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Resumo
Este trabalho analisa a implementação do Regulamento RCCTE (Regulamento das
características e comportamento térmico dos edifícios), que entrou em vigor em 4 de Julho de
2006 (noventa dias após a publicação do D.L. 80). Este regulamento é parte de um conjunto de
disposições legais que vão no sentido da implementação a nível nacional da Directiva Europeia
(2002/91/CE) publicada a 4 de janeiro de 2003.
A aplicação do RCCTE obriga ao preenchimento de um conjunto de fichas e folhas de cálculo,
tendo em conta os requisitos impostos pelo Regulamento e calculando as necessidades
energéticas do edifício, quer seja de habitação ou serviços.
A implementação de um programa de cálculo computacional permite tornar mais expedita a
aplicação do D.L. 80/2006. Parte do presente trabalho incide no desenvolvimento deste “software”,
que foi efectuado utilizando linguagem V.B. (Visual Basic).
O trabalho desenvolvido inclui também a análise da problemática energética de edifícios em
Portugal quer ao nível da evolução do consumo, quer ao nível da publicação e aplicação de
regulamentação nacional.
A tese encontra–se dividida em cinco capítulos : o 1º capítulo retrata a problemática energética
em edifícios na Europa e posteriormente a nível nacional ; o 2º capítulo descreve a evolução da
regulamentação térmica de edifícios em Portugal e caracteriza os Regulamentos envolvidos, com
maior incidência no RCCTE (2006) ; o 3º capítulo descreve o modelo numérico computacional
desenvolvido (RCCTE 2008) ; o 4º capítulo analisa a implementação do programa para um caso
de estudo ; e seguem-se as referências bibliográficas no 5º capítulo.
Nos anexos I e II apresenta-se o dimensionamento do edifício utilizado como caso de estudo
para testar as potencialidades do programa desenvolvido.
Palavras-chave: edifício; implementação; modelo numérico computacional; regulamento.
2
Summary
This study analyses the implementation of the Regulation RCCTE (Regulation of characteristics
and thermal behaviour of buildings), approved in 4th of July 2006 (ninety days after the D.L. 80
issue). This Regulation is part of a set of legal arrangements that were implemented at national
level in result of the European Directive (2002/91/CE) published in 4th of January 2003.
The RCCTE application requires the fulfilment and calculation of a set of sheets, verifying the
requisitions rated by the Regulation in terms of energy needs for residential and service buildings.
The implementation of software that complies with the referred Regulation enables a faster
application. Part of the presented thesis is about the software development created for that
purpose using the Visual Basic computer language.
This thesis also includes energy problems analysis related to buildings in Portugal in terms of
consumption and regulation evolution.
Globally this thesis is divided in five chapters: the first chapter resumes buildings energy
problems in European and Portuguese context; the second chapter describes the thermal
regulation evolution on buildings in Portugal and characterizes the involved regulations, mostly the
RCCTE (2006); the third chapter describes the computational numeric model developed (RCCTE
2008); the fourth chapter analysis the software implementation for a case study; and finally, the fifth
chapter includes the bibliography.
The appendixes I and II present the building dimensions used as a case study to test the
potential of the developed software.
Keywords: building; implementation; computational numeric model; regulation.
3
ÍNDICE Página
1. Introdução à problemática energética em edifícios 7
1.1 Análise histórica (contexto Europeu) 7 1.2 Situação em Portugal 8 1.2.1 Evolução do consumo energético 9
2. Regulamentação térmica de edifícios em Portugal 13 2.1 Evolução da regulamentação e aspectos gerais 13 2.2 Introdução ao RCCTE (2006) 15 2.3 Âmbito de aplicação e estrutura do RCCTE (2006) 16 2.4 Análise do RCCTE (2006) 19 2.4.1 Parâmetros Fundamentais 19 2.4.1.1 Divisão climática do país 19 2.4.1.2 Coeficiente de transmissão térmica superficial (U) 20 2.4.1.3 Pontes térmicas 20 2.4.1.4 Taxa de renovação do ar 21 2.4.1.5 Factores solares 21 2.4.1.6 Coeficiente de redução das perdas térmicas para locais não aquecidos 22 2.4.2 Requisitos de aplicação regulamentar 23 2.4.2.1 Envolvente e requisitos energéticos 23 2.4.2.2 Necessidades de energia para produção de AQS (Na e Nac) 24 2.4.2.3 Necessidades de energia para aquecimento (Ni e Nic) 25 2.4.2.4 Necessidades de energia para arrefecimento (Nv e Nvc)) 26 2.4.2.5 Necessidades globais anuais de energia primária (Nt e Ntc) 27
3. Modelo numérico computacional (VB 6.0) 29 3.1 Situação actual 29 3.2 Escolha da linguagem computacional 29 3.3 Estrutura do programa 30 3.3.1 Base de dados 31 3.3.1.1 Base de dados dos materiais isolantes térmicos 32 3.3.1.2 Base de dados das resistências térmicas 33 3.3.1.3 Base de dados para o coeficiente de transmissão térmica (U) 35 3.3.1.4 Base de dados dos vãos envidraçados 37 3.3.2 Cálculo das necessidades energéticas 39 3.3.2.1 Necessidades de energia útil para aquecimento (Ni) 39 3.3.2.1.1 Definição dos elementos da envolvente (paredes, pavimentos e coberturas) 40 3.3.2.1.2 Definição das pontes térmicas lineares 42 3.3.2.1.3 Definição dos vãos envidraçados (verticais ou horizontais) 44 3.3.2.1.4 Perdas associadas à renovação do ar 46 3.3.2.1.5 Cálculo do valor limite das necessidades energéticas de aquecimento (Nil) 48 3.3.2.1.6 Cálculo das necessidades energéticas nominais de aquecimento (Nic) 50 3.3.2.2 Necessidades de energia útil para arrefecimento (Nv) 51 3.3.2.2.1 Cálculo dos ganhos solares totais na estação de arrefecimento 52 3.3.2.2.2 Cálculo das perdas e ganhos térmicos totais, Nvc e Nvl 54 3.3.2.3 Cálculo das necessidades de energia para AQS (Na) 55
4
3.3.2.4 Cálculo das necessidades energéticas globais anuais em energia primária (Nt) 57
4. Caso de estudo 59 4.1 Descrição do edifício 59 4.2 Elementos da envolvente 61 4.2.1 Paredes 61 4.2.2 Cobertura 62 4.2.3 Pavimento 63 4.2.4 Envidraçados 63 4.2.5 Pontes térmicas 64 4.3 Implementação do RCCTE 2008 67 4.3.1 Base de dados dos elementos da envolvente 67 4.3.2 Formulário Ni – Definição dos elementos da envolvente 67 4.3.2.1 Cobertura, piso 1 67 4.3.2.2 Pavimento, piso 0 67 4.3.2.3 Paredes interiores 67 4.3.2.4 Paredes exteriores 68 4.3.2.5 Pontes térmicas de superfície 68 4.3.3 Formulário para definição das pontes térmicas lineares 68 4.3.4 Formulário para definição de vãos envidraçados verticais ou horizontais 68 4.3.5 Formulário Ni – perdas associadas à renovação de ar 70 4.3.6 Formulário Ni limite e Ni nominal 70 4.3.7 Formulário Nv – ganhos solares 71 4.3.8 Formulário Nv – cálculo das perdas e ganhos térmicos totais, Nvc e Nvl 72 4.3.9 Formulário Na – necessidades de energia para preparação das AQS 72 4.3.10 Formulário Nt – necessidades globais anuais 74 4.4 Resultados obtidos 74 4.5 Limitações do programa 75
5. Conclusões 76
6. Referências bibliográficas 79 7. Anexos Anexo I – Dimensões (piso 0) Anexo II - Dimensões (piso 1)
5
Lista de gráficos Página
Gráfico 1. Fonte – base de dados da DGGE 9 Gráfico 2. Fonte – base de dados da DGGE 10 Gráfico 3. Energia final – base de dados da DGGE 11 Gráfico 4. Energia eléctrica – base de dados da DGGE 11 Gráfico 5. Fonte – base de dados do INE (Instituto Nacional de Estatística) 12
Lista de figuras Página
Figura 1. Zonas climáticas para Portugal Continental 19 Figura 2. Coeficiente de redução das perdas térmicas para locais não aquecidos 22 Figura 3. Verificação regulamentar 23 Figura 4. Avaliação de ganhos e perdas na estação de aquecimento 25 Figura 5. Avaliação de ganhos e perdas na estação de arrefecimento 26 Figura 6. Classe energética dos edifícios 28 Figura 7. Menu principal do programa 30 Figura 8. Metodologia do programa 31 Figura 9. Formulário da base de dados dos materiais isolantes térmicos 32 Figura 10. Formulário da base de dados dos materiais isolantes térmicos 33 Figura 11. Formulário da base de dados das resistências térmicas 34 Figura 12. Formulário da base de dados das resistências térmicas 35 Figura 13. Formulário da base de dados do coeficiente de transmissão térmica (U) 36 Figura 14. Formulário da base de dados dos vãos envidraçados 37 Figura 15. Formulário da base de dados dos vãos envidraçados 38 Figura 16. Formulário para definição dos elementos da envolvente 40 Figura 17. Formulário para definição das pontes térmicas lineares 43 Figura 18. Formulário para definição de vãos envidraçados verticais ou horizontais 44 Figura 19. Formulário das perdas associadas à renovação de ar 46 Figura 20. Formulário do cálculo de Nil 48 Figura 21. Formulário para cálculo do Ni nominal 50 Figura 22. Formulário dos ganhos solares totais na estação de arrefecimento 52 Figura 23. Formulário do cálculo das perdas e ganhos térmicos totais, Nvc e Nvl 54 Figura 24. Formulário de cálculo das necessidades energéticas para AQS 56 Figura 25. Registo do ficheiro Resultados.mdb, tabela Na 57 Figura 26. Formulário de cálculo de Ntc e Ntl 57 Figura 27. Piso 1 59 Figura 28. Piso 0 60 Figura 29. Vista frontal 60 Figura 30. Vista lateral 60 Figura 31. Paredes interiores – caracterização térmica 61 Figura 32. Paredes exteriores – caracterização térmica 61 Figura 33. Cobertura exterior em terraço 62 Figura 34. Pavimento sobre local não aquecido 63 Figura 35. Dimensões dos vãos envidraçados 64 Figura 36. Envolvente interior – pontes térmicas planas 65 Figura 37. Envolvente exterior - pontes térmicas planas 65
6
Figura 38. Envolvente exterior – pontes térmicas planas 66 Figura 39. Características térmicas dos vãos envidraçados para o caso de estudo 69 Figura 40. Registos dos elementos do caso de estudo no ficheiro Resultados.mdb 69 Figura 41. Formulário Ni – perdas associadas à renovação de ar para o caso de estudo 70 Figura 42. Registo do ficheiro Resultados.mdb, tabela Ni 71 Figura 43. Registo do ficheiro Resultados.mdb, tabela Nv 72 Figura 44. Formulário Na para o caso de estudo 73 Figura 45. Formulário Nt para o caso de estudo 74 Figura 46. Esquema do RCCTE 2008 77
Lista de tabelas
Página Tabela 1. Lista das paredes interiores e exteriores 62 Tabela 2. Lista de vãos envidraçados 64 Tabela 3. Lista das pontes térmicas superficiais 66 Tabela 4. Características do colector solar 73
7
1. Introdução à problemática energética em edifícios 1.1 Análise histórica (contexto Europeu)
Na sequência das crises petrolíferas na Europa na década 70 do século XX, a maioria dos
países Europeus introduziu regulamentação no sentido da redução do consumo energético em
complemento ou na sequência das medidas promulgadas pela Comissão Europeia (CE) e
Parlamento Europeu (PE) nos diferentes sectores, em particular nos sectores da indústria e dos
edifícios. O principal objectivo era a redução do consumo energético. Destacam-se nessa década
as Resoluções do Conselho de 9 de Julho de 1980 e de 15 de Janeiro de 1985, que visam
intensificar na Comunidade os esforços para economizar energia e reduzir o consumo e as
importações de petróleo e recomendar aos Estados-membros certas linhas de orientação de um
programa de base para economizar energia : a Recomendação da CE , de 29 de Julho de 1980,
relativa à Utilização Racional da Energia nas empresas industriais ; a Recomendação do Conselho,
de 28 de Julho de 1982, relativa ao estímulo aos investimentos no âmbito da utilização racional da
energia ; e a Resolução do Conselho de 15 de Setembro de 1986 relativa à melhoria da eficácia
energética das empresas industriais nos Estados-membros.
Na década seguinte as preocupações ambientais ganham forma e surge uma maior
consciencialização para o efeito de estufa e consequente aquecimento global resultante,
principalmente, do aumento das emissões de CO2. Tendo em vista a redução destas emissões
através do aumento da eficácia energética na edificação, é imposta a Directiva Europeia (93/76/CE)
de 13 Setembro 1993, que permite a etiquetagem dos edifícios. No que respeita a uma melhoria
em termos ambientais foram também impostas restrições, sendo de referir a Directiva Europeia
(94/3093) de 15 Setembro 1994, relativo às substâncias (que inclui um conjunto de fluidos
frigorigéneos) que empobrecem a camada de ozono. Os objectivos consistiam em tomar medidas
de prevenção por forma a evitar fugas das substâncias dos equipamentos, promover recolha para
reciclagem ou destruição de forma segura das referidas substâncias, abolição de algumas e
substituição por outras ambientalmente mais seguras.
No início do século corrente, os edíficios assumem cerca de 40% do consumo energético na
Europa, com tendência para o aumento. Ciente disto, a CE propõe em 2001 uma Directiva
Europeia sobre o desempenho energético de edifícios, aprovada a 16 Dezembro de 2002
(2002/91/CE). Os objectivos são claros : aumentar a eficiência energética dos edifícios , diminuir a
emissão de gases com efeito de estufa (GEE) e a dependência externa da União Europeia (UE)
relativamente ao mercado global de energia.
8
Em 25 de Abril de 2002 surgem novos compromissos para a Europa ao ratificar o Protocolo
de Kyoto no âmbito da Convenção Quadro das Nações Unidas para as Alterações Climáticas.
A CE introduz a directiva 2003/87/CE que cria um regime de comércio de licenças de emissão
de GEE, que tendo em conta a relação custo-eficácia, provoque a redução das emissões de GEE,
atendendo a que, a longo prazo, é necessário reduzir as emissões globais desses gases em 70%,
relativamente as níveis de 1990.
A percepção generalizada na UE de que os edifícios possuem uma margem de poupança
energética relativamente elevada alimenta outras Resoluções. Em 2005 é aprovada uma
Resolução do PE que incentiva as instituições Europeias a darem o exemplo ao limitarem a
emissão de GEE em vários actividades através, mais uma vez, do aumento da eficiência
energética nos edifícios que as constituem. Para além disso, e de forma a demonstrar empenho e
liderança nas negociações de 2012, a CE é chamada a propor nova legislação para extender a
Directiva de 2001 anteriormente referida e dedicada à edificação.
Recentemente em 2007, num encontro patrocinado pelas Nações Unidas (ONU) em Bali,
foram definidas novas metas no âmbito das mudanças climáticas relativas a um novo quadro de
reduções de GEE.
Segundo a ONU estima-se que a população mundial será de 8,5 biliões de habitantes em 2025,
com esta evolução demográfica o meio ambiente está sujeito a uma enorme pressão no sentido de
aumento do consumo dos recursos planetários e produção de resíduos, portanto para cumprir o
Protocolo de Kyoto e as novas metas definidas na Conferência de Bali a implementação das
medidas de eficiência energética em edifícios adequadas tornam-se de superlativa importância.
1.2 Situação em Portugal
Ao longo das décadas de 1960 e 1970 o Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC) teve
um papel importante na caracterização dos elementos construtivos mais usuais na construção
nacional.
Com as crises petrolíferas de 1973 e 1979 tornou-se visível a dependência de Portugal da
importação de petróleo. O primeiro Regulamento energético em Portugal surge em 1982 com o
nome Regulamento de Gestão do Consumo de Energia (RGCE), ainda hoje em vigor e aplicável a
todos os sectores de actividade. Obriga os grandes consumidores de energia, nomeadamente
grandes indústrias e grandes edifícios de serviços, a realizar auditorias energéticas e a cumprir
planos de racionalização energética.
Na mesma década e no âmbito do Conselho Superior de Obras Públicas e Transportes
(CSOPT) é criada uma Comissão de Estudos de Gestão de Energia nos Edifícios (CEGENE) que
publicaria em 1985 Regras de Qualidade Térmica de Edifícios dirigidas a edifícios públicos,
embora se considerasse na altura que uma aplicação generalizada deveria ter lugar.
9
A aplicação destas regras foi limitada, no entanto a continuidade do trabalho da Comissão referida
permitiu o desenvolvimento do primeiro Regulamento Térmico na edificação em 1990, designado
Regulamento das Características de Comportamento Térmico de Edifícios (RCCTE).
Houve ainda a nível nacional um conjunto de incentivos no âmbito de programas nacionais
e/ou com comparticipação comunitária com o intuito de apoiar o desenvolvimento dos domínios da
eficiência energética e energias renováveis, como por exemplo :
Programa Energia, resultado da decisão do PE e do CE (2003/1230/CE), com um
subdomínio dedicado ao sector dos edifícios (SAVE);
Programa ALTENER, que promove a implementação de energias renováveis na
Europa.
Posterior regulamentação relativa à térmica e ao consumo energético dos edifícios tem vindo a
ser promulgada. A evolução da regulamentação e seus efeitos será analisada no capítulo 2 .
1.1.1 Evolução do consumo energético
Pode ser observado no gráfico 1 as percentagens dos vários consumos em energias primárias
a nível nacional de 1990 a 2005 relativamente ao valor global primário do respectivo ano.
0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
70.00
80.00
1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005
Ano
%
CarvãoPetróleoGás naturalElectricidade (hidríca)Renováveis s\ hidríca
Gráfico 1. Fonte – base de dados da DGGE
10
Da observação do gráfico 1 rapidamente se conclui que : existe uma forte dependência
nacional do consumo energético relativamente à fonte de energia primária petróleo (apesar de
indicar uma tendência decrescente); a introdução do gás natural em Portugal tem vindo a ganhar
cada vez mais importância.
O gráfico 2 descrimina valores globais de consumo energético final e da respectiva parcela
eléctrica, no referido período, consumidos pelos diversos sectores nacionais. Salienta-se na
referida figura o aumento do consumo energético final global, apresentando um incremento de 62
% ao longo de 15 anos bem como o aumento do consumo eléctrico com um crescimento anual
médio de 3,5 % para o mesmo período.
0.0E+002.0E+064.0E+066.0E+068.0E+061.0E+071.2E+071.4E+071.6E+071.8E+072.0E+07
1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005
Ano
Con
sum
o en
ergé
tico
(tep)
Consumo final globalParcela eléctrica
Gráfico 2. Fonte – base de dados da DGGE
A importância do consumo energético em edifícios pode ser observada nos gráficos 3 e 4 que
descrevem, em percentagem, os valores de consumo por sector nacional respectivamente em
energia final e energia eléctrica no ano de 2005. O consumo energético em edifícios está
segmentado e apresenta-se sob a forma de serviços e residencial.
11
Gráfico 3. Energia final – base de dados da DGGE
Analisando o gráfico 3 verifica-se que os edifícios representam 30% do consumo da energia
final, que é um valor percentual ligeiramente inferior ao dos transportes e indústria. Do gráfico 4 concluí-se que a parcela do consumo de energia eléctrica nos edifícios é superior a 60%, pelo que
o peso deste tipo de energia é muito elevado neste sector.
Gráfico 4. Energia eléctrica – base de dados da DGGE
Perante o compromisso de Portugal relativo ao Protocolo de Kyoto de redução dos GEE,
torna-se evidente face à evolução do consumo energético a nível nacional que as medidas de
eficiência energética nos edifícios com base na Directiva Europeia (2002/91/CE), são de extrema
importância e decisivas para o sucesso de Portugal na meta definida pelo Protocolo de Kyoto.
Para caracterizar a actual situação a gráfico 5 apresenta a evolução da emissão GEE em
Portugal através do índice baseado no equivalente de emissões de CO2, que avalia a variação
face ao ano de referência 1990 ( a que corresponde o valor de 100%).
12
Gráfico 5. Fonte – base de dados do INE (Instituto Nacional de Estatística)
Existem algumas dúvidas relativamente à avaliação da situação de Portugal no ano de
referência (1990). Na situação da avaliação estar correcta, pode-se concluir o seguinte :
Portugal está limitado a um acréscimo de 27% (Meta de Portugal), no entanto
verificou-se um crescimento significativo na última década, encontrando-se em 2004
com um valor acrescido de 41% ;
Relativamente à média Europeia (UE 25), Portugal apresenta sempre valores
superiores no intervalo de tempo considerado.
60
80
100
120
140
160
1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004
Ano
%PortugalUE25Meta Portugal
13
2. Regulamentação térmica de edifícios em Portugal 2.1 Evolução da regulamentação e aspectos gerais
A primeira legislação que impôs requisitos térmicos na edificação, surge a 6 de Fevereiro de
1990 com o Decreto –Lei (DL) 40/90, em que se estabelece o primeiro RCCTE. Foi nessa altura
introduzido pela primeira vez em Portugal no projecto de edifícios e de grande remodelações os
aspectos térmicos e energéticos, através da definição de requisitos mínimos para a envolvente.
Este Regulamento introduziu requisitos que tiveram em conta o conforto térmico, o consumo de
energia e a ocorrência de condensações na estrutura. Incluía exigências e limites para
necessidades de aquecimento no Inverno e necessidades de arrefecimento no Verão. Estas
exigências ficavam dependentes da zona climática que foi definida por concelho.
Ficavam abrangidos pelo Regulamento todo o edifício ou zona de um edifício que tivessem
um contador individual de consumo de energia (zona independente) e que estivesse sujeito a um
licenciamento municipal. Excluídos ficavam os edifícios abertos bem como as remodelações e
recuperações de edifícios em zonas históricas ou edifícios classificados. O foco da avaliação do
Regulamento referido estava na envolvente do edifício.
Após a entrada em vigor do primeiro RCCTE, a regulamentação sobre sistemas de
climatização surge naturalmente, pois era necessário criar um Regulamento que englobasse estes
sistemas. Em 1992 publica-se no DL 173/92 o Regulamento da Qualidade dos Sistemas
Energéticos de Climatização de Edifícios (RQSCE). Este Regulamento esteve em vigor durante
um curto período dado ter sido suspenso pela CE por razões de formalidade na sua promulgação,
devido a incompatibilidades com o direito comunitário.
Um segundo Regulamento surge a 7 de Maio de 1998 com o DL 118/98 para englobar
sistemas de Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado (AVAC). Este Regulamento designado
Regulamento dos Sistemas Energéticos de Climatização em Edifícios (RSECE) era uma revisão e
actualização do RQSCE. Impôs limites na potência instalada bem como restricções na instalação e
utilização dos equipamentos e sistemas. O facto de impor limitações à potência em vez de
controlar o consumo pode-se considerar um estratégia criticável. Exemplo claro dessa distinção
entre potência e consumo são os equipamentos de reserva em que pode haver uma potência
declarada superior sem que haja consumos energéticos efectivos.
O RSECE era aplicável a todo o edifício ou zona independente com equipamentos térmicos
que apresentasse uma das seguintes condições: a potência térmica nominal de aquecimento ou
arrefecimento fosse superior a 25 kW ou a soma das potência térmicas nominais para
aquecimento e arrefecimento fosse superior a 40 kW. Excluídos ficavam os edifícios para fins
industriais.
14
Numa tentativa de integrar acções ao nível comunitário, no que diz respeito ao desempenho
energético em edifícios, tendo em conta condições climáticas externas e locais, bem como as
exigências em matéria de clima interior e rentabilidade económica, surge a 16 de Dezembro de
2002 a Directiva Europeia (2002/91/CE). Esta Directiva apresenta os seguintes objectivos:
Criação de uma metodologia de cálculo do desempenho energético integrado dos
edifícios;
Aplicação de requisitos mínimos para o desempenho energético dos novos edifícios e
grandes edifícios sujeitos a importantes obras de renovação;
Certificação energética dos edifícios;
Inspecção regular de caldeiras e instalações de ar condicionado e complementarmente a
avaliação da instalação de aquecimento, quando a caldeira apresenta idade superior a 15
anos.
Posteriormente a 2002, no âmbito da Directiva Europeia e com o objectivo de melhorar o
desempenho energético em edifícios, Portugal, na transposição para direito nacional, publica a 4
de Abril de 2006 o Sistema Nacional de Certificação Energética e da Qualidade do Ar interior nos
Edifícios (SCE), o Regulamento das Características de Comportamento Térmico de Edifícios
(RCCTE) e o Regulamento dos Sistemas Energéticos de Climatização em Edifícios (RSECE),
através do decreto lei (DL) 78/2006 (SCE), DL 79/2006 (RSECE) e DL 80/2006 (RCCTE)
respectivamente. O SCE tem como finalidade:
Assegurar a aplicabilidade regulamentar definida nos também recém publicados
Regulamentos para edifícios DL 79/2006 (RSECE), DL 80/2006 (RCCTE);
Certificar o desempenho energético e a qualidade do ar interior nos edifícios;
Identificar medidas correctivas ou de melhoria do desempenho energético na edificação e
respectivos sistema energéticos.
O RSECE actualmente em vigor que revoga o RSECE de 1998, tem as seguintes proposições:
Requisitos no projecto de novos sistemas de climatização (novos parâmetros de conforto
térmico e de qualidade do ar interior);
Requisitos de renovação e tratamento do ar interior;
Requisitos de formação dos técnicos de projecto, instalação e manutenção;
Limites máximos de consumo de energia nos grandes edifícios de serviços existentes e no
projecto dos novos edifícios;
Condições de manutenção dos sistemas de climatização e responsabilidades;
15
Condições de monotorização e de auditoria dos edifícios relativamente ao consumo
energia e qualidade do ar.
Houve ainda a nível nacional um conjunto de incentivos no âmbito de programas nacionais
e/ou com comparticipação comunitária com o intuito de apoiar o desenvolvimento dos domínios da
eficiência energética e energias renováveis, como por exemplo o programa Energia, resultado da
decisão do PE e do CE (2003/1230/CE), com um subdomínio dedicado ao sector dos edifícios
(SAVE).
Como o objecto de estudo deste trabalho é o RCCTE (2006), apenas é feita a análise
detalhada deste regulamento. Esta análise inclui os diferentes aspectos objecto de imposição
regulamentar e é apresentada nos seguintes pontos deste capítulo.
2.2 Introdução ao RCCTE (2006)
Ao longo de mais de 10 anos de aplicação do RCCTE estipulado em 1990, muito mudou ao
nível da edificação, poucos eram os edifícios na década 80 e 90 que incluíam sistemas de controlo
das condições no ambiente interior. Actualmente estes sistemas encontram-se bastantes
difundidos, cada vez mais nos projectos dos edifícios se prevêm o uso de equipamentos de
climatização, mesmo no sector residencial verifica-se um aumento progressivo do uso de
equipamentos de ar condicionado. Isso traduz-se num crescimento do consumo energético na
edificação relativamente a outros sectores, o ponto 1.2.1 comprovou precisamente isso para o ano
de 2005, ao apontar 62% do consumo eléctrico em Portugal ao sector dos edifícios.
Justifica-se então, perante estes novos dados, uma contabilização mais rigorosa de consumos
que possam ocorrer, convergindo para uma situação de maior exigência de qualidade térmica da
envolvente dos edifícios.
Portanto este Regulamento reconhece que uma parte significativa dos edifícios venham a ter
equipamentos que alterem as condições ambiente nos espaços interiores em qualquer altura
sazonal, e por isso impõe limites aos consumos energéticos resultantes dessa existência. No
seguimento disso são também definidos objectivos de provisão de taxas de renovação do ar.
Numa óptica de considerar todos os consumos energéticos importantes foi também definido
uma contabilização das necessidades de energia para preparação de àguas quentes sanitárias
(AQS) – especialmente importante nos edifícios para habitação, com o objectivo de favorecer o
uso dos sistemas de colectores solares ou outras alternativas renováveis.
Neste novo RCCTE foram também reforçados os mecanismos de comprovação do
cumprimento regulamentar através de um modelo de certificação energética, à semelhança do
que aconteceu com o RSECE (2006).
16
2.3 Ãmbito de aplicação e estrutura do RCCTE (2006)
Os edifícios a que se aplica o RCCTE são:
Edifícios de habitação;
Edifícios de serviços com área útil < 1000 m2 e sem sistemas mecânicos de climatização
ou com sistemas de climatização de potência < 25 kW;
Grandes intervenções de remodelação ou de alteração na envolvente* ou nas instalações
de preparação de àguas quentes sanitárias das duas tipologias de edifícios referidos nos
pontos anteriores;
Ampliações de edifícios existentes, exclusivamente na nova área construída.
* situação em que o custo seja superior a 25% do valor do edifício, calculado com base num
valor de referência por metro quadrado ( 630 € em 2006 ) definido anualmente em portaria
conjunta ministral.
As excepções estão previstas no n.º 9 do artigo 2º do texto regulamentar e incluem edifícios ou
fracções autónomas destinadas a serviços, edifícios utilizados como locais de culto ou para fins
industrias bem como infra-estruturas militares.
O Regulamento aplica-se a cada fracção autónoma de um edifício, ou seja, a cada uma das
partes de um edifício que:
Seja dotada de contador individual de consumo de energia;
Esteja separada do resto do edifício por uma barreira física contínua e cujo direito de
propriedade ou fruição seja transmissível autonomamente.
Quando um grupo de edifícios tiver um único contador de energia, o Regulamento aplica-se a
cada um dos edifícios separadamente. Nos edifícios com uma única fracção autónoma mas
constituídos por corpos distintos ( parte do edifício com identidade própria significativa,
comunicando com o resto do edifício através de ligações restritas), o regulamento aplica-se a cada
corpo. No caso de ampliações de edifícios existentes, apenas a nova área construída fica sujeita
ao Regulamento.
17
Dentro de cada fracção autónoma, corpo do edifício ou zona de ampliação as exigências
regulamentares aplicam-se aos espaços úteis interiores para os quais se requerem condições
interiores de conforto. ( RCCTE, Anexo I). Esses espaços serão completamente delimitados por
elementos construtivos, nomeadamente paredes, pavimento, coberturas, envidraçados e portas
que compõem :
Envolvente exterior, quando definem a fronteira entre o espaço útil interior e o ambiente
exterior;
Envolvente interior, quando definem a fronteira entre o espaço útil interior e outros espaços
interiores não climatizados ( espaços Anexos “não úteis”), tais como garagens, armazéns,
lavandarias, caixas de escadas, outras fracções não habitacionais ( comércio e serviços),
etc.
A verificação regulamentar exige :
a) Licenciamento - Licença de construção
Demonstração do cumprimento do RCCTE e termo de responsabilidade do Projectista;
Declaração de conformidade regulamentar subscrita por um Perito Qualificado no
âmbito do SCE.
b) Conclusão da obra - Licença de Utilização/Certificação
Termo de responsabilidade do técnico responsável pela direcção técnica declarando o
cumprimento do projecto;
Declaração de conformidade regulamentar subscrita por um Perito Qualificado no
âmbito do SCE.
c) Certificação de edifícios existentes
Quando o edifício for objecto de operação de venda, locação ou arrendamento, isto no
caso de edifícios existentes que ainda não tenham sido objecto de certificação ou
edifícios cuja validade do certificado ( 10 anos)* tenha expirado.
* O limite de validade de 10 anos pode ser menor quando o edifício ( ou fracção) for sujeito a
uma intervenção ou reabilitação significativa, em que o edifício fica sujeito a nova
demonstração do cumprimento do RCCTE.
18
A actual verificação regulamentar, na sua exigência, devido ao maior número de etapas que
envolvem a certificação dos edifícios, implica maior burocracia. De referir ainda, que se prevê que
o projectista/instalador tenderá a ocupar também o lugar de certificador, por forma a poder
executar todo o processo de verificação regulamentar.
O regulamento está dividido em cinco capítulos:
I – Objecto e âmbito de aplicação
II – Definições e parâmetros de caracterização
III – Requisitos energéticos
IV – Licenciamento
V – Definições finais e transitórias (fixação dos valores limite das diversas necessidades nominais
de energia [aquecimento, arrefecimento, preparação de àguas quentes sanitárias e energia
primária])
Como fonte de consulta e aplicação dos conceitos patentes nos capítulos, os Anexos apoiam a
metodologia de cálculo e servem também de base de dados. O regulamento está dividido em nove
Anexos que são:
I – Espaços com requisitos de conforto térmico
II – Definições
III – Zonamento Climático
IV – Método de cálculo das necessidades de aquecimento
V – Método de cálculo das necessidades de arrefecimento
VI – Método de cálculo das necessidades de energia para preparação de àgua quente sanitária
VII – Quantificação dos parâmetros térmicos
VIII – Fichas para licenciamento ou autorização
IX – Requisitos mínimos de qualidade térmica para a envolvente dos edifícios
19
2.4 Análise do RCCTE (2006) 2.4.1 Parâmetros fundamentais
2.4.1.1 Divisão climática do país
Figura 1. Zonas climáticas para Portugal Continental
O país encontra-se, à semelhança do regulamento de 1990, dividido em três zonas climáticas
de inverno (I1,I2,I3) e três de verão (V1,V2,V3) (figura 1). Contudo, foram feitas algumas
alterações com base em novas condições interiores de referência (20ºC no inverno e 25ºC no
verão) e novos dados climáticos utilizando as últimas tecnologias disponíveis, com reflexo em
valores graus-dia mais elevados e especificidades ao nível da concelhia do país, tendo em conta a
altitude e a distância do local à costa litoral.
É no entanto uma situação que se pode criticar, pois o regulamento torna-se demasiado
detalhado para as dimensões do país e as diferenças nacionais relativamente aos dados climáticos.
20
2.4.1.2 Coeficiente de transmissão térmica superficial (U)
O símbolo U corresponde ao símbolo K utilizado no RCCTE (1990), mas devido às diferenças
utilizadas no respectivo método de cálculo e à actualização dos valores de cálculo (exemplo:
condutibilidade térmica) tem valores distintos. Salienta-se o aumento dos valores de referência (U)
nos elementos da envolvente por zona climática bem como o estabelecimento de valores limite
para o referido coeficiente. O cálculo do valor de U de um elemento da envolvente depende :
Da construção, se é constituído por camadas homogéneas ou heterogéneas;
Dos espaços de ar, caso existam, e do respectivo grau de ventilação.
Para o cálculo dos valores de U dos elementos opacos deve ser seguida a norma europeia EN
6946. O anexo VII do RCCTE resume os princípios de cálculo e os valores de referência para as
situações correntes encontradas nos edifícios. O cálculo de U tornou-se mais exigente
complicando a sua aplicabilidade.
No modelo numérico computacional foram escolhidos valores base da publicação do LNEC
para condutibilidade térmica, resistências térmicas e coeficiente de transmissão térmica das
soluções mais comuns em Portugal.
2.4.1.3 Pontes térmicas
No RCCTE (1990) as perdas térmicas que diziam respeito a zonas não-correntes da
envolvente eram calculadas através de factores de concentração de perdas (fc). No novo
regulamento essas perdas térmicas são contabilizadas individualmente através de coeficientes de
transmissão térmica linear (Ψ). Para além disso o número de situações de pontes térmicas
consideradas é mais abrangente e incluem :
Pontes térmicas lineares devido ao contacto de pavimentos e paredes com o solo ( Anexo
IV, tabela IV.2);
Pontes térmicas lineares correspondentes às ligações referidas no Anexo IV, tabela IV.3;
Para outras situações não incluídas nos pontos anteriores recorre-se à metodologia
descrita nas normas europeias EN 13370 ou EN ISO 10211-1.
Com o actual regulamento o cálculo das perdas resultantes das pontes térmicas torna-se mais
preciso. Contabilizam-se individualmente as pontes térmicas, no entanto a aplicabilidade é
bastante discutível pois na práctica o peso relativo das perdas por pontes térmicas pode ser
secundário.
21
2.4.1.4 Taxa de renovação do ar
A taxa de renovação do ar sofreu alterações no actual RCCTE, deixando de ser uma taxa fixa.
Por motivos de higiene e conforto dos ocupantes de uma fracção autónoma, foi definido um caudal
minímo de ar em permanente circulação. Esse valor é independente do tipo de ventilação (natural
ou mecânica) e não pode ser inferior a uma taxa de 0.6 renovações por hora ( h-1). A esta taxa de
renovação do ar estão associadas perdas térmicas que são calculadas.
Para se poder quantificar o valor da taxa é necessário definir o tipo de ventilação. Se for uma
ventilação natural há que determinar previamente a classe de exposição do edifício à acção do
vento e permeabilidade ao ar da caixilharia. A classe de exposição está dependente da altura do
edifício acima do solo, região em que se encontra e rugosidade da zona circundante. O quadro
IV.1 do anexo IV resume o cálculo. Caso o edifício possua uma ventilação mecânica é necessário
calcular o caudal de ar da ventilação natural ( verificando se é desprezável) e o caudal de ar da
ventilação mecânica, para depois se calcular a respectiva taxa.
O facto de se impor um valor para a taxa de renovação do ar, obriga os edifícios quando
sujeitos ao regulamento, a dar importância aos pormenores construtivos que facilitam a ventilação,
assegurando deste modo alguma qualidade no ar circulante.
Pode ocorrer, devido ao método de cálculo da referida taxa, que se obtenham valores para a
taxa de renovação do ar desadequados por não se contabilizar as variações das cargas térmicas,
resultado de diferentes taxas de ocupação dos compartimentos da fracção autónoma. Significa em
termos de unidades uma avaliação com base na área (ren/h.m2) e não no número de pessoas que
ocupam o compartimento em questão (ren/h.pessoa).
2.4.1.5 Factores solares
Para o cálculo dos ganhos solares dos vãos envidraçados exteriores durante a estação de
inverno e verão são necessários definir os diversos factores solares. Estes traduzem a fracção da
radiação solar incidente que entra para o interior do espaço útil ( sob a forma de radiação visível ou
térmica). Os referidos factores variam consoante a estação devido à variação dos ângulos de
incidência da radiação solar.
No actual Regulamento, ao contrário do anterior, são considerados ganhos solares em todas
as direcções e os factores solares apresentam uma especificação mais elaborada, considerando
com muito detalhe as variantes de vãos envidraçados. É exigido ao perito a definição para cada
vão envidraçado do(a) :
22
Factor de obstrução (Fs), que contabiliza o sombreamento do horizonte,
elementos horizontais e verticais, adjacentes ou sobrepostos ao vão envidraçado;
Fracção envidraçada (Fg), traduz a redução da transmissão da energia solar
associada à existência da caixilharia, definida através da relação entre a área
envidraçada e área total do vão envidraçado;
Factor de correção da selectividade angular do tipo de envidraçado utilizado (Fw),
contabiliza a redução dos ganhos solares causada pela variação das propriedades
de transmissão da radiação solar com o ângulo de incidência sobre o envidraçado;
Factor solar do vão envidraçado (g┴), que define a relação entre a energia solar
transmitida para o interior através do vão envidraçado e a radiação solar incidente
na direcção normal a esse vão.
É de salientar como aspecto positivo a possibilidade de evitar cálculos exaustivos dos factores,
satisfazendo condições que são apresentadas no regulamento, ao utilizar métodos simplificados.
Estes métodos consistem em considerar valores por defeito para os factores.
2.4.1.6 Coeficiente de redução das perdas térmicas para locais não aquecidos (ζ)
Figura 2. Coeficiente de redução das perdas térmicas para locais não aquecidos
As perdas térmicas entre espaços úteis e não-úteis passam a ter uma ponderação variável tau
(ζ ) (figura 2), a determinação do valor respectivo é feita a partir da tabela IV.1 do RCCTE. Esta
tabela está definida em função do tipo de espaço não-útil e da relação entre as áreas dos
elementos que separam os dois espaços referidos e a dos elementos que separam o espaço não-
útil do exterior. A variação do coeficiente conforme a tipologia do espaço permite um maior rigor na
avaliação das perdas térmicas, no entanto os valores definidos para o referido coeficiente são
discutíveis.
23
2.4.2 Requisitos de aplicação regulamentar
2.4.2.1 Envolvente e requisitos energéticos
No novo RCCTE mantêm-se a existência dos requisitos mínimos de qualidade térmica para a
envolvente do edifício. Os valores do coeficiente de transmissão térmica superficial dos elementos
opacos da envolvente (U) e factores solares dos vãos envidraçados (g┴) têm máximos admissíveis,
conforme está apresentado no anexo IX.
Para cada fracção autónoma sujeita a avaliação regulamentar é necessário calcular as
necessidades nominais energéticas de aquecimento (Nic – Anexo IV), arrefecimento (Nvc – Anexo
V) e águas quentes sanitárias (AQS) (Nac – anexo VI). Quando as referidas necessidades
energéticas estiverem determinadas, é feita uma soma ponderada em termos de energia primária
com factores de conversão das formas de energia final utilizadas e contabilizando rendimentos dos
equipamentos respectivos. Este valor designa-se necessidades globais de energia primária da
fracção autónoma (Ntc – nº 4 do artigo 15º).
Para que o RCCTE seja verificado, é necessário que para cada fracção autónoma, que os
valores das necessidades nominais de energia não excedam os valores limite de referência
correspondentes (Ni, Nv, Na, Nt), estabelecidos pelo regulamento e actualizáveis por portaria.
Embora as necessidades nominais de energia não traduzam as necessidades energéticas
reais de uma fracção autónoma, derivado a diferenças por excesso ou defeito das condições reais
de funcionamento das convencionadas como referência no regulamento, permitem comparar
fracções autónomas ou edifícios entre si no que diz respeito ao comportamento térmico. Valores
elevados das necessidades energéticas para uma fracção autónoma signfica claramente que é
necessária mais energia para se obter condições de conforto térmico. De seguida é apresentada a
figura 3 que resume a verificação regulamentar:
Figura 3. Verificação regulamentar
24
2.4.2.2 Necessidades de energia para produção de AQS (Na e Nac)
Novidade no actual RCCTE é a obrigação ao recurso a sistemas de colectores solares
térmicos para aquecimento da água sanitária. Embora apenas seja exigido a colocação de
colectores solares térmicos, a contabilização da energia captada por estes só é feita caso se
utilizem colectores/sistemas certificados com recurso a instaladores certificados que assegurem a
manutenção durante seis anos. O valor limite das necessidades nominais de AQS (Na) é
estabelecido em função :
Do consumo médio diário de referência de AQS, 40 l / pessoa por dia para
edifícios residenciais, em que o número de ocupantes depende da tipologia da
fracção autónoma e para o caso de edifícios de serviços é admitido o valor diário
de referência de 100 l;
Número anual de dias de consumo de AQS;
Área útil do pavimento.
Enquanto que a avaliação das necessidades anuais de energia útil para a preparação de
águas quentes sanitárias (Nac) de uma fracção autónoma depende de:
Do termo Esolar que traduz o valor energético da contribuição de colectores solares,
definido através da relação do número de ocupantes do edifício com a área do
colector solar (1ocupante/m2), esta contribuição depende da certificação dos
colectores. O seu cálculo tem de ser efectuado através do software SOLTERM ;
Termo Eren que representa contribuição de outras formas de energia renovável, o
seu cálculo terá de ser justificado pelo perito;
Da energia útil dispendida pelo sistema convencional, e respectivo rendimento;
Área útil do pavimento.
Está previsto ainda, no regulamento, a utilização de qualquer outra forma de energia renovável,
como por exemplo : painéis fotovoltaicos, energia geotérmica, recuperação de calor de
equipamento ou fluidos residuais. Estas formas de energia são alternativas à utilização de
colectores solares térmicos, que numa base anual deverão captar a energia equivalente à dos
colectores solares, desde que sejam captadas no edifício em questão.
De facto o regulamento ao introduzir a obrigatoriedade de instalação de colectores solares
térmicos demonstra uma tentativa de impulsionar o uso de energias renováveis no âmbito da
eficiência energética em edifícios, no entanto é criticável o facto de não ficarem enquadradas
situações de uso de energia renovável não produzida no local em questão.
25
2.4.2.3 Necessidades de energia para aquecimento (Ni e Nic)
O valor limite de Ni é função do factor de forma ( F.F.) do edífício e dos Graus-Dias
correspondentes ao concelho onde se localiza. O F.F. de uma fracção autónoma define-se como o
quociente entre o somatório das superfícies da envolvente exterior e envolvente interior, através
das quais se verificam trocas de calor, e o volume útil interior. Cada elemento interior está afectado
pelo coeficiente ζ , descrito no ponto 2.4.1.6 . Isto significa que para o mesmo volume interior, um
F.F. mais elevado implica áreas de perdas de calor superiores, exigindo portanto para um mesmo
clima maiores dispêndios de energia durante a estação de inverno.
O método de avaliação do comportamento térmico do projecto na estação de aquecimento, à
semelhança do que acontecia no RCCTE anterior, envolve a avaliação conjunta das perdas e
ganhos térmicos durante a estação de inverno. A figura 4 resume a contabilidade dessa avaliação:
Figura 4. Avaliação de ganhos e perdas na estação de aquecimento
Nic é calculado para a duração convencionada da estação de inverno no local em que situa o
edifício em questão e corresponde à energia útil que é necessária fornecer para que no interior
seja mantida uma temperatura constante de 20 ºC.
È critícável o facto de não ser feita a contabilização do uso, caso exista, de energia renovável
para aquecimento ao contrário do que acontece para o AQS. Ou seja, se um edifício possuir um
sistema integrado de piso radiante com um sistema solar ( o solar térmico por exemplo), não é
considerada essa energia para efeito de cálculo de Nic, podendo dar-se o caso de impossibilitar o
cumprimento regulamentar da fracção autónoma em questão.
26
2.5 Necessidades de energia para arrefecimento (Nv e Nvc)
Os valores limites de Nv, à semelhança do que foi feito para Ni, foram estabelecidos com base
em estudo paramétricos levados a cabo para as diferentes zonas climáticas, neste caso de verão,
e diversas tipologias de fracções autónomas, ou seja, diferentes factores de forma. As variações
paramétricas incidiram no isolamento térmico, valores de referência para diferentes coeficientes de
transmissão térmica e ainda orientações pré-definidas. O Nv encontra-se tabelado no artigo 15º do
RCCTE e está expresso em função da zona climática de verão.
A avaliação do comportamento térmico do projecto na estação de arrefecimento sofreu
alterações com o novo regulamento. Para o cálculo de Nvc são avaliados conjuntamente as perdas
pela envolvente e por renovação de ar com os ganhos solares úteis pelos envidraçados e
envolvente opaca mais os ganhos internos. O resumo da avaliação está apresentado na figura 5
que se apresenta em seguida:
Figura 5. Avaliação de ganhos e perdas na estação de arrefecimento
Nvc é calculado para os quatro meses de verão ( Junho a Setembro) e corresponde à energia
útil que é necessária para que no interior da fracção autónoma não seja excedida a temperatura de
25ºC.
Relativamente à determinação de Nvc a situação é semelhante ao cálculo de Nic. Na situação
exemplo de uso de um concentrador solar para sustentar energéticamente um sistema de
absorção, não é feito qualquer tipo de contabilidade que afecte o cálculo de Nvc. Resumidamente
o regulamento prevê o uso de energia renovável para AQS, no entanto, para a estação de
aquecimento e arrefecimento não há referência.
27
2.4.2.5 Necessidades globais anuais de energia primária (Nt e Ntc)
Na nova versão do RCCTE é imposto Nt que é definido com base nos valores limites das
necessidades de aquecimento, arrefecimento e produção de àguas quentes determinados para a
fracção autónoma em questão. Os factores de ponderação da equação que permite calcular Nt,
pretendem traduzir os padrões tipícos de consumo nas habitações obtidos em levantamentos
estatísticos. Estabelece 50% dos consumos para AQS, 25% para aquecimento e arrefecimento
ambiente e 25% para outros fins especifícos. Estão também implícitos na equação valores padrão
para as eficiências dos sistemas de aquecimento, arrefecimento e de produção de AQS descritos
no RCCTE, bem como os factores de conversão para energia primária. O factor 0.9 pretende
traduzir o princípio de que um edifício que cumpra apenas o mínimo exigido pelo RCCTE , não
cumpre o regulamento, para isso terá que ser 10% melhor do que a soma ponderada dos
requisitos minímos (Na,Nv,Ni). O fundamento da aplicação do factor referido na ponderação que
permite calcular o Nt é discutível, porque depende de uma apreciação quase subjectiva.
Uma questão que levanta o método de cálculo de Nt é que o tipo de utilização do edifício
(serviços ou residencial) não é tomado em conta e obviamente é um factor de caracterização do
consumo energético.
As necessidades energéticas calculadas (Nic, Nvc e Nac) são convertidas em energia primária
em função das formas de energia final utilizada para cada uma das funções (arrefecimento,
aquecimento, AQS). Os valores utilizados na conversão estão descritos no artigo nº 18 do
regulamento e podem ser actualizados por despacho do Director-Geral de Geologia e Energia em
função.
São também contabilizadas as eficiências nominais dos equipamentos utilizados na fracção
autónoma, para arrefecimento e aquecimento. Devem-se usar os valores das eficiências
fornecidos pelo fabricantes dos equipamentos ou então, recorrendo ao regulamento, usar os
valores de referência descritos no artigo nº 18 do RCCTE, correndo o risco de penalizar os
resultados finais obtidos.
Na situação de não existir sistemas de aquecimento ou arrefecimento no edifício em questão,
considera-se para efeitos de cálculo que o sistema de aquecimento é constituído por uma
resistência eléctrica e o arrefecimento por uma máquina frigorífica com eficiência (COP) igual a 3.
28
Conforme a relação entre o valor de Ntc e Nt, os edifícios novos ou existentes estão sujeitos a
uma classificação energética (figura 6), permitindo deste modo comparar com outros edifícios.
Figura 6. Classe energética dos edifícios
É de facto questionável a razão pela qual se avalia as necessidades energéticas globais em
energia primária em vez de energia final, que é próxima do consumidor. Só é realmente
interessante avaliar as necessidades energéticas em termos de energia primária numa perspectiva
política de dimensão nacional.
29
3. Modelo Numérico computacional ( VB 6.0 )
3.1 Situação actual
Com a entrada em vigor do RCCTE começaram a ser desenvolvidos diversas aplicações para
a verificação regulamentar imposta por este regulamento. A solução mais simples e disponibilizada
na internet é a de folhas de EXCEL contendo apenas os quadros cujo preenchimento é necessário
para a verificação do RCCTE. Actualmente existem apenas duas aplicações informáticas já
comercializadas, embora andem em repetidas actualizações, uma aplicação da responsabilidade
do INETI e uma outra desenvolvido pela CYPE – TOP informática.
Futuramente espera-se o surgimento de outras alternativas devendo-se ao facto de certas
empresas produtoras de materiais isolantes, poderem patrocinar futuros programas de cálculo de
implementação do RCCTE incorporando na base de dados desses programas as características
dos materiais que produzem.
O modelo computacional agora apresentado, começou a ser desenvolvido quando ainda não
existiam programas para a verificação do RCCTE e constitui uma alternativa aos restantes
programas.
3.2 Escolha da linguagem computacional
O V.B. é um pacote para desenvolvimento de aplicações visuais para ambiente Windows
baseado na linguagem de programação Basic, que é uma linguagem por objectos. Objectos são
estruturas que combinam propriedades e métodos. As propriedades são características dos
objectos, a que se podem ter acesso e/ou ser alteradas pelo programador tanto em tempo de
projecto (quando o projecto está a ser desenvolvido) quanto em tempo de execução (quando o
aplicação está a ser executada). Isto permite modificar o programa sem que se tenha que recorrer
a alterações no código/método. Já os métodos são rotinas internas ao objecto que servem para
executar determinadas acções.
30
3.3 Estrutura do programa
A estrutura do programa RCCTE 2008 aproxima-se da sequência das folhas de cálculo
apresentadas no regulamento. No entanto, devido às características inerentes ao código foram
feitas algumas alterações no sentido de simplicar os procedimentos de cálculo.
O programa RCCTE 2008 está dividido em duas partes, conforme é apresentado na figura 7
( corresponde ao menu principal ), uma parte dedicada ao cálculo das necessidades energéticas,
incluindo os respectivos valores limite, e uma outra que diz respeito às bases de dados.
Figura 7. Menu principal do programa
O programa é constituído por oito ficheiros executáveis independentes, que podem ser
acedidos separadamente e estão agrupados num ficheiro executável que permite aceder ao menu
principal. Cada ficheiro executável está acompanhado do respectivo ficheiro de ajuda, que também
pode ser acedido individualmente ou durante o programa premindo o botão F1.
Quatro dos ficheiros executáveis dizem respeito ao cálculo das necessidades energéticas na
estação de aquecimento, na estação de arrefecimento, para preparação das àguas quentes
sanitárias e necessidades globais anuais em energia primária. Em cada um deles são também
calculados e verificados os respectivos valores limite.
31
Os restantes ficheiros executáveis permitem controlar as bases de dados. Neste programa
estão disponíveis quatro bases de dados :
materiais isolantes;
resistências térmicas;
coeficiente de transmissão térmica (U);
vãos envidraçados.
O programa foi desenvolvido com base na metodologia apresentada na figura 8 :
Figura 8. Metodologia do programa
3.3.1 Bases de dados
Nesta parte do programa é permitido ao utilizador adicionar, remover ou simplesmente verificar
registros de elementos das bases de dados. Cada base de dados já inclui elementos previamente
adicionados, retirados na sua maioria da publicação do LNEC – ITE 50 . É permitido pelo programa, em qualquer circunstância, modificar a base de dados para que se
possa incluir os elementos desejados para uso nos cálculos das necessidades energéticas.
32
3.3.1.1 Base de dados dos materiais isolantes térmicos
Ao pressionar o botão de comando Isolamentos do menu principal, o utilizador visualiza o
formulário apresentado na figura 9. A lista pré-definida contém os materiais isolantes mais
comuns na edificação.
Figura 9. Formulário da base de dados dos materiais isolantes térmicos
Existem, conforme se pode visualizar na figura 9, três botões de comando principais que se
podem encontrar em todas as bases de dados. Um primeiro que permite voltar ao menu principal,
um segundo que adiciona um registo de um isolante (Novo isolante) e um terceiro que apaga um
registo existente na lista (Eliminar).
Ao pressionar o botão de comando Novo isolante surge um quadro designado Novo isolante,
conforme apresentado na figura 10.
33
Figura 10. Formulário da base de dados dos materiais isolantes térmicos
O quadro Novo isolante permite ao utilizador adicionar outros materiais isolantes que não
estejam na lista. Caso se tente introduzir um isolante com o mesmo valor de k (condutibilidade
térmica) é rejeitada essa introdução. As características introduzidas são uma descrição, k e ro
(massa volúmica). A descrição pode incluir qualquer caracter e no caso do k ou ro apenas são
aceites números superiores a 0 ( existe um sistema “loop” enquanto não se verificar a situação
referida ). Para que seja aceite a introdução de qualquer uma das características é necessário
premir o botão de comando ok. Para cancelar a adição do novo elemento basta ao utilizador premir
o botão de comando Cancelar.
Ao pressionar o botão de comando Eliminar, para eliminar um registo, é necessário seleccionar
um elemento da lista e posteriormente o utilizador será notificado do apagar do registo. De referir
ainda que não é possível reduzir a lista de elementos isolantes a zero.
3.3.1.2 Base de dados das resistências térmicas
O botão de comando Resistências térmicas do menu principal permite ao utilizador aceder ao
formulário apresentado na figura 11.
Estão incluídos nesta base de dados todos os valores de resistências térmicas para três tipos
de elementos da envolvente (interior ou exterior): coberturas, pavimentos e paredes.
34
Os elementos da envolvente do tipo pavimento ou cobertura não estão aglomerados,
possibilitando a existência de casos particulares.
Para visualizar as resistências térmicas de um elemento correspondente a uma lista,
selecciona-se primeiro o tipo de elemento, seguido do elemento desejado da lista.
Figura 11. Formulário da base de dados das resistências térmicas
Existem dois valores diferentes para resistência térmica, identificados como Rv e Ri,
respectivamente resistência térmica de verão e resistência térmica de inverno. A diferença entre os
valores referidos verifica-se apenas para coberturas e pavimentos respeitando o sentido do fluxo
de calor ( verão – descendente, inverno – ascendente ) .
Pressionando o botão de comando Nova resistência térmica, depois de seleccionado o tipo de
elemento da envolvente, torna-se visível o quadro Nova resistência térmica apresentado na figura 12, que permite adicionar novo registo.
35
Figura 12. Formulário da base de dados das resistências térmicas
Para se definir um elemento é necessário introduzir inicialmente uma descrição, que pode
incluir qualquer caracter, seguindo-se a introdução directa de Rv. Só são aceites valores de Rv
maiores que zero ( existe um sistema “ loop” que impede de avançar nas definições caso esta
condição não se verifique ). No caso particular de uma parede o valor de Ri considera-se
automaticamente igual, se for uma cobertura ou pavimento é necessário introduzir o valor de Ri
directamente. Se o valor introduzido de Rv existir na lista, a adição de registo é cancelada. Para
avançar nas definições é necessário premir o botão de comando ok e para cancelar a adição de
nova resistência usa-se o botão de comando Cancelar.
A eliminação de um registo é possível, excepção feita quando existe um único registo na lista,
quando o botão de comando Eliminar for premido e só no caso de estar um elemento da lista
seleccionado.
3.3.1.3 Base de dados do coeficiente de transmissão térmica (U)
O botão de comando Coeficiente U Envolvente do menu principal permite ao utilizador aceder
ao formulário apresentado na figura 13.
Estão incluídos nesta base de dados todos os valores do coeficiente de transmissão térmica
(U) das variantes dos três tipos de elementos de envolvente (interior ou exterior) que são:
coberturas, pavimentos e paredes. Os valores de U existentes nesta base de dados suportam o
cálculo das perdas térmicas das envolventes durante as estações.
36
Para visualizar as características de um elemento, é necessário à semelhança das outras
bases de dados seleccionar um elemento da lista. As características existentes são a estrutura
resistente, duas no caso de paredes duplas, o Ui ( U de inverno) e Uv ( U de verão) e , caso exista,
descrição do material isolante e respectiva espessura (mm) .
Figura 13. Formulário da base de dados do coeficiente de transmissão térmica (U)
Quando o utilizador pretender adicionar um elemento a uma das listas, ao premir o botão de
comando Adicionar U, é preciso que esteja uma das listas disponíveis seleccionada. Nessa
situação tornar-se-á visível o quadro Novo coeficiente de transmissão térmica.
Para definir um elemento e respectivo coeficiente U, existem duas hipóteses introduzidas como
opção logo após a definição da descrição do elemento : introdução directa dos U’s ou cálculo
através das estruturas resistentes (valores de resistência térmica) e , caso exista , caixa de ar
(resistência térmica) e material isolante (condutibilidade térmica) indicando as espessuras
respectivas ( maiores que 0 ) .
37
O avanço da selecção das definições e opções implica que os botões de comando ok sejam
premidos e se o utilizador pretender cancelar a adição de registo de um elemento está disponível o
botão de comando Cancelar.
Os cálculos para determinar o Ui ( U de inverno) e Uv ( U de verão) seguem a metodologia
apresentada no regulamento ( anexo VII – RCCTE ).
3.3.1.4 Base de dados dos vãos envidraçados
O acesso à base de dados dos vãos envidraçados é feito através do botão de comando
Envidraçados do menu principal, ou então directamente através do executável disponível no
directório de instalação do programa RCCTE 2008.
Estão incluídos nesta base de dados todos os vãos envidraçados verticais ou horizontais e
respectivas características, que servem no cálculo das perdas e ganhos térmicos relativos às
necessidades energéticas nas estações definidas pelo regulamento. Para visualizar as
características de um elemento, é necessário, à semelhança das outras bases de dados,
seleccionar um elemento da lista, conforme está apresentado na figura 14.
Figura 14. Formulário da base de dados dos vãos envidraçados
38
As características incluem :
Tipo de vidro, descreve se é duplo, simples ou plástico com a espessura (mm);
Tipo de janela , se é fixa, giratória ou de correr;
Caso seja um vidro duplo inclui a espessura da lâmina entre vidros e respectivo gás;
Uv e Ui, respectivamente coeficiente de transmissão térmica no verão e inverno;
Factor solar do envidraçado , para os valores iniciais foi definido o valor 0.85 para o vidro
simples e 0.75 para o vidro duplo (considerando vidros incolores), podendo tomar valor
entre 0 e 1;
Factor de protecção solar, por defeito foi considerado o valor 1 para os valores retirados do
ITE – 50, tomando valores entre 0 e 1.
Se o objectivo do utilizador for adicionar um registo de um vão envidraçado, premindo o botão
de comando Adicionar vão env. , é necessário que seleccione um tipo de vão envidraçado (vertical
ou horizontal). Após a referida selecção torna-se visível o quadro Novo vão envidraçado que
disponibiliza todas as opções necessárias à definição do elemento conforme se apresenta na
figura 15.
Figura 15. Formulário da base de dados dos vãos envidraçados
39
A primeira etapa após a introdução da descrição é seleccionar o tipo de envidraçado. Existem
três opções disponíveis: vidro simples, vidro duplo ou envidraçado de plástico. Conforme a
selecção, é tornada visível a lista específica (tabela IV.1 – RCCTE ). Se o utilizador do programa
não encontrar o género pretendido, existe no final de cada lista uma opção Outro envidraçado que
acciona o quadro Outro envidraçado, e permite a introdução directa da descrição e respectivo
factor solar do envidraçado (valor entre 0 e 1) .
No quadro factor de protecção solar, caso se tenha escolhido um vão envidraçado de vidro
simples ou duplo, é definida uma cor de protecção e tipo de protecção (quadro V.4 – RCCTE ). Na
situação de envidraçado plástico ou no caso em que se tenha usado o quadro Outro envidraçado é
necessário introduzir directamente o valor do factor de protecção solar ( 0 a 1 ).
Numa terceira etapa escolhe-se o tipo de janela, com três tipos disponíveis, é dado a escolher
entre fixa, giratória ou de correr. Se o envidraçado for do tipo duplo é ainda necessário definir a
espessura da lâmina (mm).
Finalmente é então pedido ao utilizador a introdução do Uv, se for um vão envidraçado vertical
Ui é automaticamente igual, caso contrário é calculado segundo a metodologia apresentada no
ITE-50 para vãos envidraçados horizontais.
O que determina o avanço nas etapas até ao final é o botão de comando ok restando o botão
de comando Actualizar para adicionar o novo vão envidraçado à respectiva lista. Para cancelar a
adição do registo do vão envidraçado em qualquer circunstância basta premir o botão de comando
Cancelar.
3.3.2 Cálculo das necessidades energéticas
Esta parte do programa identificada no menu principal pelo quadro Necessidades energéticas,
que agrupa quatro botões de comando Ni, Nv, Na e Nt, permite ao utilizador fazer a avaliação, de
acordo com o RCCTE (2006), para um edifício ou fracção autónoma das necessidades energéticas
nominais e respectivos valores limite.
Para um adequado funcionamento do programa, que significa obter cálculos correctos, é
necessário respeitar a ordem de cálculo seguinte : NiNvNaNt, que corresponde à sequência
de procedimentos indicada no RCCTE. O ficheiro Resultados.mdb é actualizado com os resultados
considerados mais importantes pelo programador ao longo da ordem referida.
3.3.2.1 Necessidades de energia útil para aquecimento (Ni)
O cálculo das necessidades nominais de energia útil para aquecimento (Nic) e correspondente
valor limite (Nil) de uma fracção autónoma envolve seis formulários e incluem os cálculos do
anexo IV – RCCTE.
40
Numa primeira fase, que inclui os três primeiros formulários, são seleccionados os elementos
da envolvente que definem a fracção autónoma, segue-se a determinação das perdas associadas
à renovação do ar e nos dois últimos formulários determina-se Nil e Nic.
3.3.2.1.1 Definição dos elementos da envolvente (paredes, pavimentos e coberturas)
Como referido, toda a definição dos elementos da envolvente de uma fracção autónoma ou
edifício é realizada no cálculo das necessidades energéticas para aquecimento, iniciando-se pela
selecção de paredes, coberturas ou pavimentos no primeiro formulário apresentado na figura 16.
A definição dos elementos referidos vai permitir ao programa calcular posteriomente para a
estação de arrefecimento e aquecimento as perdas e ganhos térmicos associados, respeitando a
metodologia do RCCTE (2006). Para isso são enviados para o ficheiro Resultados.mdb os valores
correspondentes dos elementos da envolvente seleccionados e respectivas características.
Figura 16. Formulário para definição dos elementos da envolvente
41
O formulário divide-se em dois quadros principais, consoante a envolvente a que o elemento
seleccionado pertença (interior ou exterior). É constituído por uma lista de elementos para
selecção e uma outra com aqueles já seleccionados e definidos. Para visualizar as características
de um elemento que pertença a qualquer uma das listas é preciso seleccioná-lo.
A definição dos elementos da envolvente é feita elemento a elemento e para adicionar um
elemento é necessário premir o botão de comando Adicionar elemento, sendo de seguida
disponibilizada a lista de elementos para selecção (retirados das bases de dados respectivas).
Para avançar nas opções existem vários botões de comando ok que têm de ser premidos e
caso o utilizador pretenda cancelar, está disponível o botão de comando Cancelar. A sequência
das opções, após escolha do elemento, é a seguinte:
Seleccionar a que envolvente o elemento pertence, exterior ou interior;
Seleccionar a orientação do elemento, para contabilizar mais tarde os ganhos solares,
opção que só está disponível para coberturas e paredes exteriores;
Definir área do respectivo elemento.
No caso particular de elementos da envolvente exterior continua da seguinte maneira:
Para pavimentos ou paredes exteriores surge a opção de determinar se existe contacto
com o solo, caso exista vai ser necessário definir um coeficiente de transmissão térmica
linear (tabela IV 2.1 e 2.2 - RCCTE ) e respectivo comprimento ou perímetro;
Finalmente é possível adicionar o elemento à lista de elementos pertencentes à fracção
autónoma em questão, o botão de comando Adicionar é activado e quando este for
premido verifica-se a adição à lista de elementos.
Se os elementos pertencerem à envolvente interior continua da seguinte maneira:
É necessário definir o coeficiente ζ , que relaciona área útil, não útil e exterior (tabela IV.1 – RCCTE);
Caso seja uma parede de separação para espaço não útil (sem isolante térmico) com
coeficiente ζ > 0.7 é ainda necessário definir um coeficiente de transmissão térmica e
respectivo comprimento ou perímetro (tabela IV 2.1-RCCTE );
Finalmente é possível adicionar o elemento à lista de elementos pertencentes à fracção
autónoma em questão, o botão de comando Adicionar é activado e quando este for
premido verifica-se a adição à lista de elementos.
42
Quando o utilizador do programa pretender apagar toda a lista de elementos precisa de premir
o botão de comando Apagar lista, se apenas se pretender apagar um elemento da lista é
necessário seleccioná-lo e depois premir o botão de comando Apagar elemento.
Só é possível avançar para o formulário seguinte (Elementos_2), caso a lista tenha no minímo
um elemento, premindo o botão de comando Concluir (Pontes térmicas).
Em resumo, se for um elemento da envolvente interior a área está sempre afectada do
coeficiente ζ ( a seleccionar) e se para além disso for uma parede de separação poderá ter uma
componente de perda térmica linear associada (comprimento a introduzir e Ψ a seleccionar). No
caso de elementos da envolvente exterior, se for uma parede ou pavimento e estiver em contacto
com o solo, para além da componente térmica superficial terá também uma componente de perda
térmica linear (comprimento a introduzir e Ψ a seleccionar) . Os elementos escolhidos neste
formulário para análise da estação de aquecimento que são enviados para o ficheiro
Resultados.mdb são os mesmos usados nos cálculos da estação arrefecimento mas com as
características de verão.
3.3.2.1.2 Definição das pontes térmicas lineares
Este programa dispõe de um formulário dedicado aos coeficientes de transmissão térmica
linear para as pontes térmicas que foram retirados da tabela IV 2.2 – RCCTE . As pontes térmicas existentes na fracção autónoma são inseridas individualmente ( botão de
comando Adicionar ponte térmica linear ) e existe uma lista que contabiliza a sua inserção. Para
visualizar as características respectivas basta seleccionar a ponte térmica pretendida. Á
semelhança do que acontece para paredes, coberturas e pavimentos são também enviadas para o
ficheiro Resultados.mdb as selecções das pontes térmicas efectuadas, para posterior cálculo das
perdas térmicas com base no comprimento e coeficiente respectivo – a figura 17 mostra o
interface do formulário. Como nos outros formulários existe o botão de comando ok para avançar
nas opções e o botão de comando Cancelar para cancelar a adição da ponte térmica linear.
43
Figura 17. Formulário para definição das pontes térmicas lineares
Após selecção da ponte térmica linear é necessário definir o comprimento ou perímetro
respectivo e posteriormente a essa introdução é activado o botão de comando Adicionar, que
permite adicionar a ponte térmica.
É possível apagar toda a lista de pontes térmicas através do botão de comando Apagar lista e
se o objectivo do utilizador for eliminar apenas uma ponte térmica linear é necessário premir o
botão de comando Apagar ponte térmica linear e depois de seleccionado da lista, a ponte térmica
linear que se deseja apagar.
Quando se pretender avançar para o próximo formulário (Elementos_3) basta premir o botão
de comando Concluir (Vãos envidraçados).
O cálculo das perdas térmicas lineares efectuado internamente pelo programa é feito através
da soma total da multiplicação do comprimento introduzido pelo coeficiente de transmissão térmica
linear que foi seleccionado pelo utilizador. Não é exigido pelo programa a introdução de pontes
térmicas lineares.
44
3.3.2.1.3 Definição dos vãos envidraçados (verticais ou horizontais)
A definição dos vãos envidraçados (verticais ou horizontais) de uma fracção autónoma,
pertencentes à envolvente interior ou exterior é efectuada no terceiro formulário apresentado na
figura 18. A selecção dos vãos envidraçados vai permitir avaliar, em função de Uv, Ui e factores
solares a parcela das perdas e ganhos térmicos para as estações de aquecimento e arrefecimento
dos vãos envidraçados.
Figura 18. Formulário para definição de vãos envidraçados verticais ou horizontais
Para seleccionar um vão envidraçado vertical ou horizontal é necessário premir o botão de
comando Adicionar vão envidraçado que disponibiliza a lista dos vãos envidraçados, e de modo a
seleccionar o vão envidraçado pretendido basta seleccionar qualquer vão envidraçado para
visualizar as respectivas características.
A introdução dos vãos envidraçados de uma fracção autónoma é feita elemento a elemento,
para avançar nas opções é necessário premir o botão de comando ok e para cancelar premi-se o
botão de comando Cancelar.
45
A sequência de opções apresenta-se de seguida :
Seleccionar a que envolvente o elemento pertence, exterior ou interior;
Seleccionar a orientação do elemento, para contabilizar mais tarde os ganhos
solares, disponível apenas vãos envidraçados exteriores;
Definir área do respectivo elemento.
Para vãos envidraçados que pertençam à envolvente exterior seguem-se os seguintes
procedimentos:
Conforme a orientação seleccionada é determinado o factor de orientação (Fx),
com o valor que é retirado do quadro III 9 – RCCTE;
Definição do factor de obstrução (Fs) que por defeito é igual a 1, caso se pretenda
outro valor basta preencher a caixa disponível;
Definição da fracção envidraçada (Fg) que por defeito é igual a 0.7, caso se
pretenda outro valor basta preencher a caixa disponível;
Definição da fracção de correção da selectividade angular (Fw) que por defeito é
igual a 0.9, caso se pretenda outro valor basta preencher a caixa disponível;
Após calculados os factores anteriores é determinada a área efectiva de inverno
com o botão de comando Calcular;
Finalmente é possível adicionar o elemento à lista de elementos pertencentes à
fracção autónoma em questão, o botão de comando Adicionar é activado e quando
este for premido verifica-se a adição à lista de elementos.
O valor da área efectiva referido é o valor que se considera para efeitos de cálculo dos ganhos
solares de inverno, no entanto no cálculo dos ganhos solares de verão são usados os valores dos
factores definidos neste formulário (Fs, Fg e Fw).
Para vãos envidraçados que pertençam à envolvente interior os procedimentos são os
seguintes :
É necessário definir o coeficiente ζ, que relaciona área útil, não útil e exterior
(tabela IV 1 – RCCTE);
Finalmente é possível adicionar à lista de elementos pertencentes à fracção
autónoma em questão, o botão de comando Adicionar é activado e quando este
for premido verifica-se a adição à lista de elementos.
46
Para apagar um vão envidraçado da lista é necessário seleccioná-lo e depois premir o botão
de comando Apagar vão envidraçado.
Quando se finalizar a introdução dos vãos envidraçados da fracção autónoma em questão o
utilizador do programa pressiona o botão de comando Concluir (Perdas renovação ar) e avança-
se para o próximo formulário (FCIV1d).
Á semelhança do que acontece para os elementos da envolvente opaca, também os vãos
envidraçados seleccionados pertencentes à envolvente interior, terão a área afectada pelo
coeficiente ζ no cálculo das perdas térmicas. Relativamente aos vãos envidraçados exteriores,
optou-se ao nível da programação, por se estabelecer neste formulário todos os factores solares
característicos usados nos cálculos dos ganhos solares, nas estações de inverno e verão, ao
contrário da ordem definida nas folhas de cálculo do Regulamento.
3.3.2.1.4 Perdas associadas à renovação do ar
O formulário apresentado na figura 19 que determina as perdas associadas à renovação do ar
demonstra uma estrutura semelhante à folha de cálculo FCIV1d do RCCTE (2006).
Figura 19. Formulário das perdas associadas à renovação de ar
47
Os cálculos iniciais determinam o volume interior da fracção autónoma assim que seja
introduzida a área útil do pavimento e pé-direito médio, preenchendo as caixas disponíveis. Toda a
estrutura subsequente tem como objectivo determinar a taxa de renovação nominal ( RPH ) e
perdas térmicas associadas. O valor minímo da taxa é 0.6 h-1 independentemente do tipo de
ventilação existente na fracção autónoma (natural ou mecânica). Para que se possa avançar nas
opções é necessário premir sempre os botões de comando ok.
A escolha do tipo de ventilação no quadro Escolher tipo de ventilação define as etapas para o
cálculo da taxa referida. Caso se opte pelo tipo de ventilação natural o programa segue a
estrutura seguinte:
definir se a fracção autónoma cumpre a norma NP 1037-1, caso cumpra o valor
adoptado para a taxa de renovação nominal é 0.6;
caso não cumpra a norma NP 1037-1 é necessário seleccionar a classe de
caixilharia e exposição para definir a taxa de renovação nominal, os valores
correspondem ao facultados no quadro IV.1 – RCCTE;
finalmente é determinada a taxa de renovação nominal e perdas associadas à
renovação do ar.
Se a opção recair no tipo de ventilação mecânica, o programa segue a estrutura seguinte:
introdução do caudal de insuflação e caudal extraído para calcular o caudal médio
diário;
escolha da classe de exposição ao vento das fachadas (conforme o quadro IV. 2 –
RCCTE) para determinar o caudal de infiltrações;
definição do rendimento (0-100%) do recuperador de calor, caso este exista;
finalmente é determinada a taxa de renovação nominal e perdas associadas à
renovação do ar.
Não é possível ao programa RCCTE 2008 avaliar as perdas térmicas associadas à renovação
do ar para cada divisão da fracção autónoma ou edifício, mas apenas para a área útil total de
pavimento. Com o valor da taxa de renovação nominal determinado e conhecendo o volume
interior, o programa calcula o valor da perdas associadas à renovação do ar (W/ºC).
48
3.3.2.1.5 Cálculo do valor limite das necessidades energéticas de aquecimento (Nil)
O cálculo de Nil, no actual regulamento, está em função do factor de forma que relaciona a
área total e volume interior total e dos graus-dia no local em que se situa a fracção autónoma,
conforme é definido no artigo 15 do RCCTE. O formulário que se apresenta na figura 20 fornece
as opções necessárias para o cálculo de Nil.
Figura 20. Formulário do cálculo de Nil
Inicialmente procede-se ao cáculo do factor de forma, recolhendo as áreas exteriores totais e
áreas interiores equivalentes dos elementos da envolvente definidos nos formulários anteriores
através dos botões de comando Recolher valores. É também feita a recolha do valor do volume
interior definido no formulário do cálculo das perdas associadas à renovação do ar (FCIV1d).
49
Após o cálculo do factor de forma é necessário escolher a localização da fracção autónoma
no quadro Escolher local, desta maneira ficam definidas as características climáticas locais e,
principalmente para o cálculo de Nil, o valor do número de graus-dia local.
Caso o local pertença a Portugal Continental é preciso escolher o concelho, os dados
climáticos de referência correspondem ao quadro III.1 – RCCTE. Existem ainda especifícidades
para os concelhos de Pombal, Leiria, Alcobaça, Santiago do Cacém, Alcácel do Sal e para zonas
próximas do litoral. Conforme a altitude local introduzida pelo utilizador, são feitos ajustes nos
valores do zonamento climático de inverno e verão conforme o quadro III.2 e III.3 - RCCTE, respectivamente.
Se o local pertencer à zona regional dos Açores então os dados climáticos são calculados com
base no ponto 1.3 – anexo III – RCCTE e os ajustes conforme os quadros III.4 e III.5 – RCCTE. A
outra possibilidade é o local pertencer à zona regional da Madeira e então os dados climáticos são
calculados com base no ponto 1.4 – anexo III – RCCTE e os ajustes conforme os quadros III.6 e III.7 – RCCTE. O resumo dos dados climáticos de referência e os ajustados são apresentados no
quadro Dados climáticos do local.
Finalmente no quadro Necessidades nominais de aquecimento máximo, ao premir o botão de
comando Calcular obtém-se o valor de Nil, desta maneira é activado o botão de comando
Concluir (Nic) que permite avançar para o formulário seguinte (Nic).
Se o utilizador pretender modificar o local pretendido, tem sempre disponível o botão de
comando Alterar local que reinicia o formulário no quadro Dados climáticos para o local em
consideração. Posteriormente à decisão de escolha do local e definição das propriedades
climáticas locais é feito o registo destas no ficheiro Resultados.mdb para uso nos formulários
subsequentes.
Resumindo o processo de cálculo do formulário : ao conhecer o valor dos graus-dia no
local, o programa enquadra o cálculo do Nil com o factor de forma determinado.
50
3.3.2.1.6 Cálculo das necessidades energéticas nominais de aquecimento (Nic)
O último formulário apresentado na figura 21 possibilita ao utilizador o cálculo de Nic,
resumindo todas as opções e os valores introduzidos nos formulários anteriores, ou seja, são
calculadas as perdas e ganhos térmicos totais intrínsecos à fracção autónoma em questão.
Figura 21. Formulário para cálculo do Ni nominal
O cálculo de Nic inicia-se com o cálculo dos ganhos solares brutos, retira o valor total da área
efectiva dos vãos envidraçados definidos no formulário Elementos_3, e conforme o local
seleccionado no formulário Ni_lim, determina-se a energia solar média mensal, incidente numa
superfície vertical orientada a sul na estação de aquecimento, conforme o quadro III.8 – RCCTE.
Em seguida, procede-se ao cálculo dos ganhos internos brutos, dependendo este valor da
escolha do tipo de edifício, conforme o quadro IV.3 – RCCTE, e do valor da área útil de pavimento,
valor este já definido pelo utilizador no formulário FCIV1d.
51
No quadro Cálculo dos ganhos totais úteis calculam-se os ganhos totais úteis da fracção
autónoma, recolhem-se as perdas térmicas resultantes dos elementos definidos nos formulários
anteriores, o valor de graus-dia relativo ao local escolhido no formulário Ni_lim e determina-se as
necessidades brutas de aquecimento. Calcula-se por fim o factor de utilização dos ganhos
térmicos conforme a selecção da inércia térmica do edifício ( ponto 4.4 - anexo IV – RCCTE ). Finalmente, com o valor dos ganhos totais úteis, área útil de pavimento e necessidades brutas
de aquecimento, calcula-se o valor de Nic (é também feita a comparação entre Nil e Nic).
Na conclusão do cálculo de Nic é efectuado pelo programa uma acção que consiste em enviar
para o ficheiro Resultados.mdb , na tabela Ni, os valores considerados importantes na definição da
fracção autónoma na estação de aquecimento, que são :
Perdas associadas à renovação do ar;
Área útil do pavimento;
Ganhos internos médios;
Ganhos internos brutos;
Ganhos totais úteis;
Inércia do edifício;
Necessidades brutas de aquecimento;
Nil e Nic.
Na figura 41 do caso de estudo está apresentada uma fracção do ficheiro Resultados.mdb
relativa aos cálculos processados neste formulário. Para cada nova fracção autónoma ou edifício
avaliado os valores referidos anteriormente são actualizados pelo programa.
3.3.2.2 Necessidades de energia útil para arrefecimento (Nv)
O cálculo das necessidades nominais de energia útil para arrefecimento (Nvc) e
correspondente valor limite (Nvl) de uma fracção autónoma envolve dois formulários. No primeiro
formulário, apresentado na figura 22, são determinados os ganhos solares totais na estação de
arrefecimento, enquanto que o segundo formulário (figura 23) envolve o cálculo das perdas e
ganhos térmicos totais para estação de arrefecimento, bem como de Nvl e Nvc.
52
3.3.2.2.1 Cálculo dos ganhos solares totais na estação de arrefecimento
A determinação dos ganhos solares para a estação de arrefecimento diz respeito à envolvente
opaca exterior, que inclui paredes e coberturas exteriores, mais os ganhos solares pelos
envidraçados exteriores. No quadro Elementos para cálculo dos ganhos solares, ao premir o botão
de comando Recolher elementos, o programa verifica e lista os elementos exteriores da envolvente
opaca (paredes e coberturas) e envidraçados que foram definidos nos formulários respeitantes ao
cálculo de Nic e Nil, armazenados no ficheiro Resultados.mdb. A figura 39 apresenta a lista de
elementos constituintes relativo ao caso de estudo retirado do ficheiro referido.
Para visualizar as características de um desses elementos basta seleccionar um qualquer
elemento da lista disponível.
Figura 22. Formulário dos ganhos solares totais na estação de arrefecimento
Existem dois acontecimentos possíveis no cálculo do ganho solar para cada elemento: se o
elemento pertencer à envolvente opaca (paredes ou coberturas exteriores) o quadro Ganho solar
pela envolvente opaca é activado, caso o elemento for um envidraçado exterior então o quadro
Ganho solar pelo envidraçado exterior é activado.
53
A sequência da estrutura de cálculo do ganho solar para um elemento da envolvente opaca é
seguinte :
Começa por calcular Uv.A, ou seja o coeficiente de transmissão térmica para a
situação de verão multiplicada pela área do elemento considerado;
Selecciona-se o coeficiente de absorção com os valores do quadro V.5 – RCCTE ;
Define-se o valor da intensidade de radiação solar conforme a orientação do
elemento relacionada com o local escolhido no cálculo de Ni – os valores são do
quadro III.9 – RCCTE ;
Finalmente, calcula-se o ganho solar respectivo e utilizando o botão de comando
Adicionar, junta-se à lista dos elementos já considerados, para cálculo do valor de
ganhos solares totais.
Para um envidraçado exterior, a sequência da estrutura de cálculo do ganho solar é :
Cálculo da área efectiva de verão, conhecendo os valores dos factores dos vãos
envidraçados;
Define-se o valor da intensidade de radiação solar conforme a orientação do
elemento relacionado com o local escolhido no cálculo de Ni, os valores são do
quadro III.9 – RCCTE ;
Finalmente, calcula-se o ganho solar respectivo e utilizando o botão de comando
Adicionar, junta-se à lista dos elementos já considerados para cálculo do valor de
ganhos solares totais.
Para avançar nas opções e seleccões é necessário premir o botão de comando ok e em
qualquer circunstância se pode cancelar a adição do elemento à lista de elementos considerados,
bastando para isso premir o botão de comando Cancelar.
Quando todos os elementos estiverem considerados no cálculo dos ganhos solares totais,
premindo o botão de comando Adicionar/Concluir , é activado o botão de comando Calcular que
diz respeito ao cálculo dos ganhos solares totais. Premindo este botão de comando é então
activado o botão de comando Calcular Nv que permite avançar para o segundo formulário.
54
3.3.2.2.2 Cálculo das perdas e ganhos térmicos totais, Nvc e Nvl
O cálculo das perdas térmicas totais realizado neste formulário, tem como referência o local
seleccionado no formulário para determinar Nil (Ni_lim), bem como os elementos da envolvente
que foram definidos no cálculo de Nic, considerando neste caso o coeficiente de transmissão
térmica (U) para a situação de verão.
De referir ainda que o cálculo dos ganhos internos e térmicos totais seguem a estrutura das
folhas de cálculo FCV.1e e FCV.1f apresentados no RCCTE (2006).
O avanço na opções, à semelhança do que é feito para os outros formulários, necessita que os
botões de comando disponíveis sejam premidos.
Figura 23. Formulário do cálculo das perdas e ganhos térmicos totais, Nvc e Nvl
Posteriormente ao cálculo dos ganhos internos e térmicos totais, é recalculado o valor do
factor de utilização dos ganhos solares. A relação ganhos térmicos/perdas térmicas é diferente da
calculada para a situação de inverno, no entanto, mantem-se o valor da inércia do edifício
introduzido no cálculo de Ni que é recolhido.
Conhecendo o valor das necessidades brutas de arrefecimento e o valor da área útil do
pavimento, o utilizador é questionado sobre a existência de ventiladores. Caso opte pelo sim, é
pedido o valor da potência respectiva.
55
No final é calculado Nvc e Nvl, que é determinado conforme a zona climática a que pertence o
local escolhido (selecção feita no formulário Ni_limite para a situação de inverno), conforme
descrito no ponto 2 – artigo 15 – RCCTE.
Os valores que definem a estação de arrefecimento que são enviados para o ficheiro Resultados.mdb são os seguintes:
Ganhos internos totais;
Ganhos térmicos totais;
Perdas térmicas totais;
Necessidades brutas de arrefecimento;
Consumo energético de ventilação;
Nvc e Nvl.
Na figura 42 do caso de estudo está apresentada uma fracção do ficheiro Resultados.mdb
relativa aos cálculos processados neste formulário. Para cada nova fracção autónoma ou edifício
avaliado, os valores referidos anteriormente são actualizados pelo programa.
3.3.2.3 Cálculo das necessidades de energia para preparação das AQS (Na)
O cálculo das necessidades nominais de energia para preparação das àguas quentes
sanitárias (Nac) e correspondente valor limite (Nal) de uma fracção autónoma envolve apenas um
formulário (figura 24). Esta parte do programa é a única que pode ser realizada sem serem
necessários valores externos (de outros formulários) para efeitos de cálculo. Caso se pretenda
refazer os cálculos, é necessário premir o botão de comando Recalcular, que pode ser feito em
qualquer circunstância.
56
Figura 24. Formulário de cálculo das necessidades energéticas para AQS
Numa primeira fase do formulário efectua-se o cálculo da energia dispendida com sistemas
convencionais de preparação das AQS (Qa) definindo a tipologia do edifício no quadro Tipologia
do edifício. Selecciona-se o tipo de edifício, a respectiva utilização (caso seja um edifício de
serviços) e define-se o número convencional de ocupantes (caso seja um edifício residencial),
conforme os quadros VI.1 e VI.2 – RCCTE. De referir ainda que no cálculo de Qa tomou-se como
valor de referência, para o aumento de temperatura, o valor de 45 graus celsius.
Segue-se a escolha do sistema de preparação das AQS, que determina o rendimento do
sistema, conforme a lista do ponto 3- anexo VI – RCCTE e introduz-se os valores, caso existam,
da contribuição de sistemas de colectores solares para o aquecimento de AQS (Esolar) e a
contribuição de quaisquer outras formas de energias renováveis (Eren). Ao escolher-se o sistema
de preparação das AQS e definir Esolar e Eren é recolhido o valor da área útil de pavimento (Ap),
já definido anteriormente no cálculo de Ni.
57
Com todos os valores disponibilizados o programa procede ao cálculo de Nal, conforme o
ponto 3 – artigo 15 – RCCTE e o cálculo de Nac, conforme o ponto 1 – anexo VI – RCCTE,
fazendo de seguida a respectiva comparação, premindo o botão de comando Calcular.
Os dados mais relevantes para o cálculo de Nac e Nal são actualizados no ficheiro Resultados.mdb e incluem-se nesses dados os valores de : Qa, Esolar, Eren,Nac e Nal, conforme
se exemplifica na figura 25.
Figura 25. Registo do ficheiro Resultados.mdb, tabela Na
3.3.2.4 Cálculo das necessidades energéticas globais anuais em energia primária (Nt)
A última etapa na verificação do regulamento actual consiste em calcular, para uma fracção
autónoma, o indicador necessidades globais anuais nominais específicas de energia primária (Ntc)
e respectivo valor limite (Ntl). Os valores que se usam para o cálculo de Ntc e Ntl, respeitando o
ponto 4 e 5 do artigo 15 – RCCTE, são os valores das necessidades energéticas nominais e
respectivos valores limite, calculados nos formulários de Nv, Ni e Na (conforme se pode visualizar
na figura 26). A recolha desses dados no formulário é realizada no quadro Valores limite e
calculados.
Figura 26. Formulário de cálculo de Ntc e Ntl
58
Como os valores de Ntc e Ntl se encontram em energia primária, torna-se necessário a
conversão da energia útil para energia primária, utilizando os factores de conversão
disponibilizados no artigo 18 – RCCTE. No caso específico do Ntc quando o quadro Escolher %
das energias primárias para o cálculo de Ntc for activado, para cada um dos valores das
necessidades energéticas, é preciso seleccionar a percentagem correspondente a cada género de
energia, para posteriormente se efectuar a conversão em energia primária. É necessário
seleccionar a percentagem pretendida da lista para que o botão de comando ok seja activado e
posteriormente premido para avançar na selecção. Subsequentemente é preciso, para se efectuar
o cálculo de Ntc, definir as eficiências em % do sistema de aquecimento e arrefecimento.
Caso o utilizador pretenda, é possível recalcular os valores de Ntc e Ntl, mantendo os valores
recolhidos inicialmente das necessidades energéticas, bastando para isso premir o botão de
comando Recalcular.
No quadro final Comparações é realizada a verificação regulamentar das necessidades
energéticas nominais relativamente aos valores limite, seguindo-se a classificação energética do
edifício.
59
4. Caso de estudo 4.1 Descrição do edifício
O edifício utilizado para testar o funcionamento do programa RCCTE 2008 é uma moradia de
dois pisos situada em Lisboa a uma altitude de 50 metros. A cave corrresponde à zona de
estacionamento, pelo que não é uma zona sujeita à verificação do RCCTE. O cálculo energético foi
efectuado para o edifício e, em anexo, apresenta-se o respectivo dimensionamento necessário
para implementar o modelo numérico computacional que foi criado. As figuras 27 a 30 permitem
visualizar de um forma genérica a estrutura e alguns pormenores do edifício.
Figura 27. Piso 1
Legenda:
Paredes interiores ------
Paredes exteriores ------
60
Figura 28. Piso 0
Figura 29. Vista frontal
Figura 30. Vista lateral
61
4.2 Elementos da envolvente
As caracteristícas térmicas dos elementos da envolvente são apresentadas nos pontos
seguintes. As dimensões dos elementos estruturais usadas no cálculo numérico foram retiradas da
planta do edifício.
4.2.1 Paredes
O edifício é composto por paredes interiores e exteriores, as suas caracterizações térmicas
estão apresentadas nas figuras 31 e 32, respectivamente. Por piso considerou-se o valor para a
altura da parede igual a 2.85 metros.
Figura 31. Paredes interiores – caracterização térmica
Figura 32. Paredes exteriores – caracterização térmica
62
As paredes possuem áreas parciais diferenciadas nas suas características, consoante a
orientação, no caso de paredes exteriores (excluindo áreas envidraçados e vigas), ou contacto
com áreas não úteis, no caso de paredes interiores. A tabela 1 descreve as suas características, e
é de referir que os valores das áreas são valores globais e que têm em conta a simetria do edifício.
Paredes interiores A (m²) Zona Orientação Pi (piso 0 e 1) 145 edifício adjacente -
Pi ( piso 1) 30 escadaria - Pi ( piso 0 ) 53 escadaria -
Paredes exteriores - - - Pe ( piso 0 ) 37 contacto c/ solo Norte Pe ( piso 0 ) 29 contacto c/ solo Sul Pe ( piso 1 ) 40 - Norte Pe ( piso 1 ) 26 - Sul
Tabela 1. Lista das paredes interiores e exteriores
4.2.2 Cobertura
No piso 1 existe uma cobertura exterior em terraço com uma área total aproximada de 309 m2.
As suas características térmicas apresentam-se na figura 33.
Figura 33. Cobertura exterior em terraço
63
4.2.3 Pavimento
Para efeitos de cálculo, considerou-se como aproximação uma área de pavimento total (interior)
no piso 0 de valor 217 m2 , excluindo a área do espaço não útil correspondente à escadaria. È um
pavimento sobre um local não aquecido (garagem colectiva) e as suas características térmicas
apresentam-se na figura 34.
Figura 34. Pavimento sobre local não aquecido
4.2.4 Envidraçados
Existem no edifício apenas envidraçados exteriores verticais, na orientação norte e sul (seis
por piso) diferenciam-se nas dimensões consoante o piso e orientação, conforme é apresentado
na figura 35. Os envidraçados têm vidro duplo com caixilharia metálica e apresentam um tipo de
janela de correr.
64
Figura 35. Dimensões dos vãos envidraçados
A tabela 2 resume as características dos vãos envidraçados existentes no edifício em termos
de orientação e área respectiva.
Ai (m²) Atotal (m²) Orientação Env. ( piso 0 ) 1.5 9 Norte Env. ( piso 1 ) 4.05 24.3 Norte
Env. ( piso 0 e 1 ) 4.05 49 Sul Tabela 2. Lista de vãos envidraçados
4.2.5 Pontes térmicas
ncluem-se na envolvente interior e exterior pontes térmicas planas. De acordo com o
regulamento em vigor consideram-se antes para cálculo energético as pontes térmicas lineares. É
possível contabilizar a perda térmica devido às pontes térmicas superficiais, recorrendo aos
coeficientes de transmissão térmica. Para o efeito é necessário previamente verificar que estes
coeficientes cumprem os limites regulamentares. A envolvente interior é composta por vigas de
betão e pilares de betão, mas apenas os pilares de betão foram utilizados nos cálculos porque as
vigas têm características térmicas não aplicáveis. As características térmicas estão definidas na
figura 36.
65
Figura 36. Envolvente interior – pontes térmicas planas
A envolvente exterior também é constituída por pontes térmicas lineares, em específico vigas
de betão, pilares de betão e caixa de estore e excluem-se do cálculo as vigas de betão. O resumo
das características térmicas apresenta-se nas figuras 37 e 38 respectivamente.
Figura 37. Envolvente exterior - pontes térmicas planas
66
Figura 38. Envolvente exterior – pontes térmicas planas
A tabela 3 lista as pontes térmicas de superficíe consideradas para cálculo e pertencentes ao
edifício. As áreas unitárias da caixa de estore e dos pilares são valores estimados.
Caixa de estore Ai (m²) Número Atotal (m²) Orientação Zona ( piso 0 ) 0.45 12 6 Norte - ( piso 1 ) 0.45 12 6 Sul -
Pilares de betão - - - - - Pi (piso 0 e 1) 1.42 4 6 - edifício adjacente
Pi ( piso 1) 1.42 6 9 - zona escadaria Pi ( piso 0 ) 1.42 4 6 - zona escadaria Pe ( piso 0 ) 1.42 4 6 Norte contacto c/ solo Pe ( piso 0 ) 1.42 5 7 Sul contacto c/ solo Pe ( piso 1 ) 1.42 3 4 Norte - Pe ( piso 1 ) 1.42 7 10 Sul -
Tabela 3. Lista das pontes térmicas superficiais
67
4.3 Implementação do RCCTE 2008
4.3.1 Base de dados dos elementos da envolvente
Recorrendo às diferentes bases de dados disponíveis no programa optou-se por introduzir
directamente, respeitando a metodologia do capítulo 3, os valores dos coeficientes de transmissão
térmica dos elementos (U) ( excluindo os envidraçados), referidos no ponto anterior (4.2).
4.3.2 Formulário Ni – Definição dos elementos da envolvente – paredes, pavimentos e coberturas
4.3.2.1 Cobertura, piso 1
Introduziu-se a cobertura na lista de elementos da envolvente, seleccionando primeiro a
cobertura da lista de coberturas horizontais, designada cobertura exterior em terraço, e de seguida
escolhendo a envolvente (exterior) e definindo a área (309 m2).
4.3.2.2 Pavimento, piso 0
Definiu-se o pavimento ao escolher o pavimento designado Pavimento sobre local n aquecido,
seleccionou-se posteriormente a envolvente pertencente (interior) e definiu-se a área (217m2).
Como se trata de um elemento da envolvente interior é necessário definir o coeficiente ζ, que está
em função da relação de áreas Ai/Au. Como o espaço não útil é uma garagem colectiva com uma
área maior que a do pavimento, logo Ai/Au<1.
4.3.2.3 Paredes interiores
O edifício em estudo é constituído por três zonas de paredes interiores descritas na tabela 1 e
que se podem visualizar nas figuras 27 e 28 para os diferentes pisos. Como têm todas as mesmas
características térmicas existe apenas um tipo de elemento que foi definido na base de dados do
coeficiente de transmissão térmica designado Parede interior tijolo furado 11. Após escolha da
envolvente pertencente (interior) e definição da área respectiva foi necessário definir o coeficiente ζ.
Para todas as paredes interiores, em contacto com edifício adjacente ou escadaria (circulação
comum) , Ai/Au<1.
68
4.3.2.4 Paredes exteriores
Existem quatro áreas diferentes de paredes exteriores distribuídas segundo as orientações
Norte e Sul, conforme descrito na tabela 1. À semelhança do que se verifica para as paredes
interiores também todas as paredes exteriores têm as mesmas características térmicas e
identificam-se segundo a designação parede exterior tijolo furado 11 e 15. Para as quatro paredes
exteriores identificadas foi feita a escolha da envolvente (exterior), da orientação, e definida a área.
Apesar de haver paredes exteriores do piso 0 em contacto com o solo, não se contabilizaram as
perdas térmicas lineares porque estão em contacto no terreno com um espaço não útil (garagem
colectiva).
4.3.2.5 Pontes térmicas de superfície
Para que fosse possível contabilizar a perda térmica devida às pontes térmicas superficiais
(caixa de estore e pilar de betão), introduziram-se os valores dos coeficientes de transmissão
térmica (U) (4.2.5) na base de dados do coeficiente U, designados caixa de estore e pilar de betão.
Recorrendo à tabela 3 definiu-se os elementos correspondentes em função da envolvente,
orientação e área. No caso dos pilares de betão da envolvente interior foi definido também o valor
do coeficiente ζ de acordo com as paredes interiores pertencentes, definidas em 4.3.2.3.
4.3.3 Formulário para definição das pontes térmicas lineares
Como não existem pontes térmicas lineares neste edifício, apenas pontes térmicas
superficiais, avançou-se para o formulário seguinte.
4.3.4 Formulário para definição de vãos envidraçados verticais ou horizontais
Os vãos envidraçados existentes no edifício, distribuídos pelos dois pisos, pertencem à
envolvente exterior, têm as mesmas características térmicas e são todos verticais. Existem dois
tipos de vãos envidraçados, um com uma área unitária de 1.5 m2 (apenas existente no piso 0 na
orientação norte) e um outro de 4.05 m2 (existente no piso 1- fachada norte e toda a fachada sul ),
conforme está apresentado na tabela 2.
Não foi necessário alterar a base de dados dos vãos envidraçados, pois já havia um registo
com as características térmicas pretendidas, conforme se apresenta na figura 39.
69
Figura 39. Características térmicas dos vãos envidraçados para o caso de estudo
Depois de seleccionada a envolvente (exterior), a orientação e definida a área, foram
necessários definir os factores solares para determinar a área efectiva de inverno. Os factores
solares escolhidos foram os existentes por defeito. Ou seja : Fs=1; Fg=0.7; Fw=0.9.
Concluída a inserção dos elementos da envolvente interior e exterior, os seus registos podem
ser verificados no ficheiro Resultados.mdb na tabela Elementos_env. A figura 40 contém esses
registos para o caso de estudo, com os valores nas unidades de referência.
Figura 40. Registos dos elementos do caso de estudo no ficheiro Resultados.mdb
70
4.3.5 Formulário Ni – perdas associadas à renovação de ar
O edifício tem apenas ventilação natural e não cumpre a norma NP 1037-1. Tem uma classe
de exposição ao vento de nível 1 ( a altura acima do solo é menor que 10 metros e o edifíco
encontra-se numa zona urbana) sem dispositivos na fachada. Considerou-se que não existia
classificação para a classe de caixilharia com estore.
O programa só consegue avaliar as perdas associadas à renovação de ar para a área de
pavimento útil total, em vez de fazer individualmente para cada compartimento. Portanto, no
cálculo das perdas associadas à renovação de ar foi introduzido a área útil de pavimento total
(217m2). A figura 41 apresenta o formulário com as opções feitas e cálculos realizados para o
edifício do caso de estudo.
Figura 41. Formulário Ni – perdas associadas à renovação de ar para o caso de estudo
4.3.6 Formulário Ni limite e Ni nominal
O cálculo do Nil envolveu a definição da localização geográfica do edifício, pois depende do
valor de graus-dia. O edifício do caso de estudo, conforme já referido, encontra-se no concelho de
Lisboa a uma altitude de 50 metros (para a altitude referida os dados climáticos do local não
sofrem alterações). Para além do valor de graus-dia, Nil também depende do factor de forma que
71
foi calculado com base no conhecimento do valor da área total equivalente e volume interior já
calculado no ponto 4.3.5.
Para o cálculo de Nic foi necessário escolher o tipo de edifício (residencial) e definida a inércia
térmica do edifício que é conhecida (nível médio). Os restantes cálculos são efectuados
internamente pelo programa de acordo com o regulamento e analisados no capítulo 3.
O resumo dos valores considerados mais importantes para a estação de aquecimento,
encontram-se no ficheiro Resultados.mdb na tabela Ni (figura 42). Sempre que se fazem os
cálculos energéticos para a estação de aquecimento de uma fracção autónoma ou edifício, o
registo anterior é apagado e automáticamente substituído pelos novos valores.
Figura 42. Registo do ficheiro Resultados.mdb, tabela Ni
4.3.7 Formulário Nv – ganhos solares
Os elementos que estão sujeitos a ganhos térmicos durante a estação de arrefecimento
( paredes exteriores, pilares de betão, caixas de estore e envidraçados exteriores) que estavam
registados no ficheiro Resultados.mdb foram listados.
O cálculo dos ganhos térmicos distingue-se consoante sejam elementos da envolvente opaca
ou envidraçados exteriores, conforme descrito no capítulo 3. No caso dos elementos da envolvente
opaca, o cálculo depende do coeficiente de absorção que se considerou ser o da cor clara, do
valor da intensidade de radiação solar que depende do local e respectiva zona climática (que é
reconhecido automáticamente pelo programa porque o local já tinha sido definido), do coeficiente
de transmissão térmica da estação de verão (Uv) característico do elemento e respectiva área .
Para o caso de envidraçados exteriores o cálculo dos ganhos térmicos depende também da
intensidade de radiação solar (mesmo local) e da área efectiva de verão. A área efectiva de verão
distingue-se da de inverno porque o factor solar do vão envidraçado é calculado com base na
soma do factor solar do vidro (30%) com o factor da protecção solar (70%) nas proporções
referidas. No final o programa apresenta o valor do ganho solar total que depois foi utilizado no
cálculo de Nvc no formulário seguinte.
72
4.3.8 Formulário Nv – cálculo das perdas e ganhos térmicos totais , Nvc e Nv_limite
As perdas térmicas dos elementos são calculadas com o valor do coeficiente de transmissão
térmica na estação de verão (Uv) e no cálculo de Nvc. Para manter a coerência da selecção feita
no formulário relativo às perdas associadas à renovação de ar considerou-se o termo de potência
de ventilação nula.
O factor de utilização dos ganhos solares foi recalculado porque a relação entre os ganhos
totais brutos e as perdas térmicas totais é diferente da estação de inverno, apesar do mesmo valor
da inércia térmica do edifício. O valor de Nvl foi calculado directamente porque depende
exclusivamente da zona climática de verão do local do caso de estudo. Os restantes cálculos
foram efectuados de acordo com regulamento e os seus procedimentos foram analisados no
capítulo 3.
Neste formulário foram apresentados os resultados finais para a estação de arrefecimento e os
valores considerados mais importantes nas unidades de referência são enviados, à semelhança do
que acontece na estação aquecimento, para o ficheiro Resultados.mdb na tabela Nv (figura 43).
Figura 43. Registo do ficheiro Resultados.mdb, tabela Nv
4.3.9 Formulário Na – necessidades de energia para preparação das AQS
Conforme já referido, a análise do caso de estudo (edifício residencial) foi realizada para o
edifício e portanto a tipologia correspondente é T13, o que significa que o número de ocupantes
convencionado é igual a 14. Como o valor do aumento de temperatura tem um valor fixo igual a
45ºC determina-se o valor da energia dispendida com sistemas convencionais de preparação de
AQS. Neste caso de estudo o sistema de aquecimento é uma caldeira a gás com um rendimento
de 87%.
O cálculo da contribuição de sistemas de colectores solares para o aquecimento de AQS
(Esolar) foi realizado no programa de cálculo FCHART e de acordo com o regulamento, o colector
solar terá de ter 14 m2 ou seja 1m2 por ocupante convencional. As características do colector solar
escolhido e introduzido no programa FCHART, bem como o resultado de Esolar obtido
apresentam-se na tabela 4 .
73
Fabricante Hoval Herzog AG comprimento total (m) 0.97 largura total total (m) 2.453
peso (vazio) com vidro (kg) 41 Área unitária do painel colector (m2) 2.03
eficiência % 81.5 coeficiente perdas (W/m2.K) 3.66
nº paineis colectores 7 Energia colectada – fabricante (kWh/m2.ano) 539 Energia colectada – FCHART (kWh/m2.ano) 714
Esolar (kWh/ano) 10000 Tabela 4. Características do colector solar
De seguida, com o termo de energias renováveis igual a zero, determinaram-se os valores de
Nac e Nal. As opções de definição e valores calculados para o caso de estudo estão disponíveis
na figura 44.
Figura 44. Formulário Na para o caso de estudo
74
4.3.10 Formulário Nt – necessidades globais anuais
No formulário Nt com os valores conhecidos das necessidades energéticas e respectivos
valores limite para aquecimento, arrefecimento e AQS, determinou-se o valor da necessidade
global anual em energia primária (Ntc) e respectivo valor limite (Ntl). O cálculo de Ntl é directo
porque utiliza apenas os valores limites e por isso não tem entradas a definir.
Relativamente ao cálculo de Ntc foi necessário definir em primeiro lugar os valores das
percentagens que afectam os factores de conversão das energias primárias relativamente aos
valores nominais. Apenas o termo nominal das necessidades energéticas para AQS tem a
percentagem atribuída a combustíveis gasosos, resultado do uso no sistema de aquecimento de
uma caldeira a gás.
Posteriormente foram definidos os rendimentos em percentagem do sistema de arrefecimento
(bomba de calor – 300%) e aquecimento (caldeira a gás – 87%). Os resultados e definições estão
apresentados na figura 45.
Figura 45. Formulário Nt para o caso de estudo
4.4 Resultados obtidos
Comprovou-se claramente o cumprimento do regulamento no caso de estudo ao comparar os
valores de projecto com os valores limite determinados. Pelo facto de a envolvente do edifício ser
constituída por elementos estruturais com valores baixos nos coeficientes de transmissão térmica
( implica que o edifício está térmicamente bem isolado) permite que o Regulamento seja cumprido
nas estações de aquecimento e arrefecimento com alguma margem.
75
Verificou-se também que:
Os ganhos térmicos na estação de aquecimento representam a aproximadamente 55 %
das necessidades brutas de aquecimento;
Na estação de arrefecimento as perdas térmicas correspondem a aproximadamente 50
% dos ganhos térmicos;
As necessidades energéticas brutas para a estação de arrefecimento correspondem a
aproximadamente 10 % das necessidades energéticas brutas de inverno;
No cálculo de Na o termo Esolar não compromete o cumprimento do regulamento, mas
afecta a classificação da classe energética;
A classe energética obtida para o edifício foi A (R igual a 0.3) , estando bem classificado
como edifício novo ou existente.
4.5 Limitações do programa
Com o caso de estudo foi possível analisar as potencialidades do programa RCCTE 2008.
Destaca-se durante a execução do programa, que este apresenta um formato simples e directo, no
entanto, as suas aplicações no cálculo das necessidades energéticas apresentam alguma rigidez.
Por exemplo, à medida que se avança nos cálculos são bloqueadas as opções, não possibilitando
deste modo a alteração das entradas no caso do utilizador desejá-lo fazer. Para além disso, como
não estão incluídos temporizadores no programa, verifica-se nas situações de cálculo, que este
não avança na sua execução sem que o utilizador actue.
Uma situação particular registada verificou-se no cálculo dos ganhos solares na estação de
arrefecimento que é feito por elemento, devido à inexistência de cálculo automático, uma vez que
não existem entradas para esse cálculo.
A nível de cumprimento regulamentar verificam-se algumas lacunas. A primeira situação a
referir é a inexistência da capacidade de cálculo da inércia térmica interior por parte do programa
conforme anexo VII – RCCTE. Uma outra situação que o programa não contempla é a verificação
dos requisitos minímos de qualidade térmica para a envolvente do edifício conforme o anexo IX – RCCTE. Em particular a verificação dos valores dos coeficientes de transmissão térmica
superficiais máximos admissíveis de elementos opacos e dos valores dos factores solares
máximos admissíveis.
Foi também verificada a incapacidade do programa no cálculo das perdas associadas à
renovação de ar, de fazer uma análise por divisão. Apenas foi possível fazer o cálculo referido para
o valor da área útil de pavimento total.
76
5. Conclusões
Com a análise realizada no presente trabalho relativamente à problemática energética dos
edifícios no contexto Europeu e em particular no caso de Portugal é possível dimensionar a
importância do consumo energético associada ao sector dos edifícios (residenciais e de serviços).
No caso Português a percentagem do consumo total de energia eléctrica no ano de 2005 ronda os
60%, o que justifica uma regulamentação energética eficaz para este sector.
Na análise da regulamentação, o presente trabalho indica os aspectos positivos e negativos da
regulamentação nacional sobre edifícios, no aspecto energético, comentando os parâmetros mais
relevantes bem como as necessidades energéticas que definem o cumprimento do Regulamento
(referência e projecto). Para os parâmetros fundamentais destacam-se as seguintes conclusões:
Os dados climáticos para cada concelho nacional apresentam-se mais pormenorizados do
que em anterior legislação;
Existe um redução nos valores de referência dos coeficientes de transmissão térmica (U)
dos elementos construtivos, com aumento da exigência na qualidade térmica dum edifício;
É incluída a contabilização duma grande variedade de pontes térmicas lineares, embora o
seu peso nas perdas térmicas totais possa ser questionável;
É introduzido um valor variável para a taxa de renovação de ar consoante o edifício ou
fracção autónoma, mas para certos casos esse valor pode ser inadequado devidos às
variações na utilização do edifício;
Existe um maior número de especificações relativa à análise dos vãos envidraçados para
avaliar ganhos solares térmicos, do que a que tinha lugar em anterior legislação;
Os elementos interiores estão afectados de um coeficiente de redução das perdas
térmicas para locais não aquecidos.
Relativamente às necessidades energéticas analisadas (valores limite e nominais) retiraram-
se as seguintes conclusões:
A obrigatoriedade do uso de energias renováveis só é estabelecida no Regulamento para
aquecimento das águas quentes sanitárias (Na);
Se o edifício em questão dispuser de um sistema de climatização que use energia de
origem renovável durante a estação de inverno ou verão essa energia não é contabilizada
para os cálculos na verificação do RCCTE podendo eventualmente provocar o não
cumprimento do referido Regulamento face à metodologia de cálculo imposta, embora o
consumo real seja inferior ao limite imposto pelo regulamento;
77
Os valores dos factores que afectam o cálculo do limite das necessidades globais anuais
de energia primária são questionáveis. A tipologia do edifício em questão não é
considerada no cálculo;
A avaliação do valor das necessidades globais anuais através do conceito de energia
primária é discutível, dado que, para o consumidor, o tipo de energia relevante é a energia
final.
O programa RCCTE 2008 desenvolvido no presente trabalho permite verificar o cumprimento
do RCCTE e é uma alternativa viável ao software existente. É um programa funcional que integra
os cálculos das necessidades energéticas com base de dados de elementos construtivos, e têm
disponível para cada parte do programa (constituído de vários ficheiros executáveis) um ficheiro de
ajuda. A figura 46 resume o funcionamento do programa.
Figura 46. Esquema do RCCTE 2008
O caso estudo usado para implementação do RCCTE 2008, considerou um edifício de 2
andares, tendo os ganhos de calor captados pelos paineis solares sido determinados no através
do software FCHART. As principais características do edifíco considerado foram:
Inexistência de um sistema de ventilação e não existindo ventilação cumprindo a norma
NP 1037-1;
Aquecimento ambiente obtido através de bomba de calor;
Arrefecimento ambiente obtido através de caldeira.
78
O estudo provou a funcionalidade do programa desenvolvido. Com a aplicação do RCCTE
2008 destacam-se os seguintes resultados:
O edifício cumpre o regulamento;
As perdas térmicas no Verão representam aproximadamente 50 % dos ganhos térmicos;
As perdas térmicas no Inverno representam aproximadamente 50 % das necessidades
brutas de aquecimento;
As necessidades energéticas do Verão representam aproximadamente 20 % das
necessidades energéticas de Inverno;
A classificação energética do edifício é A.
A execução do programa possui as seguintes limitações:
Após definição das entradas ou opções pelo utilizador o programa não permite alterações,
apesar de existirem em alguns formulários botões de comando para recálculo;
O programa não faz um avanço automático para o passo seguinte a executar, sendo
dependente do utilizador para avançar;
Incapacidade de cálculo do valor da inércia térmica interior do edifício definida no anexo
VII – RCCTE, existe apenas disponível a escolha no formato de opção da classificação da
inércia térmica interior do edifício;
Incapacidade em determinar as perdas térmicas associadas à renovação do ar para cada
divisão do edifício, só é possível efectuar o cálculo para a área útil total do pavimento.
Num trabalho futuro considera-se de interesse implementar módulos de programação que
permitam eliminar a actuais limitações bem como facilitar o seu uso pelo utilizador.
79
6. Referências bibliográficas
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Climatização em edifícios – Envolvente e comportamento térmico, António Canha da Piedade,
António Moret Rodrigues e Luís Filipe Roriz, Edições Orion, 2ª Edição – Abril de 2003
Computer Programming Concepts and Visual Basic, David I. Schneider, University of Phoenix,
Pearson Custom Publishing
Directiva Europeia do Parlamento Europeu e do Conselho, relativa ao desempenho energético dos
edifícios, (CE) 91/2002
Directiva do Conselho Europeu, relativa às exigências de rendimento para novas caldeiras de àgua
quente alimentadas com combustíveis líquidos ou gasosos, (CEE) 42/92
Directiva da Comissão Europeia, que altera a directiva (CE) 2/94 que estabelece normas de
execução da Directiva (CE) 75/92 do Conselho no que diz respeito à rotulagem energética, (CE)
66/2003
Estratégia de Lisboa : Portugal no contexto da União Europeia - Análise da evolução à luz dos
indicadores estruturais, Instituto Nacional de Estatística (INE), Novembro de 2004
Fundamentos de Transferência de Calor e Massa, Frank P. Incropera, David P. DeWitt, LTC
editora, 5º Edição
ITE 50, 2006 - Carlos A. Pina dos Santos, Luís Matias, Coeficientes de Transmissão Térmica
de Elementos da Envolvente dos Edifícios, LNEC, 2007
Learn Visual Basic 6.0, Lou Tylee, KIDware 1998
RCCTE, 1990 - Regulamento das Características do Comportamento Térmico dos Edifícios,
Decreto Lei 40/1990
RCCTE, 2006 - Regulamento das Características do Comportamento Térmico dos Edifícios,
Decreto Lei 80/2006
80
RGCE, 1982 - Regulamento de Gestão dos consumos de Energia, Portaria 359/82
RQSECE, 1992 - Regulamento da Qualidade dos Sistemas Energéticos em Edifícios, Decreto
Lei 156/1992
RSECE, 1998 - Regulamento dos Sistemas Energéticos de Climatização nos Edifícios, Decreto
Lei 118/1998
RSECE, 2006 - Regulamento dos Sistemas Energéticos de Climatização em Edifícios, Decreto
Lei 79/2006
Regulamento que estabelece os requisitos a que obedecem a publicidade e a informação
disponibilizadas aos consumidores no âmbito da aquisição de imoveis para habitação, Decreto Lei
68/2004
Regulamento do Parlamento Europeu e do Conselho, relativo às substâncias que empobrecem a
camada de ozono, (CE) 2037/2000
Sams Teach Yourself Visual Basic 6 in 21 days, Greg Perry, Macmillan Computer Publishing 1998
SCE, 2006 - Sistema Nacional de Certificação Energética e da Qualidade do Ar Interior nos
Edifícios, Decreto Lei 78/2006
Theory and problems of programming with visual basic, Byron S. Gottfried, Schaum´s Outlined
Series, Mcgraw - Hill
Visual Basic 6 – Curso Completo, Nuno Nina, FCA Editora de Informática, 3º Edição
![IMPLICAÇÕES CONSTRUTIVAS DO NOVO RCCTE NA CONCEPÇÃO DE ... · da EU e contribuindo para o cumprimento dos objectivos de Quioto [1]. Figura 2 : Modelo de Certificado ... o que](https://img.document.onl/doc/110x75/5c0dcc2809d3f27d5f8be8d8/implicacoes-construtivas-do-novo-rccte-na-concepcao-de-da-eu-e-contribuindo.jpg)