SEMESTREE DE VERÃO 2011/20122 TRABALHO 2 DE FÍSICA DAS CONSTRUÇÕES

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1 SEMESTREE DE VERÃO 2011/20122 TRABALHO 2 DE FÍSICA DAS CONSTRUÇÕES VERIFICAÇÃO DO CUMPRIMENTO REGULAMENTAR Dec. Lei 80/2006 GRUPO Nº 6 Ricardo Dias n.º José Rodrigues n.º João Gamboa n.º 33320

2 ÍNDICE INTRODUÇÃO... 4 ZONAMENTO CLIMÁTICO... 5 Parâmetros Térmicos coeficiente de transmissão térmica U... 6 Paredes Exteriores... 7 Parede Sala/Quartos Exterior... 8 Paredes Cozinha Exterior... 9 Paredes de Escadas e Caixa de Elevador Parede de Separação de Escadas e Átrio Parede de Separação de Escadas e Instalações Sanitárias Parede de Separação de Caixa de Elevador e Quarto Pavimentos Pavimento Suíte em contacto com Garagem Pavimento Cozinha e I.S. em contacto com Garagem Pavimento Átrio em contacto com Átrio Pavimentos de Sala e Quarto em contacto com Sala e Quarto Paredes Interiores Parede Interior entre Quarto e Sala Parede Interior entre Suíte e Cozinha Parede Interior entre Suíte/Sala e I.S Parede Interior entre Cozinha e I.S Parede Interior entre Quarto e Quarto Parede Interior entre Cozinha e Cozinha Elementos envidraçados Verificação de Requisitos térmicos da envolvente Quantificação de todas as áreas da envolvente exterior e interior Definição da Envolvente Cálculo do Coeficiente de Perdas Determinação das Envolventes Identificação dos espaços não úteis Cálculo do Ai/Au Garagem Caixa de escadas, elevador e patamar Quantificação da Inércia Térmica

3 Necessidades Nominais de Energia de Aquecimento - Nic Quantificação e respectivo valor de PTL s Ligação da fachada com pavimentos não-úteis Ligação da fachada com pavimentos intermédios Ligação da fachada com varanda Ligação da fachada com padieira, ombreira e peitoril Ligação da fachada com caixa de estore Valor das perdas de calor pelas PTL s Quantificação de Rph Quantificação de Factores Solares e Factores de Obstrução de Envidraçados Quantificação da área efectiva de envidraçado Quantificação de ganhos solares brutos Factor de Utilização de Ganhos Factor de Forma Necessidades nominais de Energia de Aquecimento Necessidades Nominais de Energia de Arrefecimento - Nvc Quantificação das Cargas Térmicas pela Envolvente Opaca Quantificação dos Ganhos pelos Envidraçados Quantificação das Perdas por Ventilação e Ganhos Internos Factor de Utilização de Ganhos Quantificação das necessidades nominais de energia de arrefecimento Necessidades Nominais de Energia Útil e Primária Definição de Equipamentos Quantificação das necessidades de AQS e respectivo valor Quantificação das necessidades nominais de energia útil Quantificação das necessidades nominais de energia primária CONCLUSÃO

4 INTRODUÇÃO No âmbito da disciplina de Física das Construções foi proposto aos alunos a verificação regulamentar de uma fracção situada no distrito de Faro tendo por base o Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios (RCCTE). Esta verificação recai essencialmente nas necessidades nominais de energia de aquecimento e arrefecimento, produção de águas quentes sanitárias e necessidades globais de energia primária. Para se poder determinar todas estas necessidades teve que se adoptar soluções construtivas no que se refere a paredes e pavimentos, bem como envidraçados e isolamentos térmicos. Com estas soluções vêm associados parâmetros necessários a cálculos, como sejam factores solares, coeficientes de transmissão térmica, pontes térmicas lineares, ângulos de obstrução, áreas efectivas, renovações de ar, factor de forma, entre outros. Na quantificação destas necessidades é de esperar que quanto maior o valor delas maior será a classificação a atribuir, ou seja, a classe energética correspondente. Este será o maior objectivo deste trabalho, depois de quantificadas todas as necessidades será determinada a classe energética da nossa fracção. 4

5 ZONAMENTO CLIMÁTICO A fracção autónoma em estudo situa-se na cidade de Faro (Região Sul), recorrendo ao quadro III.1 do RCCTE verifica-se que está inserida numa zona climática de Inverno I1 e numa zona climática de Verão V2. Esta divisão de zonas climáticas distingue três zonas climáticas de Inverno (I1, I2 e I3) e também três zonas climáticas de Verão (V1, V2 e V3). Tabela 1: Quadro III.1 No mesmo quadro pode-se retirar também o número de Graus-Dias (GD), isto é, um número que caracteriza a severidade de um clima durante a estação de aquecimento e que é igual ao somatório das diferenças positivas registadas entre uma dada temperatura de base (20 C) e a temperatura do ar exterior durante a estação de aquecimento. As diferenças são calculadas com base nos valores horários da temperatura do ar, neste caso específico tem um valor de 1060 o C.dias. Relativamente ao período da estação de aquecimento tem uma duração de 4,3 meses. Esta estação refere-se ao período do ano com início no primeiro decêndio posterior a 1 de Outubro em que, para cada localidade, a temperatura média diária é inferior a 15 C e com termo no último decêndio anterior a 31 de Maio em que a referida temperatura ainda é inferior a 15 C. Fazendo a junção entre a região em que se situa e a zona climática obtemos a designação da zona, V2 S. Através desta designação retiram-se as seguintes informações do quadro III.9: Valor médio da temperatura do ar exterior: θ atm = 23 o C Valor médio da intensidade da radiação solar (NO): 340kWh/m 2 Tabela 2: Quadro III.9 5

6 Do quadro III.8 do RCCTE retirou-se a informação de que a energia solar média mensal incidente superfície vertical orientada a Sul é de G Sul = 108kWh/m 2.mês. Tabela 3: Quadro III.8 Parâmetros Térmicos coeficiente de transmissão térmica U Para o cálculo do coeficiente de transmissão térmica U começou-se por definir as soluções construtivas para as envolventes necessárias ao cálculo do mesmo, ou seja, todas as envolventes para o exterior ou zonas não aquecidas, sejam elas paredes exteriores ou paredes/pavimentos em contacto com zonas não aquecidas. Para tal definiu-se os seus constituintes e materiais a utilizar e com base no Anexo I do ITE50 retiraram-se os respectivos valores convencionais de cálculo de condutibilidade (λ) e de resistências térmicas (R). Com base não quadro VII.1 do RCCTE retirou-se os valores das Resistências Térmicas Superficiais Exterior e Interior, R se e R si respectivamente. R se toma o valor de R si quando o elemento de separação divide um local não aquecido de um local aquecido. Tabela 4: Quadro VII.1 6

7 O Coeficiente de transmissão térmica (U) de um elemento da envolvente é a quantidade de calor de tempo que atravessa uma superfície de área unitária desse elemento da envolvente por unidade de diferença de tempo entre dois ambientes que ele separa. É dado por: U = 1 /(R si + ΣR j + R se ) Sendo: R si : Resistência Superficial interior [m 2. C/W] R j : Resistência da camada j [m 2. C/W] R se : Resistência Superficial Exterior [m 2. C/W] A resistência térmica (R) é o inverso da condutibilidade térmica e mede o grau com que o elemento se opõe à passagem de calor. A resistência térmica pode ser determinada através de: R = e / λ Em que, e espessura da camada [m] λ Condutibilidade térmica do material [W/m. C] Paredes Exteriores A envolvente exterior da fração autónoma em estudo é constituída por paredes com espessura de 0,30m. Estas paredes são constituídas por dois panos de alvenaria com tijolo de 30x20x9 e de 30x20x11, separadas por uma caixa-de-ar com 0,02m parcialmente preenchida com isolamento térmico (XPS) de 0,03m de espessura. Visto que pelo exterior não existe revestimento cerâmico, optou-se por revestir a parede com um reboco tradicional com 0,02m. Pelo interior apresentam-se duas variantes, as quais são mostradas de seguida: 7

8 Parede Sala/Quartos Exterior Como tal, para as paredes dos quartos e sala em contacto com o exterior optou-se por um revestimento em estuque com 0,03m de espessura, assim confere-se um acabamento visivelmente agradável e com um toque macio. Figura 1: Pormenor da Parede Sala/Quartos - Exterior Parede Sala/Quartos - Exterior Material Espessura ρ λ R (m 2. C/W) (m) (kg/m 3 ) (W/m. C) Ar Exterior 0,04 Reboco 0, ,3 0,0154 Tijolo 30x20x11 0, ,27 Caixa de Ar 0,02 0,18 XPS 0, ,037 0,811 Tijolo 30x20x9 0, ,23 Estuque 0, ,43 0,047 Ar Interior 0,13 Espessura Total 0,30 U (W/m 2.ºC) = 0,58 Tabela 5: Tabela com valor de U e R 8

9 Paredes Cozinha Exterior Neste caso optou-se por um revestimento em azulejo (facilmente lavável) com aproximadamente 0,01m. A considerar também mais 0,01m para o cimento-cola que irá servir de aderente ao suporte. Figura 2: Pormenor da Parede Cozinha Exterior Parede Cozinha - Exterior Material Espessura ρ λ R (m 2. C/W) (m) (kg/m 3 ) (W/m. C) Ar Exterior 0,04 Reboco 0, ,3 0,0154 Tijolo 30x20x11 0, ,27 Caixa de Ar 0,03 0,18 XPS 0, ,037 0,811 Tijolo 30x20x9 0, ,23 Cimento - Cola 0, ,8 0,0125 Azulejo 0, ,3 0,008 Ar Interior 0,13 Espessura Total 0,30 U (W/m 2.ºC) = 0,59 Tabela 6: Tabela com valor de U e R Nota: Todas as espessuras estão expressas nas tabelas usadas para quantificar o coeficiente de transmissão térmica. Todos os valores de resistências térmicas e massas volúmicas desconhecidas foram retirados do ITE 50. 9

10 Paredes de Escadas e Caixa de Elevador As paredes de separação entre a fração e espaços interiores ventilados, como sejam o caso de escadas ou caixa de elevador apresentam uma espessura de 0,20m. Serão paredes constituídas por um único pano de tijolo 30x20x11 com isolamento térmico (XPS) e reboco pelo exterior, com uma dimensão de 0,02m. Aqui também são apresentadas duas variantes, são elas: Parede de Separação de Escadas e Átrio Para este caso optou-se por uma divisão com tijolos 30x20x11, revestido a reboco pelo lado de fora (contacto com escadas) e isolamento XPS com 0,03m de espessura. Pelo lado interior será usado estuque tradicional. Figura 3: Pormenor da Parede Escadas Átrio Parede Escadas - Átrio Material Espessura ρ λ R (m 2. C/W) (m) (kg/m 3 ) (W/m. C) Ar Exterior 0,13 Reboco 0, ,3 0,02 Tijolo 30x20x11 0, ,27 XPS 0, ,037 0,811 Esboço 0, ,3 0,015 Estuque 0, ,43 0,047 Ar Interior 0,13 Espessura Total 0,20 U (W/m 2.ºC) = 0,70 Tabela 7: Tabela com valor de U e R 10

11 Parede de Separação de Escadas e Instalações Sanitárias Para este caso optou-se por uma divisão com tijolos 30x20x11, revestido a reboco pelo lado de fora (contacto com escadas) e isolamento XPS com 0,03m de espessura. Pelo lado interior será usado azulejo aderido ao suporte por cimento-cola. Parede I.S. - Escadas Material Espessura ρ λ R (m) (kg/m 3 ) (W/m. C) (m 2. C/W) Ar Exterior 0,13 Reboco 0, ,3 0,0154 Tijolo 30x20x11 0, ,27 XPS 0, ,037 0,811 Emboço 0, ,3 0,015 Cimento - Cola 0, ,8 0,0125 Azulejo 0, ,3 0,008 Ar Interior 0,13 Espessura Total 0,20 U (W/m 2.ºC) = 0,72 Figura 4: Pormenor da Parede Escadas WC Tabela 8: Tabela com valor de U e R Parede de Separação de Caixa de Elevador e Quarto Nesta situação será usada uma parede em betão armado com 0,13m de espessura, com um isolamento em XPS de 0,05m com acabamento em estuque pela face interior. Parede Caixa Elevador - Quarto Material Espessura ρ λ R (m 2. C/W) (m) (kg/m 3 ) (W/m. C) Ar Exterior 0,13 Betão Armado 0, ,3 0,06 XPS 0, ,037 1,35 Estuque 0, ,43 0,05 Ar Interior 0,13 Espessura Total 0,20 U (W/m 2.ºC) = 0,58 Figura 5: Pormenor da Parede Caixa de Elevador Quarto Tabela 9: Tabela com valor de U e R 11

12 Pavimentos Na elaboração de pormenores construtivos para pavimentos foi tido em conta que para zonas onde é mais frequente haver lavagens ou ter um ambiente mais húmido, como seja o caso das instalações sanitárias e a cozinha, irá ser aplicado azulejo. Nas zonas de circulação, sala e quartos optou-se por chão em soalho flutuante. Pavimento Suíte em contacto com Garagem Figura 6: Pormenor da Pavimento de Suíte em contacto com Garagem Laje Suíte - Garagem Descendente Ascendente Material Espessura ρ λ R (m 2. C/W) R (m 2. C/W) (m) (kg/m 3 ) (W/m. C) Ar interior 0,17 0,1 C. Flutuante 0, ,18 0,0833 0,0833 Pelicula Poliet. 0, ,33 0,0152 0,0152 Betonilha 0, ,0045 0,0045 XPS 0, ,037 1,3514 1,3514 Betão Arm. 0, ,3 0,113 0,113 Reboco 0, ,3 0,0154 0,0154 Ar exterior 0,17 0,1 Espessura Total 0,40 Ud (W/m 2.ºC) = 0,52 Ua (W/m 2.ºC) = 0,56 Tabela 10: Tabela com valor de U e R 12

13 Pavimento Cozinha e I.S. em contacto com Garagem Figura 7: Pormenor da Pavimento de Cozinha/I.S. com Garagem Laje Cozinha/I.S. - Garagem Descendente Ascendente Material Espessura ρ λ (m) (kg/m 3 ) (W/m. C) R (m 2. C/W) R (m 2. C/W) Ar interior 0,17 0,1 Azulejo 0, ,3 0,0077 0,0077 Cimento - Cola 0, ,8 0,0125 0,0125 Betonilha 0, ,0045 0,0045 XPS 0, ,037 1,3514 1,3514 Betão Arm. 0, ,3 0,113 0,113 Reboco 0, ,3 0,0154 0,0154 Ar exterior 0,17 0,1 Espessura Total 0,40 Ud (W/m 2.ºC) = 0,54 Ua (W/m 2.ºC) = 0,59 Tabela 11: Tabela com valor de U e R 13

14 Pavimento Átrio em contacto com Átrio Figura 8: Pormenor da Pavimento de Átrio com Átrio Laje Átrio - Átrio Descendente Ascendente Material Espessura ρ λ R (m 2. C/W) R (m 2. C/W) (m) (kg/m 3 ) (W/m. C) Ar interior 0,17 0,1 C. Flutuante 0, ,18 0,0833 0,0833 Pelicula Poliet. 0, ,33 0,0152 0,0152 Betonilha 0, ,0045 0,0045 XPS 0, ,037 1,3514 1,3514 Betão Arm. 0, ,3 0,113 0,113 Reboco 0, ,3 0,0154 0,0154 Ar exterior 0,17 0,1 Espessura Total 0,40 Ud (W/m 2.ºC) = 0,52 Ua (W/m 2.ºC) = 0,56 Tabela 12: Tabela com valor de U e R 14

15 Pavimentos de Sala e Quarto em contacto com Sala e Quarto Figura 9: Pormenor da Pavimento de Sala e Quarto Laje Sala/Quarto - Quarto/Sala Descendente Ascendente Material Espessura ρ λ (m) (kg/m 3 ) (W/m. C) R (m 2. C/W) R (m 2. C/W) Ar interior 0,17 0,1 C. Flutuante 0, ,18 0,0833 0,0833 Pelicula Poliet. 0, ,33 0,0152 0,0152 Betonilha 0, ,0045 0,0045 XPS 0, ,037 1,3514 1,3514 Betão Arm. 0, ,3 0,113 0,113 Reboco 0, ,3 0,0154 0,0154 Ar exterior 0,17 0,1 Espessura Total 0,40 Ud (W/m 2.ºC) = 0,52 Ua (W/m 2.ºC) = 0,56 Tabela 13: Tabela com valor de U e R Nota: Todas as espessuras estão expressas nas tabelas usadas para quantificar o coeficiente de transmissão térmica. Todos os valores de resistências térmicas e massas volúmicas desconhecidas foram retirados do ITE

16 Paredes Interiores As paredes interiores terão uma dimensão de 0,15m, com acabamentos que diferem consoante a divisão. Assim teremos azulejo nas paredes da cozinha e instalações sanitárias com isolamento térmico XPS de 0.02m com tijolo 30x20x9. Parede Interior entre Quarto e Sala Parede Quarto - Sala Material Espessura ρ λ R (m 2. o C/W) (m) (kg/m 3 ) (W/m. o C) Ar Interior 0,13 Estuque 0, ,43 0,05 XPS 0, ,037 0,54 Tijolo 30x20x9 0, ,23 Estuque 0, ,43 0,05 Ar Interior 0,13 Espessura Total 0,15 U (W/m 2.ºC) = 0,89 Figura 10: Pormenor da Parede Interior Sala Quarto Tabela 14: Tabela com valor de U e R Parede Interior entre Suíte e Cozinha Parede Suíte - Cozinha Material Espessura ρ λ R (m 2. o C/W) (m) (kg/m 3 ) (W/m. o C) Ar Interior 0,13 Estuque 0, ,43 0,05 XPS 0, ,037 0,54 Tijolo 30x20x9 0, ,23 Cimento - Cola 0, ,8 0,01 Azulejo 0, ,3 0,01 Ar Interior 0,13 Espessura Total 0,15 U (W/m 2.ºC) = 0,91 Figura 11: Pormenor da Parede Interior Suíte - Cozinha Tabela 15: Tabela com valor de U e R 16

17 Parede Interior entre Suíte/Sala e I.S. Parede Suíte - I.S. Material Espessura ρ λ R (m 2. o C/W) (m) (kg/m 3 ) (W/m. o C) Ar Interior 0,13 Estuque 0, ,43 0,05 XPS 0, ,037 0,54 Tijolo 30x20x9 0, ,23 Cimento - Cola 0, ,8 0,01 Azulejo 0, ,3 0,01 Ar Interior 0,13 Espessura Total 0,15 U (W/m 2.ºC) = 0,91 Figura 12: Pormenor da Parede Interior Suíte I.S. Tabela 16: Tabela com valor de U e R Parede Interior entre Cozinha e I.S. Parede I.S. - Cozinha Material Espessura ρ λ R (m 2. o C/W) (m) (kg/m 3 ) (W/m. o C) Ar Interior 0,13 Azulejo 0, ,3 0,01 Cimento - Cola 0, ,8 0,01 XPS 0, ,037 0,54 Tijolo 30x20x9 0, ,23 Cimento - Cola 0, ,8 0,01 Azulejo 0, ,3 0,01 Ar Interior 0,13 Espessura Total 0,15 U (W/m 2.ºC) = 0,93 Figura 13: Pormenor da Parede Interior I.S. - Cozinha Tabela 17: Tabela com valor de U e R Nota: Todas as espessuras estão expressas nas tabelas usadas para quantificar o coeficiente de transmissão térmica. Todos os valores de resistências térmicas e massas volúmicas desconhecidas foram retirados do ITE

18 Parede Interior entre Quarto e Quarto Parede Quarto - Quarto Material Espessura ρ λ R (m 2. o C/W) (m) (kg/m 3 ) (W/m. o C) Ar Exterior 0,13 Estuque 0, ,43 0,047 Tijolo 30x20x11 0, ,27 XPS 0, ,037 0,811 Esboço 0, ,3 0,015 Estuque 0, ,43 0,047 Ar Interior 0,13 Espessura Total 0,20 U (W/m 2.ºC) = 0,69 Figura 14: Pormenor da Parede Interior Quarto Quarto Tabela 18: Tabela com valor de U e R Parede Interior entre Cozinha e Cozinha Parede Cozinha - Cozinha Material Espessura ρ λ R (m 2. o C/W) (m) (kg/m 3 ) (W/m. o C) Ar Exterior 0,13 Azulejo 0, ,3 0,008 Cimento - Cola 0, ,8 0,0125 Tijolo 30x20x11 0, ,27 XPS 0, ,037 0,811 Emboço 0, ,3 0,015 Cimento - Cola 0, ,8 0,0125 Azulejo 0, ,3 0,008 Ar Interior 0,13 Espessura Total 0,20 U (W/m 2.ºC) = 0,72 Figura 15: Pormenor da Parede Interior Cozinha - Cozinha Tabela 19: Tabela com valor de U e R 18

19 Elementos envidraçados Como solução para os envidraçados optamos por vidro duplo em perfil de PVC com as seguintes características: Tabela 20 - Características técnicas do vidro Consiste num vidro exterior de 6mm e um vidro interior de 4mm separados por uma lâmina de ar de 14mm. O perfil possui três câmaras o que lhe confere um maior conforto com uma espessura total de 70mm. A cor é branca. Trata-se de uma excelente opção visto ter uma total ausência de conservação e manutenção, melhor isolamento térmico, acústico e de estanquidade e uma grande longevidade e resistência às agressões climáticas Neste aspeto pode-se definir dois coeficientes de transmissão térmica, sem ocupação noturna (U w ) e coeficiente de transmissão térmica aplicável em espaço de ocupação noturna (U wdn ). Pelo quadro III.3 do ITE50 retiraram-se os valores aplicáveis, como U w =2,7 W/m 2.ºC e U wdn =2,3 W/m 2.ºC. Verificação de Requisitos térmicos da envolvente Com base nas tabelas nos quadros do Anexo IX do RCCTE, é possível verificar se as soluções construtivas por nós definidas para as paredes exteriores, paredes das escadas, paredes da caixa de elevador e lajes se respeitam os valores regulamentares para o coeficiente de transmissão térmica. Comparando os valores das tabelas com os valores calculados concluímos que os nossos coeficientes de transmissão térmica estão abaixo do coeficiente máximo exigido pelo regulamento. Desta forma, as soluções construtivas por nós definidas apresentam coeficientes de transmissão térmica admissíveis. 19

20 Tabela 21: Quadro IX.3 do RCCTE Quantificação de todas as áreas da envolvente exterior e interior Para o cálculo dos envidraçados foi tido em conta as dimensões apresentadas nas plantas e alçados fornecidos, foi definida a área de cada um e multiplicado pela respectiva quantidade: Envidraçados Largura (m) Altura (m) Área (m 2 ) Quantidade Área Total (m 2 ) Janelas 1,4 1,2 1,68 1 1,68 Portas 1,4 2,1 2, ,76 Tabela 22: Quantificação de Área de Envidraçados Para quantificar a área das paredes exteriores foi medida a largura de cada parede em planta e multiplicado pelo respectivo pé-direito (2,70m) de seguida subtraída a área dos envidraçados presentes em cada parede: Largura (m) Altura (m) Área Total (m 2 ) Área (m 2 ) Parede Suíte 2,85 2,7 7,7 6,01 Parede Cozinha 3,48 2,7 9,4 7,72 Parede Sala 4,8 2,7 12,96 8,34 Parede Quarto 3,33 2,7 8,99 6,05 Total 28,12 Tabela 23: Quantificação de Área de Paredes Exteriores 20

21 Em relação às paredes interiores, também estas foram medidas recorrendo às plantas fornecidas e multiplicando pelo respectivo pé-direito (2,70m): Largura (m) Altura (m) Área Total (m 2 ) Parede Suíte 6,25 2,7 16,90 Paredes I.S. 8,01 2,7 21,63 Paredes Sala 8,463 2,7 22,85 Parede Escadas 2,96 2,7 8,00 Parede Elevador 3,025 2,7 8,17 Total 115,6 Tabela 24: Quantificação de Área de Paredes Interiores Por último determinou-se as áreas de todos os pavimentos: Divisão Área (m 2 ) Suíte 18 Cozinha 16,5 I.S. 8,05 Átrio 8,15 Sala 29,15 Quarto 12,6 Total 92,45 Tabela 25: Quantificação de Áreas de Pavimentos 21

22 Definição da Envolvente Cálculo do Coeficiente de Perdas Determinação das Envolventes Segundo o RCCTE distinguem-se três envolventes, a envolvente exterior, a envolvente interior e envolvente sem requisitos. Envolvente exterior é o conjunto dos elementos do edifício ou da fração autónoma que estabelecem fronteira entre o espaço interior e o ambiente exterior. Envolvente interior é a fronteira que separa a fração autónoma de ambientes não climatizados, isto é, espaços não úteis. A envolvente interior pode ser dividida em interior com requisitos de exterior (τ > 0,7) e interior com requisitos de interior (τ 0,7). Envolvente sem requisitos é conjunto de elementos que estabelece fronteira entre dois espaços aquecidos. Figura 16: Planta com Delimitação de Envolventes 22

23 Identificação dos espaços não úteis A fração autónoma em estudo está em contacto com dois espaços não úteis, a garagem e a caixa de escadas, do elevador e patamar. Figura 17: Espaços Não Uteis no R/C Figura 18: Espaço Não Útil no Piso 1 Para cada espaço não útil, é considerado um coeficiente τ. Desta forma, procede-se ao cálculo do Ai e do Au, sendo o Ai a área do elemento que separa o espaço útil interior do espaço não útil e o Au a área do elemento que separa o espaço não útil do ambiente exterior. Fazendo Ai/Au e através da tabela IV.1 do RCCTE obtêm-se o valor de τ. 23

24 Cálculo do Ai/Au Garagem A figura seguinte apresenta as delimitações consideradas para o cálculo de Ai e Au, em que Ai corresponde à área do elemento que separa o espaço útil do espaço não útil e Au a área do elemento que separa o espaço não útil do ambiente exterior. Ai encontra-se pintado a laranja e Au a amarelo. Garagem Figura 19: Definição dos elementos para o cálculo de Ai e Au Após realizados os cálculos obteve-se: Ai = 131,51m 2 Au = 126,65m 2 Ai/Au = 1,038 Através da tabela IV.1 Valores de coeficiente τ do RCCTE e uma vez que este espaço não útil se trata de uma garagem coletiva, ficamos a saber que: τ = 0,7 24

25 Caixa de escadas, elevador e patamar Figura 20: Elementos do R/C considerados para Ai e Au Figura 21: Elementos do Piso 1 Figura 22: Elementos considerados no Sótão Figura 23: Elementos considerados para Ai e Au Antes de se efetuar o cálculo definiu-se as paredes e lajes necessárias ao cálculo de Ai e Au neste Espaço Não Útil, depois de se quantificar as respectivas áreas chegou-se aos valores de: Ai = 382,26m 2 Au = 48,35m 2 Ai/Au = 7,9 Através da tabela IV.1 Valores de coeficiente τ do RCCTE e uma vez que este espaço não útil se trata de uma circulação comum sem abertura direta para o exterior, ficamos a saber que: τ = 0,3 25

26 Quantificação da Inércia Térmica A inércia térmica de um edifício depende da massa superficial útil por metro quadrado de área de pavimento, é calculada pela seguinte expressão: Em que: I t = (ΣM si x R x S i )/ A p M Si - massa superficial útil do elemento i (kg/m²); r i - fator de correção; S i - área da superfície interior do elemento i (m²); A p - área útil de pavimento (m²); Para o cálculo do M Si, foi necessário separar os elementos a calcular de acordo com a sua localização: Elemento da evolvente exterior, elemento de construção em contacto com outra fração autónoma ou espaços não úteis. Elementos interiores da fração autónoma em estudo. Foi necessário saber se as soluções que vamos calcular têm isolamento térmico ou não. Na fração em estudo, todas as soluções têm isolamento térmico portanto, de acordo com o RCCTE, o MSi é apenas a massa situada do lado interior do isolamento. Lajes Cozinha e WC E ρ R m i M si S i r i M si.r i.s i (m) (kg/m 3 ) (m 2. o C/W) (kg/m 2 ) (kg/m 2 ) (m 2 ) (kg) Azulejo 0, ,0077 Cimento-Cola 0, , ,9 Betonilha 0, Tabela 26: Quantificação da Msi Laje Cozinha e WC Parede Cozinha - Exterior E ρ R m i M si S i r i M si.r i.s i (m) (kg/m 3 ) (m 2. o C/W) (kg/m 2 ) (kg/m 2 ) (m 2 ) (kg) Tijolo de 9 0, Cimento - Cola 0, , , Azulejo 0, ,0077 Tabela 27: Quantificação da Msi Parede Cozinha para Exterior 26

27 Parede Quarto/Sala/Suíte - Exterior E ρ R m i M si S i r i M si.r i.s i (m) (kg/m 3 ) (m 2. o C/W) (kg/m 2 ) (kg/m 2 ) (m 2 ) (kg) Tijolo de 9 0, , , Reboco 0, Estuque 0, ,047 Tabela 28: Quantificação da Msi Parede Quarto/Sala/Suíte a para Exterior Parede WC - Escadas E ρ R m i M si S i r i M si.r i.s i (m) (kg/m 3 ) (m 2. o C/W) (kg/m 2 ) (kg/m 2 ) (m 2 ) (kg) Emboço 0, Cimento - Cola 0, , ,52 Azulejo 0, ,0077 Tabela 29: Quantificação da Msi Parede WC em contacto com Escadas Parede Divisão Edifício E ρ R m i M si S i r i M si.r i.s i (m) (kg/m 3 ) (m 2. o C/W) (kg/m 2 ) (kg/m 2 ) (m 2 ) (kg) Esboço 0, , ,4 Estuque 0, ,047 Tabela 30: Quantificação da Msi Parede Divisão Edifício Parede Caixa Elevador e Escadas E ρ R m i M si S i r i M si.r i.s i (m) (kg/m 3 ) (m 2. o C/W) (kg/m 2 ) (kg/m 2 ) (m 2 ) (kg) Esboço 0, , ,6 Estuque 0, ,047 Tabela 31: Quantificação da Msi Parede Caixa de Elevador e Escadas Parede Cozinha - Cozinha E ρ R m i M si S i r i M si.r i.s i (m) (kg/m 3 ) (m 2. o C/W) (kg/m 2 ) (kg/m 2 ) (m 2 ) (kg) Tijolo de 9 0, Cimento - Cola 0, , , Azulejo 0, ,0077 Tabela 32: Quantificação da Msi Parede Cozinha com Cozinha 27

28 Lajes Quarto/Sala/Hall E ρ R m i M si S i r i M si.r i.s i (m) (kg/m 3 ) (m 2. o C/W) (kg/m 2 ) (kg/m 2 ) (m 2 ) (kg) Flutuante 0, ,0833 Polietileno 0, ,35 114,35 67, ,37 Betonilha 0, Tabela 33: Quantificação da Msi Laje Quarto/Sala/Hall Lajes Teto E ρ R m i M si S i r i M si.r i.s i (m) (kg/m 3 ) (m 2. o C/W) (kg/m 2 ) (kg/m 2 ) (m 2 ) (kg) Betão Armado 0, , ,5 Reboco 0, ,0154 Tabela 34: Quantificação da Msi Laje Teto Após o cálculo do MSi.ri.Si dos elementos exterior e dos elementos em contacto com espaços não úteis, iremos agora calcular os elementos interiores da fração em estudo. Parede Cozinha - Suíte E ρ R m t M si S i r i M si.r i.s i (m) (kg/m 3 ) (m 2. o C/W) (kg/m 2 ) (kg/m 2 ) (m 2 ) (kg) Azulejo 0, ,0077 Cimento - Cola 0, ,5 208,5 15, ,92 Tijolo de 11 0, Estuque 0, ,047 Tabela 35: Quantificação da Msi Parede Cozinha com a Suíte Parede Cozinha - WC E ρ R m t M si S i r i M si.r i.s i (m) (kg/m 3 ) (m 2. o C/W) (kg/m 2 ) (kg/m 2 ) (m 2 ) (kg) Azulejo 0, ,0077 Cimento - Cola 0, Tijolo de 9 0, ,5 236,5 10, ,4 Cimento - Cola 0, Azulejo 0, ,0077 Tabela 36: Quantificação da Msi Parede Cozinha com WC 28

29 Parede Suíte - WC E ρ R m t M si S i r i M si.r i.s i (m) (kg/m 3 ) (m 2. o C/W) (kg/m 2 ) (kg/m 2 ) (m 2 ) (kg) Azulejo 0, ,0077 Cimento - Cola 0, ,5 219,5 9, ,48 Tijolo de 11 0, Estuque 0, ,047 Tabela 37: Quantificação da Msi Parede Suite com WC Parede Sala - Quarto E ρ R m t M si S i r i M si.r i.s i (m) (kg/m 3 ) (m 2. o C/W) (kg/m 2 ) (kg/m 2 ) (m 2 ) (kg) Estuque 0, ,047 Tijolo de 9 0, ,5 196,5 13, ,26 Estuque 0, ,047 Tabela 38: Quantificação da Msi Parede Sala com Quarto ΣM si.r i.s i = 44887,3 kg A p = 92,45 m 2 I t = 485,531 kg/m 2 Sabendo que o valor da Inércia é de 485,53 kg/m 2, consultando o Quadro VII.6 do RCCTE, concluímos que a fração em estudo tem uma Inércia Forte (I t > 400) Tabela 39: Quadro VII. 6 do RCCTE 29

30 Necessidades Nominais de Energia de Aquecimento - Nic Quantificação e respectivo valor de PTL s Nas ligações entre elementos construtivos ocorrem perdas térmicas complementares às perdas térmicas superficiais, por consequência da concentração de linhas de fluxo de calor. As perdas térmicas lineares (L pt ) são calculadas pela seguinte expressão: L pt = Ѱ j *B j (W/ C), sendo: Ѱ j coeficiente de transmissão térmica linear da ponte térmica j (W/m C). B j desenvolvimento linear (comprimento) da ponte térmica j, medido pelo interior (m); Apresentam-se de seguida as pontes térmicas presentes na fração autónoma em estudo. Ligação da fachada com pavimentos não-úteis Esta ponte térmica é detectada na ligação entre a fachada da fração e a garagem que se encontra no piso inferior. Considerando um isolamento repartido ou isolante na caixa-de-ar de paredes duplas de termina-see a seguinte solução: Figura 24: Pormenor da PTL Ligação da Fachada c/ pavimentos não-úteis 30

31 Dado que a espessura da parede (em) é 0,30m e que a espessura da laje (ep) é 0,40m, através da tabela Br.1 do RCCTE obtém-se o valor de Ѱ. Tabela 40: Valor de Ѱ para ligação de fachada com pavimentos não-uteis Na figura seguinte é possível identificar as pontes térmicas em questão: Figura 25: Planta com Pontes Térmicas 31

32 Ligação da fachada com pavimentos intermédios Esta ponte térmica é detectada na ligação entre a fachada da fração e o pavimento superior (aquecido). Considerando um isolamento repartido ou isolante na caixa-de-ar de paredes duplas de termina-se a seguinte solução: Figura 26: Pormenorr da PTL Ligação da Fachada com pavimentos intermédios Dado que a espessura da parede (em) é 0,30m e que a espessura da laje (ep) é 0,40m, através da tabela Cr do RCCTE obtém-se o valor de Ѱ. Tabela 41: Valor de Ѱ para ligação de fachada com pavimentos intermédios 32

33 Na figura seguinte é possível identificar as pontes térmicas em questão: Figura 27: Planta com Pontes Térmicas 33

34 Ligação da fachada com varanda Esta ponte térmica é detectada na ligação entre a fachada da fração e a varanda (inferior e superiormente). Considerando um isolamento repartido ou isolante na caixa-de-ar de paredes duplas de termina-see a seguinte solução: Figura 28 e 29: Pormenor da PTL Ligação da Fachada com varanda Dado que a espessura da parede (em) é 0,30m e que a espessura da laje (ep) é 0,40m, através da tabela Er do RCCTE obtém-se o valor de Ѱ. Tabela 42: Valor de Ѱ para ligação de fachada com varanda 34

35 Nas figuras seguintes é possível identificar as pontes térmicas em questão: Superior Figura 30: Planta com Pontes Térmicas Inferior Figura 31: Planta com Pontes Térmicas 35

36 Ligação da fachada com padieira, ombreira e peitoril Esta ponte térmica é detectada na ligação entre a fachada da fração e as janelas/portas existentes. A fração contém uma janela e três portas. Considerando um isolamento repartido ou isolante na caixa-de-ar de paredes duplas e dado que o isolante térmico se encontra complanar com a caixilharia, então: Ѱ=0 (W/m C) Figura 32: Pormenor da PTL Ligação da Fachada com a Padieira, ombreira e peitoril Ligação da fachada com caixaa de estore Esta ponte térmica é detectada na ligação entre a fachada da fração e as caixas de estores existentes na fração em estudo. Considerando um isolamento repartido ou isolante na caixa-de-ar de paredes duplas e o tipo de caixa de estore utilizada, então: Ѱ=0 (W/m C) Figura 33: Pormenor da PTL Ligação da Fachada com caixa de estore 36

37 Valor das perdas de calor pelas PTL s Apresenta-se o quadro resumo com os valores obtidos das PTL s: Pontes Térmicas B ψ ψ. B Ligações entre: (m) (W/m. C) (W/ C) Fachada com Pavimentos sobre locais não-úteis ou exteriores Fachada com Pavimentos intermédios Fachada com Varanda Total Tabela 43: Valores para as Pontes Térmicas Lineares Atendendo ao resultado final, temos: Q pt = x L pt x GD Q pt = 0.024*13.532*1060 = kwh Quantificação de Rph Por razões de saúde e de higiene, o RCCTE exige que os edifícios tenham uma taxa de renovação de ar mínima de 0,6 h -1. Este valor é retirado pelo Quadro IV.1 do RCCTE, porém para ser possível chegar ao valor de Rph referente à nossa fração têm de ser verificadas todos os parâmetros desse mesmo quadro. A primeira verificação a ter em conta é a Classe de Exposição, esta classe é definida a partir de três parâmetros: região, rugosidade e altura da fachada ao solo. Estando a nossa habitação situada a 2,1km da Costa atribui-se uma classificação de Região B e de Rugosidade II por se situar na periferia de uma zona urbana. Considera-se também que a altura da fachada ao solo, em média, é inferior a 10m. Tabela 44: Quadro IV.2 37

38 Outra consideração foi o facto de se admitir que não existem dispositivos de admissão na fachada. Relativamente à permeabilidade ao ar das caixilharias, nos elementos de apoio é-nos dado a Classe da Caixilharia sendo esta de Classe 3 e existe caixa de estore na nossa fração. Tabela 45: Quadro IV.1 Daqui pode-se retirar do quadro IV.1 do RCCTE que o Rph correspondente é 0,90h -1 não sendo este o valor aplicável visto existir uma condicionante. Visto se tratar de uma habitação nova, todas as portas se encontram bem vedadas em todo o seu perímetro o que faz com que possa ser retirado 0,05 ao valor apresentado. Assim ficamos com um valor final de Rph = 0,85h -1 Quantificação de Fatores Solares e Fatores de Obstrução de Envidraçados O fator solar de um envidraçado permite relacionar a energia solar transmitida para o interior através de um vão envidraçado em relação à radiação solar incidente a direção normal ao envidraçado. De acordo com o RCCTE, no cálculo do fator solar para um edifício residencial considera-se pelo menos a presença de cortinas claras muito transparentes pelo interior o que confere ao fator solar um valor de g Ѱ =0,63. O fator de obstrução representa a redução da radiação solar que incide no vão envidraçado devido ao sombreamento permanente devido à presença de obstáculos como é o caso de outros edifícios ou palas e varandas presentes no edifício. Este valor varia entro 0 e 1. 38

39 O fator de obstrução (F s ) é dado pela expressão: F s = F h x F o x F f sendo: F h fator de sombreamento do horizonte por obstruções longínquas exteriores ao edifício ou por outros elementos do edifício; F o fator de sombreamento por elementos horizontais sobrepostos ao envidraçado (palas ou varandas); F f é o fator de sombreamento por elementos verticais adjacentes ao edifício (palas verticais, outros corpos ou partes do mesmo edifício). Segundo o RCCTE o ângulo de horizonte deve ser calculado em cada fração para cada vão de cada fachada, visto não existir nenhuma informação que permita o cálculo do ângulo de horizonte, F h deve ser calculado por defeito usando um ângulo de horizonte de 45 o visto se tratar de um ambiente urbano. Sabendo que a fachada principal está orientada a Noroeste (NO), pela tabela IV.5 pode-se concluir que F h (NO) = 0,80 e F h (SE) = 0,48. Tabela 46: Tabela IV.5 O sombreamento por elementos verticais e por elementos horizontais (F f e F o ) depende do comprimento de obstrução, da latitude, da exposição e do clima local. Para se poder retirar os respectivos valores das tabelas IV.6 e IV.7 foi necessário, com a ajuda dos alçados e das plantas, retirar os valores dos ângulos de incidência das radiações ao ponto médio dos envidraçados. Como alguns ângulos não se encontram diretamente na tabela foi necessário usar a forma iterativa para se concluir os respectivos valores de sombreamento. NO SE Ângulo F o Ângulo F f Quarto 46 o 0,89 45 o 0,84 Sala 46 o 0,89 24 o 0,89 Sala 14 o 0,97 15 o 0,97 Cozinha 50 o 0,66 16 o 0,95 Suíte 14 o 0,89 16 o 0,95 Tabela 47: Valores de Fo e Ff relativamente aos ângulos 39

40 Figura 34: Pormenor ângulos na fachada principal Figura 35: Pormenor ângulo em janela Figura 36: Pormenor ângulos na fachada principal Nota: Ignorou-se os pilaretes na fachada principal. Quantificação da área efetiva de envidraçado Para a quantificação das áreas efetivas, para além dos elementos quantificados no ponto 3) surgem dois novos termos F g e F w tratam-se respectivamente da fração envidraçada (retirado da Quadro IV.5 do RCCTE) e o fator de correção devido à variação das propriedades do vidro com o ângulo de incidência da radiação solar. Visto a opção ter recaído por uma caixilharia em PVC pelo Quadro IV.5 do RCCTE ficase a saber que o valor de F g é de 0,65 e segundo o RCCTE para o valor a considerar para F w será 0,90 visto ser este o valor a adotar no caso de vidros simples e duplos. Tabela 48: Valor de Fg 40

41 O fator de orientação X é retirado também do RCCTE através do Quadro IV.4 Tabela 49: Fator de Orientação (Quadro IV.4) expressão, Com todos estes valores é possível então calcular o valor da área efetiva através da A s = A x F s x F g x F w x g Ѱ expressão, Para se quantificar o valor do fator de obstrução (F s ) foi necessário recorrer à F s = F h x F o x F f Orientação Área (m 2 ) Fh Fo Ff Fs Fg Fw gѱ Fact. Orient. Área Efetiva As x X j Sala - NO 1,68 0,80 0,97 0,97 0,72 0,65 0,90 0,63 0,33 0,47 0,17 Sala - NO 2,94 0,80 0,89 0,89 0,71 0,65 0,90 0,63 0,33 0,69 0,29 Quarto - NO 2,94 0,80 0,89 0,84 0,71 0,65 0,90 0,63 0,33 0,65 0,29 Suite - SE 2,94 0,48 0,89 0,95 0,41 0,65 0,90 0,63 0,84 0,44 0,37 Cozinha - SE 2,94 0,48 0,66 0,95 0,30 0,65 0,90 0,63 0,84 0,33 0,29 Total 2,57 1,41 Tabela 50: Valores de fator de obstrução e área efetiva Quantificação de ganhos solares brutos Para a quantificação dos ganhos solares brutos iremos recorrer à fórmula para o respectivo cálculo: Q s = G sul x Σ(X j x As) x M O valor de G sul é retirado diretamente do Quadro III.8, sendo este o valor da energia solar média incidente numa superfície vertical orientada a sul na estação de aquecimento. Adquire então o valor de G sul = 108kWh/m 2.mês. 41

42 Na tabela anterior é apresentado o valor do somatório de todas as multiplicações dos fatores de orientação pelas áreas efetivas, 1,24. O valor M trata-se do número de meses que dura a estação de aquecimento, no nosso caso 4,3 meses. Q s = 108 x 1,41 x 4,3 = 654,8 kwh Fator de Utilização de Ganhos O fator de utilização de ganhos (η) é calculado em função da inércia térmica do edifício e da relação (γ) entre os ganhos totais brutos (internos e solares) e as perdas térmicas totais do edifício. Comecemos então por calcular γ, trata-se do quociente entre Q g (ganhos térmicos brutos) e o somatório de Q t com Q v (necessidades brutas de aquecimento). Para o cálculo de Q g é necessário saber os valores dos ganhos térmicos brutos de fontes internas (Q i ) e dos ganhos solares (Q s ). Dos ganhos solares sabemos do ponto 5) que tem o valor de 654,80kWh, para quantificar o valor de Q i aplica-se diretamente a fórmula, Q i = q i x M x Ap x 0,720 sendo q i os ganhos térmicos internos médios por unidade de área útil de pavimento. Pelo Quadro IV.3 conclui-se que q i tem um valor de 4W/m 2. Tabela 51: Valor dos ganhos térmicos internos Os parâmetros M e Ap são respectivamente o valor do número de meses que dura a estação de aquecimento (4,3) e área de pavimento (92,45m 2 ). Como tal temos um valor de Qi = 1144,9 kwh. Assim Q g = 1144, ,8 = 1798,90 kwh. 42

43 Iremos agora calcular o parâmetro Q v para tal usaremos a seguinte fórmula: Q v = 0,024 x (0,34 x Rph x Ap x Pd ) x GD Surgem então dois termos novos, são eles Pd e GD. Respectivamente Pd trata-se do pé-direito da habitação (2,70m) e GD o número de graus-dias (1060 o C.dias). Q v = 0,024 x (0,34 x 0,85 x 92,45 x 2,70) x 1060 = 1835,21 kwh Por último é necessário calcular Q t, visto não existir paredes em contacto com o solo o cálculo resume-se à soma de perdas de calor pelo exterior, pelas pontes térmicas e pelos locais não aquecidos, assim Q t = Q ext +Q lna + Q pt = 1340, , ,20 = 2650,60kWh Podemos assim calcular a relação entre ganhos brutos, γ = 0,40. Pelo gráfico IV.1 do RCCTE, sabendo que a nossa fração tem uma inércia térmica forte ficamos a saber que o fator de utilização de ganhos é de 0,987. Fator de Forma O fator de forma (FF) é o quociente entre o somatório das áreas da envolvente exterior (A ext ) e interior (A int ) da fração autónoma com exigências térmicas e o respectivo volume. Assim, de cálculos efetuados anteriormente, sabe-se que a A ext = 41,56m 2 e o somatório das áreas interiores com exigências térmicas τ.a int =70,46m 2. O Volume é de 250m 3. Desta forma, FF = 0,45. 43

44 Necessidades nominais de Energia de Aquecimento Os valores limites de necessidades nominais de energia útil para aquecimento (Ni) de uma fração autónoma dependem dos valores do Fator de Forma. Assim, visto o nosso Fator de Forma ser inferior a 0,5, o RCCTE define que o Ni neste caso é calculado através de, Ni = 4,5 + 0,0395GD Ni = 4,5 + 0,0395 x 1060 Ni = 46,37 kwh/m 2.ano Por outro lado, Nic é o parâmetro que exprime a quantidade de energia útil necessária para manter em permanência uma fração a uma temperatura interior de referência na estação de aquecimento. É dado pela soma de perdas de calor por condução através da envolvente (Q t ) com as perdas de calor pelas renovações de ar (Q v ) ao qual se subtrai os ganhos de calor uteis (Q gu ). Este resultado é dividido pela área de pavimento, obtendo assim Nic. Q t e Q v são valores que já conhecemos, 2650,59 e 1835,21 kwh respectivamente. Q gu = η X Q g = 0,987 x 1798,90 = 1775,51 kwh. Desta forma, Nic = (2650, , ,51) / 92,45 Nic = 29,32 kwh/m 2.ano 44

45 Necessidades Nominais de Energia de Arrefecimento - Nvc Quantificação das Cargas Térmicas pela Envolvente Opaca Os ganhos através da envolvente opaca exterior resultam dos efeitos combinados da temperatura do ar exterior e da radiação solar incidente. Para o seu cálculo adota-se uma metodologia simplificada baseada na temperatura ar-sol, que se traduz, para cada orientação, na seguinte equação: Q 1 = 2,928 x U x A x (e m s i ) + U x A x (α x Ir / h ê ) Através da Folha de Cálculo V.1a podemos ficar a saber que as Perdas Especificas Totais, associadas às paredes exteriores, envidraçados exteriores e à renovação de ar são de 124,81 W/ o c. Pelo Quadro III.9, sabendo que a zona em questão é V 2 S, retira-se a informação que e m (valor médio da temperatura do ar exterior) é de 23 o C e s i (temperatura do ambiente interior) é um valor de referência toma o valor de 25 o C. O coeficiente de absorção (α) da superfície exterior da parede α depende da cor da mesma, no caso da nossa habitação é definido que a cor é clara, logo, o valor a aplicar é de 0,4. A intensidade média de radiação total incidente durante toda a estação de arrefecimento varia com a orientação, assim recorrendo também ao Quadro III.9 sabe-se que segundo a orientação Noroeste (NO) tem um valor de 340 kwh/m 2.mês e segundo a orientação Sudeste (SE) 460 kwh/m 2.mês. Por último temos o parâmetro h ê que se refere à condutância térmica superficial exterior do elemento da envolvente e é também um valor de referência sendo de 25 W/m 2. o C. Assim podemos ficar a saber que, Q 1 = -308, ,6 = -203,89 kwh 45

46 Quantificação dos Ganhos pelos Envidraçados Para se quantificar os ganhos pelos envidraçados teve que se calcular os fatores de obstrução para cada envidraçado, tendo em conta a sua orientação. Este passo foi executado da mesma maneira que se efetuou para a situação de Inverno, porém neste caso os valores de F o e F f foram respectivamente retirados dos quadros V.1 e V.2. NO SE Ângulo F o Ângulo F f Quarto 46 o 0,76 45 o 0,78 Sala 46 o 0,76 24 o 0,86 Sala 14 o 0,94 15 o 0,95 Cozinha 50 o 0,59 16 o 0,95 Suíte 14 o 0,84 16 o 0,95 Tabela 52: Valores de F o e F f para cada envidraçado. Depois de quantificados os valores de sombreamento para elementos horizontais e verticais é então possível saber os valores dos fatores de obstrução (F s ). Mais uma vez esta quantificação é feita com base na mesma formula usada para a situação de Inverno, neste caso o valor de F h é definido para a situação de Verão como valor unitário (F h =1). Consideramos a existência de persianas metálicas de cor média, o que significa que gѱ100% tem um valor de 0,07. Sabe-se também que o vidro é duplo com espessura de 6mm + 5mm incolor e que o valor do fator solar é dado por 30% de g v com 70% de g 100%. Tabela 53: Valor de g v Tabela 54: Valor de g 100% 46

47 Com estes valores foi possível então quantificar todas as áreas efetivas. Orientação Área (m 2 ) Fh Fo Ff Fs Fg Fw gѱ Fact. Orient. Área Efetiva As x X j Sala - NO 1,68 1 0,97 0,97 0,89 0,65 0,85 0,274 0,33 0,226 0,075 Sala - NO 2,94 1 0,89 0,89 0,67 0,65 0,85 0,274 0,33 0,298 0,098 Quarto - NO 2,94 1 0,89 0,84 0,61 0,65 0,85 0,274 0,33 0,271 0,089 Suite - SE 2,94 1 0,84 0,95 0,79 0,65 0,85 0,274 0,84 0,352 0,296 Cozinha - SE 2,94 1 0,66 0,95 0,55 0,65 0,85 0,274 0,84 0,245 0,206 Total 1,392 0,764 Tabela 55: Quantificação de Área Efetiva Para o cálculo dos ganhos solares através dos envidraçados recorremos à ajuda da Folha de Cálculo V.1b. expressão, Para se poder quantificar os ganhos pelos envidraçados é necessário fazer uso da Q 2 = Σ [Ir x Σ A snj ] O termo A snj trata-se da área efetiva coletora da radiação solar de cada superfície pela orientação que tem. Todas estas áreas foram calculadas anteriormente, como tal, pela Folha de Cálculo V.1d é possível obter o valor final para os ganhos solares pelos vãos envidraçados exteriores. O termo Ir tem exatamente a mesma designação que foi apresentado no ponto 1) e os valores são os mesmos. Assim, Q 2 = 542,60 kwh Quantificação das Perdas por Ventilação e Ganhos Internos Para a quantificação das perdas por ventilação o modo de cálculo é idêntico aos evidenciados nos pontos anteriores. Visto a fração não apresentar ventilação mecânica, a expressão de cálculo será a seguinte, Q 3 = 2,928 x (0,34 x R ph x A P x P d ) x (θ m θ i ) 47

48 Nesta expressão não surge nenhum parâmetro novo, todos já foram calculados e demonstrados anteriormente. Assim o valor de R ph é de 0,85, a área de pavimento é de 92,45 m 2 e o pé-direito 2,70 metros. Desta forma ficamos a saber que as perdas por ventilação são, Q 3 = -422,44 kwh No que diz respeito aos ganhos internos, a expressão necessária ao cálculo do mesmo é a seguinte, Q 4 = 2,928 x q i x A p Surge um parâmetro novo que se refere aos ganhos térmicos internos médios por unidade de área útil de pavimento, q i. Segundo o RCCTE, pelo Quadro IV.3 pode-se saber o respectivo valor, sabe-se que é uma fração residencial, logo q i irá ter um valor de 4 W/m 2. Q 4 = 2,928 x 4 x 92,45 = 1082,77 kwh Fator de Utilização de Ganhos O fator de utilização de ganhos calcula-se da mesma forma como se calculou para a estação de arrefecimento, como tal, sabemos que os ganhos brutos têm um valor de 1729,97 kwh e as perdas têm um total de 730,93 kwh. Assim, fazendo a relação entre estes dois valores obtém-se o valor de γ = 2,37. Pela folha de cálculo V.1g fica-se a saber que o valor do fator de utilização de ganhos η é de 0,42. Quantificação das necessidades nominais de energia de arrefecimento Por último podemos quantificar os ganhos totais brutos da fração (Q g ), para tal usamos os valores que acabamos de calcular, não todos porque visto querermos os ganhos e não nos interessa as perdas. Assim, Q g = Q 1 + Q 2 + Q 4 = 104, , ,77 = 1729,97 kwh 48

49 Ficamos assim em condições de calcular as necessidades nominais de energia de arrefecimento através da expressão, N VC = [Q g x (1 η)] / A P N VC = [1729,97 x (1-0,42)]/ 92,45 N VC =10,85 kwh/m 2.ano Comparando o valor obtido com o Artigo 15º do Capitulo V do RCCTE, chegamos à conclusão que o valor apresentado é aceitável para a localização da fração em estudo visto as necessidades de arrefecimento máximas admissíveis para uma região V 2 S é de 32 kwh/m 2.ano. Necessidades Nominais de Energia Útil e Primária Definição de Equipamentos Na atribuição de equipamentos para a nossa fração não tivemos em conta a contribuição de energias renováveis, como tal ficam dispensados de painéis fotovoltaicos e elementos fornecedores de energia por via eólica ou de biomassa. Assim, temos apenas de definir um único sistema convencional de preparação de águas quentes sanitárias. Optamos por um esquentador Vulcano WRD KME Click Ventilado cujo catálogo se encontra em anexo. Este esquentador apresenta um rendimento (η a ) de 87%. Para os coletores solares optamos pela mesma marca e por um sistema de termossifão com 150 litros de capacidade. Ambos os catálogos se encontram em anexo. No que se refere à contribuição por sistemas de coletores solares para o aquecimento de águas quentes sanitárias o respectivo valor foi-nos previamente dado sendo de 499 kwh/(m 2.ano). 49

50 Quantificação das necessidades de AQS e respectivo valor As necessidades de energia para preparação das águas quentes sanitárias (N ac ) são-nos apresentadas no Anexo VI do RCCTE. Para a quantificação deste valor é necessário primeiro saber qual a energia útil despendida com sistemas convencionais de preparação de AQS (Q a ). Este valor é determinado através da expressão, Q a = (M AQS x 4187 x ΔT x n d )/( ) Começaremos pelo primeiro termo, trata-se do consumo médio diário de referência de AQS. Recorrendo ao Quadro VI.1 do RCCTE e sabendo que se trata de um T2 fica-se a saber que o número convencional de ocupantes é de 3. Tabela 56: Quadro VI.1 Assim, M AQS = 40 x número de ocupantes M AQS = 120 l Segue-se a quantificação do aumento de temperatura necessário para preparação de AQS (ΔT), este é um valor referenciado pelo RCCTE e é de 45 o C. Outro valor também referenciado pelo RCCTE, neste caso no Quadro VI. 2, é o número anual de dias de consumo de AQS, estando a fração inserida num edifício residencial com utilização permanente tem um valor de 365 dias. Tabela 57: Quadro VI.2 50

51 Estamos assim em condições de quantificar o valor de energia útil despendida com sistemas convencionais de preparação de AQS, Q a = (120 x 4187 x 45 x 365) / ( ) Q a = 2292,38 kwh/ano A próxima quantificação a fazer é da contribuição de sistemas de coletores solares para o aquecimento de AQS (E solar ). Este valor deve ser calculado através do programa computacional SOLTERM mas como foi referido anteriormente o valor já nos foi previamente fornecido tendo um valor de 499 kwh/(m 2.ano). Como está previsto a contribuição de 1m 2 de painel por cada ocupante convencional previsto fica-se a saber que precisaremos de 3m 2 de painel, assim a contribuição dos coletores solares será de, E solar = 499 x 3 = 1497 kwh/ano Estamos assim em condições de quantificar o valor de necessidades de energia para preparação das águas quentes sanitárias. De seguida apresenta-se o cálculo de N ac, N ac = (Q a / η a - E solar ) / A p N ac = [(2292,38/0,87) 1497] / 92,45 N ac = 12,31 kwh/(m 2.ano) Quantificação das necessidades nominais de energia útil Para esta quantificação é necessário recorrer ao Capitulo V do RCCTE, assim sabe-se que o valor máximo para necessidades de aquecimento de águas quentes sanitárias é definido pela equação, N a = (0,081 x M AQS x n d ) / A p Assim, N a = (0,081 x 120 x 365) / 92,45 N a = 38,38 kwh/(m 2.ano) 51

52 Como o valor Nac é menor que Na podemos concluir que nesta fração autónoma o valor limite admissível imposto pelo RCCTE para as necessidades anuais de energia útil para preparação de AQS não é excedido e encontra-se de acordo com o regulamentar. Quantificação das necessidades nominais de energia primária Para a quantificação da energia primária é necessário recorrer à fórmula: Em que, Nic =29,32 kwh/m 2.ano Nvc =10,85 kwh/m 2.ano Nac = 12,31 kwh/m 2.ano Os fatores de conversão F pu entre energia útil e energia primária são retirados do artigo 18 do RCCTE. Fica-se a saber que F pui e F puv tomam o mesmo valor 0,290 kgep/kwh enquanto F pua toma o valor de 0,086 kgep/kwh. Os valores indicados anteriormente devem ser afetados pela eficiência nominal dos equipamentos utilizados para os sistemas de aquecimento e de arrefecimento, ηi e ηv, respectivamente, sob condições nominais de funcionamento. Assim, ηi = 1 ηv = 4 Assim pode-se quantificar Ntc, o qual tem um valor de 2,01 kgep/m 2.ano Sabendo que o limite máximo das necessidades nominais de energia primária é dado pela expressão, Nt = 0,9 x (0,01Ni + 0,01Nv + 0,15Na) Conclui-se que Ntc é menor que Nt visto Nt ter um valor de 5,89 kgep/m 2.ano 52

53 CONCLUSÃO O objectivo de todo este trabalho é, de acordo com as soluções adoptadas, proceder à verificação regulamentar das mesmas e também tendo em conta essas soluções determinar qual a classe energética a atribuir à fracção em causa. Esta classe é determinada pelo quociente entre as Necessidades Globais de Energia Primária (Ntc) e o valor limite das Necessidades Globais de Energia Primária. Visto já termos estes valores podemos partir para o cálculo, R = N tc / N t R = 2,01 / 5,89 R = 0,34 Assim, consultando o quadro seguinte podemos concluir que a Classe Energética da fracção é A. Tabela 58: Quadro de Classe Energética 53