A evolução da Arquitectura Bioclimática Contributo para a Sustentabilidade Arquitectónica e Urbana

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1 CAPÍTULO Da Arquitectura Vernácula/Popular à Bioclimática. A Arquitectura Bioclimática não é um conceito moderno, uma vez que os nossos antepassados já construíam edifícios que respeitavam e obedeciam às restrições que o clima e o local impunham. Neste capítulo é apresentado o enquadramento da habitação e o modo de habitar relativo às construções dos nossos antepassados assim como à nova construção de diferente sistema construtivo e tecnologias modernas, tendo ambas um conjunto de técnicas e sistemas, para o conforto ambiental. É feita uma especial incidência sobre as orientações das fachadas, que aqui se apresentam sob a expressão mais lata e os diferentes entendimentos que a sua materialização tem tido, não só no decorrer das diversas épocas, mas também na diferente adequação aos climas, modos de habitar e sistemas construtivos. É também feita uma classificação de tipologias habitacionais e dos sistemas construtivos, nomeadamente tipos de construção vernácula e, em particular, dois casos onde a nova tecnologia de construção está presente, mais precisamente em duas habitações na zona da grande Lisboa. Desde as primeiras construções documentadas no território nacional até há pelo menos 50 anos atrás, os sistemas construtivos utilizados na habitação, em Portugal, eram predominantemente mistos, em termos de peso, relativamente ao material usado para as paredes (pedra) com uma espessura de 0.50m aproximadamente. Era utilizado tijolo ou adobe em zonas onde a pedra não estava disponível. As coberturas eram feitas de madeira. Nas construções antigas, as paredes exteriores e interiores que desempenhavam funções resistentes, designavam-se por paredes mestras, pois tinham capacidade para mobilizar forças estabilizantes, resultantes do seu elevado peso, uma vez que equilibravam forças horizontais derrubastes e deslizantes, devidas por exemplo a impulsos de terras ou de elementos estruturais como asnas ou pisos, choques acidentais, vento ou sismos. No caso das paredes exteriores, a protecção isolante em relação aos agentes atmosféricos, como a água da chuva ou o vento, está associada à elevada espessura. Esta, cria uma barreira para a água e para o ar proveniente do exterior impedindo as perdas de calor durante o Inverno. No Verão, aqueles agentes, principalmente a água, inverterão o sentido do seu percurso, dando-se então a secagem das paredes, lenta e progressivamente que, em paredes com grande espessura ou 123

2 enterradas, se mantém mesmo até à chegada do Inverno seguinte, altura em que se reiniciará o ciclo. Um elemento importante na caracterização das paredes das habitações tradicionais, muito especialmente nas urbanas, era a abertura de vãos (portas e janelas) que obedeciam a tipologias muito características, estando limitadas pela capacidade resistente das peças que aos confinavam. Do século XVI até aos meados do século XX, as soleiras, ombreiras e verga eram construídas com pedras de lancil ver figura 75. Figura 75: Vãos de porta tradicional em alvenaria. Como já foi referido, nas zonas onde não existia pedra, as paredes, pelo menos as exteriores, eram construídas com terra (tabique). Em Portugal, as primeiras casas de terra (normalmente em taipa) surgiram há cerca de anos (Pinho, Fernando F. S.). A construção em terra manteve-se entre nós até meados do século XX, na construção de edificações rurais. Era característica de populações de baixos recursos económicos e em zonas de abundante terra argilosa. A localização deste tipo de construções é, principalmente, no Algarve e Alentejo, mas também em algumas zonas de Aveiro, Bairrada e Mira, Estremadura e em localidades próximas de Castelo Branco (Revista 1996, Casas de Portugal). Actualmente, retomou-se o interesse por este tipo de construções, nomeadamente no Algarve, associado ao turismo e no Alentejo surgiram experiências no domínio da habitação social. Com excepção das fundações, a construção tradicional leve implica sempre uma construção inteiramente em madeira na maior parte dos casos em pedra, tendo como exemplo Portugal. Um problema relacionado com os edifícios totalmente construídos com materiais leves, no clima de Portugal, é a sua pequena inércia térmica, o que resulta numa excessiva oscilação térmica diurna da temperatura interior. Tornam-se, por essa razão, mais apropriadas para climas invariavelmente frios ou quentes, com poucas oscilações térmicas diurnas e anuais, sendo por isso características dos países do Norte da Europa, onde a capacidade de isolamento é mais importante que a inércia. Nos países tropicais a protecção destina-se essencialmente a abrigar da chuva e da radiação solar excessiva. 124

3 A partir de meados do século XX, com a generalização das estruturas porticadas de betão armado e do tijolo furado industrializado, este último passou a ter o papel preponderante na construção das paredes exteriores e mesmo interiores, substituindo os materiais tradicionais locais pedra, tijolo maciço ou perfurado e dobe ou taipa nas paredes exteriores. A introdução das lajes aligeiradas com abobadilhas de tijolo ou com betão nas lajes, veio igualmente substituir a madeira nas lajes trazendo uma alteração radical dos sistemas construtivos das habitações, deixando de ser mistos (pedra ou outro material pesado / madeira), para serem essencialmente pesados ou médios (com lajes de betão aligeiradas com abobadilhas de tijolo e paredes duplas de tijolo furado). Ext Int Figuras 76: Tijolo de furado Habitações tradicionais O período mais aperfeiçoado das habitações ocorreu quando as construções de paredes pesadas e cobertura em materiais adquiriram a forma de planta rectangular. Posteriormente, evoluiu para formas compostas e ganhou maior dimensão, compartimentação interior, postigos e janelas. É a partir deste período que começam a surgir as habitações tradicionais e a definir, de uma forma mais relevante, diferenças tipológicas ao longo do território nacional. Estas evoluções e adaptações, serão condicionadas pela especificidade do clima, da topografia e do solo onde se localizam. Um aspecto que parece ser uma preocupação fundamental, quando se introduzem divisões interiores, é a definição de áreas de maior intimidade e melhor gestão do conforto térmico. Uma estratégia de compartimentação térmica era característica de alguns exemplos de casas antigas portuguesas, com compartimentos de pequena dimensão, destinados apenas a dormir, (alcovas) conseguindo uma menor oscilação térmica em comparação com os restantes compartimentos da casa. 125

4 Salão 2 - Sala 3 - Alcova 4 - Saída para a Cozinha 5 - Adega Figuras 77: Casa típica da Região Centro de Portugal alçado Sul. Nas casas da região do Minho também aparecem alcovas com abertura para a sala e localizadas no meio da habitação, com o nome de Camaretas. Constata-se que um dos quarto tem comunicação pela zona da varanda fechada como se apresenta na seguinte planta da figura 78. Figuras 78: Casa típica da Região do Minho de Portugal. As alcovas ligadas à Sala, aparecem também nas casas tipo da Tocha (figura 79). Nestas casas é característica a existência de um celeiro sobradado sobre a habitação. Este compartimento tinha a função de secagem dos cereais, mas ao mesmo tempo permitia uma regulação térmica dos compartimentos habitáveis, já que se tratava de um desvão ventilado. Figuras 79: Casas tipo da Tocha, Portugal. Nas zonas serranas do Nordeste, as casas apresentam rés-do-chão e 1º andar, aproveitando o declive do terreno e, nalguns casos, os afloramentos rochosos como base ou parede. Podem ter uma entrada directa para cada piso, ou então uma escada exterior de pedra, encostada à 126

5 fachada frontal. Telhados em colmo também são frequentes, utilizados nestas zonas pela sua boa capacidade isolante, como no exemplo de uma casa em Boticas, apresentada na Figura 80. Figuras 80: Casa e planta típica da Região de Boticas, Portugal. Na região Centro as casas típicas eram construídas em pedra, muitas vezes em granito, um material abundante na região; devido às suas características e à espessura da pedra, esta permitia um isolamento térmico; as casas eram construídas com 2 pisos, sendo o piso térreo usado, normalmente, para animais. O calor libertado por estes, ajudava a aquecer o piso superior, no Inverno. (Moutinho, Mário) a referir ainda, que muitas não dispunham de chaminé para que o calor emitido pela lareira fosse todo ele aproveitado para aquecimento. Figuras 81: Casa típica da Região Centro de Portugal. Como se pode verificar pelas figuras escolhidas, fotografadas e posteriormente trabalhadas, esta casa típica demonstra que já existia um cuidado relativamente ao sistema construtivo. Salienta-se que as paredes de pedra, boas condutoras do calor externo, ajudam a manter uma certa humidificação dos interiores. E, à medida que o clima esfria, dificultam que o calor interno se esvaia rapidamente. 127

6 Figuras 82: Casa típica da Região Centro. Apesar das exigências de conforto e dos materiais e técnicas construtivas serem diferentes dos de hoje, a Arquitectura Popular Portuguesa, bem como toda a Arquitectura Vernácula, fornece bons exemplos de adaptação da Arquitectura ao clima. Estes edifícios construídos com base em conhecimentos empíricos, sedimentados ao longo de muitos anos pelos seus construtores, apresentam sempre importantes traços de adaptação ao clima, apesar dos escassos materiais e tecnologias disponíveis. Pode verificar-se, através da imagem, que a acessibilidade através de escadas de pedra onde existe um patim coberto por um alpendre serve para proteger a entrada da casa, no Verão, do excesso de calor, e no Inverno, do mau tempo. Figuras 83: Casa típica da Região Centro alçado Norte. Esta imagem demonstra que a construção foi tratada com cuidado, relativamente à posição solar. Este alçado posterior (figura 83 ) está virado a norte. No piso 0 existe uma entrada para a recolha dos animais e no piso superior uma janela para a incidência de luz no espaço interior que, também ajuda a um arrefecimento eficaz, na estação quente de Verão, uma vez que o Sol deixará de incidir nesta zona a partir do meio-dia. Na casa térrea do Alentejo, o material usado na construção é, predominantemente, de tijolo e taipa. No caso da taipa, esta permite uma maior resistência térmica das paredes exteriores associada a uma boa capacidade de armazenamento térmico, o que se adequa ao clima quente 128

7 e seco. A construção é térrea e geralmente simples divergindo da forma das do resto do país. Em aglomerados habitacionais, as casa são preferencialmente construídas em banda, sendo de pequena dimensão, apresentando poucas janelas, com uma só porta na frontaria e raros postigos. Figuras 84: Planta da casa típica da Região Sul de Portugal. Nas casas das herdades rurais de maior dimensão, os Montes, os quartos aparecem frequentemente no meio da construção, como se pode ver nas figuras 84, sem janelas e rodeados de outros compartimentos, o que lhes confere naturalmente uma menor flutuação térmica relativamente aos compartimentos periféricos. Figuras 85: Casa típica da Região Sul de Portugal Nesta região as casas são caiadas de branco para aproveitar a boa reflectividade desta cor. Sendo a energia solar menos absorvida, as paredes são menos aquecidas, atenuando-se, desta forma, a condução de calor tanto do interior e vice versa. As janelas são pequenas e quase sempre recuadas em relação às paredes de forma a estarem sombreadas no Verão. Figuras 86: Casa típica da Região Sul de Portugal. 129

8 Com características singulares em relação ao resto do país, na arquitectura tradicional do Algarve, predominam as chaminés decoradas, as platibandas coloridas, as frescas açoteias. Comum em todos os edifícios, é a brancura das habitações, eficaz reflectora da quente luz do sol, com a cal a ser frequentemente renovada. A cortar a pureza do branco, surgem as barras verdes, azuis ou ocres que emolduram as portas e as janelas. Figuras 87: Pormenor da chaminé algarvia. Figuras 88: Casa típica da Região da Algarve. As características arquitectónicas variam, no entanto, consoante as regiões, distinguindo-se a casa das serras, a da planura e a do litoral. Na Serra do Caldeirão: as casas tradicionais eram feitas de pedra ou terras barrentas e de formato circular, com tecto cónico de colmo. As de construção mais moderna seguem um formato quadrangular e são feitas em xisto e pedra de grés vermelha. Figuras 89: Casa típica da Região Sul de Portugal. Figuras 90: Planta da casa típica da Região Sul de Portugal. Na Serra de Monchique, as casas são construídas em pedra granítica talhada, de um tom escuro acinzentado. Já na planura, a casa típica do centro algarvio tem pequenas dimensões e é levantada com pedra e cal, apresentando telhados de telha moura ou portuguesa, com chaminés estreitas, mas bem trabalhadas. Na faixa litoral, as habitações são construídas em andares e terraços sobrepostos, com acesso por escadas exteriores, terminando com um mirante no ponto mais alto. São também características do litoral, de influência muçulmana, as açoteias ou terraços que servem de telhado. De utilidade particularmente decorativa, as platibandas protegem as açoteias e rematam as fachadas principais, assumindo diferentes formas geométricas, enfeitadas com múltiplas cores. 130

9 Outra particularidade Algarvia são os telhados de quatro águas. Adequados ao clima do Sul de Portugal, este tipo de telhados permitem aumentar a circulação de ar nas habitações, tornandoas mais frescas de Verão e isolando o frio no Inverno. Apresentam-se em forma de pirâmide quadrangular, com uma inclinação bastante acentuada, cobertos de telha de canudo e beiral revirado. São também chamados telhados de tesoura, nome inspirado na armação de madeira em que assentam, que se abre em ângulo, como uma tesoura, sobre as paredes-mestras de alvenaria. São constituídos por pequenos telhados de quatro águas, justapostos e alinhados ao longo da fachada, correspondendo cada um a uma divisão da casa. Uma curiosidade que permite saber, a quem está do lado de fora, quantas dependências tem a habitação, bastando, para isso, contar as pirâmides. Figuras 91: Casa com telhado de quatro águas. A Arquitectura popular portuguesa possui um elevado número de excelentes exemplos de utilização de tecnologias tradicionais em edifícios bem adaptados ao clima. Os habitantes, destas regiões, aprenderam a viver relativamente ao clima em que estavam inseridos, desenvolvendo uma relação de harmonia com a severidade do ambiente. Constata-se que os nossos antepassados aprenderam sentindo na própria pele, literalmente, como construir, aproveitando os materiais disponíveis na região e desenvolvendo técnicas para melhor os adequar ao meio-ambiente local. A análise das principais características de construções antigas, de várias regiões de Portugal, demonstra que esse empirismo gerou resultados bastante eficientes que, teorizados e sistematizados, hoje, integram os conceitos da chamada Arquitectura Bioclimática. Infelizmente, andaram esquecidos durante muitos anos, preteridos por concepções arquitectónicas ou empresariais, que privilegiavam mais a forma e o lucro, que a funcionalidade e o conforto ambiental. O resultado foi a produção, em larga escala e por vários anos, de torres, caixotes, cuja preocupação alternava entre o mais barato e discreto, e o mais caro possível. Ao mesmo tempo, ocorreu um distanciamento técnico progressivo entre 131

10 os principais actores do processo: arquitectos e engenheiros, agravado pela inflação de empreendedores leigos no mercado da construção civil. Os projectos passaram a ser importados ou, simplesmente, copiados. A única semelhança entre esses extremos consistia na falta de conforto ambiental, compensada por quem podia pagar um elevado e progressivo consumo de energia. Só que um conceito não invalida, em absoluto, o outro. Por isso, hoje, a evolução tecnológica, tanto a nível de materiais quanto de sistemas, aliada às preocupações ambientais, tende a aproximar técnicos e empreendedores. A nova meta é conciliar estética, funcionalidade e eficiência energética e, principalmente, custos de produção e manutenção racionalizados. Novas tecnologias e novos materiais surgiram, mas são usados, actualmente, com a mesma filosofia. 132

11 Quinta Verde Localização Em Nafarros (Sintra) encontra-se inserido o aldeamento, Quinta Verde, numa zona privilegiada, no perímetro sul da aldeia, com uma vista sobre a serra de Sintra. Este aldeamento ocupa 57130m2, tem 90 casas Bioclimáticas, em lotes individuais de 300m2 a 800m2 e um lote destinado a equipamentos comuns: os recintos desportivos ocupam uma área de m2. Figura 92: Planta ilustrada da localização da Quinta Verde. As 90 casas usufruem, devido à aplicação de tecnologias solares passivas, de um elevado grau de conforto térmico durante todo o ano e beneficiam de uma redução de 80% do consumo de energias convencionais. As moradias do aldeamento foram construídas de tipo unifamiliar, onde foram aplicados conceitos que segundo o seu autor têm como finalidade principal a aplicação de uma forma tão rigorosa quanto possível, das tecnologias solares passivas. (Tirone Arqª) Estes projectos obedecem a dois princípios fundamentais: implantação de medidas de conservação de energia nos edifícios de forma a reduzir as necessidades energéticas como pressuposto básico à obtenção de condições de conforto com custos reduzidos de energia. utilização de sistemas solares passivos como via natural de promover os ganhos e reduzir ainda mais os custos em energia auxiliar. 133

12 Tais princípios ditam a metodologia seguida neste projecto. Em primeiro lugar cuidou-se da orientação dos edifícios e do arranjo dos espaços no seu interior. Em segundo lugar, definiram-se as condições de isolamento térmico. Em terceiro lugar, conceberam-se os sistemas solares passivos adequados às necessidades energéticas e aos ditames de conforto. Por fim, fixaram-se as condições de sombreamento para, face aos envidraçados existentes, se criarem as necessárias condições de conforto no verão. O objectivo da qualidade térmica, que assume, eventualmente, a primeira prioridade no Inverno, no caso das nossas condições climatológicas, deverá ser extensivo aos demais períodos do ano. Efectivamente, o conforto humano é tão problemático em períodos frios como em períodos quentes, pelo que as moradias na sua concepção deverão ter em conta este aspecto, pois a finalidade do edifício será a concretização de um espaço onde os seus utilizadores atinjam, tanto quanto possível, condições de pleno conforto e bem-estar Tipologia e distribuição dos espaços A figura 94 apresenta a fachada de uma moradia unifamiliar do tipo T3 de dois pisos. A sua orientação e a distribuição dos espaços interiores tiveram como objectivo garantir uma grande exposição solar nas divisões correspondente aos espaços mais nobres. Surgiu assim, um lote de moradias com a sala e os quartos orientados a sul. As restantes divisões (espaços de arrumos, escadas e casas de banho) com menos exigências em termos de conforto ambiente situam-se do lado norte, constituindo uma zona de tampão entre a zona nobre e a fachada norte, normalmente, mais fria no nosso clima. Figura 93: Planta do Piso 0 (moradia da Quinta Verde). Figura 94: Alçado Sul (moradia da Quinta Verde). 134

13 No rés-do-chão verifica-se a existência de um corpo avançado (sala de estar) completamente envidraçada a sul, que comunica com a sala de jantar, com um pé direito duplo a fim de facilitar e tirar vantagem da convecção natural dos espaços mais favorecidos pelo sol para os mais recuados. Q 1 Q 2. Figuras 95: Planta do piso 1 com indicação dos quartos. Os restantes espaços no piso 0 a norte e a poente. No piso 1 os dois quartos, Q1 a Poente e Q 2 a Nascente (figura 95). Q 3 Q 3 Figuras 96: Planta do piso 0 com indicação dos quartos No lado nascente da sala de jantar encontra-se um quarto Q 3 (figura 96) que dispõe de uma janela exposta a nascente. Procura-se, assim, criar neste espaço um ambiente privilegiado nas primeiras horas do dia. 135

14 Figura 97: Corte transversal. Figura 98: Corte pelas escadas. Figuras 99: Lanço de escadas. Figuras 100: Garagem no exterior Medidas de sustentabilidade de construção Tendo em consideração as características climáticas dos solos, houve uma grande preocupação em dar continuidade à estratégia de arborização da região, para isso foram aproveitados os materiais locais nos espaços exteriores para elementos de vedação e de abrigo do vento. As casas em questão são construídas com dois pisos e uma garagem aberta em anexo, a norte da mesma. (figura 100). 136

15 A orientação dos alçados Figura 101: Alçado Sul. Figura 102: Alçado Sul. A imagem demonstra que houve o cuidado em orientar os alçados principais todos virados a sul e evitar qualquer sombreamento neles, especialmente durante o período frio do ano. A grande importância, no que respeita à definição da localização das fachadas envidraçadas neste edifício, é a sua dimensão e o tipo de vidro escolhido. Apresentam-se algumas linhas de orientação relativamente à utilização das fachadas envidraçadas para as latitudes de Portugal. Em termos anuais verifica-se que uma fachada envidraçada orientada a Sul, receberá um maior nível de radiação solar do que fachadas noutras orientações, sendo que no Verão é uma fachada mais facilmente protegida dessa mesma radiação. No Inverno, sendo necessário aquecer o edifício, a estratégia correcta será a de captar a radiação solar disponível. É a orientação a sul a que propicia maiores ganhos solares na moradia. O percurso do sol no Inverno é vantajoso para esta orientação, uma vez que o seu percurso se efectua para azimutes muito próximos do Sul geográfico. No Verão, torna-se necessário minimizar os ganhos solares, uma vez que, no seu percurso de nordeste (onde nasce) até noroeste (onde se põe), o sol vê todas as orientações, sendo a horizontal (coberturas) a que maior nível de radiação recebe, figura 104. Assim, verifica-se que o percurso do Sol, sendo próximo, apresenta um ângulo de incidência com a normal de valor mais elevado. Carrega menos ganhos solares, facilmente atenuáveis se existir uma pala sombreadora sobre o vidro, no caso de uma fachada orientada a sul. 137

16 Figura 103: Alçado Este. Figura 104: Alçado Este. A fotografia tirada do local do alçado virado à nascente (Este) figura 103 e 104, apresenta o dimensionamento dos vãos envidraçados a Este e deverá ter em conta, no Inverno, esta orientação pois recebe pouca radiação. A Sudeste, o sol incide na fachada durante poucas horas, no período da manhã, e com um pequeno ângulo de incidência. No Verão, a radiação solar incide em abundância na fachada com esta orientação, durante longas horas da manhã, desde o nascer do Sol. Os ângulos de incidência são próximos da perpendicular à fachada, o que maximiza a captação de energia solar que, nesta estação, é indesejável. Figura 105: Alçado Oeste. Figura 106: Alçado Oeste O aquecimento solar Como os alçados principais estão todos orientados a sul, (figura 105 e 106) recebem mais radiação solar no Inverno e menos no Verão, em comparação com os alçados que estão orientados a Leste ou Oeste. As condições de radiação solar estão, pois, em razoável consonância com as necessidades de aquecimento. 138

17 Durante todo o ano os ganhos solares nas fachadas orientadas a Oeste e a Sudoeste têm uma grande semelhança com os ganhos solares envidraçados orientados para Leste e a Sudeste. As janelas que estão orientadas para Oeste, no Verão, poderão ocasionar sobreaquecimento se não estiverem protegidas dos raios solares. Os raios solares incidem sobre os materiais, e por sua vez parte dessa energia é absorvida, transformada em calor e armazenada na massa do material que possui grande capacidade de armazenamento térmico, aquecendo e arrefecendo lentamente (como o Betão, tijolo e a água). Os materiais de isolamento térmico devido à sua estrutura aberta são pobres como massa térmica e difundem mal o calor (a lã de rocha e a espuma). As paredes exteriores devem ser bem isoladas para evitar a difusão do calor O arrefecimento Para que haja um arrefecimento mais eficaz no edifício com incidência da luz solar directa é necessário sombrear as janelas e outras aberturas. Dependerá da posição do Sol e da sua geometria a escolha do tipo de sombreamento necessário. Figura 107: Janela com guarda de estores. Os toldos, os estores e as persianas, são exemplos de dispositivos ajustáveis que proporcionam sombra (figura 107). Alguns deles podem também ser usados no Inverno para aumentar o isolamento térmico, por isso será necessário que estes dispositivos estejam colocados sempre do lado exterior das janelas. 139

18 A iluminação natural Este aldeamento foi pensado para que a iluminação natural chegasse de uma forma eficaz (luz solar do dia), ao interior do edifício de forma a reduzir a utilização da luz eléctrica durante o dia, contribuindo assim para uma substancial redução no consumo de energia e nos consequentes danos ambientais. Caso seja projectado cuidadosamente, poderá oferecer condições de vida mais saudáveis e agradáveis. Figura 108: Janela vista do interior A boa iluminação nesta moradia, sobretudo com luz natural, é essencial ao seu bom funcionamento energético e ao conforto dos seus ocupantes. Aproximadamente 25% do consumo energético é utilizado no sistema de iluminação e equipamentos. Estima-se aliás que a energia poupada em iluminação, na estação quente, possa contribuír para uma poupança. Deste modo, deve ter-se sempre em consideração o arranjo das aberturas e distribuição das superfícies internas para garantir uma distribuição de luz adequada. O objectivo é portanto maximizar a área da moradia para que as pessoas tenham acesso à iluminação natural, dando prioridade a locais onde se desempenhem tarefas com maior exigência visual. Áreas de ocupação secundária ou pouco prolongada devem ser remetidas para as zonas mais interiores do edifício. Deve, todavia, ser tido em conta que um aumento da radiação no edifício leva também a um aumento do efeito de estufa aquecendo toda a moradia. A outra forma para solucionar, de certa forma o problema do sobreaquecimento da moradia com elevada área envidraçada (figura 108), por isso sujeita a grande radiação solar, foi jogar com a ventilação. Existiam inúmeras hipóteses para aberturas de iluminação que, ao mesmo tempo, permitiriam encontrar soluções de ventilação. As aberturas para iluminação natural 140

19 foram subdivididas em: iluminação lateral, iluminação de cobertura na casa de banho, iluminação indirecta (luz reflectida), iluminação com luz directa do sol, átrios com diversas combinações. Importa sublinhar que, sobretudo em climas como o de Portugal, a iluminação tem sempre de ser prevista tendo em atenção o factor de sobreaquecimento. Por esta razão, é importante nunca esquecer de prever sombreamentos eficientes e ventilação adequada e bem projectada para que um bom efeito estético não se transforme num forno, no período de Verão Isolamento Nesta construção, para que não houvesse uma redução de troca de calor através da redução do coeficiente de transmissão térmica e para se protegerem os elementos construtivos face às variações da temperatura, o isolamento tornou-se fundamental, uma vez que uma boa utilização relativa ao conforto térmico em coberturas, paredes ou pavimentos, possibilita um nível de conforto com menor consumo de energia. Figura 109: Isolamento das paredes pelo exterior com poliestireno expandido, tipo Dryvit com 6 cm de espessura Janelas/Vidros As janelas são o principal elemento do sistema de iluminação natural e de aquecimento da própria habitação, uma vez que têm como função permitir a interacção entre os meios exterior e interior na envolvente da moradia. São, portanto, estas que mais directamente estão relacionadas com a iluminação, temperatura, acústica, contacto visual com o exterior e ventilação dos espaços envolventes. Por outro lado, desempenham também um papel importante na estética do edifício, nas operações de salvamento, no caso de incêndios e de salvaguarda contra o efeito nocivo para a 141

20 saúde, relativamente a efeitos de claustrofobia dos ocupantes. No entanto a função principal é a admissão de luz natural. Figura 110: Janela do piso 0 - vista do interior. Como já foi referido, as janelas são as responsáveis por uma larga fatia de energia térmica consumida no interior. Para aumentar a sua eficiência energética, outro elemento fundamental é, na verdade, o caixilho utilizado na construção da mesma. É relevante o tipo de material utilizado na sua construção, pois é importante que este tenha baixa condutância térmica. Para isso devem utilizar-se alumínios com corte térmico. As janelas contribuem, praticamente em cerca de 30% das perdas totais de calor. Assim, podem ser usadas para aquecimento solar passivo nos meses frios, e ajudar a reduzir os custos de aquecimentos. Os vidros são outro elemento importante na taxa de perda ou ganhos de calor não solar. A taxa da perda é feita através de um material, medida pelo factor U 32. Este factor pode ser expresso somente para o vidro ou para as janelas completas, incluindo o efeito da estrutura e dos materiais. Quanto menor for o valor U, menores serão as perdas para o exterior do edifício. Com as técnicas existentes actualmente, uma janela é considerada eficiente em termos energéticos se o seu factor U for menor que Para conseguir este padrão da energiaeficiência, o vidro é revestido por uma camada muito fina de material que é projectado para 32 - O coeficiente solar do ganho de calor (SHGC, solar heat gain coefficient) mede a transmissão de calor traves do vidro, isto é, a fracção da radiação solar admitida por uma janela. O SHGC, é um número décimal entre zero e um. O valor de.060 significa que 60 por cento da radiação solar passa para o interior do edifício e 40 por cento é reflectido para o ambiente. O aquecimento solar passivo requer um SHGC elevado, ou seja, uma janela que deixe passar radiação solar. 142

21 transmitir ou rejeitar determinadas frequências de radiação, chamado vidro de baixa emissividade. Figura111: exemplo do factor U Ventilação natural A ventilação natural, nesta moradia, foi estudada para que houvesse uma boa qualidade de ar interior. Este facto é cada vez mais reconhecido, não só devido à tendência para menores níveis de ventilação como resultado da alteração nos estilos e técnicas de construção, mas também a uma acção deliberada com o objectivo de reduzir as perdas de calor Organização e características dos elementos construtivos No contexto do País, tendo em conta as situações de Verão e Inverno, enumeram-se e comentam-se, a seguir, algumas medidas de carácter geral relativas à organização e características dos elementos construtivos dos edifícios, com vista a tirar o melhor partido da massa, isolamentos e insolação. Nestas moradias da Quinta Verde, as paredes exteriores e coberturas são pesadas, e incorporadas de camadas de isolamento térmico junto à face externa. As paredes interiores, possuem uma massa elevada. Esta concepção conduz a um bom contributo para a Inércia Térmica, visto que o isolamento impede o aquecimento pela face externa, aumentando o potencial da absorção de calor interior, especialmente nas coberturas e nas fachadas a Sul, Nascente e Poente, onde a incidência da radiação solar no Verão é especialmente intensa. No Inverno, para situações em que a habitação é de ocupação permanente, a localização das camadas de isolante não têm relevância em termos da quantificação das perdas térmicas Só em situações de construção de utilização esporádica em zonas climáticas de Invernos rigorosos e Verões suaves (I3; V1) como é o caso, por exemplo, de uma habitação de fim de semana, a adopção de isolamentos junto à face interna, poderá justificar-se, como forma de potenciar a eficácia e rapidez no aquecimento ambiente interior. Deste modo, evitar-se-á despender energia no aquecimento das massas dos elementos exteriores de que não se tira partido, dado a utilização sem continuidade. 143

22 Chama-se ainda a atenção para a localização das camadas isolantes, junto à face externa, pois minimizam, também, o risco de condensações internas que deve ser considerado, especialmente, nas soluções de cobertura em terraço onde a camada impermeabilizante se localiza sobre o isolamento. Quanto aos elementos interiores, será desejável que tenham massa elevada e não disponham de camadas com boas características de isolamento térmico nos seus revestimentos, de forma a potenciar ao máximo a sua capacidade de absorção de calor interior. O facto de se tratar de elementos preservados do aquecimento pelo exterior, permite que toda a sua massa possa ser considerada como capaz de absorver calor interior Ventilação dos elementos da envolvente e adopção de cores claras nos revestimentos exteriores, com especial relevância para a cobertura Figura 113: Pormenor da janela da casa de banho Figura 112: vista da cobertura. Figura 114: Pormenor da janela da casa de banho. A cobertura do edifício e os elementos da envolvente exterior, no Verão, em que a insolação é mais intensa e persistente, são especialmente responsáveis, a par dos vãos envidraçados, pelo sobreaquecimento do ambiente interior dos edifícios, durante a estação de arrefecimento. 144

23 Figura 115: Planta de cobertura, com o Painel Solar. Acentua-se neste contexto, a sua especial importância neste edifício, com dois pisos, em que, a cobertura afecta toda ou uma grande percentagem da área utilizável, como é o caso das construções unifamiliares e, de um modo particular, os edifícios escolares, onde as actividades se desenvolvem em período diurno e há necessidade de uma boa iluminação natural, só possível, de um modo geral, com a adopção de protecções solares nos envidraçados pouco eficazes. Daqui, toda a vantagem na adopção desta cobertura com ventilação acentuada e revestimentos de cores claras. Esta atitude, contribuirá também, no caso de coberturas em terraço, para diminuir os gradientes térmicos nas telas de impermeabilização e assim aumentar a sua durabilidade Soluções técnicas passivas por recurso à optimização massa/insolação/ventilação Apresentam-se a seguir, algumas soluções práticas, cuja utilização conduz à melhoria da qualidade térmica do edifício, tirando partido da massa dos elementos, da orientação dos envidraçados, da adopção de dispositivos e técnicas de ventilação natural e da utilização da parede de massa térmica 34 (Paredes de Trombe). Figura 116: Alçado Sul, onde indica as Paredes de Trombe 34 - Parede Térmica consiste na colocação de um vidro duplo do lado exterior, numa parede maciça (podendo ser pintada a negro no lado exterior), permitindo um espaço compreendido entre estes dois elementos. Poderão também existir aberturas na parte superior e inferior da parede permitindo a circulação de calor, por convecção, entre o espaço compreendido entre o vidro e a parede e o espaço a aquecer. Estas aberturas também permitirão uma maior rapidez de aquecimento dos espaços adjacentes a estas paredes. 145

24 Figura 117: Paredes de Trombe. Figura 118: Paredes de Trombe Pormenor da parede de Trombe MASSA TÉRMICA VIDRO DUPLO OFERECE UM MELHOR ISOLAMENTO TÉRMICO ACÚSTICO PAREDE DE TROMBE NÃO VENTILADA GARANTE GANHOS SOLARES INDIRECTOS ADEQUADOS DURANTE O INVERNO CAMADA ISOLANTE PARA REDUÇÃO DO RUÍDO ISOLAMENTO TÉRMICO CONTINUO ALPICADO PELO EXTERIOR. Figura 119: Pormenor da Janela e Parede de trombe. 146

25 Materiais e técnicas da construção O isolamento térmico é contínuo e aplicado pelo exterior As palas ou beirados sombreiam o alçado Sul, permitindo captar o sol de Inverno e excluir os ganhos excessivos de verão A especificação de materiais com baixo grau de toxicidade aumenta a quantidade do ar interior Os estores exteriores contribuem para a exclusão de ganhos solares excessivos durante a Primavera Outono. O vidro duplo oferece maior isolamento térmico e acústico. A proporção correcta das áreas envidraçadas, mediante as suas orientações, garante ganhos solares adequados As paredes de Trombe (não envidraçadas) garantem ganhos solares adequados durante todo o ano O conforto visual é aumentado pelo alto nível de luz natural O recuperador de calor serve de fonte de calor durante o inverno Figura 120: Imagem ilustrada de pormenores tratada e trabalhada. Paredes de Trombe Figura 121: Imagem ilustrada de pormenor tratada e trabalhada. Vidro duplo Isolamento exterior 147

26 Concepção/tipologia da construção Q 3 Q1 Q 2 SALÃO Figura 122: Planta do piso 0 tratada e trabalhada. Figura 123: Planta do piso 1 tratada e trabalhada. Tendo em conta o bom conforto térmico, esta moradia Bioclimática está dividida do seguinte modo: Uma sala de jantar, 3 quartos, cozinha e 2 casas de banho conforme consta nas plantas. Figura125: Salão e Sala de estar. Figura 124: Imagem do duplo pé direito. Apresenta um duplo pé-direito, para ajudar ao arrefecimento e aquecimento natural. Estas duas imagens exemplificam como o duplo pé direito foi construído para que existisse um bom aquecimento passivo e arrefecimento rápido e saudável entre os dois pisos. 148

27 Figura 126: Quarto Q 1 Visto do interior (moradia da Quinta Verde). Figura 127: Quarto Q 1 Visto do interior. Figura128: Quarto Q 2 Visto do interior para 0 exterior. Figura 129: Casa de banho piso

28 Pormenores ilustrativos do arrefecimento passivo do interior da moradia Pormenor ilustrativo de aquecimento e arrefecimento passivo. A cor vermelha localiza a casa de banho no piso superior, também com entrada de luz natural sendo esta uma mais valia para a estação quente, para um melhor arrefecimento. Figura 130: Corte ilustrado do pormenor ilustrado de entrada de luz na casa de banho piso 1. Pormenor ilustrado que indica a casa de banho no piso superior no período quente com a restrição (protecção) de entrada de sol directo pelas janelas viradas a Sul. Figura 131: Corte ilustrativo do promenor com a demomstração do arrefecimento. Esta imagem demonstra como a circulação no interior da moradia é feita através do sistema de circulação interna. 150

29 Figura 132: Corte ilustrativo com a demomstração do arrefecimento (moradia da Quinta Verde). Na imagem apercebe-se de que o ar quente concentrado no interior da moradia é expulso para o exterior pelos ventos dominantes do Norte, através da parede de Trombe vertical. Figura 133: Corte ilustrado aquecimento piso 0 e piso 1 Este pormenor indica a casa de banho no piso superior, no período quente, com a restrição (protecção) de entrada de sol directo pelas janelas viradas a Sul. 151

30 Edifício Torre Verde/ Localização Este projecto foi desenvolvido pela mesma Arquitecta, em 1998, localizando-se no Parque das Nações, na zona Oriental de Lisboa. Foi o primeiro edifício Bioclimático habitacional construído em Portugal. Figura 134: Alçado Poente. Figura 135: Alçado Norte. Figura 136: Localização do edifício do Edifício Torre Verde. 152

31 Tipo de Edifício/Andar Tipo Segundo a Arquitecta, a Torre Verde é um edifício em que foram consideradas e utilizadas técnicas solares passivas que permitem a obtenção do desempenho térmico de base de cada habitação, de modo a tornar desnecessário o arrefecimento mecânico, minimizando o recurso ao aquecimento. Em todo o caso, foi instalado um sistema centralizado de produção de energia térmica, apoiado por uma caldeira a gás baseada num conjunto de colectores solares térmicos, com vista a dar prioridade ao sol sem prejuízo da satisfação plena das condições de conforto em situação de optimização da eficiência energética do edifício no seu todo. O edifício é composto por 12 pisos, 41 habitações de tipologias T2, T3 e T4 no Parque das Nações, inserido num terreno com 1225 m² tendo um polígono de implantação de 900 m² e uma área bruta de construção de m², com dois parques de estacionamento nos pisos -1 e -2. N Figura 137: Planta do piso 1 do edifício. Figura 138: Planta de organização da distribuição dos espaços. 153

32 Figura 139: Corte do edifício do Edifício Torre Verde. Os apartamentos T2 e T3 apresentam uma favorável orientação permitindo que todos os seus espaços tenham as janelas a Sul, beneficiando de mais iluminação natural e de ganhos solares equilibrados durante todo o ano. Resulta um compacto, na sua configuração, com a seguinte filosofia: exploração das várias intensidades de luz, sendo os seus contrastes mais atenuados pela exposição, principalmente, a Sul, com uma janela a nascente, no caso do T2, com uma área bruta de 131m2 e uma janela a nascente no caso do T3, com uma área bruta de 155m2; na sua organização interior, o hall de entrada tem a função de separar a sala de estar/jantar e a cozinha, dos dois quartos. (localizado nos pisos 1 a 9). N Figura140: Planta do apartamentos T2 do Edifício Torre Verde. 154

33 N Figura 141: Planta do piso 1 do apartamento T 3A do Edifício Torre Verde. Os apartamentos T3B com uma área bruta de 181m2, ocupam os últimos pisos da Torre e estão orientados a Sul. N Figura 142: Planta do piso 1 do apartamento T3 B do Edifício Torre Verde. Os apartamentos T4 apresentam uma área bruta de 200m2 e estão orientados para Poente, embora a sala de jantar disponha de um alçado extenso a Sul. O hall de entrada separa as zonas sociais das mais privadas do apartamento, através da intensidade da luminosidade natural contrastante. Segue-se para a ampla sala de jantar, na qual existe o máximo aproveitamento de luz natural através da grande janela que dá acesso à varanda, orientada a Sul. (localizado nos pisos 1 a 7) 155

34 N Figura 143: Planta do piso 1 do apartamento T4 do Edifício Torre Verde Concepção de construção Na concepção e construção deste edifício foram consideradas e utilizadas técnicas solares passivas que permitem a obtenção do desempenho térmico de base de cada habitação de modo a tornar desnecessário o arrefecimento mecânico, minimizando o recurso ao aquecimento. Em todo o caso, foi instalado um sistema centralizado, de produção de energia térmica, apoiado por uma caldeira a gás, baseada num conjunto de colectores solares térmicos, com vista a dar prioridade ao sol sem prejuízo da satisfação plena das condições de conforto, em situação de optimização da eficiência energética, do edifício no seu todo. O grau de inovação inerente à adopção das técnicas solares passivas e activas e à opção por um sistema de produção de energia térmica centralizado faz com que se espere um elevado nível de eficiência energética resultante destas opções que conferem ao edifício características únicas sendo no entanto necessário verificar e garantir essa eficiência através de monitorização e manutenção adequadas. Do sucesso global deste projecto resultará um elevado potencial como catalisador da integração destas técnicas noutras intervenções imobiliárias do género. É de realçar que, para se poder explorar aquele potencial, é necessário ter informação objectiva e comprovada sobre os benefícios económico-ambientais resultantes da adopção das técnicas e sistema referidos. Neste contexto, é necessário controlar o consumo para permitir e 156

35 dispor de informação sobre os consumos energéticos e os níveis de conforto térmico atingidos, pois ele surge como ferramenta indispensável Sistema construtivo No sistema construtivo do edifício todos os apartamentos usufruem de uma orientação privilegiada a sul, com uma proporção correcta das áreas envidraçadas (com vidros duplos e de grande espessura) em função de cada orientação. Também foi necessária a colocação de palas solares e estores no exterior para protecção solar na época de verão. Figura 144: Alçado Sul do Edifício Torre Verde O isolamento térmico foi feito no exterior, com 6cm de espessura e, depois de isolada, a cobertura foi ajardinada para que na época de verão as lajes não aqueçam em excesso. Para uma maior redução de consumo de energia foram aplicadas paredes de Trombe não ventiladas em todo o alçado sul. O pavimento é flutuante para diminuir a transmissão do ruído. Na construção do edifício foram também utilizadas mais algumas técnicas solares passivas, a saber: Implantação do edifício no lote de terreno disponível, definida de forma a tirar o máximo partido da orientação e optimizando as características de insolação da fachada sul como a imagem descreve; (figura 145) 157

36 Optimização da distribuição dos espaços interiores tirando o máximo partido das características de orientação do edifício; Adopção de uma forma compacta para o edifício, reduzindo a sua sensibilidade ao clima exterior; Figura 145: Alçado Sul do Edifício Torre Verde. Rigoroso dimensionamento dos vãos envidraçados tendo em atenção as características térmicas de cada fachada e as necessidades de iluminação natural dos espaços contíguos; Adopção generalizada de vidros duplos e de caixilharias de boa qualidade térmica; Optimização dos ganhos solares através de um rigoroso dimensionamento dos envidraçados orientados a sul ganho directo e da instalação de uma área adequada de paredes de armazenamento térmico ganhos indirectos; Optimização das características de sombreamento dos envidraçados, nomeadamente através do recurso a dispositivos de sombreamento fixos e da instalação de estores exteriores de lâminas; As varandas não carecem de manutenção específica porque funcionam como sombreamento das janelas no alçado Sul quando o Sol sobe de ângulo nos meses mais quentes do ano. Os estores exteriores existem em todas as janelas salvo nas das cozinhas e em janelas muito pequenas. Os estores são manuais e reguláveis (sobem e descem). O ângulo regula-se entre horizontal e vertical para permitir a entrada de mais ou menos luz natural. 158

37 Figura 146: Janela com dispositivo de sombreamento (estores) do Edifício Torre Verde. Optimização das características de isolamento térmico A envolvente do edifício tem a seguinte composição: (de dentro para fora) começa com uma camada de reboco/estuque, uma camada de tijolo que varia entre os 0,20 m e os 0,30 m de espessura, sendo aplicado o isolamento térmico de forma contínua pelo exterior, constituído por uma camada de poliestireno expandido (esferovite), tipo Dryvit com 6cm de espessura, sendo as paredes permeáveis ao vapor, mas impermeáveis à água, o que significa que a casa respira, mas não deixa entrar humidade. Figura 147 e 148: Janela com dispositivo de sombreamento e cobertura ajardinada. As coberturas não visitáveis têm a seguinte composição: (de cima para baixo): brita, servindo para proteger mecanicamente o isolamento térmico que se encontra por debaixo desta; uma camada contínua de poliestireno expandido ou extrudido, com a densidade adequada que faz parte do isolamento térmico que envolve o edifício; uma camada contínua de tela de impermeabilização sobre a laje de betão maciça da cobertura. 159

38 Figura149: Características relevantes de cobertura e terraço, piso 10 do Edifício Torre Verde. As coberturas visitáveis têm a seguinte composição: (de cima para baixo); jardim ou pavimentos em pedra apresentam uma camada contínua de poliestireno extrudido com 8cm de espessura; uma camada contínua de tela de impermeabilização sobre a laje. Optimização das características de inércia térmica das habitações redução das flutuações de temperatura interiores devido ao recurso a materiais de construção pesados e da aplicação de isolamento térmico pelo exterior; Adopção de caixilharias do tipo oscilobatente que permitem uma abertura segura e confortável para efeitos de ventilação durante o Verão e um fecho estanque à ventilação não desejada Sistemas energéticos O edifício Torre Verde está equipado com um sistema centralizado de produção de energia térmica, instalado numa área técnica situada no 10.º piso do edifício sendo ele responsável pela produção de toda a água quente necessária às 41 habitações existentes (água quente sanitária e aquecimento ambiente). 160

39 Figura 150: Painéis solares do Edifício Torre Verde. O sistema de água quente sanitário é baseado numa bateria de colectores solares cerca de 150 m2 de área de captação apoiada por uma caldeira a gás natural. A mesma caldeira é também responsável pela produção de água quente para o aquecimento ambiente Sistema de aquecimento de Água Quente Solar (AQS) O edifício está equipado com um sistema de água fria proveniente da rede que entra no primeiro depósito de acumulação onde recebe um pré-aquecimento utilizando a energia captada pelos colectores solares. Em seguida, a água pré-aquecida passa para o segundo depósito onde, se for necessário, sofre o aquecimento final utilizando a energia proveniente da caldeira. Figura 151: Painéis solares do Edifício Torre Verde Sistema de aquecimento ambiente O edifício tem a necessidade de um apoio de caldeira para assegurar o aquecimento ambiente caso seja necessário. A água quente produzida na caldeira circula através de um permutador de placas que aquece a água que é depois distribuída pelos radiadores existentes nas diferentes habitações. 161

40 Condições climáticas exteriores A informação sobre as condições climáticas exteriores foi obtida com a colaboração da estação meteorológica do Centro de Monitorização Ambiental do Parque Expo.( LíviaTirone Arquitecta) Temperatura de bolbo seco, isto é, a temperatura do ar parado com sensores não afectados pelo impacto de radiação solar ou corrente de ar; Humidade relativa; Radiação solar global horizontal; Características relevantes do edifício Foram analisadas várias amostras representativas existentes no edificado das quais se apresenta a seguinte tabela: Tipologias Área (m2) pisos Ocupação (pessoas) Orientação das fachadas principais T Sul T Sul T Sul/Poente/Norte Formas de energias consumidas e respectivas utilizações Electricidade Gás Agua quente Iluminação e equipamentos Fogão Aquecimento ambiente e AQS Iluminação, equipamentos e fogão --- AQS Figura 152: Tabela de características relevantes do Edifício Torre Verde As condições de funcionamento específicas do edifício seleccionado foram obtidas com recurso ao conjunto de contadores que integram o edifício. A opção por um sistema centralizado de produção e distribuição de energia térmica é duplamente vantajosa já que, para além das vantagens óbvias ao nível de eficiência energética decorrentes das economias de escala, obriga também à monitorização desagregada dos consumos individuais de cada habitação que contribui para o good housekeeping, que pode, por si só, potenciar economias até cerca de 20 %) Indicadores de desempenho energético-ambiental Tal como já foi referido, os consumos energéticos e os níveis de conforto térmico atingidos, surgem como uma ferramenta de grande importância no contexto da disseminação dos conceitos e dos objectivos energético-ambientais subjacentes ao edifício. No entanto, para que 162