência energética de edifícios na Legislação Comunitária e Nacional,
nomeadamente, a Directiva Comunitária 2002/91/CE de 16 de Dezembro e os regulamentos
nacionais compostos pelos Decretos-Lei n.º 78/2006 (SCE), n.º 79/2006 (RSECE) e n.º 80/2006
(RCCTE) de 4 de Abril, preparados e/ou revistos por aplicação da Directiva referida.
Na segunda secção aborda-se com maior detalhe o Decreto-Lei nº 80/2006 de 4 de Abril, designado
por Regulamento das Características do Comportamento Térmico de Edifícios (RCCTE), fazendo-se
6
uma comparação superficial com a sua versão anterior (RCCTE 1990), de modo a evidenciarem-se
algumas das alterações significativas entre regulamentos.
Na terceira secção encontra-se representada a metodologia de cálculo do novo RCCTE. Inicialmente
estuda-se a situação climática de Portugal Continental, abordando-se de seguida os vários
parâmetros presentes no RCCTE, nomeadamente, factores solares e de obstrução, pontes térmicas,
taxas de renovação de ar e requisitos térmicos da envolvente do edifício como o coeficiente de
transmissão térmica e inércia térmica. O passo seguinte passa pela descrição dos métodos de
cálculo relativos aos requisitos energéticos, composto pelas necessidades nominais de aquecimento
(Nic), de arrefecimento (Nvc), de preparação de AQS (Nac) e de energia primária (Ntc). Nesta secção
refere-se ainda o método de funcionamento do programa SolTerm 5.0, assim como o método de
cálculo relativo ao classificação energética em termos do seu desempenho.
Na quarta secção são apresentados os casos de estudo, tendo como alvo o desenvolvimento de
estudos térmicos de edifícios residenciais unifamiliares. Numa primeira fase, analisa-se
exaustivamente o projecto térmico do edifício inserido na localidade de Porto de Lagos, concelho de
Portimão, em termos da situação regulamentar do RCCTE. Numa segunda fase, focam-se os estudos
térmicos de edifícios introduzidos nos concelhos de Estremoz, Alcanena, Montalegre e Lamego,
considerando as devidas alterações em termos de dados climáticos para cada concelho referido.
Numa última fase, os projectos térmicos são verificados com vista à melhoria da sua classificação
energética em termos de desempenho energético dos edifícios.
Por fim, na quinta secção, são discutidos os resultados obtidos através da análise dos estudos
térmicos referidos, retirando-se algumas conclusões pertinentes. Nesta secção, são também dadas
algumas indicações de trabalho futuro, baseadas no trabalho apresentado.
7
2 Enquadramento Teórico
2.1 Comparação das características gerais entre o antigo e novo RCCTE
Tal como referido na introdução deste trabalho, em Portugal, o primeiro documento legislativo relativo
ao desempenho térmico de edifícios terá sido o Decreto-Lei n.º 40/90 de 6 de Fevereiro, tendo como
finalidade o estabelecimento de um conjunto de acções direccionadas a projectos de novas
construções e grandes remodelações de edifícios. O grande objectivo deste regulamento, passa pela
garantia das condições de conforto térmico no interior dos edifícios aos ocupantes sem dispêndio
excessivo de energia, minimizando os efeitos patológicos resultantes das condensações superficiais
nos elementos construtivos (DL n.º 40/90, Art. 1.º).
No antigo RCCTE, foi adoptada a divisão de Portugal Continental por estações de aquecimento e de
arrefecimento, possibilitando o aproveitamento da energia solar pela inserção de soluções
construtivas em edifícios. Essas soluções têm em consideração a orientação e a área de vãos
envidraçados do edifício, necessitando de sombreamento adequado na estação de aquecimento, de
forma a limitar os ganhos energéticos provenientes do exterior. Outra estratégia utilizada seria a
aplicação de isolamento térmico e vidros duplos em edifícios, pormenores técnicos que auxiliam no
cumprimento dos requisitos mínimos de qualidade térmica dos elementos opacos da envolvente
(Camelo et al, 2006).
No entanto, a primeira versão do RCCTE foi considerada como pouco exigente, tendo ficado
subjacente que no prazo de 5 anos, esta seria objecto de revisão no sentido de aumentar o seu grau
de exigência.
Em 2006, ocorre a revisão do RCCTE pelo Decreto-Lei n.º 80/2006 de 4 de Abril, através do
cumprimento da Directiva Comunitária 2002/91/CE de 16 de Dezembro de 2002, publicada a 4 de
Janeiro de 2003. A Directiva em causa, terá sido criada devido à constatação do aumento
preocupante de gastos energéticos pelos consumidores, que recorrem muitas vezes ao aquecimento
e arrefecimento ambiente através da instalação de equipamentos de climatização como o ar
condicionado. Este facto tem implicações negativas sobre o ambiente, aumentando
consequentemente a quantidade de gases de efeito de estufa na atmosfera.
Um dos pontos-chave do novo RCCTE, passa pela melhoria do desempenho energético dos edifícios,
tendo como objectivo final, a contenção dos consumos energéticos do sector. As prioridades do novo
RCCTE continuam a focar-se na promoção de estratégias que contribuam para a melhoria do
desempenho térmico de edifícios, mas também no desenvolvimento de técnicas de aquecimento e
arrefecimento passivo, principalmente as que permitam melhorar a qualidade do ambiente interior,
tendo em consideração as condições climáticas onde se insere o edifício (Camelo et al, 2006).
A versão do novo RCCTE, aplica-se a cada uma das fracções autónomas de novos edifícios
residenciais e de edifícios de serviços sem sistemas de climatização centralizados,
independentemente de serem ou não, nos termos de legislação específica, sujeitos a licenciamento
8
ou autorização no território nacional, com excepção das situações previstas no n.º 9 do artigo 2º do
texto regulamentar, de modo a que, sem dispêndio excessivo de energia, sejam satisfeitas as
exigências relativas ao conforto térmico, à qualidade do ar no interior e às necessidades de águas
quentes sanitárias do edifício (DL n.º 80/2006, Art. 2.º).
O regulamento continua a analisar separadamente as estações de aquecimento e de arrefecimento,
em função da zona climática em análise, mas com dados climáticos mais detalhados e actualizados.
Outras das considerações verificadas, dizem respeito às metodologias de cálculo das necessidades
nominais de aquecimento (Nic) e de arrefecimento (Nvc), que seguem as normas europeias
abrangidas pela Directiva Comunitária 2002/91/CE. Referir ainda, a existência de novos parâmetros
de cálculo como o factor de forma do edifício (FF) e a permeabilidade ao ar das caixilharias, além de
quantificar com maior detalhe o efeito das pontes térmicas lineares e planas, obtendo-se assim, uma
melhor avaliação da qualidade térmica dos edifícios (Camelo et al, 2006).
A obrigatoriedade de implementação de sistemas solar térmicos para aquecimento de AQS em
edifícios novos, é outras das novidades presentes no novo RCCTE. No entanto, esta obrigatoriedade
apenas destina-se a edifícios com exposição solar adequada, que será explicado com maior
pormenor na subsecção 3.7.7 (Camelo et al, 2006).
Utilizando o programa SolTerm 5.0, é possível estimar a energia necessária para preparação de
AQS, permitindo a escolha do sistema térmico solar que mais se adapta às características de
utilização dos ocupantes do edifício.
A escolha do sistema térmico solar, aliado aos sistemas de climatização utilizados no aquecimento e
arrefecimento das fracções autónomas, conduzem a diferentes classes energéticas de edifícios, em
função da eficiência dos equipamentos instalados e da qualidade térmica atribuída ao mesmo.
Deste modo, a revisão do antigo RCCTE, possibilita o surgimento de um novo regulamento térmico,
caracterizado por ser mais eficiente em termos energéticos, sem descurar o conforto térmico dos
ocupantes e a qualidade do ar interior de edifícios.
9
3 Metodologia de Cálculo Segundo o Novo RCCTE
3.1 Análise climática de Portugal
Segundo o RCCTE, a análise climática a considerar-se nos estudos térmicos de edifícios, consiste
em dois parâmetros essenciais: o zonamento climático e os dados de referência por concelho.
Portugal Continental encontra-se dividido em três zonas climáticas de Inverno (I1, I2 e I3) e em três
zonas climáticas de Verão (V1, V2 e V3). Na Figura 4 pode-se visualizar a delimitação das zonas
referidas (RCCTE, Anexo III, Secção 1.1).
Figura 4 - Zonas climáticas de Inverno (à esquerda) e de Verão (à direita) para Portugal Continental (Fonte: RCCTE, Anexo III, Fig. III.1 e Fig. III.2)
A delimitação das zonas climáticas de Inverno baseia-se no número de Graus-dias de aquecimento
na base de 20°C (GD20)1, enquanto que a delimitação das zonas climáticas de Verão é determinada
com base nos valores actualizados da temperatura exterior de projecto, correspondendo à
temperatura seca do ar exterior que não é excedida, em média, durante mais do que 2,5% do período
de estação convencional de arrefecimento - 1 de Junho a 30 de Setembro (Camelo et al, 2006).
Os dados climáticos de referência estão individualizados por concelho, encontrando-se ordenados
alfabeticamente e disponibilizando a seguinte informação (RCCTE, Anexo III, Quadro III.1):
Zona climática de Inverno;
Número de graus-dias de aquecimento na base de 20°C (GD20);
Duração da estação convencional de aquecimento (meses);
1 Consiste no número que caracteriza a severidade de um clima durante a estação de aquecimento e que é igual
ao somatório das diferenças positivas registadas entre uma dada temperatura de base (20ºC) e a temperatura do ar exterior durante a estação de aquecimento. As diferenças são calculadas com base em valores horários da temperatura do ar.
10
Zona climática de Verão;
Temperatura externa do projecto (ºC);
Amplitude térmica (ºC).
Um pormenor a ter-se em consideração na classificação da zona climática, prende-se com a
influência da altitude e da proximidade à costa litoral.
Em termos do parâmetro altitude, podem ser consultados os Quadros III.2 e III.3 do Anexo III do
RCCTE, de modo a efectivarem-se as alterações necessárias em função da altitude, para o
zonamento climático de Inverno e de Verão, respectivamente. Relativamente à proximidade à costa
litoral, na Secção 1.2 do Anexo III do RCCTE, estão referenciadas algumas excepções em termos de
alteração da zona climática a considerar, comparativamente com o verificado no Quadro III.1 do
Anexo III do RCCTE.
Outro parâmetro climático importante a considerar num estudo térmico, consiste no valor de
referência da energia solar média mensal incidente numa superfície vertical orientada a Sul (GSul),
durante a estação de aquecimento. Este parâmetro pode ser consultado recorrendo ao Quadro III.8
do Anexo III do RCCTE.
Além da divisão de Portugal Continental por zonas climáticas, no caso particular das zonas climáticas
de Verão, consideram-se ainda que o território encontra-se dissociado em região Norte e Sul. A
região Norte abrange concelhos situados acima da linha do rio Tejo, enquanto que a região Sul
localiza-se abaixo da linha do rio Tejo, incluindo ainda os concelhos de Lisboa, Oeiras, Cascais,
Amadora, Loures, Odivelas, Vila Franca de Xira, Azambuja, Cartaxo e Santarém.
A divisão da zona climática de Verão entre Norte e Sul torna-se importante na obtenção dos valores
de temperatura do ar exterior (θatm) e da intensidade da radiação solar incidente (Ir), neste último
caso, consoante a orientação das fachadas do edifício. Os dados referidos podem ser obtidos pelo
Quadro III.9 do Anexo III do RCCTE.
3.2 Factores solares e obstrução
3.2.1 Introdução
Os ganhos solares obtidos através dos vãos envidraçados, são contabilizados no interior do espaço
útil de um edifício sob a forma de radiação, influenciando as necessidades nominais anuais de
energia útil de aquecimento (Nic) e de arrefecimento (Nvc), durante as estações de aquecimento e de
arrefecimento, respectivamente.
3.2.2 Cálculo dos ganhos solares brutos nas estações de aquecimento e arrefecimento
Na estação de aquecimento, os ganhos solares brutos são estimados através do vão envidraçado n
com orientação j, de acordo com a equação 1, correspondendo ao método de cálculo detalhado dos
ganhos solares (RCCTE, Anexo IV, Secção 4.3.1.1).
11
𝑄𝑠 = 𝐺𝑠𝑢𝑙 . [𝑗 𝑋𝑗 . .𝐴𝑠𝑛𝑗 ]𝑛 ∗ 𝑀 (Eq. 1)
Em que:
Gsul – Valor médio mensal da energia solar média incidente numa superfície vertical orienta a sul da área unitária
durante a estação de aquecimento (kWh/m2.mês);
Xj – Factor de orientação para as diferentes exposições (RCCTE, Anexo IV, Quadro IV.4);
Asnj – Área efectiva colectora da radiação solar da superfície n que tem a orientação j (m2);
j – Índice correspondente a cada uma das orientações;
n – Índice correspondente a cada uma das superfícies com a orientação j;
M – Duração da estação de aquecimento, em meses (RCCTE, Anexo III, Quadro III.1).
Na equação 1, o valor de Asnj deve ser calculado vão a vão, ou por grupo de vãos com características
idênticas de protecção e incidência da radiação solar, de acordo com a equação 2:
𝐴𝑠 = 𝐴.𝐹𝑠 .𝐹𝑔 .𝐹𝑤 .𝑔┴ (Eq. 2)
Em que:
A – Área total do vão envidraçado, incluindo vidro e caixilho (m2);
Fs – Factor de obstrução (RCCTE, Anexo IV, Secção 4.3.3);
Fg – Fracção envidraçada (RCCTE, Anexo IV, Secção 4.3.4);
Fw – Factor de correcção devido à variação das propriedades do vidro com ângulo de incidência da radiação
solar (RCCTE, Anexo IV, Secção 4.3.5);
g┴ - Factor solar do vão envidraçado para a radiação incidente na perpendicular ao envidraçado, tendo em
consideração eventuais dispositivos de protecção solar (RCCTE, Anexo IV, Secção 4.3.2).
O factor de obstrução (Fs), representa a redução na radiação solar que incide no vão envidraçado
devido ao sombreamento permanente causado por diferentes obstáculos (RCCTE, Anexo IV, Secção
4.3.2). Este pode ser traduzido segundo a equação 3:
𝐹𝑠 = 𝐹 .𝐹𝑜 .𝐹𝑓 (Eq. 3)
Onde:
Fh – Factor de sombreamento do horizonte por obstruções longínquas exteriores ao edifício ou por outros
elementos do edifício;
Fo – Factor de sombreamento por elementos horizontais sobrepostos ao envidraçado;
Fh – Factor de sombreamento por elementos verticais adjacentes ao envidraçado.
Neste sentido, a equação detalhada que permite o cálculo dos ganhos solares brutos para a estação
de aquecimento é composta pela equação 4.
𝑄𝑠 = 𝐺𝑠𝑢𝑙 . [𝑗 𝑋𝑗 . 𝐴 .𝐹 .𝐹𝑓 .𝐹𝑔 .𝐹𝑤 .𝑔┴]𝑛 .𝑀 (Eq. 4)
Na estação de arrefecimento, no cálculo dos ganhos solares brutos adopta-se a mesma metodologia
definida para a estação de arrefecimento, através da equação 5 (RCCTE, Anexo V, Secção 2.3)
12
𝑄𝑠 = [𝑗 𝐼𝑟𝑗 . (𝐴 .𝐹 .𝐹𝑜 .𝐹𝑓 .𝐹𝑔 .𝐹𝑤 .𝑔┴)𝑛𝑗 ]𝑛 (Eq. 5)
onde Ir consiste na energia solar incidente nos envidraçados por orientação j, enquanto que as
demais variáveis tomam o mesmo significado descrito nas equações 2 e 3.
Devido aos diferentes ângulos de incidência da radiação solar resultantes das estações de
aquecimento e de arrefecimento, os factores referidos nas equações anteriores podem não tomar os
mesmos valores. Outro aspecto que altera os parâmetros referidos, prende-se com a utilização de
protecções solares móveis, tornando-se necessário o cálculo individualizado dos mesmos nas
estações de aquecimento e de arrefecimento.
3.2.2.1 Factores solares na estação de aquecimento
Nesta subsecção são abordados os factores solares para a estação de aquecimento, definindo-se o
conteúdo de cada factor referido.
Começando pelo factor de sombreamento do horizonte (Fh), o sombreamento provocado num vão
envidraçado por outras construções ou de carácter natural, depende de vários parâmetros como o
ângulo de horizonte (α), a orientação solar, clima local, a latitude do edifício e a duração da estação
de aquecimento (RCCTE, Anexo IV, Secção 4.3.3 a)).
O ângulo de horizonte (α), define-se como o ângulo entre o plano horizontal e a recta que passa pelo
centro do envidraçado, considerando o ponto mais alto da maior obstrução existente entre dois
planos verticais que fazem 60º para cada um dos lados da normal ao envidraçado, tal como
representado nas Figuras 5 e 6 (RCCTE, Anexo IV, Secção 4.3.3 a)).
Figura 5 - Esquema de implantação dos edifícios e obstruções a considerar (Camelo et al, 2006)
13
Figura 6 - Vista lateral (alçados) dos edifícios e determinação do ângulo de horizonte - α (Camelo et al, 2006)
Quando a informação sobre as obstruções previsíveis no projecto é insuficiente ou inexistente,
devem-se adoptar valores de ângulos de horizonte correspondentes a 45º em zonas urbanas e 20°
em zonas rurais (RCCTE, Anexo IV, Secção 4.3.3 a)).
Depois de determinado o ângulo de horizonte (α), recorre-se à Tabela IV.5 do Anexo IV do RCCTE,
de modo obter-se o valor do factor de sombreamento do horizonte (Fh). O cálculo de Fh é feito por vão
envidraçado ou por um conjunto de vãos de características semelhantes. Para ângulos de horizonte
superiores a 45°, adopta-se Fh correspondente ao próprio ângulo de 45° (Camelo et al, 2006).
O factor de sombreamento por elementos horizontais sobrepostos ao vão envidraçado (Fo),
corresponde à percentagem da área do envidraçado que não é sombreada por palas, varandas ou
outros elementos exteriores horizontais ou inclinados em relação ao plano horizontal. Fo depende de
parâmetros como o ângulo de incidência da radiação solar (ângulo de obstrução - α), o comprimento
da obstrução, orientação, latitude e clima local (RCCTE, Anexo IV, Secção 4.3.3 b)).
Pode-se afirmar que existe uma relação directa entre a geometria do elemento de sombreamento e a
altitude solar, permitindo o cálculo da área que sombreia o vão envidraçado. Para tal, recorre-se ao
ângulo da pala (α), medido a partir do ponto médio do envidraçado, como pode-se ver na Figura 7.
Figura 7 - Exemplos de medição do ângulo α de elementos horizontais sobrepostos ao vão envidraçado (Camelo et al, 2006)
14
Ainda relativamente à Figura 7, referir que no caso dos elementos horizontais serem móveis (palas,
estores ou toldos), quando recolhidos, o factor de sombreamento por elementos horizontais (Fo)
também deve ser calculado.
Após a medição do ângulo da pala e da verificação da orientação do vão envidraçado, Fo é obtido por
consulta directa da Tabela IV.6 do Anexo IV do RCCTE. Para ângulos α do elemento horizontal
superiores a 60°, adopta-se o valor de Fo correspondente ao próprio ângulo de 60° (Camelo et al,
2006).
O factor de sombreamento por elementos verticais adjacentes ao vão envidraçado (Ff), corresponde à
percentagem da área do envidraçado que não é sombreada palas verticais opacas ou outros
elementos com efeito semelhante. Ff, tal como Fo , depende de factores como o ângulo de incidência
da radiação solar (ângulo de obstrução - β), o comprimento da obstrução, orientação, latitude e clima
local (RCCTE, Anexo IV, Secção 4.3.3 b)).
Mais uma vez, verifica-se a relação entre a geometria do elemento de sombreamento e a altitude
solar, permitindo o cálculo da área que sombreia o vão envidraçado. Para tal, recorre-se ao ângulo da
pala vertical (β), medido a partir do ponto médio do envidraçado, como pode-se ver na Figura 8.
Figura 8 - Exemplos de medição do ângulo β de elementos verticais sobrepostos ao vão envidraçado (Camelo et al, 2006)
À semelhança de Fo, os elementos verticais podem ser móveis (palas, portadas ou estores) e quando
recolhidos, Ff também deve ser calculado.
Após a medição do ângulo da pala vertical e da verificação da orientação do vão envidraçado, Ff é
obtido por consulta directa da Tabela IV.7 do Anexo IV do RCCTE. Para ângulos β do elemento
vertical superiores a 60°, adopta-se o valor de Ff correspondente ao próprio ângulo de 60° (Camelo et
al, 2006).
Na situação em que o vão envidraçado não é projectado com palas de sombreamento horizontais ou
verticais, deve considerar-se o produto 𝐹𝑜 .𝐹𝑓 = 0,9 , traduzindo o sombreamento provocado pelo
15
contorno do vão, uma vez que o vão envidraçado não é habitualmente aplicado no plano da face
exterior da parede (Camelo et al, 2006).
O factor de obstrução (Fs), representa a redução na radiação solar que incide no vão envidraçado,
devido ao sombreamento permanente causado por diferentes obstáculos, entre os quais (RCCTE,
Anexo IV, Secção 4.4.3):
Obstruções exteriores ao edifício causadas por outros edifícios, orografia ou vegetação;
Obstruções criadas por elementos do edifício, nomeadamente, palas, varandas, elementos de
enquadramento do vão externos à caixilharia, entre outros.
O factor de obstrução (Fs) varia entre 0 e 1, consistindo no produto 𝐹 .𝐹𝑜 .𝐹𝑓 = 𝐹𝑠 . Deste modo,
considerando-se a existência de radiação incidente difusa e reflectida a entrar pelo vão envidraçado,
mesmo na situação em que esteja totalmente sombreado pelo horizonte ou por elementos horizontais
e/ou verticais, o produto do factor de orientação (Xj) do vão envidraçado pelo factor de obstrução (Fs),
não pode ser inferior a 0,27, ou seja, 𝑋𝑗 .𝐹 .𝐹𝑜 .𝐹𝑓 ≥ 0,27 (Camelo et al, 2006).
A fracção envidraçada (Fg), traduz a redução da transmissão de energia solar associada à existência
da caixilharia, através da relação entre a área envidraçada e a área total do vão envidraçado. Fg pode
ser obtido através da consulta directa do Quadro IV.5 do Anexo IV do RCCTE (RCCTE, Anexo IV,
Secção 4.3.4).
O factor de correcção da selectividade angular do tipo de vidro utilizado (Fw), representa a redução
dos ganhos solares causada pela variação das propriedades do vidro com o ângulo de incidência da
radiação solar directa (RCCTE, Anexo IV, Secção 4.3.4).
Para vidros correntes simples e duplos, Fw assume o valor 0,9, ou seja, 𝐹𝑤 = 0,9, enquanto que para
outros tipos de envidraçados devem ser utilizados os valores de Fw fornecidos pelos respectivos
fabricantes com base na EN 410 (Camelo et al, 2006).
Finalmente, o factor solar do vão envidraçado (g┴), representa a relação entre a energia solar
transmitida para o interior do vão envidraçado em relação à radiação solar incidente na direcção
normal ao envidraçado (RCCTE, Anexo IV, Secção 4.3.2).
O factor solar do vão envidraçado (g┴) é condicionado pela utilização de dispositivos móveis de
protecção solar interiores ou exteriores, nomeadamente, persianas, estores, portadas, cortinas, entre
outros. Ao recorrer-se aos dispositivos móveis referidos, admite-se que estes apresentam uma
eficácia razoável em termos de protecção solar (Camelo et al, 2006).
De acordo com o RCCTE, sempre que seja previsível a utilização de dispositivos que normalmente
permanecem fechados durante a estação de aquecimento, estes devem ser considerados no cálculo
do factor solar do vão envidraçado (g┴) (Camelo et al, 2006).
16
No estudo térmico de edifícios residenciais, o cálculo de g┴, considera como parâmetro mínimo, no
caso de não estarem definidas outras protecções solares específicas, a existência de protecção
interior baseada em cortinas interiores muito transparentes e de cor clara. Adoptando o critério
referido, os valores de g┴ correspondem a (RCCTE, Anexo IV, Secção 4.3.2):
g┴ = 0,70, para vidro simples incolor com cortinas interiores muito transparentes;
g┴ = 0,63, para vidro duplo incolor com cortinas interiores muito transparentes.
Para outros tipos de protecções interiores ou exteriores de envidraçados incolores, os valores de g┴
podem ser retirados directamente do Quadro V.4 do Anexo V do RCCTE, consoante o material
protector a utilizar (Camelo et al, 2006).
3.2.2.2 Factores solares na estação de arrefecimento
Nesta subsecção, são abordados os factores solares para a estação de arrefecimento. Estes têm o
mesmo significado que os referidos na estação de aquecimento, no entanto, têm em consideração
que a altitude solar é superior quando comparada com a altitude solar da estação de aquecimento,
influenciando o sombreamento da fachada do edifício, no sentido em que está mais predisposta à
radiação solar. Devido a esta condicionante, serão salientadas as respectivas alterações
relativamente à obtenção dos factores solares na estação de aquecimento.
Para o factor de sombreamento do horizonte (Fh), estipula-se que é igual a 1, ou seja, 𝐹 = 1.
O factor de sombreamento por elementos horizontais sobrepostos ao vão envidraçado (Fo), pode ser
obtido pela consulta do Quadro V.1 do Anexo V do RCCTE, após o conhecimento do ângulo da pala
(α) e a respectiva orientação do vão envidraçado.
Tal como na situação de Inverno, para protecções móveis horizontais, nomeadamente, toldos, palas
reguláveis, entre outros, considera-se que este tipo de protecções apresentam grande eficácia na sua
utilização, tendo como objectivo a minimização de ganhos solares. Neste caso, admite-se que Fo
possa ser obtido pela seguinte soma ponderada (Camelo et al, 2006):
Fo =
70% do valor de Fo obtido por consulta do Quadro V.1 na posição de totalmente activada;
+
30% do valor de Fo obtido por consulta do Quadro V.1 na posição de totalmente desactivada.
O factor de sombreamento por elementos verticais adjacentes ou sobrepostos ao vão envidraçado
(Ff), pode ser obtido pela consulta do Quadro V.2 do Anexo V do RCCTE, após o conhecimento do
ângulo da pala vertical (β) e a respectiva orientação do vão envidraçado.
À semelhança do caso de Fo, admite-se que o factor de sombreamento por elementos verticais
móveis (Ff), possa ser obtido pela seguinte soma ponderada (Camelo et al, 2006):
17
Ff =
70% do valor de Ff obtido por consulta do Quadro V.2 na posição de totalmente activada;
+
30% do valor de Ff obtido por consulta do Quadro V.2 na posição de totalmente desactivada.
Referir também que quando o vão envidraçado não for projectado com palas de sombreamento
horizontais ou verticais, deve considerar-se o produto 𝐹𝑜 .𝐹𝑓 = 0,90 , traduzindo o sombreamento
provocado pelo contorno do vão, uma vez que não é habitualmente aplicado no plano da face exterior
da parede (Camelo et al, 2006).
O parâmetro de fracção envidraçada (Fg), não sofre alteração durante o ano, podendo ser obtido
directamente pelo Quadro IV.5 do Anexo IV do RCCTE.
O factor de correcção da selectividade angular de vidros simples e duplos (Fw) é obtido pela consulta
do Quadro V.3 do Anexo V do RCCTE. Para outros tipos de vidros devem ser utilizados os valores de
Fw fornecidos pelos respectivos fabricantes com base na EN 410 (Camelo et al, 2006).
Finalmente, o factor solar do vão envidraçado (g┴), obtêm-se pela seguinte soma ponderada (Camelo
et al, 2006):
g┴ =
30% do valor do factor solar do vidro incolor (g┴v) sem qualquer dispositivo de protecção solar, para
as soluções correntes de vidros simples e duplos, obtido por consulta da Tabela IV.4.1 do Anexo IV;
+
70% do factor solar do vidro incolor com protecção solar activada a 100% (g┴100%) para soluções
correntes de dispositivos de protecção interior ou exterior e de vidro incolor simples ou duplo, por
consulta do Quadro V.4 do Anexo V.
Ainda relativamente a g┴, considera-se como parâmetro mínimo no caso de não estarem definidas
outras protecções solares específicas, a existência de protecção interior baseada em cortinas
interiores muito transparentes e de cor clara.
3.3 Parâmetros de caracterização térmica
O coeficiente de transmissão térmica superficial (U), corresponde à quantidade de calor por unidade
de tempo que atravessa uma superfície de área unitária desse elemento da envolvente por unidade
de diferença de temperatura entre os ambientes que ele separa (RCCTE, Anexo II, Definições),
sendo calculado pela equação 6 (RCCTE, Anexo VII, Secção 1.1):
𝑈 =1
𝑅𝑠𝑖+ 𝑅𝑗+𝑅𝑠𝑒𝑗 (Eq. 6)
18
Em que:
Rj - Resistência térmica da camada j (m2.ºC/W);
Rsi, Rse - Resistências térmicas superficiais interior e exterior, respectivamente, (m2.ºC/W).
O cálculo do coeficiente de transmissão térmica superficial (U) de um elemento da envolvente,
depende de factores construtivos, nomeadamente, se consiste num elemento construído por
camadas homogéneas ou heterogéneas e se considera a inclusão ou não de espaços de ar entre
camadas (Camelo et al, 2006).
No RCCTE, Anexo VII, Secção 1.2 e 1.3, sintetizam-se os valores de referência das resistências
térmicas a adoptar nas situações correntes encontradas nos edifícios, nomeadamente ao nível das
fachadas, pavimentos, e coberturas horizontais e inclinadas.
Outra fonte de informação útil, encontra-se presente na publicação do LNEC Coeficientes de
Transmissão Térmica de Elementos da Envolvente dos Edifícios – Versão actualizada de 2006,
apresentando valores da condutibilidade térmica dos materiais correntes de construção e das
resistências térmicas das camadas não-homogéneas mais utilizadas. Nessa publicação, indicam-se
ainda os valores do coeficiente de transmissão térmica em superfície (U) das soluções mais comuns
como paredes, pavimentos e coberturas de edifícios (Camelo et al, 2006).
De acordo com o RCCTE, no caso dos espaços não-úteis, ou seja, espaços que não têm
necessidade de aquecimento e que separaram espaços interiores do ambiente exterior, o cálculo das
trocas térmicas é realizada na fronteira do espaço útil com o espaço não-útil (Camelo et al, 2006).
No cálculo do coeficiente de transmissão térmica superficial (U) de elementos que separam um
espaço útil interior de um espaço não-útil, devem ser adoptados os valores das resistências
superficiais exteriores (Rse), iguais às resistências superficiais interiores (Rsi). Deste modo, a equação
6 sofre alterações, passando a ser expressa pela equação 7:
𝑈 =1
𝑅𝑠𝑖+ 𝑅𝑗+𝑅𝑠𝑖𝑗 (Eq. 7)
Um caso bastante recorrente, consiste no cálculo de espaços não-úteis aplicado a coberturas
inclinadas sobre desvão não-habitado. A Figura 9 representa esquematicamente quais as
resistências térmicas das camadas a considerar no cálculo de U da cobertura referida (Camelo et al,
2006).
19
Figura 9 - Representação esquemática de um desvão de cobertura não-habitado (Fonte: Camelo et al, 2006)
Legenda da Figura 9:
1 – Revestimento exterior da cobertura + laje inclinada (espaço exterior);
2 – Desvão não-habitado (espaço não-útil);
3 – Esteira horizontal + isolamento térmico (limite entre espaço não útil e espaço útil interior);
4 – Espaço útil interior.
Referir ainda que no cálculo do coeficiente de transmissão térmica superficial (U) do desvão não-
habitado, tem-se em consideração a utilização do coeficiente de redução das perdas térmicas para
locais não-aquecidos (𝜏), podendo ser obtido através da consulta da Tabela IV.1 do Anexo IV do
RCCTE. O coeficiente 𝜏 será abordado com maior pormenor na subsecção 3.6.2.
3.4 Pontes Térmicas
Segundo o novo RCCTE, as principais perdas térmicas ocorrem nos pontos singulares da envolvente
do edifício, sendo contabilizadas individualmente através de coeficientes de transmissão térmica
lineares (Ψ), em W/m.°C.
Matematicamente, as pontes térmicas lineares são calculadas pelo produto do valor do coeficiente Ψ
pelo desenvolvimento linear (comprimento) da ponte térmica, o qual deve ser medido pelo interior
(Camelo et al, 2006).
Comparativamente com o antigo regulamento, no novo RCCTE são estipulados mais locais onde
podem ocorrer pontes térmicas na envolvente, consistindo nos seguintes casos (Camelo et al, 2006):
20
Pontes térmicas lineares devidas ao contacto pavimentos térreos e de paredes com o terreno;
Ligação da fachada com pavimentos sobre locais não-aquecidos ou exteriores;
Ligação da fachada com pavimentos intermédios;
Ligação da fachada com cobertura inclinada ou em terraço;
Ligação da fachada com varanda;
Ligação entre duas paredes verticais;
Ligação da fachada com caixa de estore;
Ligação da fachada com padieira, ombreira ou peitoril.
Os locais onde podem ocorrer pontes térmicas, assim como os valores de transmissão térmica
lineares (Ψ) a adoptar, podem ser consultados pelas Tabelas IV.2 e IV.3 do Anexo IV do RCCTE. Em
alternativa, os coeficientes Ψ podem ser determinados de acordo com as metodologias descritas nas
normas europeias EN 13370 e EN ISO 10211-1 (Camelo et al, 2006).
Contudo, para as situações mais comuns acima indicadas, os valores dos coeficientes de Ψ podem
ser adoptados por defeito, no sentido de facilitar a quantificação das pontes térmicas lineares. Um
exemplo disso é a adopção do valor convencional de Ψ = 0,5 W/m.ºC, nos casos não considerados
pelas Tabelas IV.2 e IV.3 do Anexo IV do RCCTE. No entanto, esta situação não será a mais
indicada, visto ser importante quantificar Ψ com a maior precisão possível.
3.5 Taxas de renovação de ar
Por razões de higiene e de conforto dos ocupantes, é necessário que os edifícios sejam ventilados
em permanência por um caudal mínimo de ar. Neste sentido, o edifício ou fracção autónoma, deve
possuir características construtivas ou dispositivos apropriados de modo a garantir, por ventilação
natural ou mecânica, um valor mínimo de renovação de ar (RCCTE, Anexo IV; Secção 3.2).
3.5.1 Edifícios ventilados naturalmente
3.5.1.1 Edifícios conformes com a NP 1037
De modo a satisfazer as exigências da NP 1037-1, um edifício ou fracção autónoma deve apresentar
uma taxa de renovação de ar horária nominal (Rph) igual a 0,60 h-1
(RCCTE, Anexo IV; Secção 3.2).
Além do cumprimento das exigências discriminadas na norma referida, existem um conjunto de
disposições construtivas que devem ser implementadas de modo a assegurar as condições de
ventilação natural, tais como (Camelo et al, 2006):
Existência de aberturas de admissão de ar situadas em todos os compartimentos principais;
Existência de disposições que assegurem a passagem de ar dos compartimentos principais
para os compartimentos de serviços;
21
Existência de aberturas, normalmente condutas, que permitam a evacuação de ar em todos os
compartimentos de serviços.
Inexistência de qualquer dispositivo mecânico de extracção de ar nas instalações sanitárias;
No caso de o único dispositivo de ventilação mecânica presente no edifício ou fracção
autónoma ser o exaustor de cozinha, considera-se que o edifício é ventilado naturalmente.
3.5.1.2 Outros edifícios
Para os restantes edifícios ventilados naturalmente, na obtenção de um valor convencional de Rph, é
necessário determinar-se previamente a respectiva classe de exposição do edifício à acção do vento
(Quadro IV.2, Anexo IV, RCCTE) e definir a permeabilidade ao ar da caixilharia que se pretende
utilizar (RCCTE, Anexo IV, Quadro IV.1).
Na obtenção da classe de exposição do edifício à acção do vento, tem-se em consideração os três
parâmetros seguintes (Quadro IV.2, Anexo IV, RCCTE):
Altura do edifício ou fracção autónoma acima do solo;
Região onde se situa o edifício;
Rugosidade da zona circundante.
Relativamente às regiões onde o edifício se insere, estas dividem-se em A e B. A região A
corresponde a todo o território nacional, excepto os locais pertencentes à região B, enquanto que a
região B inclui a região Autónoma dos Açores e da Madeira e as localidades situadas numa faixa de 5
km de largura junto à costa e/ou de altitude superior a 600 m.
Quanto à rugosidade da zona circundante, esta divide-se em tipo I, II e III (Quadro IV.2, Anexo IV,
RCCTE):
Rugosidade I - Edifícios situados no interior de uma zona urbana;
Rugosidade II - Edifícios situados na periferia de uma zona urbana ou numa zona rural;
Rugosidade III - Edifícios situados em zonas muito expostas (sem obstáculos que atenuem o
vento).
A classe de permeabilidade ao ar da caixilharia prevista, deve ser comprovada por resultados
efectuados em laboratório acreditado como o LNEC, sobre o protótipo representativo da série
comercial a que a caixilharia pertence. Esta é definida pelo caudal de ar que as atravessa, em função
da diferença de pressão criada entre as suas faces (Camelo et al, 2006).
Na escolha da classe de permeabilidade ao ar da caixilharia, recorre-se ao Quadro IV.1 do Anexo IV,
considerando-se quatro classes de permeabilidade ao ar, apresentadas por ordem crescente de
desempenho (Camelo et al, 2006):
22
Sem classificação (série de caixilharia não ensaiada ou com permeabilidade ao ar superior ao
máximo admitido para a classe 1);
Classe 1;
Classe 2;
Classe 3.
Para se garantir um bom desempenho da caixilharia em termos de permeabilidade do ar, além de
considerar-se a classe a que pertence, deve-se ter em conta o modo de execução e a aplicação em
obra do aparelho em causa.
Quanto menor for a permeabilidade ao ar dos vãos envidraçados, maiores devem ser as
preocupações relativas à ventilação, de modo a serem minimizadas situações em que ocorram
condensações dos elementos da envolvente, garantindo assim uma boa qualidade do ar interior.
Outros parâmetros que devem-se ter em consideração na obtenção de um valor convencional de Rph,
correspondem à existência ou não de caixas de estore nos vãos envidraçados e de dispositivos de
admissão de ar nas fachadas (RCCTE, Anexo IV, Quadro IV.1).
Os valores convencionais de Rph podem sofrer eventuais correcções, de acordo com os seguintes
parâmetros (RCCTE, Anexo IV, Notas ao Quadro IV.1):
Características das aberturas de ventilação;
Área relativa dos vãos envidraçados;
Tipo de vedação prevista para as portas.
Relativamente às características das aberturas de ventilação, se estas não possuírem um mecanismo
de auto-regulação, permitindo a variação excessiva do caudal de ar (variações de caudal mais do que
1,5 vezes para diferenças de pressão entre 20 Pa e 200 Pa), pressupõe-se um aumento das perdas e
dos ganhos por renovação de ar. Nestas condições, os valores convencionais das taxas de
renovação de ar (Rph) do Quadro IV.1 do Anexo IV, devem ser agravados de 0,10 h-1
, ou seja, como
se não existissem dispositivos de admissão de ar (RCCTE, Anexo IV, Notas ao Quadro IV.1).
No que diz respeito à área relativa dos vãos envidraçados, quanto maior for a sua área, maior será o
comprimento das juntas fixas ou móveis através das quais ocorre uma parte significativa da
renovação de ar no interior do edifício. Os valores convencionais de Rph indicados no Quadro IV.1 do
Anexo IV, foram estabelecidos admitindo-se uma área máxima de vãos envidraçados (Aenv) igual a
15% da área útil de pavimento (Ap). Nestas circunstâncias, os valores de Rph devem ser agravados de
0,10 h-1
, se a percentagem relativa de área de vãos envidraçados for excedida a 15% (RCCTE,
Anexo IV, Notas ao Quadro IV.1).
Finalmente, o tipo de vedação prevista para as portas pode originar uma redução da taxa de Rph se
as juntas móveis de todas as portas exteriores do edifício ou fracção autónoma forem bem vedadas
pela aplicação de borrachas ou material semelhante que funcione como isolante. O RCCTE admite a
possibilidade de se reduzir os valores de Rph indicados no Quadro IV.1 do Anexo IV em 0,05 h-1
, para
23
edifícios não-conformes com a NP 1037-1, cujas portas exteriores disponham do tipo de vedação
referido (Camelo et al, 2006).
3.5.2 Edifícios ventilados mecanicamente
Em alternativa à ventilação natural, a renovação de ar de um edifício ou fracção autónoma é
assegurada por sistemas mecânicos. O tipo de ventilação em causa, deve incluir não só os caudais
de ar correspondentes à ventilação mecânica, mas também aos de ventilação natural, podendo este
último ser de maior ou menor volume comparativamente ao primeiro, dependendo das situações.
Nesta dissertação, não se abordarão os conceitos de ventilação mecânica em edifícios, recorrendo-
se exclusivamente à ventilação natural dos edifícios referidos nos casos de estudo.
3.6 Requisitos da qualidade térmica na envolvente de edifícios
No Anexo IX do RCCTE, verifica-se a obrigatoriedade do cumprimento de requisitos mínimos em
termos da qualidade térmica dos elementos da envolvente. Nas subsecções seguintes, serão
abordados em maior detalhe, os parâmetros relacionados com a qualidade térmica.
3.6.1 Inércia térmica
A inércia térmica interior de uma fracção autónoma (It), consiste na capacidade de armazenamento e
restituição de calor a elementos construtivos, como paredes, pavimentos, coberturas (RCCTE, Anexo
VII, Secção 2.1).
A inércia térmica interior (It), depende da massa superficial útil (Msi) por unidade de área útil de
pavimento (Ap), quer ao nível dos elementos interiores ou da envolvente dessa fracção, podendo ser
calculada a partir equação 8 (Camelo et al, 2006).
𝐼𝑡 = 𝑀𝑠𝑖 . 𝑆𝑖
𝐴𝑝 (Eq. 8)
Em que:
Msi - Massa superficial útil do elemento i (kg/m2);
Si - Área da superfície interna do elemento i (m²);
Ap - Área útil de pavimento (m²).
A massa superficial útil do elemento (Msi), ou seja, a massa por unidade de área do próprio elemento,
depende dos seguintes pormenores (Camelo et al, 2006):
24
Localização no edifício, podendo estar em contacto com o ambiente exterior, com espaços
não-úteis, com outras fracções autónomas ou com o terreno. Também pode localizar-se no
interior da fracção autónoma;
Constituição da sua massa superficial, nomeadamente do posicionamento de uma eventual
solução de isolamento térmico (interior, exterior ou intermédia);
Características térmicas do respectivo revestimento superficial interior.
No Quadro 1, estipulam-se os valores máximos de Msi a considerar em função de três casos
genéricos de localização dos elementos de construção no edifício ou fracção autónoma,
correspondendo a (Camelo et al, 2006):
Elementos em contacto com o ambiente exterior, outras fracções autónomas ou espaços não-
úteis (EL1);
Elementos em contacto com o solo (EL2);
Elementos de compartimentação interior da fracção autónoma (EL3).
Quadro 1 - Valores máximos de Msi em função dos elementos de construção no edifício
Localização dos elementos de construção no edifício
Valores Máximos de Msi (kg/m2) a considerar no cálculo de It
Com isolamento Sem isolamento
EL1 𝑀𝑠𝑖 = mi e 𝑀𝑠𝑖 ≤ 150 𝑀𝑠𝑖 = mt/2 e 𝑀𝑠𝑖 ≤ 150
EL2 𝑀𝑠𝑖 = mi e 𝑀𝑠𝑖 ≤ 150 𝑀𝑠𝑖 = 150
EL3 𝑀𝑠𝑖 = mi e 𝑀𝑠𝑖 ≤ 300
Fonte: Camelo et al, 2006
Referir ainda que no Quadro 1, as abreviações mi e mt, representam a massa interior do isolamento
térmico e massa total. Os parâmetros referidos, podem ser obtidos em publicações do LNEC,
nomeadamente na Caracterização Térmica de Paredes de Alvenaria - ITE 12 e Caracterização
térmica de Pavimentos Pré-Fabricados - ITE 11, em tabelas técnicas ou em documentação técnica
competente dos respectivos fabricantes (Camelo et al, 2006).
Os elementos de construção da envolvente tem em consideração as soluções de isolamento térmico
que podem ser interior, exterior ou intermédia, condicionando desta forma o valor sua massa
superficial útil. Nas Figuras VII.2 a VII.6 do Anexo VII do RCCTE, estão representados alguns dos
elementos mais comuns da envolvente.
As camadas constituintes do elemento construtivo são consideradas como soluções de isolamento
térmico, quando estas possuem uma resistência térmica igual ou superior a 0,30 m2.°C/W.
Através do cálculo da inércia térmica interior, obtêm-se a classe de inércia onde se insere o edifício
ou fracção autónoma, estando no Quadro 2 sintetizados os valores limites de It.
Quadro 2 - Classes de inércia térmica interior (It)
Classe de Inércia Massa superficial útil por metro quadrado
da área útil de pavimento, It (kg/m2)
Fraca 𝐼𝑡 < 150
Média 150 < 𝐼𝑡 < 400
Forte 𝐼𝑡 > 400
Fonte: RCCTE, Anexo VII, Quadro VII.6
25
De modo geral, pode referir-se que uma boa inércia térmica permite ao edifício ou à fracção
autónoma um bom desempenho térmico e energético, proporcionando um aproveitamento eficaz dos
ganhos úteis na estação de aquecimento e minimizando o risco de sobreaquecimento durante a
estação de arrefecimento (Camelo et al, 2006).
3.6.2 Envolvente opaca
O coeficiente de transmissão térmica superficial da zona corrente da envolvente opaca (U),
estabelece valores máximos toleráveis para as três zonas climáticas de Inverno (I1, I2, I3) e para o
tipo de elemento da envolvente em zona corrente, nomeadamente, para paredes, coberturas,
pavimentos sobre o exterior ou sobre locais não-aquecidos. Desta forma, surge a necessidade de
caracterizar os tipos de envolventes referidos (Camelo et al, 2006):
Envolvente Exterior: conjunto de elementos do edifício ou da fracção autónoma que definem a
fronteira entre o espaço útil interior e o ambiente exterior;
Envolvente Interior: fronteira entre a fracção autónoma e ambientes normalmente não-
climatizados (garagens, marquises, armazéns, sótãos, caves não habitadas, etc.) e ainda
fracções autónomas em edifícios adjacentes.
No Quadro IX.1 do Anexo IX do RCCTE, estão patentes os valores máximos admissíveis de U em
W/m2.ºC. Um pormenor a ter em conta, prende-se com o facto de este não se aplicar a paredes ou
pavimentos em contacto com o solo, ou a espaços não-úteis em contacto com o ambiente exterior,
devido às fronteiras referidas não apresentarem requisitos térmicos (Camelo et al, 2006).
Os requisitos térmicos referentes à envolvente interior são considerados como menos exigentes
comparados com os da envolvente exterior, devido às trocas térmicas entre o espaço útil e o espaço
não-útil serem normalmente inferiores às trocas térmicas com o exterior, uma vez que a temperatura
do ar nos espaços não-úteis (θa), apresenta valores intermédios entre a temperatura da zona útil (θi) e
a temperatura do ar exterior (θatm).
Para exemplificar o que foi referido, apresentam-se as Figuras 10, 11 e 12 que demonstram exemplos
da localização dos diferentes tipos de envolventes.
Na Figura 10, verificam-se duas fracções autónomas de um edifício, em que na fracção autónoma A
percepciona-se a localização da envolvente exterior (a vermelho), a envolvente interior (a verde), a
envolvente sem requisitos térmicos devido a estar em contacto com o solo (a azul) e a envolvente
sem requisitos térmicos devido a ser um espaço que separa duas fracções autónomas localizadas no
mesmo edifício (a amarelo).
26
Figura 10 - Elementos da envolvente da fracção autónoma A confinante com a fracção autónoma B no edifício A (Camelo et al, 2006)
Na Figura 11, verificam-se duas fracções autónomas de edifícios distintos, onde no edifício A
percepciona-se a localização da envolvente exterior (a vermelho), a envolvente interior (a verde) e a
envolvente sem requisitos térmicos devido a estar em contacto com o solo (a azul).
Figura 11 - Elementos da envolvente da fracção autónoma do edifício A confinante com a fracção autónoma do edifício B (Camelo et al, 2006)
A Figura 12, adaptada da Figura 11 pela necessidade de enaltecer o pormenor denominado Z,
considera que o espaço em causa engloba-se na envolvente interior da fracção autónoma do edifício
A, devido a separar duas fracções autónomas de edifícios adjacentes. Neste caso especifico, o
interior da fracção autónoma do edifício A comporta-se como um espaço útil, enquanto que a fracção
autónoma do edifício B comporta-se como um espaço não-útil, em que a parede Z consiste na entre o
espaço útil e o espaço não-útil relativamente ao edifício A.
27
Figura 12 - Elemento da envolvente interior da fracção autónoma do edifício A confinante com a fracção autónoma do edifício B (Camelo et al, 2006)
A ocorrência especificada na Figura 13, obriga ao cálculo do coeficiente de redução das perdas
térmicas para locais não-aquecidos (𝜏 ), numa situação em que se pretenda calcular as perdas
térmicas associadas à área a verde.
Tal como já foi referido, a temperatura do ar nos espaços não-úteis (θa), apresenta valores
intermédios entre a temperatura da zona útil (θi) e a temperatura do ar exterior (θatm). Obtido θa, θi e
θatm, 𝜏 pode ser calculado pela equação 9 (RCCTE, Anexo IV, Secção 2.1.2):
𝜏 =𝜃𝑖−𝜃𝑎
𝜃𝑖−𝜃𝑎𝑡𝑚 (Eq. 9)
Segundo o RCCTE, dada a dificuldade em conhecer com precisão o valor de θa, admite-se que 𝜏
pode tomar os valores convencionais indicados na Tabela IV.1 do Anexo IV, para várias situações
comuns de espaços não-aquecidos, calculados com base nos valores de referência dos coeficientes
de transmissão térmica da envolvente (U).
Os valores convencionais de 𝜏 têm em consideração os seguintes factores (Camelo et al, 2006):
A relação Ai/Au, entre as áreas do elemento que separa o espaço útil interior do espaço não-
útil e do elemento que separa o espaço não-útil do ambiente exterior;
O índice de renovação de ar do espaço não-útil.
Neste sentido, o parâmetro 𝜏 permite o cálculo das perdas térmicas associadas à envolvente interior,
em espaços não-úteis como circulações comuns, espaços comerciais, armazéns, garagens, varandas
e marquises fechadas e desvãos não-habitados sob coberturas inclinadas.
3.6.3 Vãos envidraçados
Os requisitos regulamentares para os vãos envidraçados, são expressos em termos do factor solar
dos vãos envidraçados horizontais e verticais (g┴) (Camelo et al, 2006).
28
Os requisitos regulamentares são aplicados a vãos envidraçados não orientados a Norte (entre
Noroeste e Nordeste), com área total superior a 5% da área útil de pavimento (Ap) do espaço onde se
inserem.
Pela Secção 3 do Anexo IX do RCCTE, nenhum vão envidraçado da envolvente com uma área
superior à referida, pode apresentar um factor solar (g┴) em que o seu dispositivo de protecção activo
a 100%, exceda os valores indicados no Quadro IX.2. Estes valores são expressos em função da
zona climática de Verão (V1, V2 e V3) onde se localiza o edifício e a sua inércia térmica.
3.7 Requisitos energéticos
3.7.1 Cálculo das necessidades energéticas
De modo a cumprir os parâmetros estabelecidos pelo RCCTE ao nível dos requisitos energéticos, o
regulamento desenvolveu métodos de cálculo detalhados, focados nas necessidades nominais
anuais de energia útil de aquecimento (Nic), de arrefecimento (Nvc), de energia para preparação de
AQS (Nac) e de energia primária (Ntc) (RCCTE, Cap. 2, Art. 4º, Secção 2).
Os parâmetros energéticos referidos no parágrafo anterior, não podem exceder o valor máximo
admissível correspondente às necessidades nominais anuais de energia útil para aquecimento (Ni)
(RCCTE, Cap. 3, Art. 5º, Secção 1), de arrefecimento (Nv) (RCCTE, Cap. 3, Art. 6º, Secção 1), de
preparação de AQS (Na) (RCCTE, Cap. 3, Art. 7º, Secção 1) e de energia primária (Nt) (RCCTE,
Cap. 3, Art. 8º, Secção 1), sob pena de não cumprimento do regulamento.
Segundo os autores Camelo et al (2006), as Nic e Nvc não traduzem as necessidades energéticas
reais de uma fracção autónoma, podendo ocorrer diferenças substanciais, quer por excesso, quer por
defeito, entre as condições reais de funcionamento e as admitidas ou convencionadas como as de
referência. Valores elevados das Nic e / ou Nvc, indiciam que será necessário recorrer a maiores
gastos energéticos na obtenção das condições de conforto térmico ideais, ou seja, quanto maiores
forem os seus valores, mais frios e mais quentes serão os edifícios no Inverno e no Verão,
respectivamente. No cálculo das Nic e Nvc, são tidos em conta os fenómenos descritos nos Quadros
3 e 4.
Nas subsecções seguintes, serão abordados os métodos de cálculo relativos às necessidades
energéticas, nomeadamente, para as Nic, Nvc, Nac e Ntc e os respectivos valores máximos
admissíveis Ni, Nv, Na e Nt.
29
Quadro 3 - Fenómenos relativos às Necessidades de Aquecimento (Nic)
Perd
as Transmissão
Envolvente exterior e envolvente interior: paredes, pavimentos, coberturas, vãos envidraçados
Pontes térmicas lineares e planas: Ligação entre paredes verticais
Ligação da fachada com pavimentos: térreos, interiores, exteriores, intermédios
Ligação da fachada com: cobertura inclinada ou terraço, padieira, ombreira ou peitoril, varanda, caixa de estore
Ventilação Natural ou mecânica
Gan
ho
s Internos
Ocupantes Equipamentos Iluminação
Solares Vãos envidraçados
Fonte: Camelo et al, 2006
Quadro 4 - Fenómenos relativos às Necessidades de Arrefecimento (Nvc)
Perd
as Transmissão
Envolvente exterior: paredes, pavimentos, coberturas, pontes térmicas planas e vãos envidraçados
Ventilação Natural ou mecânica
Gan
ho
s
Internos Ocupantes Equipamentos Iluminação
Solares
Vãos envidraçados
Elementos opacos exteriores
Fonte: Camelo et al, 2006
3.7.2 Necessidades nominais anuais de energia útil para aquecimento (Nic)
As necessidades nominais de aquecimento (Nic), são calculadas mediante a duração convencional
da estação de aquecimento, correspondendo à energia útil necessária para manter a temperatura de
referência constante no interior do edifício ou fracção autónoma (RCCTE, Anexo IV, Secção 1).
Segundo o regulamento, a manutenção da temperatura de referência (20ºC), não representa
necessariamente o consumo real dessa da fracção autónoma, já que em geral, os seus ocupantes
não impõem permanentemente situações iguais às de referência, podendo mesmo ocorrer diferenças
substanciais, quer por excesso, quer por defeito, entre as condições reais de funcionamento e as
admitidas ou convencionadas como as de referência (RCCTE, Anexo IV, Secção 1).
No entanto, o método de cálculo das Nic, além de prever as necessidades energéticas reais de um
edifício ou fracção autónoma, possibilita a comparação de edifícios desde a fase de licenciamento, do
ponto de vista do comportamento térmico (RCCTE, Anexo IV, Secção 1).
O método de cálculo descrito mais abaixo, foi baseado na norma europeia EN ISO 1370, adaptado à
realidade de construção e à prática de utilização dos edifícios em Portugal. Uma das simplificações
30
verificadas no cálculo das Nic, passa pela consideração do comportamento do edifício ou fracção
autónoma ser encarada como um todo e mantido permanentemente à mesma temperatura de
referência (RCCTE, Anexo IV, Secção 1).
No interior das fracções autónomas, a situação ideal passa pela manutenção da temperatura de
referência através de ganhos internos e solares, de modo a minimizarem-se os gastos energéticos.
No entanto, quando a temperatura interior sobe acima do valor de referência, muitas vezes devido a
excesso de ganhos internos e solares, ocorre um sobreaquecimento do meio interior, o que pode ser
indesejável ou inútil, consistindo em ganhos não-úteis. A Figura 13 traduz esquematicamente o que
foi referido (Camelo et al, 2006).
Figura 13 - Evolução da temperatura interior com e sem ganhos de calor e necessidades de aquecimento (Camelo et al, 2006)
As Nic resultam do somatório de três parcelas, de acordo com a equação 10 (RCCTE, Anexo IV,
Secção 1).
𝑁𝑖𝑐 =(𝑄𝑡+𝑄𝑣−𝑄𝑔𝑢 )
𝐴𝑝 (Eq. 10)
Em que:
Nic - Necessidades nominais de aquecimento (kWh/m2.ano);
Qt - Perdas de calor por condução através da envolvente do edifício (W/ºC);
QV - Perdas de calor resultantes da renovação de ar (W/ºC);
Qgu - Ganhos de calor úteis, resultantes da iluminação, dos equipamentos, dos ocupantes e dos ganhos solares
através dos envidraçados (kWh/ano);
Ap - Área útil de pavimento do edifício/fracção autónoma (m2).
As parcelas relacionadas com as perdas e ganhos de calor (Qt, Qv e Qgu), apresentam-se em regime
instacionário, no entanto, devem ser abordadas em regime permanente já que são integradas ao
longo da estação de aquecimento. Neste sentido, os efeitos instacionários são compensados e
podem ser desprezados (RCCTE, Anexo IV, Secção 1).
31
3.7.2.1 Perdas de calor por condução através da envolvente (Qt)
Na estação de aquecimento, as perdas de calor por condução através da envolvente durante (Qt)
ocorrem ao nível das paredes, envidraçados, cobertura e pavimento, devido à diferença de
temperatura entre o interior e o exterior do edifício, através da soma de quatro parcelas segundo a
equação 11 (RCCTE, Anexo IV, Secção 2).
𝑄𝑡 = 𝑄𝑒𝑥𝑡 + 𝑄𝑙𝑛𝑎 + 𝑄𝑝𝑒 + 𝑄𝑝𝑡 (Eq. 11)
Em que:
Qt - Perdas de calor por condução através da envolvente (W/ºC);
Qext – Perdas de calor pelas zonas correntes das paredes, envidraçados, coberturas e pavimentos em contacto
com o exterior (W/ºC);
Qlna – Perdas de calor pelas zonas correntes das paredes, envidraçados e pavimentos em contacto com locais
não aquecidos (W/ºC);
Qpe – Perdas de calor pelos pavimentos e paredes em contacto com o solo (W/ºC);
Qpt – Perdas de calor pelas pontes térmicas lineares existentes no edifício (W/ºC).
As perdas de calor pelas zonas correntes de paredes, pontes térmicas planas, envidraçados,
coberturas e pavimentos em contacto com o exterior (Qext), são calculadas em cada momento para
cada um desses elementos. A energia necessária para compensar essas perdas em cada elemento
da envolvente exterior é apresentada pela equação 12 (RCCTE, Anexo IV, Secção 2.1.1).
𝑄𝑒𝑥𝑡 = 0,024 . 𝑈𝑗 .𝐴𝑗 .𝐺𝐷𝑗 (Eq. 12)
Em que:
Qext – Perdas de calor pelas zonas correntes das paredes, envidraçados, coberturas e pavimentos em contacto
com o exterior (W/ºC);
Uj – Coeficiente de transmissão térmica do elemento j da envolvente opaca ou envidraçada (W/m2.ºC);
Aj – Área do elemento j da envolvente medida pelo interior (m2);
GD – Número de graus-dias da localidade em que o edifício se situa (ºC.dias).
As perdas de calor pelas zonas correntes das paredes, envidraçados e pavimentos em contacto com
locais não-aquecidos (Qlna), incidem sobre elementos como armazéns, arrecadações, garagens,
corredores, escadas de acesso dentro do edifício e sótãos não-habitados. A energia necessária para
compensar essas perdas em cada elemento da envolvente em contacto com um local não-aquecido,
é dada pela equação 13 (RCCTE, Anexo IV, Secção 2.1.2).
𝑄𝑙𝑛𝑎 = 0,024 . 𝑈𝑗 .𝐴𝑗 .𝐺𝐷 . 𝜏𝑗 (Eq. 13)
Em que:
Qlna – Perdas de calor pelas zonas correntes das paredes, envidraçados e pavimentos em contacto com locais
não aquecidos (W/ºC);
32
Uj – Coeficiente de transmissão térmica do elemento j da envolvente (W/m2.ºC);
Aj – Área do elemento j da envolvente medida pelo interior (m2);
GD – Número de graus-dias da localidade em que o edifício se situa (ºC.dias);
𝜏 – Coeficiente de redução das perdas térmicas para locais não-aquecidos.
As perdas de calor pelos pavimentos e paredes em contacto com o solo traduzem as perdas unitárias
de calor, ou seja, por grau centígrado de diferença de temperatura entre os ambientes interior e
exterior, através dos elementos de construção em contacto com o terreno (Lpe), de acordo com a
equação 14 (RCCTE, Anexo IV, Secção 2.2).
𝐿𝑝𝑒 = 𝛴𝑗 𝜓𝑗 .𝐵𝑗 (Eq. 14)
Em que:
Lpe – Perdas unitárias de calor através dos elementos de construção em contacto com o terreno (W/ºC);
Ψj – Coeficiente de transmissão térmica linear do elemento j em contacto com o terreno ou da ponte térmica
linear j (W/m. ºC);
Bj – Desenvolvimento linear do elemento j em contacto com o terreno ou da ponte térmica linear j medido pelo
interior (m).
O coeficiente de transmissão térmica linear (𝛹), é função da diferença de nível (Z) entre a face
superior do pavimento e a cota do terreno exterior. O valor de Z é negativo se a cota do pavimento for
inferior à do terreno exterior, e positivo caso contrário (Camelo et al, 2006).
Para obtenção do valor do coeficiente de transmissão térmica linear (𝛹), recorre-se às Tabelas IV.2.1
e 2.2 do Anexo IV do RCCTE.
A energia necessária para compensar as perdas lineares em cada elemento da envolvente em
contacto com o solo pode ser obtida pela equação 15 (RCCTE, Anexo IV, Secção 2.3).
𝑄𝑝𝑒 = 0,024 . 𝐿𝑝𝑒 .𝐺𝐷𝑗 (Eq.15)
Em que:
Qpe – Perdas de calor pelos pavimentos e paredes em contacto com o solo (W/ºC);
Lpe – Perdas de calor unitárias através dos elementos de construção em contacto com o terreno (W/ºC);
GD – Número de graus-dias da localidade em que o edifício se situa (ºC.dias).
As perdas térmicas lineares unitárias por grau centígrado de diferença de temperatura entre os
ambientes interior e exterior (Lpt), através das pontes térmicas existentes no edifício, são calculadas
segundo a equação 16 (RCCTE, Anexo IV, Secção 2.3).
𝐿𝑝𝑡 = 𝛴𝑗 𝜓𝑗 .𝐵𝑗 (Eq. 16)
Em que:
Lpt – Perdas de calor lineares unitárias através das pontes térmicas (W/ºC);
33
Ψj – Coeficiente de transmissão térmica linear do elemento j em contacto com o terreno ou da ponte térmica
linear j (W/m. ºC);
Bj – Desenvolvimento linear do elemento j em contacto com o terreno ou da ponte térmica linear j medido pelo
interior (m).
Para obtenção do valor do coeficiente de transmissão térmica linear (𝛹), recorre-se à Tabela IV.2.3
do Anexo IV do RCCTE.
A energia necessária para compensar as perdas térmicas lineares para cada ponte térmica da
envolvente pode ser obtida pela equação 17 (RCCTE, Anexo IV, Secção 2.3).
𝑄𝑝𝑡 = 0,024 . 𝐿𝑝𝑡 .𝐺𝐷𝑗 (Eq. 17)
Em que:
Qpt – Perdas de calor pelas pontes térmicas lineares (W/ºC);
Lpt – Perdas de calor lineares unitárias através de pontes térmicas (W/ºC);
GD – Número de graus-dias da localidade em que o edifício se situa (ºC.dias).
3.7.2.2 Perdas de calor resultantes da renovação de ar (Qv)
As perdas de calor resultantes da renovação de ar (Qv) correspondem às perdas de calor por unidade
de tempo relativas à renovação do ar interior. Durante a estação de aquecimento, a energia
necessária para compensar estas perdas, é calculada pela equação 18 (RCCTE, Anexo IV, Secção
3.1).
𝑄𝑣 = 0,024 . 0,34 .𝑅𝑝 .𝐴𝑝 .𝑃𝑑 .𝐺𝐷 . (1 − 𝜂𝑣) (Eq. 18)
Em que:
Qv - Perdas de calor resultantes da renovação de ar (kWh);
Rph – Número de renovações horárias do ar interior (h-1
);
AP – Área útil de pavimento (m2);
Pd – Pé direito (m);
GD – Número de graus-dias da localidade em que o edifício se situa (ºC.dias);
ηv – Rendimento do eventual sistema de recuperação de calor (ηv=0, caso em que não haja recuperador).
3.7.2.3 Ganhos térmicos úteis (Qgu)
Os ganhos térmicos úteis (Qgu) a considerar no cálculo das Nic nos edifícios e fracções autónomas,
resultam de duas fontes (RCCTE, Anexo IV, Secção 4.1):
Ganhos térmicos associados a fontes internas de calor (Qi), ou seja, os ganhos internos brutos
provenientes da iluminação, utilização de equipamentos e presença dos ocupantes.
34
Ganhos térmicos associadas ao aproveitamento da radiação solar (Qs), ou seja, os ganhos
solares brutos obtidos através dos envidraçados.
Nem todos os ganhos térmicos totais brutos (Qg) traduzem-se em aquecimento útil do ambiente
interior, ocorrendo por vezes sobreaquecimento interior. Estes são obtidos pelo somatório dos ganhos
internos brutos (Qi) e dos ganhos solares brutos através dos vãos envidraçados (Qs) (RCCTE, Anexo
IV, Secção 4.1).
Os ganhos internos brutos (Qi) incluem qualquer fonte de calor situada no espaço a aquecer, como os
ganhos de calor associadas ao metabolismo dos ocupantes, calor dissipado pelos equipamentos e
dispositivos de iluminação, excluindo o sistema de aquecimento do edifício. Os ganhos de calor
englobados em Qi consideraram-se como constantes durante o tempo de funcionamento do edifício
(RCCTE, Anexo IV, Secção 4.2).
O método de cálculo de Qi baseia-se na equação 19 (RCCTE, Anexo IV, Secção 4.2).
𝑄𝑖 = 0,72 . 𝑞𝑖 .𝑀.𝐴𝑝 (eq. 19)
Em que:
Qi - Ganhos internos brutos (kWh/ano);
qi - Ganhos térmicos internos médios por unidade de área útil de pavimento (W/m2);
M – Duração média da estação convencional de aquecimento (meses);
Ap – Área útil de pavimento (m2).
Os ganhos térmicos internos médios por unidade de área útil de pavimento (qi) são obtidos
directamente do Quadro IV.3 do Anexo IV do RCCTE, ou adoptados valores diferentes dos presentes
no quadro referido, desde que sejam devidamente justificados (RCCTE, Anexo IV, Secção 4.2).
Os ganhos solares brutos obtidos através dos envidraçados (Qs) são medidos vão a vão, através do
vão envidraçado n com orientação j. A equação 4 presente na subsecção 3.2.2 representa o método
de cálculo de Qs.
Depois de se obter o valor dos ganhos térmicos brutos (Qg), é preciso converte-los em ganhos
térmicos úteis (Qgu) através do factor de utilização dos ganhos térmicos (η), pela expressão 1
(RCCTE, Anexo IV, Secção 4.1).
𝑄𝑔𝑢 = 𝜂𝑄𝑔 (Exp. 1)
Pela Secção 4.4 do Anexo IV do RCCTE, o factor de utilização dos ganhos térmicos (η), é calculado
em função da inércia térmica do edifício e da relação 𝛾 entre os ganhos totais brutos (Qg) e as perdas
térmicas totais do edifício, segundo a equação 20 (Camelo et al, 2006).
𝛾 =𝑄𝑔
𝑄𝑡+𝑄𝑣 (Eq. 20)
35
Em que:
Qg - Ganhos térmicos totais brutos (kWh/ano);
Qt - Perdas de calor por condução através da envolvente (W/ºC);
Qv - Perdas de calor resultantes da renovação de ar (W/ºC).
Obtida a relação 𝛾, calcula-se o factor de utilização dos ganhos térmicos (𝜂) pelas equações 21 e 22,
representadas também graficamente pela Figura 14 (RCCTE, Anexo IV, Secção 4.4).
𝛾 =
1−𝛾𝑎
1− 𝛾𝑎+1 𝑠𝑒 𝛾 ≠ 1 (Eq. 21)
𝛾 =𝑎
𝑎+1 𝑠𝑒 𝛾 = 1 (Eq. 22)
Pela expressão 2, o termo a toma os seguintes valores, consoante a inércia térmica do edifício ou
fracção autónoma.
a =
1,8 − 𝑒𝑑𝑖𝑓𝑖𝑐𝑖𝑜𝑠 𝑐𝑜𝑚 𝑖𝑛𝑒𝑟𝑐𝑖𝑎 𝑡é𝑟𝑚𝑖𝑐𝑎 𝑓𝑟𝑎𝑐𝑎
2,6 − 𝑒𝑑𝑖𝑓𝑖𝑐𝑖𝑜𝑠 𝑐𝑜𝑚 𝑖𝑛𝑒𝑟𝑐𝑖𝑎 𝑡é𝑟𝑚𝑖𝑐𝑎 𝑚é𝑑𝑖𝑎
4,2 − 𝑒𝑑𝑖𝑓𝑖𝑐𝑖𝑜𝑠 𝑐𝑜𝑚 𝑖𝑛𝑒𝑟𝑐𝑖𝑎 é𝑟𝑚𝑖𝑐𝑎 𝑓𝑜𝑟𝑡𝑒
(Exp. 2)
Figura 14 - Factor de utilização dos ganhos térmicos (𝜼), em função do parâmetro 𝜸 e da classe de inércia térmica interior (RCCTE, Anexo IV, Gráfico IV.1)
3.7.3 Limitação das necessidades nominais anuais de energia útil para aquecimento (Ni)
O valor máximo admissível das necessidades nominais de aquecimento (Ni) calcula-se em função do
factor de forma (FF) do edifício ou fracção autónoma e dos graus-dias na base de 20ºC (GD20)
(RCCTE, Capitulo V, Art. 15º, Secção 1).
O factor de forma (FF) define-se como o quociente entre o somatório das superfícies da envolvente
exterior (Aext) e da envolvente interior (Aint), nas quais ocorrem trocas de calor; e o volume útil interior
36
da fracção autónoma (V). A equação 23 corresponde a método de cálculo de FF (RCCTE, Anexo II,
definição dd)).
𝐹𝐹 =( 𝐴𝑒𝑥𝑡 )+ (𝜏𝐴𝑖𝑛𝑡 )𝑖𝑖
𝑉 (Eq. 23)
Na obtenção de Ni foram considerados outros parâmetros, nomeadamente, diversos níveis de
isolamento térmico na envolvente, áreas de vãos envidraçados entre zonas climáticas de Inverno e
tipologias de fracções autónomas, implicando diferentes valores obtidos de FF.
Considerando os parâmetros referidos no parágrafo anterior, o cálculo de FF considera a situação de
referência correspondente a uma área de vãos envidraçados igual a 15% da área útil de pavimento
(Ap), sem ganhos solares, taxa de renovação horária nominal (Rph) igual a 0,8 h-1
, valores de
coeficientes de transmissão térmica de referência (Uref) na envolvente opaca e diferentes tipos de
envidraçados. O parâmetro Uref pode ser consultado directamente pelo Quadro IX.3 do Anexo IX do
RCCTE (Camelo et al, 2006).
Depois de calculado o factor de forma (FF), Ni é obtido por diferentes expressões, consoante o valor
de FF. As expressões referidas no cálculo de Ni encontram-se presentes no Quadro 5.
Quadro 5 – Fórmulas de cálculo de Ni consoante o valor de FF
𝐹𝐹 ≤ 0,5 𝑁𝑖 = 4,5 + 0,0395 𝐺𝐷
0,5 ≤ 𝐹𝐹 ≤ 1 𝑁𝑖 = 4,5 + 0,021 + 0,037 𝐹𝐹 𝐺𝐷
1 ≤ 𝐹𝐹 ≤ 1,5 𝑁𝑖 = 4,5 + 0,021 + 0,037 𝐹𝐹 𝐺𝐷 (1,2− 0,2 𝐹𝐹)
𝐹𝐹 ≥ 1,5 𝑁𝑖 = 4,05 + 0,06885 𝐺𝐷
(RCCTE, Capitulo V, Art. 15º, Secção 1)
3.7.4 Necessidades nominais anuais de energia útil para arrefecimento (Nvc)
As necessidades nominais de arrefecimento (Nvc), consistem na energia útil que é necessário retirar
à fracção autónoma de modo a que a temperatura de referência definida no artigo 14º do capítulo V
do regulamento seja permanentemente mantida (RCCTE, Anexo V, Secção 1).
Sendo um dos objectivos do RCCTE o não-sobreaquecimento das fracções autónomas, a
temperatura de referência para a estação de arrefecimento (25ºC), deve ser mantida abaixo desse
valor, de modo a evitar-se a utilização de sistemas mecânicos. No entanto, sempre que os ganhos
internos e solares contribuam para o seu sobreaquecimento, considera-se a existência de ganhos
excessivos, os quais devem ser neutralizados, entrando-se deste modo no campo das necessidades
de arrefecimento (Camelo et al, 2006).
A metodologia de cálculo das Nvc é similar à adoptada para o cálculo das Nic. No entanto, enquanto
que no Inverno os ganhos úteis são entendidos como os que não provocam sobreaquecimento do
espaço interior, no Verão, os ganhos não-úteis consistem nos que originam necessidades de
arrefecimento. Assim sendo, muitos dos parâmetros utilizados no cálculo das Nic, são transpostos
para o cálculo das Nvc (RCCTE, Anexo V, Secção 1).
37
A metodologia de cálculo das Nvc, corresponde à equação 24 (RCCTE, Anexo V, Secção 2.1).
𝑁𝑣𝑐 =𝑄𝑔 (1−𝜂)
𝐴𝑝 (Eq. 24)
Em que:
Nvc - Necessidades nominais anuais de energia útil para arrefecimento (kWh/m2.ano);
(1-η) - Factor de utilização dos ganhos solares e internos na estação de arrefecimento, (𝜂arref);
Ap - Área útil de pavimento da fracção autónoma (m2);
Qg – Ganhos térmicos totais brutos da fracção autónoma ou edifício (kWh/ano).
Na equação 24, a fracção de ganhos térmicos excessivos é representada pelo parâmetro (1-η),
designado também como ηarref. Este parâmetro pode ser calculado graficamente através da Figura 14
ou pelas equações 21 e 22 já referidas. No entanto, se ηarref for calculado analiticamente, é
necessário calcular primeiro a relação 𝛾 que corresponde à razão entre os ganhos térmicos totais
brutos (Qg) e as perdas térmicas, nomeadamente as associadas aos elementos da envolvente
exterior (Qext) e por renovação de ar (Qv) (Camelo et al, 2006).
Figura 15 - Evolução da temperatura interior com e sem ganhos de calor e necessidades de arrefecimento (Camelo et al, 2006)
Para as perdas associadas aos elementos da envolvente exterior (Qext), o método de cálculo
corresponde à equação 25 (Camelo et al, 2006).
𝑄𝑒𝑥𝑡 = 2,928 . ( 𝑈𝑗 .𝐴𝑗 ) 𝜃𝑖 − 𝜃𝑎𝑡𝑚 𝑗 (Eq. 25)
Em que:
Qext - Perdas associadas aos elementos da envolvente exterior (W/ºC);
Uj – Coeficiente de transmissão térmica do elemento j da envolvente opaca ou envidraçada (W/m2.ºC);
Aj – Área do elemento j da envolvente medida pelo interior (m2);
θi – Temperatura interior de referência de Verão (25 ºC);
θatm – Temperatura média do ar exterior (ºC).
38
A metodologia de cálculo aplicada às perdas por renovação de ar (Qv) pode ser consultada na
equação 26 (Camelo et al, 2006).
𝑄𝑣 = 2,928 . 0,34 .𝑅𝑝 .𝐴𝑝 .𝑃𝑑 . (𝜃𝑖 − 𝜃𝑎𝑡𝑚 ) (Eq. 26)
Em que:
Qv - Perdas por renovação de ar (W/ºC);
Rph – Renovações horárias do ar interior (h-1
);
Ap – Área útil de pavimento (m2)
Pd – Pé direito (m);
θi – Temperatura interior de referência de Verão (25 ºC);
θatm – Temperatura média do ar exterior (ºC).
Os ganhos térmicos totais brutos (Qg), são obtidos pela soma das parcelas seguidamente descritas e
expressas pela equação 27 (RCCTE, Anexo V, Secção 2.1):
Cargas individuais devidas a cada componente da envolvente opaca, em termos de fenómenos
combinados entre a diferença de temperatura interior-exterior e da incidência da radiação solar
(Qopaco);
Cargas devidas à entrada da radiação solar através dos envidraçados (Qs);
Cargas internas devidas aos ocupantes, equipamentos e iluminação artificial (Qi).
𝑄𝑔 = 𝑄𝑜𝑝𝑎𝑐𝑜 + 𝑄𝑠 + 𝑄𝑖 (Eq. 27)
Os ganhos através da envolvente opaca exterior (Qopaco), resultam dos efeitos combinados da
temperatura do ar exterior e da radiação solar incidente. Para seu cálculo, adopta-se a equação 28
(RCCTE, Anexo V, Secção 2.1).
𝑄𝑜𝑝𝑎𝑐𝑜 = 2,928 . ( 𝑈𝑗 .𝐴𝑗 ) 𝜃𝑎𝑡𝑚 − 𝜃𝑖 + 𝑈𝑗 .𝐴𝑗𝑗 (𝛼𝑗 .𝐼𝑟 𝑗
𝑒𝑗 ) (Eq. 28)
Em que:
Qopaco - Ganhos através da envolvente opaca exterior (kWh);
Uj – Coeficiente de transmissão térmica do elemento j da envolvente opaca (W/m2 ºC);
Aj – Área do elemento j da envolvente (m2);
θatm – Temperatura média do ar exterior (ºC);
θi – Temperatura interior referência no Verão (25 ºC);
αj - Coeficiente de absorção solar da superfície exterior do elemento da envolvente j;
Irj – Energia solar incidente por orientação j (kWh/m2);
he – Condutância térmica superficial exterior elemento j (W/m2 ºC).
Na equação 28, a primeira parcela corresponde às perdas pela envolvente opaca e transparente,
pelas diferenças de temperatura entre o interior e o exterior. A segunda parcela corresponde aos
ganhos solares através da envolvente opaca. Uma vez que os valores médios da temperatura do ar
39
exterior (θatm) são sempre inferiores a 25 ºC para estação convencional de arrefecimento (RCCTE,
Anexo III, Quadro III.9), a primeira parcela da equação 28 é nula (Camelo et al, 2006).
Os parâmetros αj e Irj podem ser retirados directamente pelos Anexos III e V do RCCTE, através da
consulta dos Quadro III.9 e Quadros V.5, respectivamente.
No cálculo dos ganhos através dos vãos envidraçados (Qs), adopta-se a mesma metodologia definida
para os Qs na estação de aquecimento. Durante a estação de arrefecimento, Qs calcula-se de acordo
com a equação 5 presente na subsecção 3.2.2.
À semelhança da metodologia utilizada para a estação de aquecimento, os ganhos internos (Qi),
podem ser calculados recorrendo à equação 29.
𝑄𝑖 = 2,928 . 𝑞𝑖 .𝐴𝑝 (Eq. 29)
Em que:
Qi - Ganhos internos (kWh);
qi - Ganhos térmicos internos médios por unidade de área útil de pavimento (W/m2);
Ap – Área útil de pavimento (m2).
3.7.5 Limitação das necessidades nominais anuais de energia útil para arrefecimento (Nv)
Tal como referido no cálculo de Ni, o limite máximo admissível das necessidades nominais de
arrefecimento (Nv) foi determinado recorrendo a estudos paramétricos de diferentes zonas climáticas
de Verão e tipologias de fracções autónomas. Os estudos referidos focam-se nas soluções
construtivas ao nível do edifício, em que no Quadro IX.3 do Anexo IX do RCCTE estão presentes os
valores dos coeficientes de transmissão térmica de referência para vários níveis de isolamento
térmico, no que diz respeito à envolvente opaca em zona corrente e envidraçados. Referir ainda que
nos estudos paramétricos, foram consideradas as orientações norte-sul e este-oeste nos cálculos
efectuados (Camelo et al, 2006).
No Quadro 6 apresentam-se os valores de Nv, em função da zona climática de Verão.
Quadro 6 - Necessidades nominais de referência de arrefecimento (Nv)
V1 (Norte) 𝑵𝒗 = 𝟏𝟔 𝒌𝑾𝒉/𝒎𝟐.𝒂𝒏𝒐 V1 (Sul) 𝑵𝒗 = 𝟐𝟐 𝒌𝑾𝒉/𝒎𝟐.𝒂𝒏𝒐
V2 (Norte) 𝑵𝒗 = 𝟏𝟖 𝒌𝑾𝒉/𝒎𝟐.𝒂𝒏𝒐 V2 (Sul) 𝑵𝒗 = 𝟑𝟐 𝒌𝑾𝒉/𝒎𝟐.𝒂𝒏𝒐
V3 (Norte) 𝑵𝒗 = 𝟐𝟔 𝒌𝑾𝒉/𝒎𝟐.𝒂𝒏𝒐 V3 (Sul) 𝑵𝒗 = 𝟑𝟐 𝒌𝑾𝒉/𝒎𝟐.𝒂𝒏𝒐
(RCCTE, Capítulo V, Art. 15º, Secção 2)
3.7.6 Necessidades nominais anuais de energia útil na preparação de AQS (Nac)
Segundo o RCCTE, os edifícios residenciais devem estimar as suas necessidades nominais para
preparação de AQS (Nac). Para tal, apresenta-se o respectivo método de cálculo, segundo a
equação 30.
40
𝑁𝑎𝑐 =(𝑄𝑎/𝜂𝑎−𝐸𝑠𝑜𝑙𝑎𝑟 −𝐸𝑟𝑒𝑛 )
𝐴𝑝 (Eq. 30)
Em que:
Nac - Necessidades nominais anuais de energia útil para a preparação de AQS (kWh/m2.ano);
Qa – Energia útil despendida com sistemas convencionais de preparação de AQS (kWh/ano);
ηa – Eficiência de conversão dos sistemas de preparação de AQS a partir da fonte primária de energia;
Esolar – Contribuição de sistemas de colectores solares térmicos para aquecimento de AQS (kWh);
Eren – Contribuição de quaisquer formas de energia renováveis para preparação de AQS, bem como de
quaisquer formas de recuperação de calor de equipamentos ou de fluidos residuais (kWh);
Ap – Área útil de pavimento (m2).
A energia útil despendida com sistemas convencionais de preparação de AQS (Qa), é calculada em
função do período de utilização do sistema, sendo expresso pela equação 31.
𝑄𝑎 =𝑀𝐴𝑄𝑆 . 4187. 𝛥𝑇 . 𝑛𝑑
3600000 (Eq. 31)
Onde:
Qa - Energia útil despendida com sistemas convencionais de preparação de AQS (kWh/ano);
MAQS - Consumo médio diário de referência de AQS (litros);
ΔT – Aumento de temperatura necessário para preparação de AQS (45ºC);
nd – Número anual de dias de consumo (dias).
Em edifícios residenciais, o consumo médio diário de referência (MAQS), é calculado pela equação 32,
em que o número convencional de ocupantes de cada fracção autónoma é definido pela consulta do
Quadro VI.1 do Anexo VI do regulamento.
𝑀𝐴𝑄𝑆 = 40𝑙.𝑛º 𝑑𝑒 𝑜𝑐𝑢𝑝𝑎𝑛𝑡𝑒𝑠 (Eq. 32)
O parâmetro de aumento da temperatura (𝛥 T) toma o valor de referência de 45ºC, tendo em
consideração que a água de abastecimento proveniente da rede pública, é disponibilizada à
temperatura média de 15ºC, devendo ser aquecida até à temperatura de 60ºC (RCCTE, Anexo VI,
Secção 2.2).
O parâmetro número anual de dias de consumo de AQS (ηd) depende do período convencional de
utilização dos edifícios, podendo ser retirado directamente do Quadro VI.2 do Anexo VI do RCCTE.
O termo de eficiência de conversão dos sistemas de preparação de AQS a partir da fonte primária de
energia (ηa), pode ser obtido através do valor fornecido pelo fabricante do sistema solar térmico com
base em ensaios normalizados, ou em alternativa, utilizarem-se os valores convencionais, em que
são considerados os valores nominais dos equipamentos com pior eficiência de conversão
disponíveis no mercado (RCCTE, Anexo VI, Secção 3).
41
De modo a que os valores de ηa possam ser utilizados directamente no estudo térmico de edifícios, é
necessário considerar a existência de isolamento das redes de distribuição água quentes internas,
com pelo menos 10 milímetros de isolamento térmico. Caso tal não aconteça, os valores de ηa sofrem
uma penalização de 0,10 (RCCTE, Anexo VI, Secção 3).
Se no projecto térmico do edifício não for considerado a utilização do sistema de preparação de AQS,
deve-se ter em conta a aplicação de um termoacumulador eléctrico com 5 centímetros de isolamento
térmico (𝜂a = 0,90) para edifícios sem alimentação a gás; ou um esquentador a gás natural ou GPL (𝜂a
= 0,50) para edifícios com alimentação a gás (RCCTE, Anexo VI, Secção 3).
O termo Esolar apenas poderá ser contabilizado para efeitos do regulamento, se os sistemas solares
térmicos forem certificados de acordo com as normas e legislação em vigor, possuindo etiqueta
CERTIF ou Solar keymark e instalados por técnicos acreditados para tal2 de modo a proporcionarem
garantia e manutenção do sistema durante um período mínimo de seis anos. Quanto ao método de
cálculo de Esolar, recorre-se à utilização do programa SolTerm 5.0 desenvolvido pelo INETI, abordado
em pormenor na subsecção 3.8 (RCCTE, Anexo VI, Secção 4).
Finalmente, o parâmetro relativo à utilização de energias alternativas de carácter renovável (Eren), em
que se admite a utilização de outros sistemas aos de preparação de AQS, nomeadamente, painéis
fotovoltaicos, recuperadores de calor de equipamentos ou fluidos residuais, entre outros, desde que
os sistemas referidos forneçam energia equivalente numa base anual igual ou superior à dos
sistemas colectores solares térmicos (RCCTE, Anexo VI, Secção 5).
Quanto ao destino final da energia renovável captada pelos sistemas alternativos, o aquecimento de
águas sanitárias poderá não ser exclusivo, desde que seja mais eficiente ou conveniente a sua
utilização dentro da fracção autónoma.
3.7.7 Limitação das necessidades nominais de energia útil na preparação de AQS (Na)
No que diz respeito ao valor máximo admissível das necessidades nominais de energia útil para
produção de águas quentes sanitárias (Na), o RCCTE refere que “(…) como resultado dos tipos e
eficiências dos equipamentos de produção de água quente sanitária, bem como da utilização de
formas de energias renováveis, cada fracção autónoma não pode, exceder um valor máximo
admissível de necessidades nominais anuais de energia útil para produção de águas quentes
sanitárias (…)” (RCCTE, Capítulo III, Art. 7º, Secção 1).
A área de painel colector solar óptima a aplicar em coberturas de terraços ou inclinadas consiste em
1 m2 por ocupante, desde que os edifícios estejam orientados numa gama de azimutes de 90º entre
Sudeste e Sudoeste. Esta área pode ser reduzida se ocorrer que mais de 50% da área de cobertura
total disponível, em terraço ou nas vertentes orientadas no quadrante sul, seja ultrapassada pela
inserção do sistema solar térmico (RCCTE, Capítulo III, Art. 7º, Secção 2).
2 (ver lista em www.aguaquentesolar.com ou via DGGE/ADENE)
42
O sombreamento de coberturas causado por obstáculos significativos é também dito em
consideração, devendo ser evitado no período que se inicia diariamente duas horas depois da Aurora
e terminando duas horas antes do Ocaso, de modo a energia fornecida ao sistema colector solar
térmico não seja afectada.
O limite máximo admissível das necessidades de energia para preparação de AQS (Na) é calculado
em função do consumo médio diário de referência de AQS (MAQS), do número anual de dias de
consumo de AQS (nd) e da área útil de pavimento (Ap), através da equação 33.
𝑁𝑎 =0,081 𝑀𝐴𝑄𝑆 𝑛𝑑
𝐴𝑝 (Eq. 33)
3.7.8 Necessidades globais anuais nominais de energia primária (Ntc)
Após a descrição das metodologias de cálculo para as necessidades energéticas das fracções
autónomas dos edifícios é necessário converte a energia útil em energia primária, através das
necessidades globais anuais nominais de energia primária (Ntc), segundo a equação 34 (RCCTE,
Capítulo V, Art. 15º, Secção 4).
𝑁𝑡𝑐 = 0,1 . 𝑁𝑖𝑐
𝜂 𝑖 .𝐹𝑝𝑢𝑖 + 0,1 .
𝑁𝑣𝑐
𝜂𝑣 .𝐹𝑝𝑢𝑣 + 𝑁𝑎𝑐.𝐹𝑝𝑢𝑎 (Eq. 34)
Em que:
Ntc - Necessidades globais anuais nominais de energia primária (kgep/m2.ano);
Nic – Necessidades nominais anuais de energia útil para aquecimento (kWh/m2.ano);
𝜂i - Eficiência nominal dos equipamentos para aquecimento;
Fpui - Factor de conversão de energia útil de aquecimento para energia primária (kgep/kWh);
Nvc – Necessidades nominais anuais de energia útil para aquecimento (kWh/m2.ano);
𝜂v - Eficiência nominal dos equipamentos para arrefecimento;
Fpuv - Factor de conversão de energia útil de arrefecimento para energia primária (kgep/kWh);
Nac – Necessidades anuais de energia útil para a preparação de águas quentes sanitárias (kWh/m2.ano);
Fpua - Factor de conversão de energia útil de águas quentes sanitárias para energia primária (kgep/kWh).
No cálculo de Ntc, deve-se ter em consideração as formas de energia final utilizadas em cada uma
das necessidades energéticas referidas. Assim sendo, utilizam-se os factores de conversão (Fpu)
referidos na equação 39, permitindo converter as formas da energia útil em energia primária da
seguinte forma (RCCTE, Capítulo V, Art. 18º, Secção 1):
Electricidade: 𝐹𝑝𝑢 = 0,290 𝑘𝑔𝑒𝑝/𝑘𝑊;
Combustíveis sólidos, líquidos e gasosos: 𝐹𝑝𝑢 = 0,086 𝑘𝑔𝑒𝑝/𝑘𝑊.
Os factores de conversão (Fpu) são afectados pela eficiência nominal dos equipamentos utilizados
para os sistemas de aquecimento (ηi), arrefecimento (ηv) e de preparação de AQS (ηa). O parâmetro
de eficiência nominal (η) deve ser consultado directamente dos valores fornecidos pelos fabricantes,
43
já que correspondem aos equipamentos efectivamente instalados e testados em ensaios
normalizados. No caso da falta de dados precisos, recorre-se aos valores de referência retirados da
Secção 2 do Artigo 18º do Capítulo V do regulamento, no entanto, não deixa de ocorrer penalização
dos resultados finais obtidos, visto serem considerados os valores nominais dos equipamentos com
pior eficiência de conversão do mercado.
O parâmetro de eficiência nominal (η) é também conhecido como COP (coefficient of performance),
representando o quociente entre a energia térmica fornecida pelo sistema de aquecimento ou
refrigeração e a energia consumida pelo mesmo. Deste modo, quanto maior for o COP, mais eficiente
será o sistema de aquecimento ou arrefecimento presente na fracção autónoma (EDP, 2010).
Durante a elaboração do estudo térmico de um edifício, se este não prever o recurso a sistemas de
aquecimento, arrefecimento ou de aquecimento de AQS, consideram-se para efeitos de cálculo de
Ntc as seguintes ponderações (RCCTE, Capítulo V, Art. 18º, Secção 6):
O sistema de aquecimento recorre a resistências eléctricas (𝐶𝑂𝑃 = 1);
O sistema de arrefecimento consiste na utilização de uma máquina frigorífica com eficiência
nominal igual a 3 (𝐶𝑂𝑃 = 3);
O sistema de preparação de AQS consiste num termo acumulador eléctrico com 50 mm de
isolamento térmico em edifícios sem alimentação de gás, ou esquentador de funcionamento a
gás natural ou GPL.
Uma nota final sobre a atribuição de COP igual a 3 em sistemas de arrefecimento, já que tal
consideração previne também a instalação futura de sistemas mecânicos de arrefecimento, se for
necessária a sua introdução em edifícios.
3.7.9 Limitação das necessidades globais anuais nominais de energia primária (Nt)
No estudo térmico de edifícios, o valor das necessidades globais anuais nominais de energia primária
(Ntc) não pode exceder o seu valor máximo admissível (Nt) (RCCTE, Capítulo III, Art. 8º, Secção 1).
No cálculo das Nt, utilizam-se os valores máximos admissíveis das necessidades de aquecimento
(Ni), arrefecimento (Nv) e preparação de AQS (Na), tal como se pode verificar pela equação 35
(RCCTE, Capítulo V, Art. 15º, Secção 5).
𝑁𝑡 = 0,9 . (0,01 .𝑁𝑖 + 0,01 .𝑁𝑣 + 0.15 .𝑁𝑎) (Eq. 35)
Em que:
Nt - Valor máximo admissível das necessidades globais anuais nominais de energia primária (kgep/m2.ano);
Ni - Valor máximo admissível das necessidades globais anuais nominais de aquecimento (kWh/m2.ano);
Nv - Valor máximo admissível das necessidades globais anuais nominais de arrefecimento (kWh/m2.ano);
Na - Valor máximo admissível das necessidades globais anuais nominais de preparação de AQS (kWh/m2.ano).
44
Na equação 35, os factores de ponderação identificados representam os padrões típicos de consumo
nas habitações, com as ponderações referidas na Figura 3 da subsecção 1.1.
A constante 0,9 no início da equação 35 assegura que fracção autónoma cumpre os requisitos
mínimos do regulamento em termos de qualidade térmica dos sistemas de aquecimento,
arrefecimento e preparação de AQS, já que Nt terá que ser 10% mais elevado que a soma ponderada
das Ni, Nv e Na.
No cálculo de Nt estão também implícitos os valores das eficiências nominais (η) dos sistemas de
aquecimento, arrefecimento e preparação de AQS, além dos factores de conversão Fpu para energia
primária, tal como já foi referido.
Segundo os autores Camelo et al, (2006) “(…) esta equação traduz o princípio de que as habitações
não são aquecidas 24 h/dia durante toda a estação de aquecimento, nem arrefecidas durante todo o
Verão”.
3.8 Programa SolTerm 5.0
3.8.1 Introdução
O SolTerm 5.0 é um programa de análise de desempenho de sistemas solares térmicos e
fotovoltaicos, adaptado às condições climáticas e técnicas de Portugal (Aguiar e Carvalho, 2007).
A análise de desempenho de sistemas solares, baseia-se em simulações energéticas sob condições
quasi-estacionárias, ou seja, são simulados balanços energéticos no sistema para intervalos de 10
minutos, durante os quais considera-se constante o ambiente e o sistema (Aguiar e Carvalho, 2007).
De modo a que o programa possa simular balanços energéticos, devem-se introduzir as seguintes
informações necessárias ao seu funcionamento (Aguiar e Carvalho, 2007):
Configuração / dimensionamento do sistema;
Estratégias de controlo e operação;
Radiação solar horizontal e temperatura ambiente em base horária;
Obstruções e sombreamentos;
Características técnicas dos componentes;
Consumo ou “carga” do sistema em base horária média mensal.
As informações referidas, podem ser armazenadas no banco de dados do programa, no entanto, o
próprio SolTerm 5.0 já possui uma base de dados rica, em que se destacam os dados meteorológicos
por concelho de Portugal (denominados de ano meteorológico de referência por concelho) e
informação relativa aos colectores e kits de tecnologia solar térmica, ensaiados e certificados perante
as exigências regulamentares do RCCTE.
45
Além de dimensionar sistemas solares térmicos, o programa destaca-se no campo da análise
económica, possibilitando a realização do cálculo de incentivos governamentais à energia solar.
Outro ponto forte do software, prende-se com o facto de permitir calcular a contribuição de sistemas
de energias renováveis (parâmetro Eren do método de cálculo de Nac – subsecção 3.7.6), no âmbito
do Sistema Nacional de Certificação Energética e da Qualidade do Ar Interior nos Edifícios (Aguiar e
Carvalho, 2007).
3.8.2 Metodologia de cálculo do programa SolTerm 5.0 recorrendo ao Editor RCCTE
Pelo programa SolTerm 5.0, é possível calcular a contribuição dos sistemas solares térmicos na
preparação de AQS, nomeadamente em termos de cálculo do parâmetro Esolar mencionado na
subsecção 3.7.6. O parâmetro em causa pode ser calculado recorrendo-se ao modo Editor RCCTE,
visto ser a metodologia mais célere e intuitiva, já que apenas é necessário fornecer a seguinte
informação ao programa (Aguiar e Carvalho, 2007):
(i) Selecção da zona onde se insere o edifício;
(ii) Escolha do modelo de colector solar térmico;
(iii) Utilização dos dados padrão do Editor RCCTE, em termos de consumos e de outros
parâmetros de dimensionamento regulamentares e/ou típicos ou de boas práticas;
(iv) Execução da análise energética do edifício.
(i) Selecção da zona onde se insere o edifício
Na interface Clima e Local, visualiza-se o mapa de Portugal, em que para cada concelho estão
disponíveis séries meteorológicas e gráficos climatológicos utilizáveis. O primeiro passo consiste na
escolha do concelho onde se localiza o edifício, de modo a possibilitar o dimensionamento do sistema
solar térmico utilizado no aquecimento de AQS (Aguiar e Carvalho, 2007).
46
Figura 16 - Exemplo de interface Clima e Local do programa SolTerm 5.0 (Aguiar e Carvalho, 2007)
(ii) Escolha do modelo de colector solar térmico
A configuração básica do sistema solar térmico inclui um circuito primário e um sistema secundário. O
sistema primário (solar), é constituído por um campo de colectores ligados por um permutador a um
depósito. O circuito secundário (carga) inclui a tomada de água quente do depósito para o meio de
utilização e o abastecimento do depósito. As cargas térmicas consistem em consumos de energia na
forma de água quente com ou sem reaproveitamento (Aguiar e Carvalho, 2007).
No circuito secundário, encontra-se normalmente acoplado um sistema energético de apoio que
complementa a energia produzida pelo sistema primário, de forma a que se atinjam as cargas
térmicas necessárias ao funcionamento do sistema solar térmico, como pode-se ver pela Figura 17.
Figura 17 - Configuração básica de um sistema solar térmico (Aguiar e Carvalho, 2007)
47
Apesar dos sistemas solares térmicos incluírem outros componentes e interligações necessárias ao
seu funcionamento, nomeadamente, sensores de temperatura, válvulas, sistemas de enchimento e
de purga, bombas, vasos de expansão, entre outros; as simulações realizadas pelo SolTerm 5.0
baseiam-se essencialmente em balanços energéticos, não necessitando de outros pormenores para
obter boas estimativas de desempenho térmico (Aguiar e Carvalho, 2007).
Dentro da gama de sistemas solares térmicos disponíveis no mercado, existe o sistema do tipo “kit”,
em que os componentes colector / permutador / depósito, estão integrados entre si. Estes sistemas
são geralmente utilizados na preparação de AQS domésticas, apresentando grande interessante do
ponto de vista energético e económico, visto compactarem numa área reduzida os três componentes
referidos. É possível recorrer à utilização de vários kits em paralelo, embora sejam concebidos
essencialmente para aplicação em alojamentos unifamiliares, em que normalmente é apenas
necessário recorrer à utilização de um kit (Aguiar e Carvalho, 2007).
O programa precisa de especificação quanto ao colector solar térmico a utilizar, nomeadamente, qual
o modelo, número de colectores do painel e orientação. Na interface Configuração, os parâmetros de
orientação do sistema (Inclinação e Azimute) são especialmente importantes, no sentido em que
fornecem informação em termos de inclinação em relação à horizontal, enquanto que o azimute é
igual a 0° na direcção Sul, movendo-se na direcção positiva no sentido horário a partir de Sul.
Figura 18 - Exemplo esquemático de sistema solar térmico do tipo "kit" (Aguiar e Carvalho, 2007)
A potência do sistema instalado encontra-se indicada na interface Configuração (Figura 18),
consistindo no valor nominal correspondente a 700 Watts por metro quadrado de colector instalado,
de acordo com o Projecto Europeu NEGST, devido a comparações de potência realizadas a sistemas
não-solar térmicos (Aguiar e Carvalho, 2007).
48
Pela Figura 19, ao recorrer-se à opção Sugerir, o programa determina qual a melhor orientação em
termos de inclinação e azimute que o painel solar deve tomar. Para tal, percorre uma gama de
orientações, simulando a quantidade de radiação anual média incidente (kWh/m2) e apresentando
posteriormente os resultados obtidos, como se pode verificar pela Figura 19.
Figura 19 - Energia incidente diária média consoante as orientações do painel solar (Aguiar e Carvalho, 2007)
Analisando a Figura 19, verifica-se que o programa atribui zonas de cor conforme a quantidade de
radiação anual média incidente. As zonas a vermelho representam os valores mais elevados da
radiação anual média incidente, em função das inclinações e azimutes óptimas simuladas, devendo
ser consideradas no momento de montagem do sistema colector solar térmico (Aguiar e Carvalho,
2007).
No entanto, a sugestão realizada pelo programa não deixa de ter o seu carácter subjectivo, visto a
orientação óptima não depender apenas da inclinação e azimute dos painéis solares térmicos, mas
também de obstruções que possam ocorrer e de perfis sazonais ou diários de consumo (Aguiar e
Carvalho, 2007).
(iii) Utilização de dados padrão do Editor RCCTE
Na Secção 2.1 do Anexo VI do RCCTE, é especificado o valor regulamentar para o consumo diário
de água (MAQS), correspondendo a 40 litros por ocupante de fracção autónoma para edifícios
residenciais. Na Secção 2.2 do mesmo anexo, o parâmetro aumento de temperatura (𝛥T) toma o valor
de referência de 45ºC. Os dois parâmetros referidos são importantes na escolha do sistema colector
solar térmico, em que o primeiro influencia a capacidade de armazenagem do depósito e o segundo a
temperatura a que a AQS deve ser aquecida (60ºC).
49
(iv) Execução da análise energética do sistema colector solar térmico
Depois de dimensionado o sistema solar térmico, o passo seguinte consiste na execução da análise
energética do sistema. O desempenho energético do sistema é calculado mediante simulações
realizadas pelo programa SolTerm 5.0, com base no passo temporal de 10 minutos, numa escala
anual de funcionamento do sistema.
De modo a simplificar a leitura de dados simulados, na interface Desempenho do Sistema Térmico,
os parâmetros energéticos são apresentados numa base mensal ou anual, consoante o parâmetro a
analisar (Aguiar e Carvalho, 2007).
Figura 20 - Exemplo de interface correspondente à análise energética a partir do desempenho do sistema solar térmico (Aguiar e Carvalho, 2007)
Analisando a Figura 20, o programa apresenta várias colunas correspondentes a parâmetros
energéticos, expressos numa base mensal. No final das colunas, realiza-se o somatório dos meses
calculados, de modo a originar valores energéticos anuais.
A primeira coluna da interface calcula a energia acumulada da radiação solar global na horizontal à
superfície (Rad.Horiz.) por unidade de área (kWh/m²). Esta pode ser obtida através do somatório da
radiação directa do Sol e da radiação difusa, por via do hemisfério celeste, por reflexão do solo e
superfícies junto ao solo (Aguiar e Carvalho, 2007).
A segunda coluna calcula a energia acumulada da radiação solar global à face dos colectores solares
no plano inclinado (Rad.Inclin.) e medida por unidade de área (kWh/m²).
A terceira coluna calcula a energia acumulada que o sistema recolhe, mas que tem de dissipar
(Desperdiçado) em kWh. O desperdício de energia recolhida advém na maioria dos casos, por
50
ultrapassarem-se os limites de temperatura de armazenamento de água (60ºC). Referir ainda que
este conceito não deve ser confundido com as perdas térmicas em depósitos, tubagens, entre outros
(Aguiar e Carvalho, 2007).
A quarta coluna representada a laranja, corresponde à energia acumulada que o sistema fornece
para consumo (Fornecido), medido em kWh. Esta corresponde à energia final útil utilizada para
aquecimento de AQS, designada por Esolar. O parâmetro em causa corresponde ao mencionado no
RCCTE, Anexo VI, Secção 4, sendo utilizado no cálculo de Nac (Aguiar e Carvalho, 2007).
A quinta coluna representada a cinzento corresponde ao valor acumulado da energia solicitada para
consumo de AQS (Carga) em kWh. Esta corresponde ao somatório da quarta coluna (Fornecido) com
a sexta coluna (Apoio), de modo a obter-se a energia total fornecida ao sistema colector solar térmico
na preparação de AQS (Aguiar e Carvalho, 2007).
A sexta coluna calcula a energia consumida pelo sistema de apoio auxiliar (Apoio) em kWh. A energia
do sistema auxiliar complementa a energia fornecida ao sistema solar térmico, de modo a que sejam
satisfeitas as necessidades na preparação de AQS durante todo o ano (Aguiar e Carvalho, 2007).
Por baixo das colunas referidas, encontram-se outros índices medidos numa escala anual.
O primeiro índice corresponde à fracção solar, representando a percentagem de energia útil fornecida
para consumo a partir da radiação solar. Este é calculado a partir do quociente entre a energia de
origem solar fornecida para consumo (Fornecido) e o valor acumulado da energia solicitada para
consumo (Carga), ambos mensurados numa escala anual. Assim sendo, a fracção solar reflecte a
contribuição do sistema solar térmico para o consumo solicitado, consistindo na principal medida de
avaliação de desempenho dos sistemas.
Apesar de considerar-se insuficiente a utilização do parâmetro referido como critério único de
dimensionamento, este deve situar-se num intervalo entre 40% e 90%, já que para valores inferiores
o sistema encontra-se subdimensionado e para valores superiores considera-se que o sistema está
sobredimensionado (Aguiar e Carvalho, 2007).
Outro indicador de desempenho do sistema, consiste no índice rendimento global do sistema, no qual
calcula-se a razão entre a energia de origem solar fornecida para consumo (Fornecido) e a disponível
à face dos colectores solares, de acordo com a equação 36.
𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑔𝑙𝑜𝑏𝑎𝑙 𝑑𝑜 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎 = 𝐹𝑜𝑟𝑛𝑒𝑐𝑖𝑑𝑜
(𝑅𝑎𝑑 .𝐼𝑛𝑐𝑙𝑖𝑛 . . á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑜 𝑝𝑎𝑖𝑛𝑒𝑙 ) (Eq. 36)
O parâmetro rendimento global do sistema apresenta-se como uma medida da eficiência do sistema
solar térmico na transferência de energia sob forma de radiação solar na preparação de AQS. Um
sistema bem dimensionado terá tipicamente rendimentos entre 20% e 60%, conforme as
características da carga térmica.
51
O parâmetro produtividade do sistema mede a energia de origem solar fornecida para consumo, por
unidade de área dos colectores, segundo a equação 37.
𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑖𝑣𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 =𝐹𝑜𝑟𝑛𝑒𝑐𝑖𝑑𝑜
á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑜 𝑝𝑎𝑖𝑛𝑒𝑙 𝑠𝑜𝑙𝑎𝑟 (Eq. 37)
Este parâmetro está intimamente dependente dos detalhes do consumo de AQS e do nível e da
quantidade de radiação solar disponível. Se o sistema apresentar valores abaixo de 200 kWh/m², na
maioria dos casos, é de supor que o dimensionamento do sistema não é o mais correcto. A principal
utilidade do índice produtividade consiste na possibilidade de comparação de diferentes
equipamentos propostos para um determinado local e consumo esperado (Aguiar e Carvalho, 2007).
No final da interface análise energética do sistema, é possível optimizar-se as simulações de
dimensionamento dos sistemas segundo diversos critérios, como por exemplo, aumentar a fracção
solar, reduzir o desperdício solar, reduzir o fornecimento de energia de apoio e optimizar as
orientações dos colectores, conduzindo a resultados heterogéneos.
De modo a obterem-se boas estimativas de desempenho energético de sistemas colectores solares
térmicos, devem-se ter em consideração os condicionalismos exercidos pela meteorologia e consumo
de AQS do edifício, sem que se baseiem exclusivamente na optimização dos termos energéticos.
3.9 Desempenho energético de edifícios
Após a conclusão do estudo térmico do edifício, é necessária a verificação e validação do mesmo por
peritos qualificados, os quais podem emitir dois tipos de documentos comprovativos da situação
regulamentar e do desempenho energético do edifício ou fracção autónoma, nomeadamente
(ADENE, 2010):
Declaração de Conformidade Regulamentar (DCR) após verificação do projecto, devendo ser
integrada no processo de pedido de licenciamento ou de autorização de construção;
Certificado Energético e da Qualidade do Ar Interior (CE) após verificação da obra concluída,
devendo ser integrada no processo de pedido de licenciamento ou autorização de utilização.
A DCR apresenta-se como um “pré-certificado”, na medida em que os dados apenas são analisados
ao nível de projecto, passando a definitiva com a emissão do CE em que o perito verifica os requisitos
regulamentares do RCCTE in-situ no final da obra. A emissão de certificados energéticos permite
comprovar a correcta aplicação da regulamentação térmica em vigor por um prazo de validade igual a
10 anos (SCE, 2006).
No CE, inclui-se a classificação energética do edifício, tendo sido delineada uma escala de 7+2
classes (A+, A, B, B-, C, D, E, F e G), em que a classe A+ corresponde ao edifício com melhor
52
desempenho energético, enquanto que a classe G corresponde ao edifício de pior desempenho
energético (ADENE, 2010).
Em edifícios novos, ou seja, edifícios com pedido de licença de construção após entrada em vigor do
Sistema Nacional de Certificação Energética e da Qualidade do Ar Interior nos Edifícios – SCE (1 de
Julho de 2007), as classes de desempenho energético de edifícios novos ou remodelados variam
apenas entre A+ e B-, enquanto que os edifícios existentes podem verificar qualquer classe (ADENE,
2010).
A classificação energética de edifícios de habitação e pequenos edifícios de serviços sem sistemas
de climatização ou com sistemas de climatização inferior a 25 kW de potência instalada calcula-se a
partir da equação 38, apresentando-se no Quadro 7 a escala utilizada na classificação energética dos
mesmos (ADENE, 2010).
𝑅 =𝑁𝑡𝑐
𝑁𝑡 (Eq. 38)
Em que:
R - Classe energética de edifícios de habitação e pequenos edifícios de serviços sem sistemas de climatização
ou com sistemas de climatização inferior a 25 kW de potência instalada;
Ntc - Necessidades globais anuais nominais de energia primária (kgep/m2.ano);
Nt - Valor máximo admissível das necessidades globais anuais nominais de energia primária (kgep/m2.ano).
Quadro 7 - Classe energética de edifícios e valores limite das respectivas classes
Ed
ifíc
ios E
xis
ten
tes
Ed
ifíc
ios
No
vo
s
Classe Energética R
𝐴 + 𝑅 ≤ 0,25
𝐴 0,25 ≤ 𝑅 ≤ 0,50
𝐵 0,50 ≤ 𝑅 ≤ 0,75
𝐵 − 0,75 ≤ 𝑅 ≤ 1,00
𝐶 1,00 ≤ 𝑅 ≤ 1,50
𝐷 1,50 ≤ 𝑅 ≤ 2,00
𝐸 2,00 ≤ 𝑅 ≤ 2,50
𝐹 2,50 ≤ 𝑅 ≤ 3,00
𝐺 𝑅 ≥ 3,00
Fonte: (ADENE, 2010)
53
4 Casos de Estudo
4.1 Introdução
Nesta secção e numa primeira fase, será analisado o projecto térmico de um edifício unifamiliar,
idealizado para a localidade de Porto de Lagos, concelho de Portimão, visto ser um dos concelhos
com clima mais ameno em Portugal Continental (subsecção 4.3). O objectivo da análise do seu
estudo térmico, passa pela verificação regulamentar do RCCTE, nomeadamente ao nível das
necessidades nominais de aquecimento (Nic), de arrefecimento (Nvc), de preparação de AQS (Nac),
de energia primária (Ntc), bem como a sua classificação energética, permitindo quantificar o
desempenho energético do edifício. O edifício em causa será denominado de edifício-modelo daqui
para a frente.
Numa segunda fase, utilizar-se-ão os mesmos parâmetros presentes no estudo térmico do edifício-
modelo, agora em estudos térmicos de edifícios inseridos em outros concelhos do País,
nomeadamente em Estremoz, Alcanena, Montalegre e Lamego (subsecções 4.4 a 4.7). Nos estudos
térmicos dos novos edifícios, apenas ocorrerão alterações em termos dos dados climáticos a
considerar, de acordo com cada concelho referido. O objectivo desta segunda fase continua a ser o
cálculo das Nic, Nvc, Nac, Ntc e a classificação energética dos novos edifícios, de modo a verificar se
os requisitos presentes no RCCTE continuam a ser cumpridos. Na abordagem a cada estudo térmico,
referem-se os dados climáticos do concelho em causa, assim como os resultados relativos aos
requisitos energéticos obtidos.
A terceira fase corresponde à verificação dos projectos térmicos dos novos edifícios, à excepção do
edifício-modelo do concelho de Portimão, servindo este de padrão em termos de desempenho
energético. As alterações dos estudos térmicos incidem na adição e/ou alteração de equipamentos e
pormenores construtivos, de modo a verificar-se em que medida os seus desempenhos energéticos
são alterados. O objectivo desta fase passa pela atribuição da mesma classificação energética obtida
no edifício-modelo aos novos edifícios.
Visto os vários estudos térmicos referidos terem sido baseados numa estrutura arquitectónica ainda
em fase de projecto, o pedido de licença ou autorização de construção ocorre em pleno período de
aplicação do Decreto-Lei n.º 80/2006, devendo cumprir todas as disposições e exigências verificadas
pelo RCCTE. Se tal não acontecer, terão necessariamente que ocorrer soluções correctivas ao
projecto térmico, sem que o conforto térmico dos ocupantes e o desempenho energético dos edifícios
residenciais seja prejudicado.
4.2 Estrutura arquitectónica do edifício residencial unifamiliar
A estrutura arquitectónica do edifício em análise, consiste numa moradia unifamiliar composta por
piso térreo e primeiro andar, com utilização residencial em ambos os andares e frequentada por
quatro ocupantes. O seu projecto térmico contabiliza como fracção autónoma todo o espaço
54
composto pelo próprio edifício, no qual devem-se verificar os requisitos regulamentares em termos de
desempenho térmico.
As Figuras 21 e 22, correspondem às plantas do piso 0 e piso 1, executadas em AutoCAD 2008 para
o projecto térmico do edifício unifamiliar.
Pela Figura 21, verifica-se que o piso 0 do edifício unifamiliar é composto por cozinha, sala de
convívio, instalação sanitária, quarto e corredor de circulação. Entre as duas entradas do edifício
localiza-se a varanda dá acesso ao piso 1.
Figura 21 - Planta do piso 0 do edifício unifamiliar
Pela Figura 22, verifica-se que o piso 1 do edifício unifamiliar é composto por duas suites, cada uma
composta por área de dormir, área de estar e instalação sanitária. A entrada nas suites é feita pela
varanda que dá acesso ao piso 0.
Figura 22 - Planta do piso 1 do edifício unifamiliar
As Figuras 23, 24 e 25, representam os alçados voltados a Sul, Norte e Oeste, respectivamente. O
alçado voltado a Sul caracteriza-se por ter todas as áreas envidraçadas do edifício, num total de 12
55
vãos envidraçados (Parede Exterior 1). O alçado voltado a Norte corresponde à Parede Exterior 2.
Finalmente, pelo alçado voltado a Oeste (Parede Exterior 3) constata-se uma pala dupla de perfil,
mais elevada no alçado Sul comparativamente com o alçado Norte e que protege os vãos
envidraçados voltados a Sul da radiação solar directa pela criação de sombreamento.
Figura 23 - Alçado voltado a Sul do edifício unifamiliar (Parede Exterior 1)
Figura 24 - Alçado voltado a Norte do edifício unifamiliar (Parede Exterior 2)
56
Figura 25 - Alçado voltado a Oeste do edifício unifamiliar (Parede Exterior 3)
O corte lateral do alçado Sul (Parede Exterior 1), na situação de piso térreo em contacto directo com
o solo, encontra-se referenciado no Anexo PORMENORES TÉCNICOS.
4.3 Edifício-modelo residencial unifamiliar em Porto de Lagos, concelho de Portimão (I1-V1)
Depois de analisada a estrutura arquitectónica do edifício, abordam-se agora os dados climáticos,
construtivos e equipamentos a ter em consideração no estudo térmico do edifício-modelo,
sintetizados no Quadro 8.
Quadro 8 - Elementos Base para a execução de estudo térmico do edifício no concelho de Portimão
Elementos base para a execução de estudo térmico
Dados Climáticos
Localização: Porto de Lagos, Portimão
Orientação: Norte / Sul
Zona climática de Inverno: I1
Zona climática de Verão: V1
Altitude: 26 m
Alteração em função da altitude? Não
Afastamento da orla marítima: 9,30 km
Número de graus dia (GD): 940
Duração da estação de aquecimento: 5,3 meses
Temperatura exterior do ar no Verão: 31º
Energia solar média mensal incidente: 108 kWh/m2.mês
57
Quadro 9 - Elementos Base para a execução de estudo térmico do edifício no concelho de Portimão (continuação)
Elementos base para a execução de estudo térmico
Dados Construtivos
Tipo de construção: Habitação unifamiliar, isolada
Pisos: 2
Tipologia habitacional: T3
Cor: Clara
Área de coberturas (m2): 73,30
Área útil de pavimentos (m2): 2 un x 73,30 = 146,60
Pé direito ponderado (m): 2,70
Volume (m3): 2 un x 73,30 m2 x 2,70 m = 395,82
Cobertura: Telhado: Telha Lusa + Laje aligeirada + Isolamento térmico Esteira: Duas chapas de gesso cartonado a par
Lajes: Aligeiradas
Paredes exteriores: Duplas com 35 cm esp. = Estuque projectado + Tijolo furado + Isolamento térmico + Tijolo de 11 + Reboco
Paredes interiores: Simples com 15 cm esp. com estuque projectado, revestimento lavável na Cozinha e I. S. com mínimo de 1,50
Janelas: Em madeira de pinho, com vidro duplo
Protecção de envidraçados: Estores de PVC em exterior e cortina muito fina no interior e pala na cobertura
Caixas de estore: CAIXINOVA, 261, mod. C
Portas: Maciças em madeira de pinho
Grelhas auto-reguláveis: Ventilnorte, Standard, caudal 30 m3/h
Revestimento de pavimentos: Piso superior: "Chão flutuante"
Piso inferior: Mosaico cerâmico
Zonas Húmidas: Mosaico cerâmico
Isolamento térmico: EPS Poliestireno Expandido Moldado 13-15 kg/m3 λ=0,042 (Wmk)
Equipamentos
Painéis solares: Maltesus com reservatório de 300L
Apoio de Aquecimento de AQS Esquentador Vulcano, Modelo WRDG-14, Rendimento Parcial a 30% - 78%; sem isolamento da rede de água (-10%)
Climatização: Sem climatização
4.3.1 Medições gerais do projecto arquitectónico
No Anexo MEDIÇÕES GERAIS, encontram-se para consulta os dados técnicos referentes às
medições retiradas do projecto arquitectónico do edifício medidos sempre pelo interior.
4.3.2 Factores solares e de obstrução dos vãos envidraçados
Os métodos de cálculo dos factores solares dos vãos envidraçados estão presentes nas subsecções
3.2.2.1 (estação de aquecimento) e 3.2.2.2 (estação de arrefecimento), em que os resultados podem
ser consultados com maior pormenor no Anexo FACTORES SOLARES.
No edifício-modelo, os vãos envidraçados são compostos por vidro duplo incolor, em que cada
parcela de vidro simples mede 5 milímetros de espessura.
O factor solar do vão envidraçado na estação de aquecimento (g┴) toma os valores de 0,63 para
vidros simples incolores e 0,70 para vidros duplos incolores, por considerar-se a existência de
cortinas interiores muito transparentes e de cor clara como parâmetro mínimo (RCCTE, Anexo IV,
Secção 4.3.2).
58
Para o cálculo do factor solar do vão envidraçado na estação de arrefecimento (g┴), o parâmetro g┴v
toma o valor 0,75, enquanto que g┴100% o valor de 0,63. Pela fórmula de cálculo indicada na
subsecção 3.2.2.2, g┴ corresponde a 0,67.
Devido ao edifício-modelo considerar que não há interacção com outros edifícios ou objectos que
causem sombreamento, os factores de obstrução são calculados considerando apenas a existência
de pala horizontal na cobertura. Todos os vãos envidraçados localizam-se no alçado Sul do edifício,
deste modo, não se considera a variação de valores dos factores de obstrução entre envidraçados do
mesmo piso, visto os mesmos encontrarem-se alinhados no plano horizontal.
Nos Quadros 10 e 11, sintetizam os resultados obtidos para os factores de sombreamento dos vãos
envidraçados dos pisos 0 e 1, para as estações de aquecimento e arrefecimento, respectivamente. A
Figura 26 representa os ângulos dos vão envidraçados com a pala horizontal (α) dos pisos 0 e 1
relativamente à cobertura.
Os dados presentes nos Quadros 9 e 10 podem ser consultados com maior pormenor no Anexo
FACTORES DE OBSTRUÇÃO.
Quadro 10 - Factores de obstrução do edifício para a estação de aquecimento
Vãos Envidraçados Piso 0 Piso 1
Factor de orientação para exposição solar vinda do Sul (Xj) 1 1
Factor de sombreamento do horizonte α (Fh) 1 1
Ângulo da pala horizontal com os vãos envidraçados – α (º) 9,89 20,78
Factor de sombreamento por elementos horizontais α (Fo) 0,91 0,81
Factor de sombreamento por elementos verticais β (Ff) 1 1
𝐹𝑠 = 𝐹 .𝐹𝑜 .𝐹𝑓 0,90 0,81
Factor de correcção da selectividade angular do envidraçado (Fw) 0,90 0,90
𝑋𝑗 .𝐹𝑠 ≥ 0,27 0,90 0,81
Fracção envidraçada (Fg) 0,65 0,65
Quadro 11 - Factores de obstrução do edifício para a estação de arrefecimento
Vãos Envidraçados Piso 0 Piso 1
Factor de orientação para exposição solar vinda do Sul (Xj) 1 1
Factor de sombreamento do horizonte α (Fh) 1 1
Ângulo da pala horizontal com os vãos envidraçados – α (º) 9,89 20,78
Factor de sombreamento por elementos horizontais α (Fo) 0,88 0,74
Factor de sombreamento por elementos verticais β (Ff) 1 1
𝐹𝑠 = 𝐹 .𝐹𝑜 .𝐹𝑓 0,88 0,74
Factor de correcção da selectividade angular do envidraçado (Fw) 0,85 0,85
𝑋𝑗 .𝐹𝑠 ≥ 0,27 0,88 0,74
Fracção envidraçada (Fg) 0,65 0,65
59
Figura 26 - Ângulo da pala horizontal (α) com os vãos envidraçados do piso 0 e piso 1
4.3.3 Cálculo dos paramentos
O método de cálculo relativo aos coeficientes de transmissão térmica dos elementos (U) do edifício-
modelo pode ser consultado na subsecção 3.3. No anexo CÁLCULO PARAMENTOS, estão
expressos os resultados obtidos de U das envolventes que compõem o edifício.
4.3.4 Perdas térmicas associadas à envolvente exterior, interior e renovação de ar
Nas perdas térmicas associadas à envolvente exterior (Qext), são consideradas as perdas
provenientes das paredes exteriores, pontes térmicas de pilares e vigas e caixas de estore
(subsecção 3.7.2.1) que correspondem a 82,51 W/ºC. As pontes térmicas lineares (Qpt - subsecção
3.7.2.1) apresentam o valor de 114,81 W/ºC. No Anexo FC IV 1A apresentam-se os resultados das
Qext e Qpt com maior pormenor.
As perdas térmicas associadas à envolvente interior (Qlna - subsecção 3.7.2.1) correspondem aos
espaços não-aquecidos. No caso de estudo, o interior da cobertura do edifício representa o único
espaço não-aquecido a considerar. O primeiro passo no cálculo de Qlna consiste na obtenção do
coeficiente de redução das perdas térmicas para locais não-aquecidos (𝜏), em que Ai é igual a 73,30
m2 e Au igual a 90,32 m
2, originando uma relação de 0,81 (subsecção 3.6.2). Pela Tabela IV.1 do
Anexo IV, o desvão não-ventilado, apresenta o valor de 𝜏 igual a 0,8, que corresponde a um valor de
Qlna igual a 27,35 W/ºC. No Anexo FC IV 1A apresentam-se os resultados das Qlna com maior
pormenor.
60
As perdas associadas aos vãos envidraçados exteriores, apesar de serem consideradas como perdas
da envolvente exterior (Qext), calculam-se num anexo próprio (Anexo FC IV 1C). Considerando que
todos os envidraçados apresentam as mesmas dimensões, ou seja, compostos por vidro duplo de
espessura da lâmina de ar igual a 16 milímetros e dispositivo de oclusão nocturna com baixa
permeabilidade ao ar (2,5 W/m2.ºC), o valor associado às perdas por vãos envidraçados exteriores é
igual a 45 W/ºC. Os dados técnicos relativos à espessura da lâmina e dispositivo de oclusão foram
retirados do documento do INETI Coeficientes de Transmissão Térmica dos Elementos da Envolvente
do Edifício – ITE 50, página III.3, Quadro III.1.
O método de cálculo associado às perdas térmicas derivadas da renovação do ar (Qv) está expresso
na subsecção 3.7.2.2 pela equação 18, correspondendo a 121,11 W/ºC para um volume interior de
395,80 m3 e taxa de renovação nominal (Rph) igual a 0,90. No cálculo de Qv, considera-se que a
classe de caixilharia de janelas é do tipo “sem classificação” com caixa de estore. A classe de
exposição do edifício é do tipo 3, apresentando aberturas auto-reguladas e portas bem vedadas
(subsecção 3.5.1.2). Para mais informações sobre os resultados obtidos para Qv consultar o Anexo
FC IV 1D.
4.3.5 Ganhos térmicos úteis na estação de aquecimento
A metodologia referente aos ganhos térmicos úteis na estação de aquecimento (Qgu) encontra-se
expressa na subsecção 3.7.2.3.
Os ganhos térmicos totais brutos (Qg) correspondem a 2736,86 kWh/ano, enquanto que os ganhos
internos brutos (Qi) são iguais a 2237,58 kWh/ano.
A relação 𝛾 expressa pela equação 20, esta apresenta um valor igual a 0,525. Obtido 𝛾, calcula-se o
factor de utilização dos ganhos térmicos (𝜂) pelas equações 21 e 22, em que o termo “a” pode ser
consultado através do Anexo INÉRCIA TÉRMICA. São obtidos valores de 𝜂 iguais a 0,967 (equação
21) e 0,808 (Equação 22) recorrendo-se ao maior valor verificado (0,967).
O valor correspondente aos ganhos totais úteis na estação de aquecimento (Qgu) é obtido através da
expressão 1, correspondendo a 4811,02 kWh/ano. Para mais informações sobre o cálculo de Qgu,
consultar os Anexos FC 1E e INÉRCIA TÉRMICA.
4.3.6 Necessidades nominais de aquecimento (Nic) e seu valor máximo admissível (Ni)
A metodologia referente às necessidades nominais de aquecimento (Nic), encontra-se descrita na
subsecção 3.7.2 e expressa pela equação 10, em que o valor obtido corresponde a 31,83
kWh/m2.ano. Para mais informações sobre os resultados obtidos para as Nic, consultar o Anexo FC
IV2.
A metodologia de cálculo relativa ao valor máximo admissível das necessidades nominais de
aquecimento (Ni) encontra-se expressa na subsecção 3.7.3.
61
Pela equação 23, o valor do factor de forma (FF) da fracção autónoma corresponde a 0,70,
possibilitando o cálculo de Ni pela consulta do Quadro 5, obtendo-se o valor de 48,44 kWh/m2.ano.
Para mais informações sobre os resultados obtidos para Ni, consultar o Anexo IV 1F.
Deste modo, verifica-se que os requisitos regulamentares ao nível das Nic são cumpridos, visto que
(Nic < Ni).
4.3.7 Perdas térmicas totais na estação de arrefecimento
O método de cálculo das perdas térmicas totais é abordado na subsecção 3.7.4. As perdas térmicas
totais consistem em todas perdas específicas associadas ao edifício, no caso de estudo, são
contabilizadas as perdas associadas às paredes exteriores (Anexo FC IV. 1A), as perdas associadas
aos envidraçados exteriores (Anexo FC V. 1B) e as perdas associadas à renovação de ar (anexo FC
IV. 1D).
O valor correspondente às perdas térmicas totais é igual a 2911,93 kWh.
4.3.8 Ganhos térmicos totais brutos na estação de arrefecimento
Tal como no caso das perdas térmicas totais, os ganhos térmicos totais brutos na estação de
arrefecimento (Qg) encontram-se referidos subsecção 3.7.4 pela equação 27.
Os ganhos solares pela envolvente opaca exterior (Qopaco) são obtidos pela equação 28,
apresentando o valor de 395,79 kWh. Os ganhos solares pelos vãos envidraçados exteriores (Qs) são
obtidos pela equação 5, correspondendo a 722,57 kWh. Finalmente, os ganhos internos (Qi) obtidos
segundo a equação 29, apresentam o valor de 1716,89 kWh.
O valor dos ganhos térmicos totais na estação de arrefecimento corresponde a 2835,24 kWh. Para
mais informações sobre os cálculos relativos aos ganhos térmicos totais, consultar Anexos FC V.1C,
FC V.1D, FC V.1E e FC V.1F.
4.3.9 Necessidades nominais de arrefecimento (Nvc) e valor máximo admissível (Nv)
A metodologia de cálculo relativa às necessidades nominais de arrefecimento (Nvc) encontra-se
referida na secção 3.7.4, expressa pela equação 24.
A primeira etapa passa pelo cálculo da relação 𝛾 correspondente ao quociente entre os ganhos
térmicos totais (subsecção 4.3.8 - Anexo FC V.1F) e as perdas térmicas totais (subsecção 4.3.7 -
Anexo FC IV.1A, Anexo FC IV. 1B e Anexo FC IV. 1D), com valor igual a 0,97. Apresentando inércia
térmica forte (Anexo INÉRCIA TÉRMICA), o factor de utilização dos ganhos solares para a estação
de arrefecimento (η), é expresso pelas equações 21 e 22, sendo igual a 0,818 segundo o maior valor
de η.
62
Pela equação 24 obtém-se o valor das Nvc, correspondente a 3,51 kWh/m2.ano. Para mais
informações sobre os resultados obtidos das Nvc, consultar Anexo FC V1G.
Na obtenção do valor máximo admissível das necessidades nominais de arrefecimento (Nv), recorre-
se à subsecção 3.7.5, em que Nv é igual a 22 kWh/m2.ano, visto estar localizada no concelho de
Portimão, região do Sul do País e zona climática de Verão V1.
Deste modo, os requisitos do regulamento são cumpridos ao nível das Nvc, visto que (Nvc < Nv).
4.3.10 Necessidades nominais na preparação de AQS (Nac) e valor máximo admissível (Na)
A metodologia de cálculo referente às necessidades nominais para preparação de AQS (Nac), pode
ser consultada na subsecção 3.7.6, expressa pela equação 30.
Inicialmente calcula-se a contribuição do sistema térmico solar na preparação de AQS através do
parâmetro Esolar, recorrendo-se ao programa SolTerm 5.0 (subsecção 3.8).
No cálculo de Esolar, foi considerado a utilização do sistema solar térmico da marca Maltezos, modelo
3xCSW130X150, com reservatório de capacidade igual a 300 litros e área efectiva de 5,22 m2. Os
painéis solares foram montados de modo a apresentarem uma inclinação de 45º, azimute Sul (0º) e
obstruções especificadas para o concelho de Portimão.
No Quadro 12 sintetizam-se os balanços energéticos mensal e anual do sistema térmico solar.
Quadro 12 - Balanço energético mensal e anual do sistema solar térmico para o concelho de Portimão (output do programa SolTerm 5.0)
O sistema de apoio utilizado na preparação de AQS, consiste num esquentador da marca Vulcano,
modelo WRDG-14, com rendimento parcial a 30% igual a 78%, valor que sofre penalização de 10%
devido à rede de água não se encontrar isolada.
63
No estudo térmico desenvolvido, considera-se a utilização do edifício por parte de quatro ocupantes
durante 365 dias, obtendo-se o valor de energia útil despendida com sistemas convencionais na
preparação de AQS igual a 3056,51 kWh/ano, segundo a equação 31.
Pela equação 30, o valor obtido para as Nac é de 14,65 kWh/m2.ano. Pelo subsecção 3.7.7, o valor
máximo admissível de Nac (Na) é obtido pela equação 33 e corresponde a 32,27 kWh/m2.ano. Para
mais informações sobre os resultados obtidos para os parâmetros Nac e Na, consultar Anexo FC
NAC.
Mais uma vez, verificam-se os requisitos regulamentares em termos das Nac, visto que (Nac < Na).
4.3.11 Necessidades globais anuais nominais específicas de energia primária (Ntc) e valor
máximo admissível (Nt)
A metodologia de cálculo relativa às necessidades nominais de energia primária (Ntc) encontra-se
presente na subsecção 3.7.8 e expressa pela equação 34. O valor obtido para Ntc é igual a 2,22
Kgep/m2.
Pela subsecção 3.7.9, o valor máximo admissível de Ntc (Nt), obtido pela equação 35, corresponde a
4,99 Kgep/m2. Assim sendo, os requisitos regulamentares ao nível das Ntc são cumpridos, visto que
(Ntc < Nt).
Para mais informações sobre os resultados obtidos para os parâmetros Ntc e Nt, consultar Anexo FC
NTC.
4.3.12 Desempenho energético do edifício-modelo residencial unifamiliar
O desempenho energético do edifício é medido consoante sua classe energética, tal como foi referido
na subsecção 3.9. Para o edifício-modelo, o valor de R expresso pela equação 38 é igual a 0,44,
correspondendo à classe energética A.
4.4 Edifício residencial unifamiliar em Glória, concelho de Estremoz (I1-V3)
Nesta subsecção, o estudo térmico do edifício em análise consiste na mesma moradia unifamiliar
considerada na subsecção 4.3, mas desta vez inserida na localidade de Glória no concelho de
Estremoz.
No Quadro 13 estão sintetizados os dados climáticos necessários para elaboração do estudo térmico
do edifício.
64
Quadro 13 - Dados climáticos para a execução de estudo térmico do edifício no concelho de Estremoz
Dados climáticos para a execução de estudo térmico
Localização: Glória, Estremoz
Orientação: Norte / Sul
Zona climática de Inverno: I1
Zona climática de Verão: V3
Altitude: 330 m
Alteração em função da altitude? Não
Afastamento da orla marítima: 118 km
Número de graus dia (GD): 1460
Duração da estação de aquecimento: 6,0 meses
Temperatura exterior do ar no Verão: 36º
Energia solar média mensal incidente: 108 kWh/m2.mês
No Quadro 14, resumem-se os valores obtidos para as Nic, Ni, Nvc, Nv, Nac, Na, Ntc e Nt,
parâmetros energéticos relativos ao estudo térmico do edifício.
Quadro 14 – Resultados obtidos referentes ao estudo térmico do edifício no concelho de Estremoz
Nic Ni Nvc Nv Nac Na Ntc Nt Classe
energética
do edifício
kWh/m2.ano Kgep/m
2
62,42 72,75 10,12 32 14,56 32,27 3,16 5,30
Nic/Ni Nvc/Nv Nac/Na Ntc/Nt B
0,86 0,32 0,45 0,60
Pelo Quadro 14, verifica-se que todos os parâmetros satisfazem os requisitos mínimos do
regulamento visto que os valores limite das Ni, Nv, Na e Nt não ultrapassam os valores das Nic, Nvc,
Nac, e Ntc.
A classe energética do edifício altera-se para a B comparativamente com o edifício-modelo,
necessitando de mais energia para satisfazer as necessidades nominais de aquecimento (Nic) e de
arrefecimento (Nvc).
As Nac no estudo térmico abordado são semelhantes às do edifício-modelo, devido ao parâmetro
Esolar ser muito semelhante entre ambos. Tal facto pode comparado, consultando os Quadros 12 e 15.
65
Quadro 15 - Balanço energético mensal e anual do sistema solar térmico para o concelho de Estremoz (output do programa SolTerm 5.0)
4.5 Edifício residencial unifamiliar em Vale Pardinho, concelho de Alcanena (I2-V2)
Nesta subsecção, o estudo térmico do edifício em análise consiste na mesma moradia unifamiliar
considerada na subsecção 4.3, mas desta vez inserida na localidade de Vale Pardinho no concelho
de Alcanena.
No Quadro 16 estão sintetizados os dados climáticos necessários para elaboração do estudo térmico
do edifício.
Quadro 16 - Dados climáticos para a execução de estudo térmico do edifício no concelho de Alcanena
Dados climáticos para a execução de estudo térmico
Localização: Vale Pardinho, Alcanena
Orientação: Norte / Sul
Zona climática de Inverno: I2
Zona climática de Verão: V2
Altitude: 104 m
Alteração em função da altitude? Não
Afastamento da orla marítima: 38 km
Número de graus dia (GD): 1680
Duração da estação de aquecimento: 6,0 meses
Temperatura exterior do ar no Verão: 33º
Energia solar média mensal incidente: 93 kWh/m2.mês
No Quadro 17, resumem-se os valores obtidos para as Nic, Ni, Nvc, Nv, Nac, Na, Ntc e Nt,
parâmetros energéticos relativos ao estudo térmico do edifício.
Quadro 17 – Resultados obtidos referentes ao estudo térmico do edifício no concelho de Alcanena
Nic Ni Nvc Nv Nac Na Ntc Nt Classe
energética
do edifício
kWh/m2.ano Kgep/m
2
80,24 83,03 1,41 18 15,06 32,27 3,64 5,27
Nic/Ni Nvc/Nv Nac/Na Ntc/Nt B
0,97 0,08 0,47 0,69
66
Segundo o Quadro 17, verifica-se que todos os parâmetros energéticos satisfazem os requisitos
mínimos do regulamento, visto que os valores limite das Ni, Nv, Na e Nt não ultrapassam os valores
das Nic, Nvc, Nac, e Ntc.
A classe energética do edifício altera-se para a B comparativamente com o edifício-modelo,
necessitando de mais energia para satisfazer as necessidades nominais de aquecimento (Nic). Por
outro lado, o estudo térmico do edifício em análise necessita de menos energia para satisfazer as
necessidades nominais de arrefecimento (Nvc), comparativamente com o edifício-modelo.
O parâmetro Esolar, necessário para o cálculo das Nac no estudo térmico do edifício, pode ser
consultado a partir do Quadro 18.
Quadro 18 - Balanço energético mensal e anual do sistema solar térmico para o concelho de Alcanena (output do programa SolTerm 5.0)
4.6 Edifício residencial unifamiliar em Donões, concelho de Montalegre (I3-V1)
Nesta subsecção, o estudo térmico do edifício em análise consiste na mesma moradia unifamiliar
considerada na subsecção 4.3, mas desta vez inserida na localidade de Donões no concelho de
Montalegre.
No Quadro 19 estão sintetizados os dados climáticos necessários para elaboração do estudo térmico
do edifício.
67
Quadro 19 - Dados climáticos para a execução de estudo térmico do edifício no concelho de Montalegre
Dados climáticos para a execução de estudo térmico
Localização: Donões, Montalegre
Orientação: Norte / Sul
Zona climática de Inverno: I3
Zona climática de Verão: V1
Altitude: 960 m
Alteração em função da altitude? Não
Afastamento da orla marítima: 87 km
Número de graus dia (GD): 2820
Duração da estação de aquecimento: 7,7 meses
Temperatura exterior do ar no Verão: 30º
Energia solar média mensal incidente: 90 kWh/m2.mês
Embora a localidade de Donões esteja a uma altitude de 960 metros, o estudo térmico não sofre
alterações em termos de zona climática a considerar, já que esta insere-se na zona climática de
Inverno I3, não havendo alteração do número de gaus-dias (GD) e duração na estação de
aquecimento (meses). Tal facto pode ser confirmado recorrendo ao Quadro III.2 do Anexo III do
RCCTE.
A mesma verificação deve ser feita para a zona climática de Verão (V1). Esta também não sofre
alteração derivada da altitude, pois apresenta a mesma temperatura exterior de projecto referida no
Quadro 19 e no Quadro III.3 do Anexo III do RCCTE.
A classe de exposição do edifício ao vento também não se altera visto o edifício possuir uma altura
inferior a 10 metros e rugosidade do tipo III. Tal consideração permite que a classe de exposição do
mesmo continue igual a 3 comparada com os outros estudos térmicos abordados.
No Quadro 20, resumem-se os valores obtidos para as Nic, Ni, Nvc, Nv, Nac, Na, Ntc e Nt,
parâmetros energéticos relativos ao estudo térmico do edifício.
Quadro 20 - Resultados obtidos referentes ao estudo térmico do edifício no concelho de Montalegre
Nic Ni Nvc Nv Nac Na Ntc Nt Classe
energética
do edifício
kWh/m2.ano Kgep/m
2
149,24 136,32 1,23 16 16,67 32,27 5,77 5,73
Nic/Ni Nvc/Nv Nac/Na Ntc/Nt C
1,09 0,08 0,52 1,01
Pelo Quadro 20, verifica-se que os parâmetros energéticos não são satisfeitos ao nível das Nic e Ntc.
Desta forma, o projecto térmico terá forçosamente que sofrer alterações, nomeadamente em termos
das Nic de modo a verificar os requisitos regulamentares.
A classe energética do edifício altera-se para a C comparativamente com o edifício-modelo. Segundo
o Sistema de Certificação Energética (SCE), o estudo térmico do edifício tem de ser revisto, de modo
a baixar para uma classe energética no mínimo igual a B-, ou seja, para um quociente 𝑁𝑡𝑐/𝑁𝑡 inferior
a 1,00.
68
A ilegalidade da situação será revista na subsecção 4.8.3, quando o estudo térmico do edifício
inserido no concelho em causa for verificado para a obtenção de classe energética igual a A.
O parâmetro Esolar, necessário para o cálculo das Nac do estudo térmico do edifício em Donões pode
ser consultado a partir do Quadro 21.
Quadro 21 - Balanço energético mensal e anual do sistema solar térmico para o concelho de Montalegre (output do programa SolTerm 5.0)
4.7 Edifício unifamiliar em Souto Côvo, Lamego (I3-V3)
Nesta subsecção, o estudo térmico do edifício em análise, consiste na mesma moradia unifamiliar
considerada na subsecção 4.3, mas desta vez inserida na localidade de Souto Côvo no concelho de
Lamego.
No Quadro 21 estão sintetizados os dados climáticos necessários para elaboração do estudo térmico
do edifício.
Quadro 22 - Dados climáticos para a execução de estudo térmico do edifício no concelho de Lamego
Dados climáticos para a execução de estudo térmico
Localização: Souto Côvo, Lamego
Orientação: Norte / Sul
Zona climática de Inverno: I3
Zona climática de Verão: V3
Altitude: 430 m
Alteração em função da altitude? Não
Afastamento da orla marítima: 73 km
Número de graus dia (GD): 2360
Duração da estação de aquecimento: 6,3 meses
Temperatura exterior do ar no Verão: 35º
Energia solar média mensal incidente: 90 kWh/m2.mês
No Quadro 23, resumem-se os valores obtidos para as Nic, Ni, Nvc, Nv, Nac, Na, Ntc e Nt,
parâmetros energéticos relativos ao estudo térmico do edifício.
69
Quadro 23 – Resultados obtidos referentes ao estudo térmico do edifício no concelho de Lamego
Nic Ni Nvc Nv Nac Na Ntc Nt Classe
energética
do edifício
kWh/m2.ano Kgep/m
2
125,73 114,82 6,27 26 16,55 32,27 5,13 5,62
Nic/Ni Nvc/Nv Nac/Na Ntc/Nt B-
1,10 0,24 0,51 0,91
Analisando o Quadro 23, verifica-se que as Nic não satisfazem os requisitos do regulamento. À
semelhança do estudo térmico desenvolvido na subsecção 4.6, o projecto térmico terá forçosamente
que sofrer alterações de modo a cumprir o regulamento.
A classe energética do edifício altera-se para a B- comparativamente com o edifício-modelo, no
entanto, esta classificação não é valida pois o estudo térmico não verifica os requisitos do RCCTE.
A ilegalidade da situação será revista na subsecção 4.8.4, quando o estudo térmico do edifício for
verificado para obtenção de classe energética igual a A.
O parâmetro Esolar, necessário para o cálculo das Nac do estudo térmico do edifício em Souto Côvo
pode ser consultado a partir do Quadro 24.
Quadro 24 - Balanço energético mensal e anual do sistema solar térmico para o concelho de Lamego (output do programa SolTerm 5.0)
4.8 Atribuição de classe energética A aos edifícios dos concelhos de Estremoz, Alcanena,
Montalegre e Lamego
Nesta subsecção, será dado ênfase à revisão dos projectos térmicos para os edifícios inseridos nos
concelhos de Estremoz (I1-V3), Alcanena (I2-V2), Montalegre (I3-V1) e Lamego (I3-V3),
nomeadamente ao nível da adição e/ou alteração de equipamentos e pormenores construtivos com
vista à melhoria da eficiência energética dos mesmos.
70
Com estas alterações, pretende-se projectar os edifícios com desempenho energético semelhante
entre si, dentro da classe energética do edifício com a melhor eficiência energética que corresponde
ao edifício inserido no concelho de Portimão (I1-V1).
4.8.1 Alterações ao projecto térmico do edifício residencial no concelho de Estremoz
A alteração relativa ao projecto térmico do edifício inserido no concelho de Estremoz, com vista à
obtenção de classe energética A, é simples e eficaz. A solução encontrada passa pela alteração do
equipamento de apoio utilizado no sistema solar térmico na preparação de AQS.
No estudo térmico abordado na subsecção 4.4, considerou-se a utilização de um esquentador da
marca Vulcano, modelo WRDG-14, com rendimento parcial a 30% igual a 78% e sem isolamento da
rede de água (-10%).
Com o objectivo de alcançar a classe energética A para o edifício em causa, opta-se pela utilização
de uma caldeira mural de condensação da marca Junkers, modelo ZWB 7-26, com rendimento parcial
a 30% igual a 97% e com isolamento da rede de água, que na prática permite considerar uma
eficiência de conversão do sistema de apoio de preparação de AQS (𝜂a) igual a 97%. A ficha técnica
cedida pelo fabricante relativa à caldeira mural encontra-se sintetizada no Quadro 25.
Quadro 25 - Informação do fabricante para a caldeira mural de condensação Junkers
Modelo Potência máxima útil Potência mínima útil Consumo energético Compatível com
solar
ZWB7-26
Aquecimento (kW) Aquecimento (kW) máx. potência (kW) Sim (+) kit solar
21,8 7,8 20,8
Rendimento nominal 100%
Rendimento parcial 30%
Caudal AQS Tª de avanço
Maior ou igual que: (l/min) desde ºC até ºC
106,00% 97,00% 12,0 35 90
Com a alteração do sistema de apoio à preparação de AQS, o Quadro 26 resume os valores obtidos
para as Nic, Ni, Nvc, Nv, Nac, Na, Ntc e Nt, parâmetros energéticos relativos à revisão do estudo
térmico abordado na subsecção 4.4.
Quadro 26 - Resultados referentes à revisão do estudo térmico para o edifício no concelho de Estremoz
Nic Ni Nvc Nv Nac Na Ntc Nt Classe
energética
do edifício
kWh/m2.ano Kgep/m
2
62,42 72,75 10,12 32 5,39 32,27 2,37 5,30
Nic/Ni Nvc/Nv Nac/Na Ntc/Nt A
0,86 0,32 0,17 0,45
71
Comparando os Quadros 14 e 26, a alteração referida incide sobre o valor das necessidades de
energia útil na preparação de AQS (Nac), reformulando posteriormente o valor das necessidades de
energia primária (Ntc) e consequentemente a classe energética do edifício.
A alteração do equipamento de apoio utilizado no sistema solar térmico na preparação de AQS
apresenta-se como fundamental, já que o esquentador referido apenas apresenta um rendimento
nominal de 68% (considerar situação que a rede de água não é isolada), ao passo que a caldeira
mural de condensação apresenta o valor de 97%. Deste modo, existe uma clara diminuição de perda
de energia no aquecimento de AQS, situação que altera positivamente a sua classe energética.
4.8.2 Alterações ao projecto térmico do edifício residencial no concelho de Alcanena
As alterações referentes ao projecto térmico do edifício para a localidade de Vale Pardinho, concelho
de Alcanena, com vista à obtenção de classe energética A em termos de eficiência energética, são
mais complexas quando comparadas com o caso anterior.
Pelo estudo térmico da subsecção 4.5, o valor das necessidades nominais de aquecimento (Nic) é
elevado, ou seja, são necessárias quantidades de energia consideráveis para aquecimento do
edifício. Este facto decorre do edifício estar inserido numa zona climática de Inverno mais agreste
(I2), comparativamente com o edifício-modelo (I1).
Uma das soluções encontradas para alterar a classe energética do edifício em causa passa pelo
isolamento da laje do piso térreo, de modo a evitar-se o contacto directo com o solo, permitindo
minimizar as perdas energéticas do edifício. Outra das soluções encontradas, consiste na alteração
do equipamento de apoio utilizado no sistema solar térmico na preparação de AQS.
À semelhança da solução encontrada para a subsecção 4.8.3, o equipamento de apoio utilizado no
sistema térmico na preparação de AQS, será a caldeira mural de condensação da marca Junkers,
modelo ZWB 7-26, em que os dados técnicos estão referidos no Quadro 25.
O isolamento da laje do piso térreo é feito mediante a inserção de blocos de laje aligeirada com 30
milímetros de espessura, em que os pormenores técnicos estão representados no Anexo
PORMENORES TÉCNICOS 1. No Quadro 27 estão expressos os dados técnicos relativos ao
pavimento do piso térreo.
Quadro 27 - Dados técnicos de pavimento em contacto com espaço não-útil
Constituição e (m) λ (W/m.ºC) R (m².ºC/W)
Mosaico Cerâmico, densidade 2200-2400 kg/m2 0,008 1,040 0,01
EPS Poliestireno Expandido Moldado > 20 kg/m3 0,080 0,037 2,16
Betonilha de regularização 1800-2000 kg/m2 0,020 1,300 0,02
Laje Aligeirada, blocos > 0,30, 2 faixas 0,180
0,30
Rse + Rsi - - 0,34
Total 0,288
2,83
U (1/R) = 0,35
72
Tratando-se então de um pavimento em contacto com um espaço não-útil, pois é criada uma caixa-
de-ar entre o pavimento e o solo, é necessário calcular o parâmetro 𝜏. Os dados para seu cálculo
estão patentes no Quadro 28, recorrendo-se numa fase final à Tabela IV.1 do Anexo IV do RCCTE.
Quadro 28 - Parâmetros necessários para o cálculo de 𝝉 do espaço não-útil
Local Função Ai (m2) Au (m
2) (Ai / Au) 𝜏
Desvão sanitário Sem Função 73,30 12,04 6,09 0,6
O índice 𝜏 possibilita a adição do valor das perdas de calor associadas a pavimentos sobre espaços
não-úteis à tabela de Qlna (subsecção 3.7.2.1), de acordo com o Quadro 29..
Quadro 29 - Parâmetro a adicionar às perdas associadas à envolvente interior do edifício
Pavimentos sobre espaços não-úteis Área (m2) U (W/m
2ºC) 𝜏 A.U.𝝉 (W/ºC)
Pavimento sobre desvão sanitário, com a altura de 0,30 cm
73,30 0,35 0,60 15,57
Com as alterações referidas ao projecto térmico, o Quadro 30 resume os valores obtidos para as Nic,
Ni, Nvc, Nv, Nac, Na, Ntc e Nt, parâmetros energéticos relativos à revisão do estudo térmico
abordado na secção 4.5.
Quadro 30 - Resultados obtidos referentes à revisão do estudo térmico do edifício no concelho de Alcanena
Nic Ni Nvc Nv Nac Na Ntc Nt Classe
energética do
edifício
kWh/m2.ano Kgep/m
2
64,77 89,94 1,41 18 5,89 32,27 2,40 5,33
Nic/Ni Nvc/Nv Nac/Na Ntc/Nt A
0,72 0,08 0,18 0,45
Comparando os Quadros 17 e 30, as alterações referidas incidem sobre as necessidades nominais
de aquecimento (Nic) e as necessidades nominais de energia útil na preparação de AQS (Nac), que
posteriormente alteram as necessidades nominais de energia primária (Ntc) e consequentemente a
classe energética de eficiência do edifício.
O isolamento da laje do piso térreo contribui directamente para o valor obtido de Nic, no sentido em
que consegue-se conservar mais energia no edifício, sendo necessário fornecer menor quantidade
para seu aquecimento.
A utilização da caldeira mural como sistema de apoio à preparação de AQS, apresenta o mesmo
significado referido na subsecção 4.8.1, existindo uma clara diminuição da perda de energia no
aquecimento de AQS.
Estas duas alterações ao projecto térmico permitem obter uma classe energética A no edifício
inserido na localidade de Vale de Pardinho, concelho de Alcanena.
73
4.8.3 Alterações ao projecto térmico do edifício residencial no concelho de Montalegre
As alterações referentes ao projecto térmico do edifício para a localidade de Donões, concelho de
Montalegre, com vista à obtenção de classe energética A em termos de eficiência energética, passam
pela adição de bombas de calor e o isolamento da laje do piso térreo.
Quanto ao número de bombas de calor, considera-se a colocação de uma unidade em cada quarto,
num total de três unidades. Os três equipamentos da marca Sanyo apresentam capacidade nominal
igual a 9000 BTU/hr, com unidade interior de modelo SAP-KR 94EH e unidade exterior de modelo
SAP-CR 94EH. Para a sala de estar e cozinha considera-se a utilização de duas bombas de calor da
marca Sanyo com capacidade nominal de 18000 BTU/hr, unidade interior de modelo SAP-KR 184EH
e unidade exterior de modelo SAP-CR 184EH/DH.
A diferença entre as capacidades nominais das bombas de calor dos quartos e sala de estar/cozinha
explica-se pelo facto destas duas últimas divisões referidas serem os locais com as maiores
necessidades de aquecimento e arrefecimento no edifício, de modo a manterem constantes as
temperaturas referência previstas pelo regulamento durante as estações de aquecimento e de
arrefecimento.
No Quadro 30 encontra-se a informação indicada pelo fabricante relativa às bombas de calor, obtida
perante condições nominais de temperatura interior e exterior, em que é garantido uma amplitude de
temperatura de arrefecimento do ar interior entre 19°C e os 27°C, com condições de temperatura
exteriores entre os 24°e 35°C. Quanto à temperatura de aquecimento do ar interior, em que a
temperatura de referência é igual a 20°C, as condições de temperatura exteriores devem variar entre
os 6°C e 7°C.
Quadro 31 - Informação do fabricante relativa às bombas de calor a colocar no edifício
Fonte: Sayno, 2010
74
A potência dos aparelhos de climatização é expressa em Watts ou BTU/hora (1 BTU /hora = 1 Watt x
3,413), exprimindo a capacidade de desempenho energético dos mesmos (ECO EDP, 2010).
A escolha de um equipamento de climatização deve ser efectuada tendo em consideração a
qualidade térmica do edifício, no entanto, não devem ser adquiridos sem ter o apoio de um técnico
qualificado para tal. O quadro 32 representa a conversão da potência nominal de BTU/hora para
Watts, unidade utilizada nos regulamentos RCCTE e RSECE.
Quadro 32 - Conversão de potência de bombas de calor de BTU/hr para kW
Potência do Equipamento
BTU/hr kW
9000 2,6
18000 5,3
Fonte: ECO EDP, 2010
Pelo Quadro 32, o somatório da potência nominal das cinco bombas de calor corresponde a 18,4 kW,
valor abaixo dos 25 kW permitido pelo RCCTE para climatização de edifícios.
No isolamento da laje do piso térreo consideram-se as mesmas características técnicas presentes no
Quadro 27. O valor de 𝜏, assim como o valor das perdas associadas à envolvente interior (Qlna), não
sofrem alterações, podendo ser consultados directamente pelos Quadros 28 e 29 respectivamente.
A adição de bombas de calor e o isolamento da laje do piso térreo alteram significativamente o valor
dos paramentos energéticos verificados na subsecção 4.6. No Quadro 33, resumem-se os valores
obtidos para as Nic, Ni, Nvc, Nv, Nac, Na, Ntc e Nt relativas à revisão do estudo térmico abordado na
subsecção referida.
Quadro 33 - Resultados obtidos referentes à revisão do estudo térmico do edifício no concelho de Montalegre
Nic Ni Nvc Nv Nac Na Ntc Nt Classe
energética
do edifício
kWh/m2.ano Kgep/m
2
112,74 147,91 1,23 16 16,67 32,27 2,35 5,83
Nic/Ni Nvc/Nv Nac/Na Ntc/Nt A
0,76 0,08 0,52 0,40
Comparando os Quadros 20 e 33, as alterações incidem sobre as necessidades nominais de
aquecimento (Nic), que posteriormente alteram as necessidades de energia primária (Ntc) e
consequentemente a classe energética de eficiência do edifício.
A adição do grupo de bombas de calor não resolve por si só a questão do valor das Nic ser inferior a
Ni. Tal acontece devido ao edifício continuar a perder energia pelo contacto directo do pavimento do
piso térreo com o solo, fazendo com que o regulamento não seja cumprido ao nível das Nic.
O isolamento da laje do piso térreo apresenta-se como pormenor construtivo essencial no
cumprimento do RCCTE, possibilitando a conservação de energia e reduzindo o valor da quantidade
a fornecer ao edifício.
75
A inserção de cinco bombas de calor e isolamento da laje do piso térreo permitem a alteração da
classe energética para a designação A no edifício inserido na localidade de Donões, concelho de
Montalegre.
4.8.4 Alterações ao projecto térmico do edifício residencial no concelho de Lamego
As alterações referentes ao projecto térmico do edifício para a localidade de Souto Côvo, concelho de
Lamego, com vista à obtenção de classe energética A em termos de eficiência energética, são em
tudo semelhante às referidas na subsecção 4.8.3, ou seja, a adição de um conjunto de bombas de
calor e o isolamento da laje do piso térreo.
No estudo térmico do edifício é considerado novamente a adição de cinco bombas de calor, três para
os quartos com potência nominal de 9000 BTU/hr e duas bombas de calor com potência nominal de
18000 BTU/hr (mesma marca e modelos de unidade interior e exterior referidos na subsecção 4.8.3).
O isolamento da laje do piso térreo apresenta os mesmos dados técnicos referidos na subsecção
4.8.2 (Quadro 27), assim como o valor do parâmetro 𝜏 e a adição do valor das perdas associadas à
envolvente interior (Quadros 28 e 29).
O Quadro 34 resume os valores obtidos para as Nic, Ni, Nvc, Nv, Nac, Na, Ntc e Nt, parâmetros
energéticos relativos à revisão do estudo térmico abordado na subsecção 4.7.
Quadro 34 - Resultados obtidos referentes à revisão do estudo térmico do edifício no concelho de Lamego
Nic Ni Nvc Nv Nac Na Ntc Nt Classe
energética
do edifício
kWh/m2.ano Kgep/m
2
95,17 124,52 6,27 26 16,55 32,27 2,24 5,71
Nic/Ni Nvc/Nv Nac/Na Ntc/Nt A
0,76 0,24 0,51 0,39
Comparando os Quadros 23 e 34, as alterações incidem sobre as necessidades nominais de
aquecimento (Nic), que posteriormente alteram as necessidades de energia primária (Ntc) e
consequentemente a classe energética de eficiência do edifício.
Mais uma vez, a adição do grupo de bombas de calor ao edifício não resolve só por si a questão do
valor das Nic ter que ser inferior às Ni, pelo que foi explicado na subsecção 4.8.2.
A inserção de cinco bombas de calor, bem como o isolamento da laje do piso térreo, permitem a
alteração da classe energética para a designação A no edifício inserido na localidade de Souto Côvo,
concelho de Lamego.
76
5 Considerações Finais e Perspectivas de Trabalho Futuro
5.1 Considerações finais
Nesta dissertação, foi realizado um esforço de compilação sobre a informação pertinente à projecção
térmica em edifícios, com vista à verificação dos requisitos mínimos presentes no RCCTE.
A principal conclusão que se retira deste trabalho, consiste no facto de se demonstrar que nem todos
os edifícios idealizados com uma determinada constituição arquitectónica podem ser implementados
nos diversos concelhos de Portugal Continental, derivado das condições climáticas heterogéneas
existentes no País. Este facto demonstra a importância dos dados climáticos a considerar nos
estudos térmicos de edifícios, consoante o concelho onde o mesmo se insere.
A variabilidade das condições climáticas influência directamente a quantidade de energia fornecida
aos edifícios, em termos das necessidades nominais de aquecimento (Nic), de arrefecimento (Nvc) e
na preparação de AQS. Tal facto constata-se na classe energética obtida para o edifício na localidade
de Porto de Lagos, concelho de Portimão (classe A) e para o edifício inserido na localidade de
Donões, concelho de Montalegre (classe C). Apesar dos dois estudos térmicos variarem apenas nos
dados climáticos a considerar, devido à zona climática do concelho de Montalegre (I3), os seus
gastos com o aquecimento são bastante mais elevados comparativamente com o edifício no concelho
de Portimão (I1), pelo facto de Montalegre possuir uma maior duração da estação de aquecimento e
um maior número de graus-dias (7,7 meses, 2820ºC.dias) que Portimão (5,3 meses, 940ºC.dias), o
que atesta a severidade do clima no concelho de Montalegre.
Outro pormenor climático que influência o desempenho térmico de edifícios, prende-se com os gastos
energéticos no aquecimento de AQS. Pelos resultados obtidos em termos das Nac, percepciona-se
que existem menores gastos na preparação de AQS nos concelhos a Sul de Portugal (Portimão e
Estremoz), comparado com os concelhos do Norte de País (Montalegre e Lamego). Tal ocorrência
explica-se pelo facto de existir maior quantidade de radiação solar disponível no Sul do País, o que
permite um maior aproveitamento de radiação solar por parte dos sistemas colectores solares
térmicos implantados na cobertura dos edifícios. Por outro lado, verifica-se uma queda abrupta dos
gastos energéticos na preparação de AQS nos concelhos de Estremoz e Alcanena pela utilização de
caldeira mural de condensação como sistema de apoio aos colectores solares, devido ao seu elevado
rendimento (97%), o que permite minimizar perdas energéticas. Neste sentido, o aquecimento de
AQS por via de sistemas colectores solares térmicos apresenta-se como solução de grande utilidade
na racionalização de energia, com maior incidência nos meses correspondentes à estação de
arrefecimento devido à maior disponibilidade de radiação solar em Portugal.
Ainda na linha de raciocínio do parágrafo anterior, uma das críticas que se pode fazer ao RCCTE
consiste no elevado peso que as Nac apresentam nas equações referentes às necessidades globais
anuais nominais de energia primária (Ntc) e seu valor máximo admissível (Nt) - equações 34 e 35,
respectivamente. Pela equação 34, verifica-se que Nic e Nvc apresentam uma ponderação 10 vezes
inferior às Nac, permitindo que pequenas alterações na modelação do parâmetro em causa tenham
77
um impacte considerável no cálculo final de Ntc. O mesmo ocorre na equação 35 em que o cálculo de
Nt é influenciado pela baixa ponderação de Ni e Nv relativamente a Na.
Outra das conclusões retiradas consiste no grau de isolamento dos elementos exteriores que os
edifícios devem possuir, com o intuito de minimizar perdas e ganhos excessivos de energia. De modo
a minimizarem-se tais ganhos e perdas energéticas, devem ser introduzidas soluções construtivas
que permitam atingir um maior nível de conservação de energia. Neste trabalho, essas medidas
passaram pela qualidade e quantidade de isolamento térmico utilizado em elementos exteriores,
nomeadamente, em paredes, cobertura, piso térreo, pilares, vigas e portas; e pela utilização de
estores protectores de envidraçados compostos por vidro duplo, caixilharia redutora de infiltrações de
ar e pala horizontal na cobertura.
Apesar das soluções construtivas apresentadas, na estação de aquecimento, os ganhos térmicos
resultantes dos envidraçados e internos não são suficientes para compensar os gastos com as Nic.
Por outro lado, às Nvc pressupõem-se gastos energéticos bastante inferiores quando comparados
com as Nic, pelo facto de haver no edifício soluções construtivas exclusivamente dedicadas à
minimização de ganhos energéticos não-úteis, como o sombreamento causado pela pala na
cobertura e a existência de sistemas que protegem os envidraçados da radiação solar directa,
nomeadamente os estores. Os sistemas referidos, aliados ao poder da ventilação natural dos
edifícios, resolvem em grande parte os problemas relacionados com o sobreaquecimento das
fracções autónomas.
À excepção do edifício-modelo, a atribuição de classe energética A aos edifícios em estudo só é
atingida pela introdução de soluções construtivas ou de equipamentos que influenciem a climatização
ou a minimização de perdas energéticas dos mesmos.
No caso do edifício inserido no concelho de Estremoz, a revisão do seu estudo térmico com vista à
alteração da sua classe energética, passa pela substituição do esquentador por caldeira mural de
condensação pelas razões já referidas.
Para o edifício inserido no concelho de Alcanena, a revisão do seu estudo térmico com vista à
alteração da sua classe energética, consiste na introdução caldeira mural de condensação em
substituição do esquentador tal como referido; e pela solução construtiva de isolamento da laje do
piso térreo. Com o isolamento do piso térreo, pressupõe-se a conservação de maior quantidade de
energia, possibilitando menores gastos com o aquecimento do edifício.
Ainda relativamente à laje do piso térreo, referir que pelo facto do RCCTE não considerar a existência
de requisitos térmicos de pavimentos em contacto com o solo, tal situação deve ser revista numa
futura revisão do RCCTE, pois como foi demonstrado, verifica-se uma clara perda energética pelo
insuficiente isolamento da laje do pavimento, prejudicando o desempenho energético de edifícios.
Nos casos dos edifícios inseridos nos concelhos de Montalegre e Lamego, visto serem semelhantes
em termos do seu comportamento térmico, as soluções encontradas para alteração das suas classes
78
energéticas passam pelo isolamento do piso térreo (vantagens explicadas nos parágrafos anteriores)
e pela inserção de bombas de calor para climatização dos edifícios. Nestes casos, foi tido em
consideração a escolha de equipamentos com COP elevado (inserção de três bombas de calor com
potência nominal de 2,6 kW nos quartos e duas bombas de calor com potência nominal de 5,3 kW na
sala de estar e cozinha, com COP entre 3,21 e 3,22 em termos de arrefecimento, respectivamente.
As soluções referidas, aliadas às características de isolamento térmico consideradas, proporcionam a
redução drástica de gastos energéticos com as Nic, influenciando favoravelmente as classes
energéticas dos edifícios em causa, reflectindo-se nos melhores desempenhos energéticos obtidos.
Referidas as soluções técnicas a adoptar com vista à melhoria da eficiência energética de edifícios,
importa salientar o parâmetro baseado na utilização racional da energia por parte dos ocupantes, o
que implica a alteração de comportamentos através adopção de atitudes que permitam uma melhor
utilização da energia e de equipamentos, mantendo os mesmos níveis de conforto ambiente nos
edifícios.
Concluindo, é inquestionável a necessidade dos ocupantes de edifícios viverem numa simbiose de
soluções construtivas e de boas práticas correntes do dia-a-dia, de forma a minimizarem-se os gastos
energéticos resultantes do sector residencial.
5.2 Perspectivas de trabalho futuro
De modo a aprofundar a informação resultante dos casos de estudo analisados entre as subsecções
4.8.1 e 4.8.4, seria interessante complementa-los com estudos económicos relativos aos custos
associados à construção e inserção de sistemas de aquecimento / arrefecimento nos edifícios
referidos, de modo a perspectivar em que localidade seria mais económico a construção do edifício
residencial unifamiliar a longo prazo.
No campo das necessidades nominais de aquecimento (Nic) e de arrefecimento (Nvc), poderia ter
interesse a inclusão de soluções arquitectónicas passivas solares como a inserção de paredes de
trombe, chaminés solares, ou clarabóias, de modo a perspectivar-se em que medida essas soluções
influenciariam os gastos energéticos com as Nic e Nvc.
Outra vertente de prolongação de estudo poderia passar pela estimação do tempo de vida útil dos
edifícios referidos, reunindo-se um conjunto de informação útil sobre os materiais aplicados na sua
reabilitação, de modo a promover a avaliação integrada de todos os impactes ambientais associados
à actividade, com identificação das oportunidades para a sua minimização. A Análise de Ciclo de Vida
(ACV) dos processos de reabilitação dos edifícios existentes permitiria identificar a origem dos
impactes ambientais e possibilitar a sua mitigação através do uso eficiente de materiais e energia.
Deste modo, seria possível identificar os pontos de actuação passíveis de melhoria, com a
consequente redução do consumo de recursos e das emissões ambientais, passando também pela
economia de custos.
79
Bibliografia
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81
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Envolvente do Edifício. Série ITE 50, LNEC. ISBN: 972-49-2065-8.
Vale, B., Vale R., (1980). A Casa Auto-Suficiente. Editorial Presença.
Sites Consultados
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Água Quente Solar, http://www.aguaquentesolar.com/, em 4/4/2010
Casa Certificada, http://www.casacertificada.pt/, em 22/5/2010
Direcção Geral de Geologia e Energia, http://www.dgge.pt/, em 28/03/2010
Eco EDP, http://www.eco.edp.pt/, 9/5/2010
EDP - Energias de Portugal, http://www.edp.pt, 9/5/2010
Equipamentos Sanyo, http://www.sanyo.pt/site/, em 4/4/2010
Equipamentos Vulcano, http://www.vulcano.pt/, em 4/4/2010
European Commission Energy, http://ec.europa.eu/energy/demand/index_en.htm, em
28/8/2010
Portal da Eficiência Energética, http://www.eficiencia-energetica.com/, em 5/5/2010
Portal das Energias Renováveis, http://www.energiasrenovaveis.com/, em 5/5/2010
Programa para a eficiência energética em edifícios, http://www.p3e-portugal.com/, 28/3/2010
Sociedade Portuguesa de Energia Solar, http://www.spes.pt/, em 2/8/2010
i
Anexos
ii
Anexo MEDIÇÕES GERAIS
COBERTURAS
Nome Un N.º
Partes Comp. Larg. Alt.
Área parc.
Perímetro parc.
Área total
Perímetro total
Área da cobertura
m2
1 15,27 4,80 - 73,30
0,00
- 73,30
Perímetro da cobertura
m
2 15,27
30,54
2
4,80
9,60
-
40,14
PAREDES EXTERIORES
Alçado Sul / Parede Exterior 1 - P. Ext. 1
Nome Un N.º
Partes
Comp. Larg. Alt. Área parc.
Área total
Quantidades, Alçado Sul
Paramento superior m
2
1 15,27
2,70 41,23 41,23
Paramento inferior 1 15,27
2,70 41,23 41,23
Pilares
m2
3
0,25 2,51 1,88 1,88
3
0,25 2,51 1,88 1,88
Vigas
m2
1 15,27
0,19 2,90 2,90
1 15,27
0,19 2,90 2,90 9,57 Área - Pilares e vigas
Janelas
m2
6
1,50 1,00 9,00 9,00
6
1,50 1,00 9,00 9,00 18,00 Área - Janelas
Caixas de estore
m2
6
1,70 0,26 2,65 2,65 5,30 Área - Caixas de estore
6
1,70 0,26 2,65 2,65 60,00 Comprimento - Padieiras, ombreiras ou peitoris
Portas
m2
0,00 Área - Portas
Alvenarias m2
49,59 49,59 Área - Paredes
Alçado Norte / Parede Exterior 2 - P. Ext. 2
Nome Un N.º
Partes
Comp. Larg. Alt. Área parc.
Área total
Quantidades, Alçado Norte
Paramento superior m
2
1 15,27
2,70 41,23 41,23
Paramento inferior 1 15,27
2,70 41,23 41,23
Pilares
m2
3
0,25 2,63 1,97 1,97
3
0,25 2,51 1,88 1,88
Vigas m
2
1 15,27
0,07 1,07 1,07
1 15,27
0,19 2,90 2,90 7,83 Área - Pilares e vigas
Janelas
m2
0,00
0,00 0,00 Área - Janelas
Caixas de estore
m2
0,00 0,00 Área - Caixas de estore
0,00 20,00 Comprimento - Padieiras,
ombreiras ou peitoris Portas
m
2
2
1,00 2,00 4,00 4,00
2
1,00 2,00 4,00 4,00 8,00 Área - Portas
Alvenarias m2
66,63 66,63 Área - Paredes
iii
Alçado Este / Parede Exterior 3 - P. Ext. 3
Nome Un N.º
Partes
Comp. Larg. Alt. Área parc.
Área total
Quantidades, Alçado Este
Paramento superior m
2
1 4,80
2,70 12,96 12,96
Paramento inferior 1 4,80
2,70 12,96 12,96
Pilares m2
0,00
0,00
Vigas m2
1 4,80
0,19 0,91 0,91
1 4,80
0,19 0,91 0,91 1,82 Área - Pilares e vigas
Janelas m2
0,00 Área - Janelas
0,00 0,00
Caixas de estore m2
0,00 0,00 Área - Caixas de estore
0,00 0,00 Comprimento - Padieiras,
ombreiras ou peitoris
Portas m2
0,00 Área - Portas
Alvenarias m
2
24,10 24,10 Área - Paredes
Alçado Oeste / Parede Exterior 4 - P.Ext 4
Nome Un N.º
Partes
Comp. Larg. Alt. Área parc.
Área total
Quantidades, Alçado Oeste
Paramento superior m
2
1 4,80
2,70 12,96 12,96
Paramento inferior 1 4,80
2,70 12,96 12,96
Pilares m2
0,00
0,00
Vigas m2
1 4,80
0,19 0,91 0,91
1 4,80
0,19 0,91 0,91 1,82 Área - Pilares e vigas
Janelas m2
0,00
0,00 0,00 Área - Janelas
Caixas de estore m2
0,00 0,00 Área - Caixas de estore
0,00 0,00 Comprimento - Padieiras,
ombreiras ou peitoris
Portas m2
0,00 Área - Portas
Alvenarias m2
24,10 24,10 Área - Paredes
Quantidades por actividade
Alçado Sul Paredes Área 49,59
Portas Área 0,00
Caixas de estore
Área 5,30
Alçado Norte Paredes Área 66,63
Portas Área 8,00
Caixas de estore
Área 0,00
Alçado Este Paredes Área 24,10
Portas Área 0,00
Caixas de estore
Área 0,00
Alçado Oeste Paredes Área 24,10
Portas Área 0,00
Caixas de estore
Área 0,00
Alçado Sul Janelas Área 18,00
Pilares/vigas Área 9,57
Padieras, ombreiras ou
peitoris
Área 60,00
Alçado Norte Janelas Área 0,00
Pilares/vigas Área 7,83
Padieras, ombreiras ou
peitoris
Área 20,00
Alçado Este Janelas Área 0,00
Pilares/vigas Área 1,82
Padieras, ombreiras ou
peitoris
Área 0,00
Alçado Oeste Janelas Área 0,00
Pilares/vigas Área 1,82
Padieras, ombreiras ou
peitoris
Área 0,00
iv
Anexo FACTORES SOLARES
Estação de Aquecimento:
Nota - Considerar no cálculo solar de vãos envidraçados do sector residencial a existência de, pelo menos, de cortinas interiores muito transparentes de cor clara.
g┴ = 0,70 Vidro simples incolor
g┴ = 0,63 Vidro duplo incolor
Estação de Arrefecimento
Nota - Saber sempre em todos os casos:
1º g┴v Factor solar do vidro
2º g┴100% Factor solar do vidro com cortina ou outro dispositivo
de modo a que:
g┴ = 0,3 x g┴ (vidro) + 0,7 x g┴ (protecção)
Dados:
Factor solar do vidro (g┴ v) = 0,75
Factor solar do vidro e cortina muito transparente (g┴100%) = 0,63
Factor solar do vidro com protecção 100% activa (g┴) = 0,666
Anexo FACTORES DE OBSTRUÇÃO
Factores de Sombreamento: Estação de Aquecimento (Inverno)
J1,0 J2,0 J3,0 J4,0 J5,0 J6,0 J1,1 J2,1 J3,1 J4,1 J5,1 J6,1
Xj 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Somb. Horizonte α (Fh) 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Pala Horizontal α (º) 9,89 9,89 9,89 9,89 9,89 9,89 20,78 20,78 20,78 20,78 20,78 20,78
Somb. Ele. Horizontal (Fo) 0,911 0,911 0,911 0,911 0,911 0,911 0,813 0,813 0,813 0,813 0,813 0,813
Somb. Ele. Vertical β (Ff) 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Fs = Fh . Fo . Ff 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 0,81 0,81 0,81 0,81 0,81 0,81
Selectividade Angular (Fw) 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90
Xj . Fs ≥ 0,27 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 0,81 0,81 0,81 0,81 0,81 0,81
Fracção envidraçada (Fg) 0,65 0,65 0,65 0,65 0,65 0,65 0,65 0,65 0,65 0,65 0,65 0,65
Factores de Sombreamento: Estação de Arrefecimento (Verão)
J1,0 J2,0 J3,0 J4,0 J5,0 J6,0 J1,1 J2,1 J3,1 J4,1 J5,1 J6,1
Somb. Horizonte α (Fh) 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Pala Horizontal α (º) 9,89 9,89 9,89 9,89 9,89 9,89 20,78 20,78 20,78 20,78 20,78 20,78
Somb. Ele. Horizontal (Fo) 0,878 0,878 0,878 0,878 0,878 0,878 0,744 0,744 0,744 0,744 0,744 0,744
Somb. Ele. Vertical β (Ff) 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Fs = Fh . Fo . Ff 0,88 0,88 0,88 0,88 0,88 0,88 0,74 0,74 0,74 0,74 0,74 0,74
Fracção envidraçada (Fg) 0,65 0,65 0,65 0,65 0,65 0,65 0,65 0,65 0,65 0,65 0,65 0,65
Selectividade Angular (Fw) 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85
v
Anexo CÁLCULO PARAMENTOS
Coeficientes de Transmissão Térmica
Descrição do elemento:
Cobertura:
Telhado: Telha Lusa, Laje maciça com 21 cm, isolamento térmico.
Esteira: Duas chapas de gesso cartonado a par.
(Forma um espaço não-útil, não ventilado)
Constituição e (m) λ (W/m.ºC) R (m².ºC/W)
Telha Lusa 0,015 0,500 0,03
Laje maciça em betão armado, percentagem de armadura 1-2% 0,160 2,300 0,07
EPS Poliestireno Expandido Moldado 13-15 kg/m3 0,080 0,042 1,90
Rse + Rsi - - 0,14
Total 0,255
2,14
U (1/R) = 0,47
Paredes exteriores
Constituição e (m) λ (W/m.ºC) R (m².ºC/W)
Reboco esponjado com densidade 1800-2000 kg/m3 0,015 1,300 0,01
Pano de tijolo cerâmico, furado, espessura 11 cm 0,110
0,27
Espaço de ar não ventilado
0,020
0,16
EPS Poliestireno Expandido Moldado 13-15 kg/m3 0,080 0,042 1,90
Pano de tijolo cerâmico, furado, espessura 11 cm 0,110
0,27
Reboco esponjado com densidade 1800-2000 kg/m3 0,015 1,300 0,01
Rse + Rsi - - 0,17
Total 0,350
2,80
U (1/R) = 0,36
Ponte térmica de pilares e vigas
Constituição e (m) λ (W/m.ºC) R (m².ºC/W)
Reboco esponjado com densidade 1800-2000 kg/m3 0,015 1,300 0,01
Pilar/viga em betão armado, aço > 2% do volume 0,250 2,500 0,10
EPS Poliestireno Expandido Moldado 13-15 kg/m3 0,060 0,042 1,43
Reboco esponjado com densidade 1800-2000 kg/m3 0,015 1,300 0,01
Rse + Rsi - - 0,17
Total 0,340
1,72
U (1/R) = 0,58
Ponte térmica de caixa de estore
Constituição e (m) λ (W/m.ºC) R (m².ºC/W)
Reboco esponjado com densidade 1800-2000 kg/m3 0,015 1,300 0,01
EPS Poliestireno Expandido Moldado 13-15 kg/m3 0,060 0,042 1,43
Caixa de estore normalizada, Caixinova, 260. mod. C 0,255
1,10
Reboco esponjado com densidade 1800-2000 kg/m3 0,015 1,300 0,01
Rse + Rsi - - 0,17
Total 0,345
2,72
U (1/R) = 0,37
vi
Porta exterior em madeira resinosa, semi-densa.
Constituição e (m) λ (W/m.ºC) R (m².ºC/W)
Madeira resinosa densa, em protecção exterior 0,022 0,180 0,12
EPS Poliestireno Expandido Moldado 13-15 kg/m3 0,020 0,042 0,48
Folha de madeira de casquinha, colada, em interior 0,001 0,015 0,07
Rse + Rsi - - 0,17
Total 0,043
0,84
U (1/R) = 1,20
Anexo FC IV. 1A
Perdas associadas à Envolvente Exterior
Paredes Exteriores
Área m
2
U W/m
2ºC
A.U W/ºC
S PAREDE 1 - Parede Ext. 1 49,59 0,36 17,72
N PAREDE 2 - Parede Ext. 2 66,63 0,36 23,82
E PAREDE 3 - Parede Ext. 3 24,10 0,36 8,61
W PAREDE 4 - Parede Ext. 4 24,10 0,36 8,61
N PAREDE 2 - Porta Ext. 1 8,00 1,20 9,58
S PAREDE 1 - Pontes térmicas Pilares/viga 1 9,57 0,58 5,56
N PAREDE 2 - Pontes térmicas Pilares/viga 2 7,83 0,58 4,55
E PAREDE 3 - Pontes térmicas Pilares/viga 3 1,82 0,58 1,06
W PAREDE 4 - Pontes térmicas Pilares/viga 4 1,82 0,58 1,06
S PAREDE 1 - Pontes térmicas Caixas de Estore 1 5,30 0,37 1,95
198,76 Total parcial 82,51
Pontes Térmicas Lineares Ligações entre:
Comprimento m
Ψ W/mºC
B.Ψ W/ºC
Fachada com pavimentos térrreos 40,14 1,80 72,25
Fachada com pavimentos sobre locais não aquecidos / exteriores
0,00
Fachada com pavimentos intermédios 36,89 0,25 9,22
Fachada com cobertura inclinada ou terraço 40,14 0,50 20,07
Fachada com varanda 3,25 0,40 1,30
Duas paredes verticais 30,48 0,20 6,10
Fachada com caixa de estore 5,30 0,00 0,00
Fachada com padieira, ombreira ou peitoril 80,00 0,20 16,00
Laje de escada entre o r/c e o 1.º andar 6,40 0,50 3,20
Fachada com palas 31,94 0,50 15,97
Total parcial 144,11
Perdas pela envolvente exterior da Fracção Autónoma W/ºC Total geral 226,62
vii
Anexo FC IV. 1B
Perdas associadas à Envolvente Interior
Coberturas interiores (tectos sob espaços não-úteis) Área m
2
U W/m
2ºC
𝝉 A.U.𝝉 W/ºC
Cobertura geral, com isolamento no interior do desvão 73,30 0,47 0,80 27,35
Total parcial 27,35
Perdas pela envolvente interior da Fracção Autónoma W/ºC Total geral 27,35
Incluir obrigatoriamente os elementos que separam a Fracção Autónoma dos seguintes espaços:
Zonas comuns em edifícios com mais de uma Fracção Autónoma;
Edifícios anexos;
Garagens, armazéns, lojas e espaços não-úteis similares;
Sótãos não-habitados.
Nota - Vão envidraçado, Simples, Vidro duplo, Espessura lâmina de ar de 16 mm, Dispositivo de oclusão nocturna com baixa permeabilidade ao ar (estore) W/(m
2.ºC) = 2,5
Anexo FC IV. 1C
Perdas associadas aos Vãos Envidraçados Exteriores
Vãos Envidraçados Exteriores U
W/m2ºC
Área m
2
U.A W/ºC
Verticais:
J1,0 2,50 1,50 3,75
J2,0 2,50 1,50 3,75
J3,0 2,50 1,50 3,75
J4,0 2,50 1,50 3,75
J5,0 2,50 1,50 3,75
J6,0 2,50 1,50 3,75
J1,1 2,50 1,50 3,75
J2,1 2,50 1,50 3,75
J3,1 2,50 1,50 3,75
J4,1 2,50 1,50 3,75
J5,1 2,50 1,50 3,75
J6,1 2,50 1,50 3,75
Horizontais:
Total geral = 18,00 45,00
viii
Anexo FC IV. 1D
Perdas associadas à Renovação do Ar
Área útil de pavimento (Ap) 146,59 m2
×
Pé-direito médio 2,70 m
=
Volume interior (V) 395,80 m3
VENTILAÇÃO NATURAL
Cumpre NP 1037-17 (S ou N)? N
Se Sim: Rph = 0,60
Se Não:
Classe da caixilharia (s/c, 1, 2 ou 3)? s/c.
Taxa de Renovação Nominal
Caixas de estore (S ou N)? S
Rph = 0,90
Classe de exposição (1, 2, 3 ou 4)? 3
Aberturas auto-reguladas? (S ou N)? S
Área de Envidraçados > 15% Ap?
(S ou N)? N
Portas exteriores bem vedadas?
(S ou N)? S
Volume interior (V) 395,80 m3
×
Taxa de Renovação Nominal 0,90 Rph
×
0,34
=
Total = 121,11 W/ºC
ix
Anexo FC IV. 1E
Ganhos Úteis na estação de Aquecimento
Ganhos Solares:
Orientação do vão
envidraçado
Tipo: Simples
Áream
2
Factor de Orientação
Xj
Factor Solar
g┴
Factor de Obstrução Fs = Fh.Fo.Ff
Fracção Envidraçada
Fg
Factor de Selecção
Fw
Área Efectiva
Ae m2
Verticais:
S J1,0 1,50 1,00 0,63 0,90 0,65 0,90 0,50
S J2,0 1,50 1,00 0,63 0,90 0,65 0,90 0,50
S J3,0 1,50 1,00 0,63 0,90 0,65 0,90 0,50
S J4,0 1,50 1,00 0,63 0,90 0,65 0,90 0,50
S J5,0 1,50 1,00 0,63 0,90 0,65 0,90 0,50
S J6,0 1,50 1,00 0,63 0,90 0,65 0,90 0,50
S J1,1 1,50 1,00 0,63 0,81 0,65 0,90 0,45
S J2,1 1,50 1,00 0,63 0,81 0,65 0,90 0,45
S J3,1 1,50 1,00 0,63 0,81 0,65 0,90 0,45
S J4,1 1,50 1,00 0,63 0,81 0,65 0,90 0,15
S J5,1 1,50 1,00 0,63 0,81 0,65 0,90 0,15
S J6,1 1,50 1,00 0,63 0,81 0,65 0,90 0,15
Horizontais:
Total 4,78
Área efectiva total equivalente na orientação Sul
4,78 m2
×
Radiação incidente num envidraçado a Sul (Gsul) na Zona 1 do Quadro 8 (Anexo III)
108 kWh/m2.mês
×
Duração da estação de aquecimento 5,3 meses
=
Ganhos solares brutos 2736,86 kWh/ano
Ganhos Internos:
Ganhos internos médios (Quadro IV.3) 4 W/m2
×
Duração da estação de aquecimento 5,3 meses
×
Área útil de pavimento (Ap) 146,59 m2
×
0,72
=
Ganhos Internos Brutos 2237,58 kWh/ano
x
Ganhos Totais Úteis:
𝑌 =
Ganhos Solares Brutos + Ganhos Internos Brutos
Necessidades Brutas de Aquecimento (FC IV 2)
𝑌 = 0,525 γ ≠ 1 η = 0,967
γ = 1 η = 0,808
Inércia do edifício
Forte a = 4,2
Factor de utilização dos ganhos solares (aquec.) 𝜂 = 0,967
×
Ganhos Solares Brutos + Ganhos Internos Brutos
4974,44 kWh/ano
=
Ganhos Totais Úteis:
4811,02 kWh/ano
Anexo FC IV. 1F
Valor máximo das Necessidades de Aquecimento (Ni)
Factor de Forma (FF)
Áreas:
Paredes Exteriores
198,76 m2
Coberturas Exteriores
0,00 m2
Pavimentos Exteriores
0,00 m2
Envidraçados Exteriores
18,00 m2
Áreas equivalentes (A.𝜏):
Paredes Interiores
0,00 m2
Coberturas Interiores
58,64 m2
Pavimentos Interiores
0,00 m2
Envidraçados Interiores
0,00 m2
Área Total:
275,39 m2
/
Volume:
395,80 m3
=
FACTOR DE FORMA =
0,70
Graus-dia no local (ºC . dia)
940,00
xi
FF ≤ 0,5 Ni = 41,63 kWh/m2.ano
0,5 < FF ≤ 1 Ni = 48,44 kWh/m2.ano
1 < FF ≤ 1,5 Ni = 51,39 kWh/m2.ano
FF > 1,5 Ni = 68,77 kWh/m2.ano
Necessidades Nominais de Aquecimento máximas
Ni = 48,44 kWh/m2.ano
Anexo FC IV. 2
Cálculo do Indicador Nic:
Perdas térmicas associadas a: W/ºC
Envolvente Exterior (FC IV. 1A) 226,62
Envolvente Interior (FC IV. 1B) 27,35
Vãos Envidraçados (FC IV. 1C) 45,00
Renovação de Ar (FC IV. 1D) 121,11
Coeficiente Global de Perdas 420,08 W/ºC
×
GD no local 940,00
×
0,024
=
Necessidades Brutas de Aquecimento 9477,09 kWh/ano
-
Ganhos Totais Úteis (FC IV. 1E) 4811,02 kWh/ano
=
Necessidades de Aquecimento 4666,06 kWh/ano
/
Área Útil de pavimento (Ap) 146,59 m2
=
Necessidades. Nominais de Aquecimento - Nic 31,83 kWh/m2.ano
≤
Necessidades Nominais de Aquecimento máximas. - Ni 48,44 kWh/m2.ano
xii
Anexo FC V. 1A
Perdas térmicas totais
Perdas associadas às paredes exteriores (U.A) (FC IV. 1a) 82,51 W/ºC
+
Perdas associadas aos pavimentos exteriores (U.A) (FC IV. 1a) 0,00 W/ºC
+
Perdas associadas às coberturas exteriores (U.A) (FC V. 1b) 0,00 W/ºC
+
Perdas associadas aos envidraçados exteriores (U.A) (FC V. 1b) 45,00 W/ºC
+
Perdas associadas à renovação de ar (FC IV. 1d) 121,11 W/ºC
=
Perdas específicas totais (Q1a) 248,63 W/ºC
Temperatura interior de referência
25 ºC
-
Temperatura média do ar exterior na estação de arrefecimento 21 ºC
=
Diferença de temperatura interior-exterior
4 ºC
×
Perdas específicas totais (Q1a) 248,63 W/ºC
×
2,928
=
Perdas térmicas totais (Q1b) 2911,93 kWh
xiii
Anexo FC V. 1B
Perdas associadas a coberturas e envidraçados exteriores
Perdas associadas aos envidraçados exteriores
Envidraçados exteriores U
W/m2ºC
Área m
2
U.A W/ºC
Verticais:
J1,0 2,50 1,50 3,75
J2,0 2,50 1,50 3,75
J3,0 2,50 1,50 3,75
J4,0 2,50 1,50 3,75
J5,0 2,50 1,50 3,75
J6,0 2,50 1,50 3,75
J1,1 2,50 1,50 3,75
J2,1 2,50 1,50 3,75
J3,1 2,50 1,50 3,75
J4,1 2,50 1,50 3,75
J5,1 2,50 1,50 3,75
J6,1 2,50 1,50 3,75
Horizontais:
Total geral 18,00 45,00
Nota: O valor de U das coberturas a usar nesta ficha corresponde à situação de Verão
Anexo FC V. 1C Ganhos solares pela envolvente opaca
Por orientação e horizontal
S N E W N S N E W S
Área A (m2) 49,59 66,63 24,10 24,10 8,00 9,57 7,83 1,82 1,82 0,58
× × × × × × × × × ×
U (W/m2ºC) (Anexo Cálculo
Paramentos)
0,36 0,36 0,36 0,36 1,20 0,58 0,58 0,58 0,58 0,37
× × × × × × × × × ×
Coeficiente de absorção, α 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4
= = = = = = = = = =
α.U.A (W/ºC) 7,09 9,53 3,44 3,44 3,83 2,22 1,82 0,42 0,42 0,09
× × × × × × × × × ×
Intensidade de radiação solar da estação de arrefecimento (kWh/m
2)
380 200 420 430 200 380 200 420 430 380
× × × × × × × × × ×
0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04
= = = = = = = = = = Total geral
Ganhos solares pela envolvente opaca exterior (kWh)
107,76 76,21 57,88 59,25 30,66 33,79 14,54 7,12 7,29 1,30 395,79
xiv
Anexo FC V. 1D
Ganhos solares pelos envidraçados exteriores
Por orientação e horizontal
Orientação S S S S S S S S S S S S
Vão J1,0 J2,0 J3,0 J4,0 J5,0 J6,0 J1,1 J2,1 J3,1 J4,1 J5,1 J6,1
Área A (m2) 1,50 1,50 1,50 1,50 1,50 1,50 1,50 1,50 1,50 1,50 1,50 1,50
× × × × × × × × × × × ×
Factor solar g┴ 0,253 0,253 0,253 0,253 0,253 0,253 0,253 0,253 0,253 0,253 0,253 0,253
× × × × × × × × × × × ×
Fracção envidraçada, Fg
0,65 0,65 0,65 0,65 0,65 0,65 0,65 0,65 0,65 0,65 0,65 0,65
× × × × × × × × × × × ×
Factor de obstrução, Fs
0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 0,81 0,81 0,81 0,81 0,81 0,81
Factor de selectividade, Fw
× × × × × × × × × × × ×
0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75
Área efectiva, Ae (m
2)
= = = = = = = = = = = =
0,17 0,17 0,17 0,17 0,17 0,17 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15
Ir
× × × × × × × × × × × ×
380 380 380 380 380 380 380 380 380 380 380 380
Ganhos solares pelos vãos envidr.ext. (kWh)
= = = = = = = = = = = = Total geral
63,27 63,27 63,27 63,27 63,27 63,27 57,16 57,16 57,16 57,16 57,16 57,16 722,57
Anexo FC V. 1E
Ganhos Internos
Ganhos internos médios (W/m2) 4,00
×
Área útil de pavimento (m2) 146,59
×
2,928
=
Ganhos Internos totais 1716,89 kWh
xv
Anexo FC V. 1F
Ganhos Totais na estação de Arrefecimento
Ganhos solares pelos vãos envidraçados exteriores (FC V.1D) 722,57 kWh
+
Ganhos solares pela envolvente opaca exterior (FC V.1C) 395,79 kWh
+
Ganhos internos (FC V.1E) 1716,886 kWh
=
Ganhos térmicos totais
2835,24 kWh
Anexo FC V. 1G
Valor das Necessidades Nominais de Arrefecimento (Nvc)
Ganhos térmicos totais (FCV. 1F) 2835,24 kWh
/
Perdas térmicas totais (FCV. 1A) 2911,93 kWh
=
𝛾 0,97
γ≠ 1 η = 0,818
γ = 1 η = 0,808
Inércia do edifício Forte
a = 4,2
1,00
-
Factor de utilização dos ganhos solares, 𝜂 (arrefecimento) 0,818
=
0,18
×
Ganhos térmicos totais (FCV. 1F) 2835,24 kWh
=
Necessidades brutas de arrefecimento 515,12 kWh/ano
TOTAL 515,12 kWh/ano
/
Área útil de pavimento (Ap) 146,59 m2
=
Necessidades nominais de arrefecimento - Nvc 3,51 kWh/m2.ano
≤
Necessidades nominais de arrefecimento máximas - Nv 22 kWh/m2.ano
xvi
Anexo INÉRCIA TÉRMICA
Cálculo da inércia térmica interior - Ir
Elemento de construção Msi
Kg/m2
Si m
2
Fact. Cor. r
Msi.r.Si kg
Cobertura 20,41 73,30 1,00 1495,97
P. Ext. 1 150,00 49,59 1,00 7437,96
P. Ext. 2 150,00 66,63 1,00 9994,92
P. Ext. 3 150,00 24,10 1,00 3614,40
P. Ext. 4 150,00 24,10 1,00 3614,40
Pilares/vigas - S 150,00 9,57 1,00 1435,14
Pilares/vigas - N 150,00 7,83 1,00 1173,78
Pilares/vigas - E 150,00 1,82 1,00 273,60
Pilares/vigas - W 150,00 1,82 1,00 273,60
Pavimento intermédio (pavimento 1º piso) 332,00 73,30 1,00 24335,60
Pavimento térreo (pavimento piso 0) 17,60 73,30 1,00 1290,08
Paredes internas, 1.º andar 150,00 44,49 1,00 6673,50
Paredes internas, r/c. 150,00 52,08 1,00 7812,00
Total = 67928,98
/
Área útil de pavimento (m2)
146,59
=
Massa superficial útil por m2 de área de pavimento, It
(kg/m2)
463,39
Inércia Térmica Interior Forte
a = 4,20
xvii
Anexo FC NAC
Necessidades de energia na preparação de AQS
Número de ocupantes 4
×
40 litros
=
Consumo médio diário de referência MAQS 160 litros
×
4187
×
Aumento de temperatura ΔT 45 ºC
×
Número de dias de consumo de AQS nd 365 dias
/
3600000
=
Energia despendida com sistemas convencionais de preparação de AQS - Qa
3056,51 kWh/ano
/
Eficiência de conversão desses sistemas de preparação de AQS - ηa 0,68
-
Contribuição de sistemas de colectores solares para aquecimento de AQS Esolar
2347,00
-
Contribuição de energias renováveis Eren 0,00
=
Necessidades de energia para preparação de AQS Nac 2147,87 kWh/ano
/
Área útil de pavimento (m2) 146,59
=
Necessidades de energia na preparação de AQS - Nac 14,65 kWh/m2.ano
≤
Necessidades máximas de energia na preparação de AQS - Na 32,27 kWh/m2.ano
xviii
Anexo FC NTC
Necessidades globais anuais nominais específicas de energia primária (Ntc)
Necessidades nominais de aquecimento - Nic 31,83 kWh/m2.ano
Eficiência nominal dos equipamentos para aquecimento ηi 1,00
Necessidades nominais de arrefecimento - Nvc 3,51 kWh/m2.ano
Eficiência nominal dos equipamentos para arrefecimento ηv 3,00
Necessidades de energia para preparação de AQS - Nac 14,65 kWh/m2.ano
Factor de conversão, Fpu, para Nic 0,290 kgep/kWh
Factor de conversão, Fpu, para Nvc 0,290 kgep/kWh
Factor de conversão, Fpu, para Nac 0,086 kgep/kWh
Necessidades nominais de aquecimento máximas - Ni 48,44 kWh/m2.ano
Necessidades nominais de arrefecimento máximas - Nv 22,00 kWh/m2.ano
Necessidades máximas de energia para preparação de AQS - Na 32,27 kWh/m2.ano
Necessidades globais anuais nominais específicas de energia primária - Ntc
2,22 Kgep/m2.ano
≤
Necessidades globais máximas nominais anuais específicas de energia primária - Nt
4,99 Kgep/m2.ano
Classe Energética do Edifício A
Fpu (electricidade) = 0,290
Fpu (sólidos, líquidos e gasosos) = 0,086
Classe energética de edifícios Ntc/Nt
A+ 0 - 0,25
A 0,25 - 0,50
B 0,50 - 0,75
B- 0,75 - 1,0
C 1,0 - 1,5
xix
Anexo PORMENORES TÉCNICOS
Corte lateral do alçado Sul na situação da laje do piso térreo em contacto directo com o solo
xx
Anexo PORMENORES TÉCNICOS 1
Corte lateral do alçado Sul na situação de isolamento da laje do piso térreo
