Reabilitação térmica de fachadas de edifícios com sistemas de isolamento pelo exterior

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1 Reabilitação térmica de fachadas de edifícios com sistemas de isolamento pelo exterior Bruno André Pirão Freire Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Construção e Reabilitação Orientador: Professor Doutor António Heleno Domingues Moret Rodrigues Júri Presidente: Professor Doutor Pedro Manuel Gameiro Henriques Orientador: Professor Doutor António Heleno Domingues Moret Rodrigues Vogal: Professora Doutora Maria da Glória de Almeida Gomes Junho 2015

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3 Agradecimentos Neste espaço quero deixar o meu sincero agradecimento àqueles que, directa ou indirectamente, contribuíram positivamente para a realização desta dissertação de mestrado. Em primeiro lugar, agradeço ao meu orientador, Professor António Heleno Domingues Moret Rodrigues, pela sua total disponibilidade, empenho e apoio contínuo ao longo da realização e aperfeiçoamento desta investigação. A todos os meus amigos e colegas de curso, em especial aqueles que me acompanharam ao longo da elaboração da tese, o agradecimento e simpatia pelo constante incentivo e paciência. Por fim, o meu profundo agradecimento aos meus pais e irmã por todo o apoio, compreensão e amizade ao longo deste percurso académico. I

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5 Resumo Com a diminuição acentuada do ritmo de construção nova em Portugal, a reabilitação de edifícios existentes apresenta um forte potencial de expansão, não só por razões associadas à degradação construtiva envolvendo os materiais e componentes, como também à desadequação que apresentam face às exigências da legislação em vigor. Enquadram-se neste caso as exigências de desempenho energético, que têm registado notária evolução nos últimos anos com a publicação das Directivas Europeias 2002/91/CE e 2010/31/EU, em que a mais recente aponta para objectivos muito exigentes de eficiência energética que os Estados-Membros devem cumprir. Incluído também está o objetivo de necessidades quase nulas de energia para os edifícios novos a partir de Embora a extensão deste objectivo a edifícios existentes ainda não esteja datado, é feita a recomendação para a sua aplicação em edifícios sujeitos a reabilitação. Uma medida passiva com grande impacto na eficiência energética é o reforço do isolamento térmico dos elementos da envolvente. Neste contexto, os sistemas de isolamento térmico de fachadas pelo exterior constituem uma das soluções mais promissoras para melhorar o desempenho térmico e energético de edifícios. Nesta investigação é feita uma análise de alguns destes sistemas, através de um programa de simulação dinâmica do comportamento térmico de edifícios, relativamente ao desempenho conferido, aos custos envolvidos ao nível considerado óptimo de isolamento, de acordo com a metodologia europeia proposta. Os resultados demonstram a importância destes sistemas na melhoria do desempenho energético dos edifícios e perspectivam os níveis de isolamento considerados óptimos neste tipo de soluções. Palavras-chave: Reabilitação de fachadas; Edifícios residenciais; Eficiência energética; Sistemas ETICS; Desempenho energético; Custo-óptimo. III

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7 Abstract As a consequence of a severe decrease of new construction in Portugal, rehabilitation of existing buildings has a strong potential for expansion, not only related to the building s deterioration involving materials and components, but also to the inadequacy presented when compared to the requirements of current legislation. Included in this case are the energy performance requirements, which have known progress in recent years, with the publication of the European Directives 2002/91/CE and 2010/31/EU, where namely the latter impose very demanding targets and requirements for energy efficiency that Member States must follow. These requirements aims for nearly zero energy needs in new buildings from Although the extent of this goal for existing buildings has not been established yet, its application is recommended for building s rehabilitation. A passive measure of improving thermal insulation of envelope elements has a major impact on energy efficiency. In this framework, external thermal insulation composite systems are one of the most promising solutions to improve the thermal performance of buildings. In this investigation an analysis of some of these systems is made through a program of dynamic simulation of thermal behaviour of buildings, for the resulting performance, the costs involved and optimal insulation levels, by application of the European proposed methodology. The results show the importance of these systems in improving the energy performance of buildings and the forecast of the isolation levels considered optimal in this type of solutions. Keywords: Facades rehabilitation; Residential buildings; Energy efficiency; ETICS; Energy performance; Cost-optimal. V

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9 Índice 1. Introdução Motivação e enquadramento geral Objectivos da investigação Metodologia proposta Recolha de informação Caso de estudo Simulação dinâmica Cálculo dos níveis óptimos de rentabilidade Análise dos resultados, conclusões obtidas e estudos futuros Síntese por capítulos A reabilitação térmica de edifícios Regulamentação aplicável Directivas Europeias de desempenho energético dos edifícios Aplicação das Directivas Europeias em Portugal Medidas gerais de reabilitação térmica de edifícios A importância da envolvente na reabilitação térmica de edifícios Inércia térmica Pontes térmicas Condensações Reabilitação térmica de fachadas Reabilitação de fachadas com isolamento térmico pelo exterior Reabilitação de fachadas com isolamento térmico pelo interior Reabilitação de fachadas com isolamento térmico por injecção em caixa-de-ar Reabilitação térmica de fachadas de edifícios com sistemas de isolamento pelo exterior (ETICS) Exigências de desempenho Resistência mecânica e estabilidade Segurança contra risco de incêndio Higiene, saúde e ambiente Segurança na utilização Protecção contra o ruído Economia de energia e retenção de calor Descrição e características dos componentes dos sistemas ETICS Suporte Produto de colagem e fixação mecânica Isolamento térmico Camada de base com armadura de material fibroso VII

10 Primário Acabamento Acessórios Especificação e disposições construtivas em projecto Os sistemas ETICS no âmbito do Regulamento de Segurança Contra Incêndio Os sistemas ETICS no âmbito do REH Pormenores construtivos tipo Remate do sistema em contacto com o solo Remate do sistema com vãos Remate do sistema no limite superior da fachada Remate do sistema com instalações técnicas Cuidados de execução em obras de reabilitação Preparação do suporte Arranque do sistema Montagem das placas de isolamento Fixação mecânica complementar Revestimento das placas isolantes através da camada de base Revestimento de acabamento Reforço dos pontos singulares Controlo de qualidade Manutenção e reparação durante o período de vida útil Limpeza e pintura do sistema Reparações localizadas do sistema Casos práticos Desempenho e optimização dos sistemas ETICS Caracterização do caso de estudo Localização Zonamento climático Geometria Caracterização dos elementos construtivos Paredes exteriores Paredes divisórias e separadoras de fogos Pavimentos e tectos Vãos envidraçados Caracterização das soluções de reabilitação com sistemas ETICS Padrões de utilização e ganhos internos Ventilação Simulação dinâmica EnergyPlus Comportamento térmico VIII

11 Estação de aquecimento Estação de arrefecimento Desempenho energético Estação de aquecimento Estação de arrefecimento Análise de custo-óptimo Metodologia de cálculo Custo-óptimo com base nas temperaturas interiores de referência segundo o REH Custo-óptimo com base nas temperaturas interiores de referência segundo o RCCTE Custo-óptimo com base em sistemas de climatização de baixa eficiência Conclusões e perspectivas de desenvolvimentos futuros Conclusões Perspectivas de desenvolvimentos futuros Referências bibliográficas...91 Anexo I: Cálculo dos coeficientes de transmissão térmica das soluções de reabilitação com sistemas ETICS... I-i Anexo II: Valores das necessidades energéticas na estação de aquecimento... II-i Anexo III: Valores das necessidades energéticas na estação de arrefecimento... III-i Anexo IV: Cálculo do custo global com base nas temperaturas interiores de referência segundo o REH... IV-i Anexo V: Cálculo do custo global com base nas temperaturas interiores de referência segundo o RCCTE... V-i Anexo VI: Cálculo do custo global com base em sistemas de climatização de baixa eficiência... VI-i IX

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13 Índice de figuras Figura 1 - Percentagens do consumo de energia final em 2011 por tipo de sector consumidor na União Europeia (27 países) e em Portugal [3]... 2 Figura 2 - Percentagem do consumo de energia final no sector doméstico em Portugal em 2010 e gastos com o consumo de energia para aquecimento e arrefecimento no sector doméstico em Portugal em 2010 [4]... 3 Figura 3 - Edifícios concluídos em Portugal para habitação familiar por tipo de obra entre 2001 e 2011 [5]... 4 Figura 4 - Edifícios existentes em 2011 por época de construção em Portugal [6]... 5 Figura 5 - Edifícios existentes em 2011 construídos antes e após o primeiro RCCTE (1990) [6]... 5 Figura 6 - Revestimento independente descontínuo, adaptado de [16] Figura 7 Sistemas ETICS com reboco espesso, adaptado de [16] Figura 8 Sistema ETICS com reboco delgado, adaptado de [16] Figura 9 Sistema de isolamento térmico por elementos descontínuos pré-fabricados, adaptado de [8] Figura 10 Projecção de reboco isolante sobre parede de alvenaria de tijolo [17] Figura 11 Contra-fachada em placas de gesso cartonado, adaptado de [16] Figura 12 Contra-fachada em alvenaria de tijolo, adaptado de [16] Figura 13 Descrição genérica da constituição dos sistemas ETICS, adaptado de [22] Figura 14 Perfil perfurado em PVC com rede para pingadeira em janelas e portas [28] Figura 15 Perfil em PVC com rede e membrana deformável, para remate de juntas de dilatação [28] Figura 16 Exemplos de dois perfis de esquina em PVC e alumínio e de um perfil de arranque inferior do sistema em alumínio [28] Figura 17 Zonamento climático do país para inverno e verão [12] Figura 18 Pormenor do remate do sistema junto ao solo adaptado de [31] Figura 19 Perspectivas do remate do sistema ETICS com os vãos para soluções com peitoril em pedra e em alumínio, adaptado de [31] Figura 20 - Corte horizontal da zona do vão com a pormenorização do sistema ETICS, adaptado de [31] Figura 21 Corte vertical da zona do vão e caixa de estore com a pormenorização do sistema ETICS, adaptado de [31] Figura 22 - Pormenor do remate da platibanda com sistema ETICS, adaptado de [31] Figura 23 - Pormenor do remate do sistema ETICS junto à cobertura inclinada, adaptado de [28] Figura 24 - Pormenor de fixação de um tubo de queda numa parede com sistema ETICS, adaptado de [28] Figura 25 - Aplicação de cola na placa de isolamento térmico [28] Figura 26 - Exemplo de montagem das placas de isolamento em cantos salientes e reentrantes [28] Figura 27 - Esquemas de reforço da fixação mecânica das placas de isolamento [28] XI

14 Figura 28 - Reforço do sistema em esquinas de paredes com a aplicação do perfil de esquina [33]. 41 Figura 29 Remate de uma junta de dilatação com a aplicação do perfil de junta de dilatação [33].. 41 Figura 30 Exemplo de um núcleo em vácuo colocado no interior de um painel de poliestireno expandido [36] Figura 31 Sobreposição alternada das placas de isolamento por forma a evitar pontes térmicas [36] Figura 32 - Imagens dos edifícios antes e após a reabilitação térmica de fachadas [39] Figura 33 Fotografias aéreas do caso de estudo e dos edifícios adjacentes com as mesmas características construtivas, adaptado de [40] Figura 34 Planta de localização e fotografias exteriores do edifício caso de estudo (fotografias do autor) Figura 35 Zonamento climático de inverno e verão para Portugal [12] e localização do caso estudo Figura 36 Planta do piso tipo com a definição dos quatro apartamentos (desenho do autor) Figura 37 Perspectiva sul e perspectiva norte do modelo tridimensional do piso tipo do edifício em estudo (desenho do autor) Figura 38 Gráfico dos padrões de utilização dos ganhos internos ao longo do dia Figura 39 Variação das temperaturas médias exteriores e interiores em cada um dos apartamentos para as soluções SO1, SO1EPS20 e SO1EPS100 durante a estação de aquecimento Figura 40 Temperaturas mínimas, máximas e médias no exterior e em cada um dos apartamentos para as soluções SO1, SO1EPS20 e SO1EPS100 durante a estação de aquecimento Figura 41 Curvas de frequência acumulada de temperatura do ar no exterior e em cada um dos apartamentos para a solução SO1 durante a estação de aquecimento Figura 42 Curvas de frequência acumulada de temperatura do ar no exterior e em cada um dos apartamentos para as soluções SO1EPS20 e SO1EPS100 durante a estação de aquecimento Figura 43 Variação das temperaturas médias exteriores e interiores em cada um dos apartamentos para as soluções SO2, SO2EPS20 e SO2EPS100 durante a estação de aquecimento Figura 44 Temperaturas mínimas, máximas e médias no exterior e em cada um dos apartamentos para as soluções SO2, SO2EPS20 e SO2EPS100 durante a estação de aquecimento Figura 45 Curvas de frequência acumulada de temperatura do ar no exterior e em cada um dos apartamentos para a solução SO2 durante a estação de aquecimento Figura 46 Curvas de frequência acumulada de temperatura do ar no exterior e em cada um dos apartamentos para as soluções SO2EPS20 e SO2EPS100 durante a estação de aquecimento Figura 47 Variação das temperaturas médias exteriores e interiores em cada um dos apartamentos para as soluções SO1, SO1EPS20 e SO1EPS100 durante a estação de arrefecimento e sem dispositivos de protecção solar Figura 48 Temperaturas mínimas, máximas e médias no exterior e em cada um dos apartamentos para as soluções SO1, SO1EPS20 e SO1EPS100 durante a estação de arrefecimento e sem dispositivos de protecção solar XII

15 Figura 49 Curvas de frequência acumulada de temperatura do ar no exterior e em cada um dos apartamentos para a solução SO1 durante a estação de arrefecimento e sem dispositivos de protecção solar Figura 50 Curvas de frequência acumulada de temperatura do ar no exterior e em cada um dos apartamentos para as soluções SO1EPS20 e SO1EPS100 durante a estação de arrefecimento e sem dispositivos de protecção solar Figura 51 Variação das temperaturas médias exteriores e interiores em cada um dos apartamentos para as soluções SO2, SO2EPS20 e SO2EPS100 durante a estação de arrefecimento e sem dispositivos de protecção solar Figura 52 Temperaturas mínimas, máximas e médias no exterior e em cada um dos apartamentos para as soluções SO2, SO2EPS20 e SO2EPS100 durante a estação de arrefecimento e sem dispositivos de protecção solar Figura 53 Curvas de frequência acumulada de temperatura do ar no exterior e em cada um dos apartamentos para a solução SO2 durante a estação de arrefecimento e sem dispositivos de protecção solar Figura 54 Curvas de frequência acumulada de temperatura do ar no exterior e em cada um dos apartamentos para as soluções SO2EPS20 e SO2EPS100 durante a estação de arrefecimento e sem dispositivos de protecção solar Figura 55 Variação das temperaturas médias exteriores e interiores em cada um dos apartamentos para as soluções SO1, SO1EPS20 e SO1EPS100 durante a estação de arrefecimento e com dispositivos de protecção solar Figura 56 Temperaturas mínimas, máximas e médias no exterior e em cada um dos apartamentos para as soluções SO1, SO1EPS20 e SO1EPS100 durante a estação de arrefecimento e com dispositivos de protecção solar Figura 57 Curvas de frequência acumulada de temperatura do ar no exterior e em cada um dos apartamentos para a solução SO1 durante a estação de arrefecimento e com dispositivos de protecção solar Figura 58 Curvas de frequência acumulada de temperatura do ar no exterior e em cada um dos apartamentos para as soluções SO1EPS20 e SO1EPS100 durante a estação de arrefecimento e com dispositivos de protecção solar Figura 59 Variação das temperaturas médias exteriores e interiores em cada um dos apartamentos para as soluções SO2, SO2EPS20 e SO2EPS100 durante a estação de arrefecimento e com dispositivos de protecção solar Figura 60 Temperaturas mínimas, máximas e médias no exterior e em cada um dos apartamentos para as soluções SO2, SO2EPS20 e SO2EPS100 durante a estação de arrefecimento e com dispositivos de protecção solar Figura 61 Curvas de frequência acumulada de temperatura do ar no exterior e em cada um dos apartamentos para a solução SO2 durante a estação de arrefecimento e com dispositivos de protecção solar XIII

16 Figura 62 Curvas de frequência acumulada de temperatura do ar no exterior e em cada um dos apartamentos para as soluções SO2EPS20 e SO2EPS100 durante a estação de arrefecimento e com dispositivos de protecção solar Figura 63 Necessidades energéticas de aquecimento das quatro fracções para a solução SO1 e respectivas soluções de reabilitação, para uma temperatura interior de referência de 20ºC Figura 64 Necessidades energéticas de aquecimento das quatro fracções para a solução SO2 e respectivas soluções de reabilitação, para uma temperatura interior de referência de 20ºC Figura 65 - Necessidades energéticas de aquecimento das quatro fracções para a solução SO1 e respectivas soluções de reabilitação, para uma temperatura interior de referência de 18ºC Figura 66 - Necessidades energéticas de aquecimento das quatro fracções para a solução SO2 e respectivas soluções de reabilitação, para uma temperatura interior de referência de 18ºC Figura 67 - Necessidades energéticas de arrefecimento das quatro fracções para a solução SO1 e respectivas soluções de reabilitação Figura 68 - Necessidades energéticas de arrefecimento das quatro fracções para a solução SO2 e respectivas soluções de reabilitação Figura 69 - Curva de custos e posição do custo-óptimo, adaptado de [44] Figura 70 - Gráficos de custo-óptimo para SO1 com soluções de reabilitação para os apartamentos AP01-E e AP02-N Figura 71 - Gráficos de custo-óptimo para SO1 com soluções de reabilitação para os apartamentos AP03-O e AP04-S Figura 72 - Gráfico de custo-óptimo para SO1 com soluções de reabilitação para o piso tipo do caso de estudo Figura 73 - Gráficos de custo-óptimo para SO2 com soluções de reabilitação para os apartamentos AP01-E, AP02-N, AP03-O e AP04-S Figura 74 - Gráfico de custo-óptimo para SO2 com soluções de reabilitação para o piso tipo do caso de estudo Figura 75 - Gráficos de custo-óptimo para SO1 com soluções de reabilitação para os apartamentos AP01-E, AP02-N, AP03-O e AP04-S para uma temperatura interior de referência de 20ºC Figura 76 - Gráfico de custo-óptimo para SO1 com soluções de reabilitação para o piso tipo do caso de estudo para uma temperatura interior de referência de 20ºC Figura 77 - Gráficos de custo-óptimo para SO2 com soluções de reabilitação para os apartamentos AP01-E e AP02-N para uma temperatura interior de referência de 20ºC Figura 78 - Gráficos de custo-óptimo para SO2 com soluções de reabilitação para os apartamentos AP03-O e AP04-S para uma temperatura interior de referência de 20ºC Figura 79 - Gráfico de custo-óptimo para SO2 com soluções de reabilitação para o piso tipo do caso de estudo para uma temperatura interior de referência de 20ºC Figura 80 - Gráficos de custo-óptimo para SO1 com soluções de reabilitação para os apartamentos AP01-E e AP02-N com base em sistemas de climatização com eficiências EER de 1.00 e COP de XIV

17 Figura 81 - Gráficos de custo-óptimo para SO1 com soluções de reabilitação para os apartamentos AP01-E e AP02-N com base em sistemas de climatização com eficiências EER de 1.00 e COP de Figura 82 - Gráfico de custo-óptimo para SO1 com soluções de reabilitação para o piso tipo do caso de estudo com base em sistemas de climatização com eficiências EER de 1.00 e COP de Figura 83 - Gráficos de custo-óptimo para SO2 com soluções de reabilitação para os apartamentos AP01-E, AP02-N, AP03-O e AP04-S com base em sistemas de climatização com eficiências EER de 1.00 e COP de Figura 84 - Gráfico de custo-óptimo para SO2 com soluções de reabilitação para o piso tipo do caso de estudo com base em sistemas de climatização com eficiências EER de 1.00 e COP de Índice de tabelas Tabela 1 - Vantagens e inconvenientes das soluções de reabilitação com isolamento pelo exterior [8] Tabela 2 - Soluções de reabilitação térmica de fachadas com isolamento térmico pelo exterior [8] Tabela 3 - Soluções de reabilitação térmica de fachadas com isolamento térmico pelo interior [8] Tabela 4 - Soluções de reabilitação térmica de fachadas com isolamento térmico por injecção em caixade-ar [8] Tabela 5 - Propriedades físicas dos vários tipos de isolamento térmico [26] Tabela 6 - Reacção ao fogo dos sistemas ETICS e do isolamento térmico [29] Tabela 7 Coeficientes de transmissão térmica superficiais de referência (U ref) de elementos opacos verticais [12] Tabela 8 - Constituição e coeficiente de transmissão térmica da parede exterior dupla com caixa-de-ar SO1 [41] Tabela 9 Constituição e coeficiente de transmissão térmica da parede exterior simples SO2 [41].. 49 Tabela 10 Constituição e coeficiente de transmissão térmica das paredes divisórias e separadoras dos fogos [41] Tabela 11 Constituição e coeficiente de transmissão térmica dos pavimentos e tectos dos fogos [41] Tabela 12 Constituição e coeficiente de transmissão térmica dos vãos envidraçados [41] Tabela 13 - Coeficientes de transmissão térmica das soluções de reabilitação com sistemas ETICS Tabela 14 - Padrões de utilização e cálculo dos ganhos internos [4], [42] Tabela 15 Variação dos valores das necessidades energéticas entre as simulações com uma temperatura interior de referência de 20ºC e 18ºC para cada fracção e para as soluções SO1, SO2 com respectivas soluções de reabilitação XV

18 Abreviaturas COP - Coeficiente de Eficiência Energética no modo de aquecimento (Coefficient Of Performance). EER Coeficiente de Eficiência Energética no modo de arrefecimento (Energy Efficiency Ratio) EPBD Directiva relativa ao Desempenho Energético de Edifícios (Energy Performance of Buildings Directive) EPS Poliestireno expandido (Expanded polystyrene) ETA - Aprovação Técnica Europeia (European Technical Approvals) ETAG Guia Europeu para a Aprovação Técnica de sistemas ETICS (Guideline for European Technical Approval of External Thermal Insulation Composite Systems with Rendering) ETICS External Thermal Insulation Composite System ICB Aglomerado de cortiça expandido (Insulation Cork Board) MW Lã mineral (Mineral wool) RCCTE Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios REH Regulamento de Desempenho Energético dos Edifícios de Habitação RSECE Regulamento dos Sistemas Energéticos e de Climatização dos Edifícios SCE Sistema Nacional de Certificação Energética e da Qualidade do Ar Interior nos Edifícios SCIE Regulamento de Segurança Contra Incêndios em Edifícios UE União Europeia XPS Poliestireno extrudido (Extruded polystyrene) XVI

19 1. Introdução Este primeiro capítulo da dissertação destina-se à apresentação do tema de investigação proposto focando a sua motivação e o enquadramento, os objectivos da investigação, a metodologia proposta e uma síntese por capítulos. O tema proposto para a dissertação é a Reabilitação térmica de fachadas de edifícios com sistemas de isolamento pelo exterior, incidindo na utilização de sistemas compósitos de isolamento térmico pelo exterior com revestimento sobre o isolante, designados também por ETICS (External Thermal Insulation Composite System), onde se pretende investigar as características distintivas dos sistemas bem como o seu desempenho e optimização. Assim, a investigação irá centrar-se em três grandes objectivos: - caracterização das diferentes soluções de sistemas ETICS ao nível dos materiais, componentes e metodologia de aplicação; - avaliação do desempenho das diferentes soluções em termos de conforto e economia de energia, no âmbito da reabilitação térmica de fachadas; - análise dos níveis óptimos de rentabilidade envolvidos ao nível da reabilitação com o recurso a este tipo de sistemas. A dissertação irá centrar-se na reabilitação térmica de fachadas com sistemas de isolamento térmico pelo exterior aplicada a edifícios anteriores à entrada em vigor do primeiro Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios (RCCTE) de 1990 (Decreto-Lei nº 40/90 de 6 de Fevereiro) e cuja solução construtiva das paredes exteriores seja compatível com a aplicação deste tipo de sistemas. Assim, incluem-se nesta abordagem edifícios com paredes exteriores em alvenaria de tijolo cerâmico, em bloco de cimento e em betão armado, excluindo-se todos os edifícios antigos com paredes exteriores em alvenaria de pedra, uma vez que este tipo de suporte possui algumas condicionantes à aplicação plena dos sistemas ETICS. Ao nível da análise de desempenho e dos níveis óptimos de rentabilidade, a investigação irá focar-se na aplicação dos sistemas ETICS nas fachadas em alvenaria de tijolo cerâmico furado, que é a solução construtiva mais adoptada ao nível dos edifícios de habitação anteriores a Motivação e enquadramento geral O consumo crescente de energia no mundo tem levantado preocupações sobre as dificuldades de abastecimento, esgotamento dos recursos energéticos e os fortes impactos ambientais (destruição da camada de ozono, aquecimento global, alterações climáticas, etc.). A contribuição global dos edifícios para o consumo de energia, nos sectores residencial e de serviços, tem vindo a aumentar atingindo valores entre 20% e 40% nos países desenvolvidos e superando, em alguns casos, os restantes sectores, como é o caso do industrial e o dos transportes. Com o crescimento global da população, o aumento do ritmo da construção, dos níveis de conforto e do tempo gasto no interior dos edifícios, prevê-se que o consumo de energia aumente no futuro próximo. Por esta razão, a eficiência energética nos edifícios é hoje um dos principais objectivos da política energética a nível internacional e nacional. 1

20 No caso da União Europeia os edifícios residenciais e terciários eram responsáveis por 40% do consumo final de energia no início do século XXI, o que originou a introdução de legislação para assegurar que os mesmos consumissem progressivamente menos energia. Nesse sentido, a Comissão Europeia publicou a Directiva 2002/91/CE [1] relativa ao desempenho energético de edifícios (EPBD- Energy Performance of Buildings Directive) e, em 2010, esta directiva é objecto de reformulação através da Directiva 2010/31/UE (EPBD recast) [2] de forma a implementar novas e mais exigentes disposições. Assim, a implementação destas directivas comunitárias obrigou os países membros a definirem medidas de acção que incentivassem a utilização racional dos recursos energéticos de forma a reduzir a emissão dos gases de dióxido de carbono para a atmosfera. Em 2011, os sectores residencial e de serviços são responsáveis por cerca de 38% do consumo final de energia no conjunto dos 27 estados membros da União Europeia sendo que, em Portugal, o consumo final de energia dos sectores doméstico e de serviços tem um peso de 27% no consumo total de energia (Figura 1). EU 27 (2011) Portugal (2011) 33% 2% 25% Doméstico Serviços Indústria 40% 2% 16% 11% 13% Transportes 27% Agricultura e pescas 31% Figura 1 - Percentagens do consumo de energia final em 2011 por tipo de sector consumidor na União Europeia (27 países) e em Portugal [3]. Tendo em consideração que esta pesquisa irá centrar-se na reabilitação térmica de edifícios de habitação, é necessário também analisar qual o peso que a energia consumida para aquecimento e arrefecimento do ambiente tem no consumo total do sector doméstico em Portugal. Assim, e de acordo com os dados do Inquérito ao Consumo de Energia do Sector Doméstico de 2010, a percentagem de energia consumida para aquecimento e arrefecimento é de 11% e 1% respectivamente. Conclui-se também que os gastos para aquecimento e arrefecimento do ambiente nos edifícios habitacionais em 2010 ascenderam a e , respectivamente (Figura 2). Para além dos factores relacionados com a redução de consumos energéticos e emissões de dióxido de carbono, Portugal apresenta também actualmente algumas características que poderão justificar a reabilitação térmica de fachadas do parque habitacional existente. 2

21 15% 6% 11% 1% ; 6% 27% Gastos totais 40% ; 94% Aquecimento Ambiente Arrefecimento Ambiente Aquecimento Ambiente Arrefecimento Ambiente Aquecimento de Águas Cozinha Equipamentos eléctricos Iluminação Figura 2 - Percentagem do consumo de energia final no sector doméstico em Portugal em 2010 e gastos com o consumo de energia para aquecimento e arrefecimento no sector doméstico em Portugal em 2010 [4]. De acordo com os resultados dos Censos 2011, o número de edifícios destinados à habitação é de e o número de alojamentos ficou nos Face ao recenseamento de 2001, observouse um aumento de cerca 12% e 16% respectivamente, o que significa que há mais edifícios e alojamentos. Para além destes factos, o número de famílias clássicas é de o que permite concluir que o número de alojamentos supera largamente o número de famílias (cerca de 1.8 milhões de alojamentos a mais para o número de famílias existentes), originando um elevado número de alojamentos vagos. Entre 1981 a 2011, o número de alojamentos ultrapassou largamente a evolução do número de famílias uma vez que em 1981, de acordo com os censos, existia uma situação relativamente equilibrada (16% mais alojamentos que famílias) para uma condição excedentária em 2001 e claramente excedentária em 2011 (cerca de 45% mais alojamentos que famílias). Face a estes números, os alojamentos vagos também aumentaram 35% na década de para os , o que representa já cerca de 13% do número total de alojamentos. Esta caracterização da evolução dos alojamentos e das famílias aponta para a existência em Portugal de uma discrepância crescente entre o número de alojamentos familiares e o número de famílias clássicas. Tal tendência sugere a existência de um mercado de habitação muito vocacionado para a construção de habitação nova, para um crescimento do número de alojamentos vagos e para a existência de alojamentos familiares que não se destinam a residência habitual. Esta forte expansão do mercado imobiliário português nas últimas décadas teve assim uma grande influência na dinâmica do parque habitacional português, que se baseou sobretudo em construção nova em detrimento da reabilitação do edificado. A construção de novos edifícios para habitação teve o seu pico em 2002, com edifícios concluídos, sendo que esse comportamento deveu-se, em parte, ao aproveitamento de uma conjuntura muito favorável para o sector da construção devido à elevada procura de alojamentos novos e a uma relativa facilidade de obtenção de financiamento bancário para a compra dos mesmos (Figura 3). 3

22 Construção nova Reabilitação do edificado Figura 3 - Edifícios concluídos em Portugal para habitação familiar por tipo de obra entre 2001 e 2011 [5]. Após esse pico em 2002, assistiu-se a uma tendência decrescente no número de novos edifícios de habitação concluídos onde se verificou um decréscimo acentuado de edifícios concluídos de 64% entre 2002 e Por outro lado, e apesar de uma ligeira redução durante a última década, o peso da reabilitação (que inclui as obras de alteração, ampliação e reconstrução) relativamente à construção nova tem aumentado nos últimos anos (de 19% em 2001 para 28% em 2011), fundamentalmente em resultado da redução progressiva da construção nova. Convém contudo referir que muitas obras de reabilitação do edificado estão isentas de licença municipal como as obras de conservação, obras de reconstrução ou alteração que não impliquem modificações na estrutura do edifício e que assim não entraram para esta base estatística. Para além destes factores, uma parte do parque habitacional português apresenta um estado de conservação que impõe a realização de intervenções de reabilitação revelando também que o modelo de desenvolvimento dominante até à data, assente essencialmente na construção nova e na expansão dos centros habitacionais, se encontra esgotado por ser insustentável do ponto de vista social, económico, ambiental e urbanístico, sendo certo que nas próximas décadas a problemática da conservação e da reabilitação será uma questão central na abordagem do futuro da construção. A reabilitação dos edifícios existentes tem assim um forte potencial de expansão até pela própria caracterização do parque habitacional português que, apesar do forte crescimento das últimas décadas, possui ainda muitos edifícios antigos e dos meados do século XX que necessitam naturalmente de obras de conservação e reabilitação (Figura 4). No que se refere a esta caracterização do parque habitacional português, conclui-se também que cerca de 70% dos edifícios existentes em 2011 são anteriores à entrada em vigor do primeiro RCCTE de Este factor revela que existe um grande potencial de melhoria de eficiência energética desse tipo 4

23 de edifícios uma vez que ainda não reflectiam as principais preocupações com o conforto térmico e a eficiência energética (Figura 5) ; 16% ; 14% ; 16% ; 6% ; 9% Edifícios existentes ; 17% ; 11% ; 11% ; 30% Edifícios existentes ; 70% Anteriores a Figura 4 - Edifícios existentes em 2011 por época de construção em Portugal [6]. Anteriores ao primeiro RCCTE (1990) Após o primeiro RCCTE (1990) Figura 5 - Edifícios existentes em 2011 construídos antes e após o primeiro RCCTE (1990) [6]. Desta forma, a reabilitação térmica e energética torna-se importante também para o objectivo estratégico de redução das necessidades energéticas do nosso país possibilitando, em muitas situações, a correcção de certas patologias ligadas à presença de humidade e à degradação do aspecto nos edifícios. Os sistemas ETICS surgem neste âmbito como uma opção válida para a reabilitação térmica de edifícios, constituindo uma das vias mais promissoras para a correcção de situações de inadequação funcional, proporcionando a melhoria da qualidade térmica e das condições de conforto dos seus habitantes e permitindo, ao mesmo tempo, reduzir o consumo de energia para aquecimento e arrefecimento. Estes sistemas têm capacidade para corrigir as pontes térmicas, reduzindo o problema das condensações no interior, melhorar o desempenho térmico, já que permite que toda a espessura da parede contribua para a inércia térmica, e proteger a estrutura e a alvenaria dos choques térmicos, contribuindo assim para o aumento da durabilidade desses elementos construtivos. Adicionalmente, apresentam algumas vantagens práticas já que não reduzem a área interior e, no caso da reabilitação, produzem o mínimo incómodo para os utentes. Deste ponto de vista, torna-se importante realizar-se um estudo aprofundado sobre os diferentes sistemas ETICS existentes no mercado e analisar o seu desempenho relativamente à melhoria das condições de conforto térmico, redução das necessidades energéticas dos edifícios e a sua optimização a partir do cálculo dos níveis óptimos de rentabilidade previstos na Directiva 2010/31/EU Objectivos da investigação Um dos objectivos desta investigação é caracterizar e sistematizar as diferentes soluções construtivas de reabilitação de fachadas com sistemas de isolamento térmico pelo exterior ao nível dos materiais e 5

24 formas de aplicação. Em simultâneo, identificar-se-á as diferenças existentes bem como as vantagens e desvantagens de cada uma das soluções. Para além da sistematização dos diferentes sistemas, o outro objectivo é realizar um estudo comparativo sobre um edifício como caso de estudo para que se possa avaliar o desempenho térmico e energético das diferentes soluções em relação à solução construtiva original a reabilitar. Esse estudo comparativo é realizado através da utilização de um programa informático de simulação dinâmica designado por EnergyPlus [7]. No programa EnergyPlus são introduzidas as características relativas ao edifício, como a sua geometria, localização e dados climáticos, materiais constituintes e suas propriedades, bem como outros dados necessários à simulação do comportamento térmico e energético do edifício em causa. Para finalizar o estudo comparativo das diferentes soluções de reabilitação térmica de fachada, pretende-se avaliar os custos envolvidos na reabilitação térmica com o recurso aos sistemas ETICS e posteriormente efectuar uma análise de custo-óptimo de acordo com a metodologia comparativa definidano Regulamento Delegado (UE) Nº 244/2012, que é parte integrante da Directiva 2010/31/EU. Desta forma, pretende-se perceber o contributo que este tipo de estratégia de reabilitação pode implicar no parque edificado habitacional Metodologia proposta A metodologia a adoptar para o desenvolvimento desta investigação terá como base a recolha de informação e a selecção de um caso de estudo onde se irá efectuar uma simulação dinâmica para análise do comportamento térmico e energético e uma análise de custo-óptimo das soluções utilizadas para a reabilitação térmica das fachadas do edifício. Por fim, irão retirar-se conclusões e directrizes para estudos futuros Recolha de informação A recolha de informação resultará de uma pesquisa bibliográfica efectuada através da consulta de manuais, artigos científicos, dados estatísticos, dissertações de mestrado e informações disponíveis na internet de forma a compreender e organizar o estudo a ser realizado. Seguidamente será realizada uma selecção da informação relevante para o desenvolvimento da dissertação e dividida consoante o tema/capítulo em que se insere. Para além da pesquisa bibliográfica descrita efectuar-se-á uma pesquisa de mercado de soluções de isolamento térmico pelo exterior junto dos principais fornecedores e aplicadores dos sistemas ETICS, através de catálogos, arquivo fotográfico e documentação técnica Caso de estudo Como caso de estudo prático e representativo da investigação a realizar, foi escolhido um edifício real a necessitar de reabilitação térmica, anterior à entrada em vigor da regulamentação das características de comportamento térmico dos edifícios e, ao mesmo tempo, pertencente a uma das faixas etárias mais representativa de edifícios existentes, de acordo com os censos de O edifício em causa foi 6

25 escolhido também por ter as quatro fachadas exteriores e permitir uma análise de desempenho em função dos diferentes pontos cardeais. Para além desse facto, existem mais dois edifícios iguais nos lotes adjacentes, o que permite equacionar uma possível lógica de repetição na estratégia de reabilitação Simulação dinâmica O software de simulação dinâmica EnergyPlus será utilizado para analisar o comportamento térmico e desempenho energético de um piso tipo do edifício antes de ser intervencionado, mantendo as características construtivas originais das paredes exteriores, e após a reabilitação térmica onde se irá ensaiar várias soluções de isolamento térmico pelo exterior para as diferentes orientações solares. No que diz respeito à simulação das características originais das paredes exteriores, irá realizar-se uma simulação com paredes duplas de alvenaria de tijolo furado com caixa-de-ar e sem isolamento térmico (solução existente no edifício caso de estudo) e uma outra opção com parede simples de alvenaria de tijolo furado (solução existente em muitos edifícios anteriores ao primeiro RCCTE). O piso tipo do edifício está dividido em quatro apartamentos de tipologia T3 que, do ponto de vista do modelo de cálculo, se admite comportarem-se como quatro zonas térmicas distintas (AP01-E, AP02-N, AP03-O e AP04-S). O modelo tridimensional de cálculo está definido exactamente com a mesma geometria e características ao nível dos elementos construtivos do edifício existente para que se possam obter resultados muito próximos da realidade Cálculo dos níveis óptimos de rentabilidade Para além da simulação dinâmica do comportamento térmico e energético do caso de estudo pretendese também efectuar uma análise de custo-óptimo, de acordo com o estipulado no Regulamento Delegado (UE) Nº 244/2012 e que faz parte da Directiva Europeia 2010/31/EU. Essa abordagem assenta numa metodologia comparativa que permite ter em conta os padrões de utilização, as condições climáticas exteriores, os custos de investimento, a categoria do edifício, os custos de manutenção e funcionamento (incluindo os custos e as poupanças de energia), as receitas resultantes da energia produzida, quando aplicável, e os custos de eliminação, quando aplicável Análise dos resultados, conclusões obtidas e estudos futuros Após a simulação dinâmica e a análise de custo-óptimo dos diferentes sistemas ETICS a utilizar na reabilitação irá efectuar-se uma análise aos resultados obtidos e identificar as principais conclusões desta investigação. Com base nesses elementos poder-se-á definir posteriormente linhas orientadoras a desenvolver em estudos futuros. 7

26 1.4. Síntese por capítulos O primeiro capítulo da dissertação irá corresponder à introdução da investigação, referenciando a motivação e enquadramento do tema, os objectivos, a metodologia e o plano de trabalho que se pretende realizar. No segundo capítulo irá abordar-se a reabilitação térmica no que diz respeito à regulamentação aplicável e as principais medidas de reabilitação de edifícios existentes com maior incidência na importância da reabilitação das fachadas exteriores e suas principais soluções de reabilitação térmica. Seguidamente, no capítulo 3, abordar-se-á a reabilitação térmica de fachadas de edifícios com sistemas de isolamento térmico pelo exterior, onde se definem os diferentes sistemas existentes, as suas principais características e as fases de implementação deste tipo de sistemas desde o projecto até à execução em obras de reabilitação e posteriormente a sua manutenção e reparação. No quarto capítulo será apresentado o caso de estudo relativo à metodologia proposta de intervenção de reabilitação térmica de fachadas e avaliado o seu impacto no desempenho térmico e energético do edifício. Apresentam-se várias soluções de sistemas de isolamento térmico pelo exterior e analisam-se os resultados relacionados com o comportamento térmico e energético obtidos através de simulações dinâmicas efectuadas com o programa EnergyPlus e de forma a comparar as diferentes soluções de reabilitação com a solução original ou inicial. Realiza-se também uma análise de custo-óptimo das diferentes soluções com base nos pressupostos definidos pela Directiva Europeia 2010/31/UE. As conclusões são apresentadas no capítulo 5, como epílogo da análise do caso de estudo e dos resultados discutidos em capítulos anteriores. Com base nessas conclusões serão também apresentadas perspectivas de desenvolvimentos futuros. 8

27 2. A reabilitação térmica de edifícios Conforme verificado no capítulo anterior, o parque habitacional é, genericamente, um parque envelhecido apesar do aumento de construção nova verificado nas últimas décadas. Para além deste facto, o mau estado de conservação de muitos desses edifícios leva a que a reabilitação seja uma opção vantajosa sempre que os edifícios ou as suas partes constituintes se mostrem inadequados face ao desempenho das funções para que foram concebidos ou que lhes passam a ser exigidos devido à evolução das condições de uso, dos padrões de qualidade considerados satisfatórios e das constantes actualizações das exigências regulamentares relativas ao sector. Muitos edifícios existentes adquirem um grau de obsolência funcional que exige intervenções de fundo visando melhorar as suas características de habitabilidade uma vez que apresentam uma deficiente qualidade térmica e energética. Este tipo de intervenções surge devido ao facto de muitos edifícios existentes terem sido construídos antes da existência de regulamentação relativa quer ao desempenho térmico dos edifícios quer aos sistemas energéticos de climatização. A reabilitação térmica e energética dos edifícios surge assim como uma das opções para corrigir a sua inadequação funcional uma vez que permite a melhoria da qualidade térmica, das condições de conforto dos seus ocupantes, contribui para o objectivo estratégico de reduzir as necessidades energéticas do país e possibilita em muitas situações corrigir outras manifestações patológicas nos edifícios decorrentes da presença da humidade bem como minorar a degradação do aspecto [8] Regulamentação aplicável Conforme referido anteriormente, a expansão do sector dos edifícios na União Europeia tem resultado no aumento do consumo total de energia. Dessa forma, a adopção de políticas e cumprimento de metas internacionais para a redução desse consumo estabelecem estratégias chave para potenciar o aumento do número de edifícios de baixo consumo energético. As políticas adoptadas pela UE para a redução do consumo total de energia no sector dos edifícios surgiram com base no estabelecimento de directivas comunitárias que visavam reforçar as exigências relativas à eficiência energética e comportamento térmico de edifícios novos e existentes. Essas directivas tiveram posteriormente a sua transposição para cada um dos Estados Membros de forma a integrarem-se de acordo com a especificidade de cada país. Assim, nas secções seguintes serão abordadas as principais exigências das Directivas Europeias relativas ao desempenho energético dos edifícios e a sua transposição para a regulamentação portuguesa Directivas Europeias de desempenho energético dos edifícios Após a última década do século XX, e com a necessidade cada vez maior de utilização racional dos recursos energéticos de forma a reduzir a emissão dos gases de dióxido de carbono para a atmosfera, surgiu na Europa a Directiva Europeia 2002/91/CE relativa ao desempenho energético dos edifícios (EPBD - Energy Performance of Buildings Directive) que estabeleceu uma série de requisitos com o objectivo de promover a melhoria do desempenho energético e dessa forma atender aos compromissos 9

28 assumidos no Protocolo de Quioto. Esta Directiva teve como principal objectivo a adopção dos seguintes requisitos [1]: - metodologia de cálculo do desempenho energético integrado dos edifícios; - requisitos mínimos para o desempenho energético dos edifícios novos e edifícios existentes sujeitos a grandes obras de renovação; - certificação energética dos edifícios; - inspecção regular de caldeiras e de instalações de ar condicionado. No que diz respeito à reabilitação ou renovação de edifícios existentes, esta directiva definia já que as grandes obras de renovação de edifícios existentes acima de uma determinada dimensão deveriam ser consideradas uma oportunidade para tomar medidas economicamente rentáveis de melhoria do desempenho energético. A definição de grandes obras de renovação, segundo a directiva, seriam os casos em que o custo total da renovação relacionada com a envolvente do edifício e/ou instalações de energia fosse superior a 25% do valor do edifício ou que fosse renovada mais de 25% da envolvente do edifício. Em 2010, esta directiva é objecto de reformulação através da Directiva 2010/31/UE (EPBD recast) [2], que pretende reforçar as disposições anteriores e implementar novas disposições por forma a assegurar os seguintes objectivos em 2020: - reduzir em 20% as emissões de gases com efeito de estufa; - aumentar em 20% a produção de energia com renováveis; - aumentar em 20% a eficiência energética. Para alcançar estes objectivos definidos as medidas destinadas a melhorar o desempenho energético dos edifícios deverão ter em conta as condições climáticas e locais, bem como o ambiente interior e a rentabilidade económica. Essas medidas não deverão afectar os outros requisitos relativos aos edifícios, tais como a acessibilidade, a segurança e a utilização prevista do edifício. Desta forma, a Directiva 2010/31/EU estabelece então os requisitos no que se refere: - ao quadro geral comum para uma metodologia de cálculo do desempenho energético integrado dos edifícios e das fracções autónomas; - à aplicação de requisitos mínimos para o desempenho energético dos edifícios novos e das fracções autónomas novas; - à aplicação de requisitos mínimos para o desempenho energético dos: (i) edifícios existentes, fracções autónomas e componentes de edifícios sujeitos a grandes renovações; (ii) elementos construtivos da envolvente dos edifícios com impacto significativo no desempenho energético da envolvente quando forem renovados ou substituídos; (iii) sistemas técnicos dos edifícios quando for instalado um novo sistema ou quando o sistema existente for substituído ou melhorado; - aos planos nacionais para aumentar o número de edifícios com necessidades quase nulas de energia; - à certificação energética dos edifícios ou das fracções autónomas; - à inspecção regular das instalações de aquecimento e de ar condicionado nos edifícios; - aos sistemas de controlo independente dos certificados de desempenho energético e dos relatórios de inspecção. 10

29 Para além de reforçar os objectivos previamente definidos pela Directiva 2002/91/CE, esta reformulação introduziu uma abordagem para o cálculo dos níveis óptimos de rentabilidade dos requisitos mínimos de desempenho energético dos edifícios novos e existentes que está presente no Regulamento Delegado (UE) Nº 244/2012 [9]. Esta abordagem assenta numa metodologia comparativa que permite ter em conta os padrões de utilização, as condições climáticas exteriores, os custos de investimento, a categoria do edifício, os custos de manutenção e funcionamento (incluindo os custos e as poupanças de energia), as receitas resultantes da energia produzida, quando aplicável, e os custos de eliminação, quando aplicável. Será com base nesta abordagem para o cálculo dos níveis óptimos de rentabilidade que se vai desenvolver a presente investigação de forma a definir qual o custo-óptimo das soluções de reabilitação térmica com sistemas ETICS. Uma nova definição introduzida por esta Directiva foi a de edifício com necessidades quase nulas de energia (nzeb - Nearly Zero-Energy Buildings) que é um edifício com um desempenho energético muito elevado, nos termos da metodologia de cálculo definida pela Directiva, sendo que a designação de necessidades de energia quase nulas ou muito reduzidas significa que as necessidades energéticas do edifício deverão ser cobertas em grande medida por energia proveniente de fontes renováveis, aproveitando preferencialmente as que existem no local ou nas proximidades. Assim, estes edifícios apresentam um equilíbrio entre a quantidade de energia que consomem, entre todas as necessidades energéticas que apresentam (aquecimento, arrefecimento, iluminação, AQS, etc), e a quantidade de energia renovável que é fornecida aos edifícios, ou que estes produzem, para satisfazer essas necessidades. Neste campo, a Directiva estabelece que o mais tardar em 31 de Dezembro de 2020, todos os edifícios novos sejam edifícios com necessidades quase nulas de energia e que após 31 de Dezembro de 2018, os edifícios novos ocupados e detidos por autoridades públicas sejam edifícios com necessidades quase nulas de energia [2] Aplicação das Directivas Europeias em Portugal Com o crescente interesse das populações com a qualidade da construção em geral no que diz respeito a melhores condições de salubridade, higiene e conforto, aliadas à preocupação crescente com o consumo de energia para o conforto térmico (aquecimento e arrefecimento), constituiu-se o primeiro instrumento legal que regulava as condições térmicas dos edifícios no nosso país. Este instrumento surgiu através do Decreto-Lei nº 40/90, de 6 de Fevereiro, e consistia no Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios (RCCTE) que estabelecia medidas quanto à utilização da energia nos edifícios procurando também uma aproximação às políticas comunitárias neste domínio [10]. Desde essa altura e até à actual data, a regulamentação portuguesa relativa à térmica de edifícios sofreu duas actualizações com base nas Directivas Europeias descritas anteriormente, que definem as metas para a redução dos consumos energéticos dos edifícios e das emissões de gases com efeito de estufa. No âmbito da transposição da Directiva Europeia 2002/91/CE para a legislação portuguesa, surgem os seguintes diplomas: 11

30 - Sistema Nacional de Certificação Energética e Qualidade do Ar Interior dos Edifícios (SCE) através do Decreto-Lei nº 78/2006; - Regulamento dos Sistemas Energéticos de Climatização em Edifícios (RSECE), através do Decreto- Lei nº 79/2006, e que impõe limites ao consumo de energia nos grandes edifícios de serviços e à qualidade mínima do ar interior; - revisão do Regulamento das Características do Comportamento Térmico dos Edifícios (RCCTE), através do Decreto-Lei nº 80/2006, que abrange edifícios de habitação e serviços com área inferior a 1000m 2, e no qual se definem as condições de conforto térmico e de qualidade do ar interior, de forma a melhorar a eficiência global dos edifícios, não só nos consumos para a climatização, mas em todos os consumos de energia [11]. No que diz respeito ao RCCTE, o diploma definia como regras a observar em projecto, para além das exigências de conforto térmico, de ventilação e de necessidades de água quente sanitária, a minimização das situações patológicas nos elementos de construção provocadas pela ocorrência de condensações superficiais ou internas que geram um impacte negativo na durabilidade dos elementos da construção e na qualidade do ar interior. Já em 2013, com a publicação do Decreto-Lei nº 118/2013, de 20 de Agosto, foi assegurada a transposição para o direito nacional da Directiva 2010/31/EU, bem como a revisão da legislação nacional referente ao SCE, em vigor desde Neste novo diploma único, estão incluídos o Regulamento de Desempenho Energético dos Edifícios de Habitação (REH), que corresponde ao antigo RCCTE, e o Regulamento de Desempenho Energético dos Edifícios de Comércio e Serviços (RECS), que corresponde ao antigo RSECE. Deste modo, torna-se claro a separação do âmbito de aplicação do SCE aos edifícios de habitação (REH) e aos edifícios de comércio e serviços (RECS), reconhecendo as especificidades técnicas de cada tipo de edifício naquilo que é mais relevante para a caracterização e melhoria do desempenho energético [12]. No caso dos edifícios de habitação, a definição de requisitos e a avaliação do desempenho energético dos edifícios passa a basear-se no comportamento térmico e na eficiência dos sistemas utilizados que são ajustados consoante se tratem de edifícios novos, edifícios sujeitos a grande intervenção ou edifícios existentes. Neste novo diploma surge já o conceito de edifício com necessidades quase nulas de energia (nzeb), o qual passará a constituir o padrão para a nova construção a partir de 2020, ou de 2018, no caso de edifícios novos de entidades públicas, bem como uma referência para as grandes intervenções no edificado existente. Este conceito conjuga a redução, na maior extensão possível e suportada numa lógica de custo-benefício, das necessidades energéticas do edifício, com o abastecimento energético através do recurso a energia de origem renovável Medidas gerais de reabilitação térmica de edifícios A reabilitação térmica e energética assume, entre as obras de reabilitação de edifícios, particular importância uma vez que poderá integrar medidas de economia de energia que se dividem em quatro tipos [8]: 12

31 - reforço da protecção térmica conferida pela envolvente dos edifícios (paredes exteriores, pavimentos sobre espaços não aquecidos, coberturas e vãos envidraçados); - controlo das infiltrações de ar; - recurso a tecnologias solares, passivas e activas; - melhoria da eficiência dos sistemas e equipamentos energéticos. O reforço da protecção térmica está relacionado com o aumento de isolamento térmico das partes opacas da envolvente (paredes exteriores, pavimentos sobre espaços exteriores ou não-aquecidos e coberturas) e também dos vãos envidraçados [8]. A optimização do isolamento térmico da envolvente dos edifícios permite reduzir o consumo anual de energia para aquecimento, diminuindo as perdas de calor através da envolvente do edifício, e melhorando as condições de conforto térmico. O consumo de energia em edifícios eficientemente isolados pode ser 20-40% menos do que em edifícios não-isolados, embora o comportamento do consumidor possa influenciar o nível de energia consumida [13]. No que diz respeito ao controlo das infiltrações de ar, a intervenção deve centrar-se na reparação e/ou reabilitação da caixilharia exterior, eventualmente conjugada com outras medidas complementares. O recurso a tecnologias solares, passivas e activas tem como objectivo controlar os ganhos solares através dos vãos envidraçados com o recurso a protecções solares apropriadas, de forma a adequar esses ganhos às necessidades de aquecimento e de arrefecimento [8]. A combinação destas diferentes medidas em simultâneo pode trazer sinergias ao permitir reforçar frequentemente o efeito de cada uma delas mas tendo em consideração que, por vezes, só quando se adopta uma determinada medida o efeito de outra é completamente assegurado. Um exemplo desse efeito sinérgico ocorre quando a melhoria do isolamento térmico da envolvente dos edifícios é associada a um controlo mais apertado da temperatura ambiente interior ou a uma redução das infiltrações de ar, ou quando se combina esta última medida com um controlo adequado do sistema de ventilação existente. Estas medidas de reabilitação energética, para além de conduzirem à redução das necessidades de energia de aquecimento e de arrefecimento, também permitem uma melhoria das condições de conforto nos edifícios, uma redução da potência dos equipamentos dos sistemas de climatização a instalar ou a reabilitar e têm um impacto ambiental positivo ao permitirem reduzir as emissões de gases com efeito de estufa A importância da envolvente na reabilitação térmica de edifícios Dentro dos diversos factores que afectam o comportamento térmico dos edifícios destacam-se, sobretudo, as características dos materiais e os sistemas construtivos utilizados na definição da envolvente devido à sua influência directa nas trocas de calor e condições de conforto interior. Assim, as trocas de calor que ocorrem num edifício dependem muito das características térmicas dos elementos que fazem a fronteira entre interior e exterior, ou seja, da capacidade adequada para limitar os ganhos e perdas de calor no Verão e no Inverno. Quando se analisa a possibilidade de incluir medidas de eficiência energética num edifício existente é importante não só considerar o seu grau de deterioração, devido a diversos factores, como sejam o envelhecimento natural dos materiais ou a falta de manutenção, mas também as características actuais 13

32 dos edifícios que podem conduzir a uma redução do seu desempenho térmico e a consumos de energia elevados, quer na estação de aquecimento quer na estação de arrefecimento [14]. Entre as características dos edifícios, as que mais contribuem para uma redução do comportamento térmico e o consequente aumento dos consumos energéticos são as seguintes [14]: - isolamento térmico insuficiente nos elementos opacos da envolvente; - existência de pontes térmicas na envolvente do edifício; - presença de humidade (afectando o desempenho energético e a durabilidade); - baixo desempenho térmico de vãos envidraçados e portas (perdas de calor desproporcionadas por transmissão térmica e por infiltrações de ar excessivas); - falta de protecções solares adequadas nos vãos envidraçados, dando origem a sobreaquecimento no interior dos edifícios ou aumento das cargas térmicas e das necessidades energéticas no caso de habitações com sistemas de arrefecimento ambiente; - ventilação não-controlada, criando maiores necessidades energéticas de aquecimento no Inverno ou ventilação insuficiente que conduz a maiores níveis de humidade relativa no Inverno e sobreaquecimento no Verão e que origina fenómenos de condensação e baixo nível de qualidade do ar interior. No caso específico das fachadas de edifícios, existem factores que estão directamente associados ao bom ou mau desempenho térmico do edifício. Assim, é fundamental a compreensão de factores como a inércia térmica, as pontes térmicas e as condensações para se perceber a importância do reforço do isolamento térmico em fachadas de edifícios existentes Inércia térmica A inércia térmica de um edifício é a sua capacidade de atenuar as variações de temperatura no seu interior devido à sua capacidade de acumular calor nos seus elementos de construção e só libertá-lo ao fim de certo tempo. Proveniente da sua capacidade de atenuar as variações de temperatura, a inércia térmica de um edifício permite uma estabilização das temperaturas interiores dos edifícios relativamente às oscilações térmicas do exterior permitindo uma utilização mais racional da energia para a climatização dos espaços. Esta capacidade depende em grande parte da massa dos elementos de construção, do calor específico e também da condutibilidade térmica [14]. Para a inércia térmica de um edifício contribuem todos os elementos construtivos, quer os interiores, como divisórias e pavimentos intermédios, quer os exteriores, como as paredes exteriores, os pavimentos exteriores, as coberturas e os vãos envidraçados. O maior partido que se tira da inércia térmica de um edifício é quando o isolamento térmico é aplicado pelo exterior do mesmo. Assim, é a massa que está em contacto directo com o ambiente interior que interage com este e que consequentemente condiciona a variação da sua temperatura. Bloquear esta interacção através da interposição de isolamento térmico no paramento interior é anular o efeito de inércia térmica. Para um clima temperado e com amplitudes térmicas significativas, um edifício com forte inércia térmica tem a capacidade de fazer um melhor uso dos ganhos de calor do que um edifício com inércia térmica 14

33 fraca. Isto acontece devido ao facto de os edifícios com forte inércia térmica armazenarem o calor nas horas do dia em que ele é menos necessário e libertá-lo nas horas do dia em que ele é mais necessário. Desta forma, a inércia térmica influência directamente o comportamento do edifício no inverno, ao determinar a capacidade de utilização dos ganhos solares, e no verão, ao influenciar a capacidade do edifício amortecer os picos de temperatura [15] Pontes térmicas As pontes térmicas são zonas localizadas na envolvente do edifício onde há maior perda de calor unitária em relação às restantes áreas dos elementos da envolvente. Este fenómeno leva a um aumento do consumo de energia para aquecimento e pode causar danos na envolvente do edifício, reduzindo a sua durabilidade [14]. As pontes térmicas surgem sobretudo em vigas e pilares, pois estes elementos maciços têm coeficientes de transmissão térmica superiores aos das paredes exteriores onde estão inseridos. Também podem ocorrer pontes térmicas na intersecção de elementos interiores e exteriores, que provocam a alteração das linhas de fluxo de calor, devido à variação de geometria, e um consequente incremento da taxa unitária de perdas de calor. A ocorrência das pontes térmicas acontece também quando existe uma deficiente aplicação de isolamento térmico que não apresenta uma continuidade em toda a envolvente exterior do edifício e pode originar também uma maior degradação dos materiais uma vez que essa descontinuidade também provoca, por exemplo, fenómenos de fendilhação. Assim, o isolamento térmico só é completamente eficiente se cobrir totalmente a superfície a ser isolada. As descontinuidades do isolamento devem ser evitadas, pois são pontos preferenciais de transferência de calor entre o ambiente interior e o exterior. A forma mais eficiente de garantir a continuidade do isolamento térmico e de evitar as pontes térmicas é através de soluções em que o isolamento térmico é aplicado pelo exterior Condensações Nas habitações produzem-se grandes quantidades de vapor de água, particularmente nas designadas zonas húmidas como são o caso de instalações sanitárias e cozinhas. Se uma casa for insuficientemente ventilada, o vapor de água em excesso não poderá ser totalmente removido e tende a condensar quando atinge qualquer ponto com uma temperatura abaixo do ponto de orvalho do ar interior. Este fenómeno designa-se de condensação superficial, ocorre preferencialmente em pontes térmicas mas pode também ocorrer em áreas maiores dos elementos da envolvente (opaca e envidraçados) com insuficiente isolamento térmico. A persistência de condensações superficiais cria condições favoráveis ao desenvolvimento de bolores e manchas e pode originar a degradação de estuques e rebocos [14]. A condensação também pode ocorrer internamente na estrutura da envolvente dos edifícios, especialmente quando atinge uma camada relativamente fria e impermeável. Este fenómeno designase de condensação interna e pode provocar danos na envolvente do edifício que podem afectar a sua 15

34 durabilidade. A presença constante de humidade aumenta também a condutibilidade térmica da maioria dos materiais isolantes, diminuindo-lhes a sua eficiência e sendo também prejudicial para a saúde porque favorece o desenvolvimento de bactérias potenciais causadoras de doenças. O risco de condensação pode ser prevenido ou minimizado através das seguintes soluções [14]: - diminuição da produção de vapor de água nas actividades domésticas e melhorando a taxa de ventilação por forma a reduzir a quantidade de vapor de água existente no ambiente interior; - aquecimento dos espaços, por forma a aumentar a temperatura do ar interior e, consequentemente, diminuir a humidade relativa; - reforço do isolamento térmico na envolvente do edifício por forma a aumentar a temperatura da sua superfície interna; - inclusão de barreiras ao vapor associadas aos materiais isolantes térmicos permitindo evitar o risco de condensação interna. Quando necessárias, as barreiras ao vapor devem ser colocadas o mais próximo possível dos paramentos interiores Reabilitação térmica de fachadas O reforço ou implementação de isolamento térmico nas fachadas dos edifícios existentes representa uma das medidas mais simples para responder às crescentes exigências de conforto térmico e que estão associadas às preocupações com o consumo de energia e protecção ambiental. Isolar termicamente a envolvente dos edifícios permite minimizar as trocas de calor com o exterior reduzindo as necessidades de aquecimento e/ou arrefecimento e ao mesmo tempo diminuir os riscos de ocorrência de condensações. O reforço do isolamento térmico das paredes exteriores pode ser feito segundo três grandes opções que se caracterizam pelas diferentes localizações possíveis do isolamento térmico a aplicar [8]: - reabilitação de fachadas com isolamento térmico pelo exterior; - reabilitação de fachadas com isolamento térmico pelo interior; - reabilitação de fachadas com isolamento térmico por injecção em caixa-de-ar (limitado ao caso de paredes duplas). Apesar destas três opções de reforço do isolamento térmico para as paredes exteriores dos edifícios, existem certos factores que poderão condicionar a escolha sobre as três opções. Esses factores relacionam-se, por exemplo, com o facto de o paramento exterior da fachada do edifício a reabilitar tenha de ser mantido por condicionamentos arquitectónicos, como no caso de edifícios antigos e/ou de valor histórico e arquitectónico. Nesse cenário, apenas será viável o reforço de isolamento térmico pelo interior. Caso não existam condicionamentos arquitectónicos, a opção mais viável para o reforço do isolamento térmico é pelo exterior uma vez que permite, em simultâneo, reparações de anomalias que já existam no exterior das fachadas e manter as áreas úteis interiores dos edifícios [8]. De uma forma geral, existem determinadas vantagens e inconvenientes na reabilitação de fachadas com isolamento térmico pelo exterior em relação à opção de isolamento pelo interior. Essas vantagens e inconvenientes podem definir-se de acordo com a Tabela 1 [8]. 16

35 Tabela 1 - Vantagens e inconvenientes das soluções de reabilitação com isolamento pelo exterior [8]. - Isolamento térmico mais eficiente - Melhoria da resistência da parede à penetração da chuva - Disponibilidade total da capacidade térmica da parede para a inércia térmica interior do edifício - Ausência de descontinuidade na camada isolante Vantagens - Manutenção das dimensões dos espaços interiores - Dispensa de interrupções nas instalações interiores e de trabalhos de reposição de acabamentos - Eliminação das pontes térmicas e das consequentes condensações nas paredes - Menores riscos de incêndio e toxicidade - Manutenção da ocupação dos edifícios durante as obras - Possível melhoria do aspecto exterior dos edifícios - Alteração do aspecto exterior do edifício - Dificuldade eventual de execução de remates, zonas de ângulo e ressaltos - Custo em regra mais elevado Inconvenientes - Maior risco de degradação por vandalismo - Condicionamento dos trabalhos pelo estado do tempo - Risco de fendilhação dos revestimentos (em soluções com revestimentos - No caso particular de condomínios, será sempre necessário a aprovação dos condóminos para a realização das obras Do conjunto de vantagens definidas existem duas que se destacam no âmbito da reabilitação térmica de fachadas que são o reforço da inércia térmica das construções e possibilidade de se ter um isolamento térmico sem descontinuidades, permitindo assim a correcção de pontes térmicas existentes. De seguida apresentar-se-ão as principais soluções de reabilitação térmica de fachadas existentes para cada uma das localizações, anteriormente mencionadas, para o isolamento térmico Reabilitação de fachadas com isolamento térmico pelo exterior O reforço térmico pelo exterior, como referido anteriormente, apresenta vantagens que o tornam mais eficaz relativamente ao reforço térmico pelo interior. Para além de proteger as fachadas dos agentes atmosféricos através da melhoria da impermeabilidade do paramento, o facto de se garantir um revestimento contínuo de isolamento térmico permite atenuar as variações de temperatura entre o exterior e interior através do aumento da inércia térmica, corrigir as pontes térmicas, reduzir os riscos de condensação interior e, ao mesmo tempo, manter a dimensão dos espaços interiores. Existem actualmente várias soluções com isolamento térmico pelo exterior das fachadas, dividindo-se em três categorias principais: os revestimentos não-isolantes independentes, os sistemas compósitos de isolamento térmico pelo exterior com revestimento (ETICS) e ainda os revestimentos isolantes (Tabela 2). Cada uma destas categorias apresenta algumas soluções distintas, dividindo-se em dois grandes grupos, com a diferença de possuir ou não um espaço de ar ventilado entre o revestimento e o isolamento. 17

36 Tabela 2 - Soluções de reabilitação térmica de fachadas com isolamento térmico pelo exterior [8]. Localização do isolamento térmico Tipos de soluções Exterior Revestimentos não-isolantes independentes (com interposição dum isolante térmico no espaço de ar) Sistemas compósitos de isolamento térmico pelo exterior (ETICS) Revestimentos isolantes Revestimentos independentes descontínuos (elementos fixados mecanicamente) Revestimentos independentes contínuos de ligantes minerais armados (rebocos armados e desligados do suporte) Revestimentos espessos de ligantes minerais, armados (rebocos armados), sobre isolante Revestimentos delgados de ligantes sintéticos ou mistos, armados, sobre isolante Revestimentos prefabricados isolantes descontínuos Rebocos isolantes Revestimentos de espuma isolante projectada Relativamente aos revestimentos não-isolantes independentes, este tipo de solução pode ser constituída por um revestimento exterior independente constituído por elementos descontínuos (placas metálicas, cerâmicas, de fibrocimento ou de madeira conforme Figura 6) ou por elementos contínuos em reboco armado e desligado do suporte. Em ambos os casos, os sistemas são fixos ao suporte através de uma estrutura de suporte metálica ou de madeira, protegendo o isolamento térmico da acção da chuva Parede exterior 2 Isolamento térmico 3 Caixa-de-ar 4 Revestimento 5 Estrutura de suporte ao revestimento 5 Figura 6 - Revestimento independente descontínuo, adaptado de [16]. Se a estrutura de suporte ficar fixa directamente ao paramento da parede, a camada de isolamento não será contínua e, em termos térmicos, o sistema não será tão eficiente como no caso de a estrutura de suporte ficar afastada do paramento para garantir a continuidade do isolamento térmico. Nestas soluções deve-se garantir sempre um espaço de ar fortemente ventilado entre o revestimento e o isolamento térmico tanto nas soluções com revestimento por elementos descontínuos como nas soluções com revestimento por elementos contínuos. 18

37 No que diz respeito às soluções de revestimento com sistemas compósitos de isolamento térmico pelo exterior (ETICS), apresentam-se duas soluções não tradicionais que consistem em rebocos armados e aplicados directamente sobre o isolamento térmico sendo este, por sua vez, aplicado no suporte por colagem ou mecanicamente. As duas soluções que se apresentam diferenciam-se pela espessura do reboco contínuo armado e pelo tipo de armadura utilizada. Nos sistemas com revestimento espesso (Figura 7) utiliza-se normalmente um revestimento de ligante mineral armado com uma rede metálica e nos sistemas com revestimento delgado (Figura 8) utiliza-se um revestimento de ligante sintético ou misto armado com uma rede de fibra de vidro protegida contra o ataque dos álcalis do cimento. De qualquer forma, o sistema de isolamento térmico por revestimento delgado sobre isolante térmico é mais usado do que o sistema com revestimento espesso, pois a maior espessura do revestimento é propícia à ocorrência de fissurações [14]. Este tipo de solução permite a utilização de isolamento térmico de grandes espessuras, corrigindo facilmente as pontes térmicas e protegendo a parede e a estrutura de choques térmicos. O acabamento que proporciona é semelhante ao dado pelo reboco tradicional pintado com tinta de areia, embora as texturas possam variar assim como as características dos materiais. Em caso de reabilitação, estes sistemas permitem que não seja necessário remover por completo os revestimentos antigos. Uma vez que esta investigação está centrada nas características de desempenho destes sistemas, irá ser desenvolvida no próximo capítulo uma apresentação detalhada sobre os sistemas ETICS com revestimento delgado Parede exterior 2 Cola 3 Isolamento térmico 4 Cavilha 5 Rede metálica 6 Revestimento com reboco espesso Parede exterior 2 Cola 3 Isolamento térmico 4 Camada base do revestimento 5 Rede de fibra de vidro 6 Camada do acabamento do revestimento 7 1ª Demão da camada base do revestimento 8 2ª Demão da camada base do revestimento 5 6 Figura 7 Sistemas ETICS com reboco espesso, adaptado de [16]. Figura 8 Sistema ETICS com reboco delgado, adaptado de [16]. Na terceira categoria definida para reabilitação de fachadas com isolamento pelo exterior surgem os revestimentos isolantes e nesta categoria podemos encontrar os sistemas de isolamento térmico por elementos descontínuos pré-fabricados (Figura 9) ou sistemas vêtures que consistem em elementos previamente obtidos em fábrica que integram um material isolante em placa e um revestimento metálico, mineral ou orgânico. Comparativamente a outros sistemas, o vêture não necessita, por exemplo, de 19

38 uma estrutura de fixação intermédia nem de caixa-de-ar ou de execução de várias camadas de revestimento [14]. A fixação deste sistema ao suporte é realizada através de meios mecânicos, atravessando todo o revestimento e isolamento. Como o isolamento e o revestimento são elementos pré-fabricados, a sua aplicação é feita de uma só vez, dispensando os posteriores processos que outros sistemas de reforço térmico pelo exterior apresentam Parede exterior 2 Cola 3 Revestimento isolante (integra o isolamento térmico em placa e um revestimento metálico) Figura 9 Sistema de isolamento térmico por elementos descontínuos pré-fabricados, adaptado de [8]. Para além dos sistemas de isolamento térmico por elementos descontínuos pré-fabricados, esta categoria engloba também a solução de rebocos isolantes (Figura 10). Esta solução consiste num sistema de isolamento térmico por revestimento de argamassas de ligantes hidráulicos com agregados leves que é composto por argamassas com grânulos de isolante térmico de diâmetro pequeno para reduzir a condutibilidade térmica, comparativamente com as argamassas dos rebocos tradicionais. Em alguns casos, a regularização do reboco isolante é obtida através da aplicação de um barramento com argamassa que homogeneíza a superfície da argamassa térmica e reforça mecanicamente o sistema, incorporando uma rede de fibra de vidro. Na medida em que estes rebocos especiais são aplicados em espessuras limitadas e a sua condutibilidade térmica não é comparável com as dos isolantes térmicos propriamente ditos, esta solução torna-se menos eficiente ao não garantir por si só uma solução de reforço térmico e necessitar de medidas complementares. Figura 10 Projecção de reboco isolante sobre parede de alvenaria de tijolo [17] Reabilitação de fachadas com isolamento térmico pelo interior O reforço térmico pelo interior não apresenta as mesmas vantagens do reforço térmico pelo exterior apesar de ser uma solução mais económica e de mais fácil execução. As desvantagens de utilização 20

39 deste sistema são o facto de não corrigir as pontes térmicas lineares na zona das lajes de pavimento e de esteira, não garantindo assim um bom conforto higrotérmico, e a possibilidade de ocorrência de condensações interiores se o revestimento exterior não for suficientemente permeável ao vapor. As soluções de reforço térmico interior mais conhecidas são os painéis isolantes pré-fabricados fixos à parede, as contra-fachadas e os revestimentos reflectores (Tabela 3). Tabela 3 - Soluções de reabilitação térmica de fachadas com isolamento térmico pelo interior [8]. Localização do isolamento térmico Tipos de soluções Painéis isolantes (em geral com altura de andar) fixados contra a fachada Com caixa-de-ar simples Interior Contra-fachadas Com interposição dum isolante térmico e sem caixa-de-ar Com interposição dum isolante térmico e com caixa-de-ar Revestimentos reflectores Na solução de isolamento térmico pelo interior baseada em painéis isolantes prefabricados o mais comum é a utilização de painéis com a altura do pé direito livre que são constituídos por placas de isolamento térmico em poliestireno expandido moldado (EPS) ou extrudido (XPS), revestidas com uma superfície de gesso cartonado. Os painéis em questão podem ser colados directamente contra o paramento interior da parede a reabilitar ou serem fixos através de uma estrutura de apoio, que define uma caixa-de-ar intermédia. No segundo tipo de soluções, baseadas na execução de uma contra-fachada no lado interior da parede a reabilitar, existem duas soluções que têm sido mais utilizadas. A primeira solução consiste num pano de alvenaria de espessura reduzida (Figura 12) e a segunda numa forra com placas de gesso cartonado com a respectiva estrutura de apoio que será fixada à parede (Figura 11). Em ambos os casos o isolamento térmico é aplicado no espaço intermédio entre paramento existente e a nova solução Parede exterior 2 Isolamento térmico 3 Caixa-de-ar 4 Contra-fachada em placas de geso cartonado 5 Estrutura de suporte da contra-fachada Figura 11 Contra-fachada em placas de gesso cartonado, adaptado de [16]. 1 Parede exterior 2 Isolamento térmico 3 Caixa-de-ar 4 Contra-fachada em alvenaria de tijolo 5 Revestimento interior Figura 12 Contra-fachada em alvenaria de tijolo, adaptado de [16]. 21

40 Apesar do facto de que qualquer uma das soluções reduzir a área útil dos compartimentos interiores, a segunda é em geral mais vantajosa por ser a que menos afecta a área útil e a consequente funcionalidade dos espaços interiores mesmo nos casos onde é deixada uma caixa-de-ar entre a parede existente e o isolamento térmico Reabilitação de fachadas com isolamento térmico por injecção em caixade-ar A reabilitação térmica de fachadas com reforço do isolamento térmico na caixa-de-ar das paredes duplas é possível de ser realizada por incorporação de materiais isolantes a granel (fibras ou grânulos de material isolante) ou de espumas isolantes de poliuretano injectadas directamente na caixa-de-ar (Tabela 4). Tabela 4 - Soluções de reabilitação térmica de fachadas com isolamento térmico por injecção em caixa-de-ar [8]. Localização do isolamento térmico Na caixa-de-ar (em paredes duplas) Injecção de produtos isolantes a granel Injecção de espumas isolantes Tipos de soluções Fibras ou flocos Grânulos de material isolante Espuma rígida de poliuretano Espuma de ureia-formaldeído Esta solução permite manter o aspecto exterior e interior das paredes e reduzir ao mínimo as operações de reposição dos respectivos paramentos uma vez que essas mesmas operações ficam limitadas à vedação dos furos de injecção. No entanto esta solução pode apresentar algumas limitações importantes, como por exemplo, o facto de a caixa-de-ar poder ter uma espessura pequena ou apresentar-se preenchida com argamassa ou detritos que, em qualquer dos casos, pode dificultar a aplicação homogénea do isolamento térmico ao longo da parede. A pressão de injecção do isolante deverá ser controlada para evitar a ocorrência de deformações na parede e garantir o completo preenchimento da caixa-de-ar. Para tal, o número e a distribuição dos furos de injecção deverá ser adequado e deverão ser realizados furos adicionais ou observação endoscópica para verificar esse preenchimento. Com este tipo de solução também não está assegurada a eliminação total de pontes térmicas já que na maioria das vezes a caixa-de-ar existente não é contínua ao longo de toda fachada e porque pode não ser possível o preenchimento total da caixa-de-ar com material isolante. 22

41 3. Reabilitação térmica de fachadas de edifícios com sistemas de isolamento pelo exterior (ETICS) Na Europa, a designação ETICS corresponde, de forma abreviada, a External Thermal Insulation Composite Systems embora esta denominação possa variar uma vez que, por exemplo, no Reino Unido é conhecido pelas siglas EWIS (External Wall Insulation Systems) e nos Estados Unidos da América e Canadá por EIFS (Exterior Insulation and Finish Systems) [18]. Em termos históricos, a difícil situação económica da Europa após a 2ª Guerra Mundial, o aumento do custo de aquecimento dos edifícios e a escassez de combustíveis foram, possivelmente, os principais responsáveis pelo desenvolvimento do primeiro sistema de revestimento de isolamento térmico pelo exterior. Estudos realizados nessa altura indicavam que o isolamento térmico dos edifícios seria mais eficaz quando aplicado pelo exterior permitindo aumentar o conforto térmico das habitações e ao mesmo tempo reduzir os gastos energéticos. É ainda durante a década de 40 do século XX que, na Suécia, surge um sistema de isolamento térmico de paredes constituído por lã mineral revestida por um reboco de cimento e cal [19]. Devido à crise energética dos finais dos anos 60 e início dos anos 70 registou-se um aumento no interesse por este tipo de revestimento com isolamento térmico pelo exterior que resultou num aumento significativo na reabilitação térmica de fachadas, sobretudo nos países do norte e centro da Europa. Na década de 80, uma estatística efectuada referia que o sistema de isolamento do tipo ETICS podia ser identificado em 40% dos novos edifícios europeus e já havia sido utilizado em 80% da totalidade dos edifícios que tinham sido objecto de reabilitação [20]. Em 2000, a EOTA (European Organization for Technical Approvals) criou um guia técnico específico para sistemas do tipo ETICS, o ETAG 004 (Guideline for European Technical Approval of External Thermal Insulation Composite Systems with Rendering) e que estabelece as principais directrizes para a utilização deste tipo de sistemas de forma a garantir a sua qualidade e homologação. Essa homologação é feita através das Aprovações Técnicas Europeias (ETA European Technical Approval) que estabelecem as garantias de que o sistema ETICS em causa está de acordo com a ETAG 004. Portugal apenas assistiu a uma utilização mais frequente do sistema de revestimento do tipo ETICS há cerca de vinte anos, a partir do início da década de 90, aquando do primeiro Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios (RCCTE) que veio trazer novas preocupações ao nível do conforto térmico. No tratamento da envolvente opaca das fachadas dos edifícios, quer sejam novos ou já existentes, o sistema ETICS confere uma adequada prestação na obtenção de bons níveis de isolamento térmico, permitindo de forma simples o enquadramento regulamentar, e uma consequente melhoria das condições de eficiência energética dos edifícios. Para além destes factores, estes sistemas permitem também a correcção de pontes térmicas que põem em causa o conforto térmico e ao mesmo tempo minimizam certo tipo de anomalias, como as condensações, que fragilizam a durabilidade dos materiais e a qualidade do ar interior. 23

42 3.1. Exigências de desempenho As exigências de desempenho relativamente aos sistemas ETICS estão definidas no guia ETAG 004 de 2013 (Guideline for European Technical Approval of External Thermal Insulation Composite Systems with Rendering) que foi desenvolvido pela Organização Europeia de Aprovações Técnicas (EOTA). Estas exigências estão definidas na ETAG 004 com a sigla ER que significa Essencial Requirements e que se dividem de acordo com os subcapítulos que abaixo se apresentam. Os requisitos apresentados devem também ser satisfeitos durante um período de vida útil economicamente razoável e todos os componentes devem conservar as suas propriedades durante esse período e em condições normais de manutenção [21] Resistência mecânica e estabilidade As exigências de resistência mecânica e estabilidade (ER1) não se aplicam a revestimentos do tipo ETICS, devido ao seu carácter não estrutural. De facto, é necessário que o sistema possua resistência mas esse parâmetro insere-se no requisito de segurança na utilização (ER4) [21] Segurança contra risco de incêndio As exigências de segurança contra risco de incêndio (ER2) dos sistemas ETICS estabelecem-se segundo a determinação das classes europeias de reacção ao fogo (de A1 a F) e variam de acordo com as especificações definidas na EN adoptada na regulamentação nacional de segurança contra incêndios através do Decreto-Lei nº 220/2008 (SCIE Segurança Contra Incêndios em Edifícios) Higiene, saúde e ambiente De acordo com as exigências de higiene, saúde e ambiente (ER3) o sistema deverá ter a capacidade de impedir a entrada de água para o interior da parede, independentemente de a sua proveniência ser de condensações internas, da humidade do ar ou do solo, da chuva ou da neve. Deverá ser possível o apoio de equipamentos de manutenção correntes, sem provocar danos ao sistema (por rotura ou perfuração) e este ainda deverá ter capacidade de se manter funcional após a ocorrência de choques. Adicionalmente, o sistema deve garantir a não emissão de substâncias poluentes e perigosas para o ambiente exterior, devendo respeitar as taxas limite definidas pela lei em vigor [21] Segurança na utilização As exigências de segurança na utilização (ER4) estabelecem que, durante o período de vida útil do sistema, não deverão verificar-se problemas de falta de aderência entre camadas, nem entre o próprio sistema e o suporte. O ETICS deverá manter-se estável e resistente à acção de cargas normais, tais como o peso próprio, vento (sucção), movimentos na estrutura do edifício, deformações devido a fenómenos como a retracção ou variações de temperatura, entre outros [21]. 24

43 Protecção contra o ruído Relativamente às exigências de protecção contra o ruído (ER5), a ETAG 004 de 2013 estabelece que o sistema ETICS não necessita de preencher este requisito, sendo esta responsabilidade da parede onde está aplicado o sistema Economia de energia e retenção de calor Nas exigências de economia de energia e retenção de calor (ER6) define-se que o sistema deve contribuir para uma economia de energia através da redução das necessidades de aquecimento (durante o inverno) e de arrefecimento (durante o verão). A resistência térmica deverá ser avaliada consoante cada caso, respeitando as exigências do REH Descrição e características dos componentes dos sistemas ETICS Conforme verificado no capítulo anterior, o sistema ETICS é um dos casos particulares de soluções de isolamento térmico aplicáveis em paredes exteriores. Este tipo de sistema é constituído por um conjunto de camadas sobrepostas que seguem uma ordem específica e pode ser aplicado em paredes de alvenaria (por exemplo constituídas por tijolos, blocos de betão ou blocos de betão celular) ou em paredes de betão (betonadas in situ ou pré-fabricadas). Genericamente, os ETICS integram uma camada de isolamento térmico aplicada na face exterior da parede, fixada por um produto de colagem e/ou por fixação mecânica. As placas podem possuir uma espessura variável de acordo com a resistência térmica que se pretende obter, normalmente entre 20 e 100 mm. Nos sistemas colados o produto usado como camada de base é em geral também usado como produto de colagem. Nos sistemas de fixação mecânica, a ligação ao suporte pode ser constituída por ancoragens directas do isolante ao suporte ou por perfis metálicos ancorados ao suporte, nos quais se encaixam as placas de isolamento. 1 - Suporte 2 - Argamassa de colagem 3 - Isolamento térmico 4 - Fixação mecânica 5 - Camada de base com armadura de material fibroso 6 - Camada de acabamento Figura 13 Descrição genérica da constituição dos sistemas ETICS, adaptado de [22]. 25

44 Sobre o isolamento é aplicada uma camada de base, normalmente constituída por uma argamassa de cimento modificada com resinas sintéticas, incorporando armaduras para melhoria da resistência à fendilhação e reforço da resistência aos choques. Por fim, na superfície, aplica-se a camada de acabamento que pode ter várias opções como pintura com tintas, revestimentos plásticos espessos (RPE) ou revestimentos minerais, de silicatos ou de cimento. É ainda possível usar revestimentos descontínuos, de ladrilhos cerâmicos, placas de pedra ou de outra natureza, embora estes tipos de acabamentos não estejam ainda previstos na ETAG 004 [23] (Figura 13) Suporte O suporte consiste na superfície vertical ou horizontal das fachadas exteriores onde é aplicado o sistema. Uma vez que na presente investigação apenas se pretende estudar a aplicação do sistema em paredes exteriores de edifícios existentes (reabilitação), o suporte pode-se dividir nos seguintes materiais: - alvenaria de blocos de betão, tijolo ou betão celular; - alvenaria com reboco de ligantes hidráulicos; - betão de inertes correntes ou leves; - painéis pré-fabricados de betão; - suportes pintados ou com revestimentos orgânicos ou minerais. No caso de reabilitação de fachadas, todos os suportes nos quais será aplicado o sistema ETICS por colagem deverão ser convenientemente preparados conforme se vai aprofundar nas secções seguintes. Devido ao facto de estes sistemas terem propriedades impermeabilizantes, não é recomendado a utilização destes sistemas em suportes antigos muito espessos e porosos, por alterar as condições de evaporação da água nessas paredes, pelo que não é apropriado para paredes antigas resistentes. Também pode ser aplicado em superfícies horizontais e inclinadas, desde que não estejam expostas directamente à acção da chuva. Assim, o suporte é um elemento fundamental para uma correcta aplicação do sistema em reabilitação de fachadas uma vez que este tipo de sistemas não é eficiente em fachadas muito irregulares e que necessitem de uma constante permeabilidade ao vapor de água como é o caso de paredes de alvenaria de pedra existentes nos edifícios antigos Produto de colagem e fixação mecânica Nos sistemas ETICS existem dois tipos de fixação do sistema ao suporte em que se pode ter sistemas colados, aos quais por vezes também se adicionam fixações mecânicas pontuais, ou sistemas fixos mecanicamente aos quais se pode adicionar também o processo de colagem [24]. O produto utilizado para a preparação da cola que irá permitir fixar o isolamento térmico ao suporte é normalmente um produto pré-doseado, fornecido em pó e ao qual se adiciona água na fase de obra e segundo as recomendações do fabricante. Alguns dos factores que influenciam a utilização de fixações mecânicas complementares à colagem são o tipo de isolamento térmico a usar no sistema e também a utilização de sistemas ETICS em 26

45 fachadas de edifícios altos e sobre uma forte acção do vento. Este tipo de fixação caracteriza-se por buchas em plástico de cabeça circular com uma dimensão aproximada de 90 mm de diâmetro e por um parafuso metálico no seu interior Isolamento térmico O isolamento térmico é um produto pré-fabricado, aplicado em placas com contorno plano ou com entalhe, que se destina a aumentar a resistência térmica da parede. O material utilizado tradicionalmente nos sistemas ETICS é o poliestireno expandido (EPS - expanded polystyrene) existindo no entanto outros materiais de isolamento térmico que também são utilizados para o efeito, nomeadamente o poliestireno extrudido (XPS - extruded polystyrene), a lã mineral (MW - mineral wool) e o aglomerado de cortiça expandida (ICB - insulation cork board) [24]. Independentemente do material escolhido, o isolamento térmico caracteriza-se genericamente por apresentar propriedades de baixa condutibilidade térmica, baixa absorção de água e baixo módulo de elasticidade transversal, entre outras [25]. Este tipo de propriedades varia em geral com a densidade do material. Relativamente à condutibilidade térmica, é possível observar na Tabela 5 que quanto mais denso é o material isolante, maior é o seu valor. Tabela 5 - Propriedades físicas dos vários tipos de isolamento térmico [26]. Poliestireno Expandido Poliestireno Extrudido Lã Mineral Aglomerado de cortiça expandido EPS XPS MW ICB Espessuras (mm) Densidade (kg/m 3 ) Condutibilidade térmica (W/m.K) Calor específico (J/kg.K) Resistência à compressão a 10% de deformação (kpa) Resistência ao fogo Euroclass E E A1 E No caso da lã mineral, esta assume um papel não só de isolante térmico como de acústico embora não seja ainda uma solução comummente adoptada em Portugal. O isolamento acústico conferido pelas paredes da fachada perde grande parte da eficiência se os restantes elementos, nomeadamente janelas e portas, não estiverem devidamente isolados. Por esta razão, apenas se deve investir num material isolante térmico e acústico (uma vez que, em regra, é mais dispendioso que, por exemplo, o EPS) em situações em que estejam projectados adequadamente ambos os sistemas de isolamento. Por outro lado, e comparativamente aos isolamentos derivados de poliestireno e da cortiça, a lã mineral 27

46 apresenta vantagens quanto à reacção ao fogo, evitando a propagação da chama e resistindo melhor em situação de incêndio. No que diz respeito ao aglomerado de cortiça expandido, e à semelhança do que acontece com a lã mineral, este tipo de isolamento também possui boas características acústicas em complemento ao isolamento térmico proporcionado. O bom desempenho térmico e absorção acústica do aglomerado de cortiça expandido são resultantes das características naturais das células que fazem parte da composição da cortiça. Em termos de projecto, a espessura do material isolante é calculada dependendo da eficiência térmica que se pretende incutir no sistema e da relação com o seu coeficiente de transmissão térmica de forma a cumprir a regulamentação aplicável Camada de base com armadura de material fibroso A camada de base é aplicada em pequena espessura sobre as placas de isolamento e a sua composição é normalmente mista (mistura de resina e cimento) e idêntica à do produto de colagem entre o suporte e o isolamento [19]. Na camada de base deverá integrar-se também a armadura de reforço, sendo esta a razão para que a sua aplicação seja feita em várias passagens. De uma forma geral, em sistemas normais, a armadura encontra-se no primeiro terço da espessura da camada de base relativamente ao isolante e o recobrimento corresponde aos 2/3 restantes. Esta camada permite conferir ao sistema resistência mecânica e protege-o da entrada de água. As suas propriedades devem incluir uma boa aderência ao isolante, elevada resistência à fendilhação, reduzida capilaridade, resistência à perfuração e aos choques [25]. As armaduras são incorporadas na camada base e correspondem a uma malha quadrada com abertura entre 3 e 5 mm, geralmente de fibra de vidro e com tratamento de protecção anti-alcalino. Embora tradicionalmente o material utilizado para a armadura seja a fibra de vidro, outros tipos de material são mencionados na ETAG 004, nomeadamente malhas soldadas de aço galvanizado e malhas plásticas [21]. Outro tipo de material utilizado actualmente é a fibra de carbono embora a sua utilização ainda não esteja massificada nos sistemas ETICS mais comuns e que estão presentes no nosso país. Independentemente do tipo de material, as funções da armadura são: - aumentar a resistência mecânica do sistema a impactos; - restringir as variações dimensionais da camada de base e assegurar a resistência à fissuração nas juntas entre placas de isolante. Em termos de aplicação da armadura, deverá optar-se pela aplicação de uma dupla armadura para melhorar a resistência ao choque em zonas mais críticas, normalmente ao nível das paredes junto a pavimentos de circulação pedonal e/ou automóvel e em pontos singulares como se verificará nas próximas secções. 28

47 Primário O primário é um produto que pode ser aplicado numa fina camada sobre a camada de base e tem como objectivo preparar o sistema para a aplicação do acabamento final, a partir da regulação da absorção e melhoria da aderência entre camadas. A sua composição deverá ser à base de resinas em solução aquosa, sendo necessário que possua compatibilidade com a alcalinidade da camada de base [27]. Alguns fabricantes defendem que a compatibilidade entre o acabamento e a camada de base é suficiente para não necessitar a aplicação de outro produto e por isso nem sempre se opta pela aplicação do primário Acabamento O material de acabamento mais comum em ETICS consiste numa pasta que se aplica com uma talocha, com espessuras entre 1 mm e 2,5 mm. O acabamento contribui para a protecção do sistema contra as intempéries climatéricas e assume o papel decorativo final, pelo que, desde que cumpra os requisitos que lhe são impostos, pode ser de variados materiais, texturas e cores [25]: - revestimento de ligante mineral ou misto; - outras tintas formuladas especificamente (resinas acrílicas, siloxanos, silicatos); - revestimentos cerâmicos, pétreos ou de outros elementos colados; - revestimentos de madeira, metálicos ou placas de vidro (embora não utilizados em Portugal, podemse encontrar já noutros países). Apesar do recurso recorrente a materiais colados ao sistema (como revestimentos cerâmicos, pétreos e outros), na maioria das vezes os mesmos ainda não estão aprovados nas Aprovações Técnicas Europeias que homologam o sistema ETICS, podendo decorrer deste facto incompatibilidades e anomalias entre este tipo de acabamento e as restantes camadas do sistema. Assim, é de realçar que os acabamentos utilizados deverão ser convenientemente testados e especificados no documento de homologação do sistema Acessórios Os ETICS são sistemas contínuos ao longo da fachada embora seja necessário que, em zonas descontínuas, a funcionalidade térmica do sistema não diminua. Por esta razão, existem acessórios que permitem manter a continuidade do sistema em pontos singulares tais como: - cantos salientes ou reentrantes; - ligações com elementos construtivos, como janelas ou mesmo a fixação ao suporte (Figura 14); - zonas de descontinuidade do sistema, como juntas entre placas, entre perfis ou juntas de dilatação (Figura 15). Assim, devem-se colocar em arestas perfis resistentes designados de cantoneiras (em alumínio, aço inoxidável, fibra de vidro ou ainda PVC) que posteriormente são revestidas pela camada de base para conferir homogeneidade ao sistema. Recomendam-se também perfis de alumínio que incorporem 29

48 armaduras conferindo assim à zona de aresta uma maior resistência através da dupla camada de armadura. Figura 14 Perfil perfurado em PVC com rede para pingadeira em janelas e portas [28]. Figura 15 Perfil em PVC com rede e membrana deformável, para remate de juntas de dilatação [28]. Nos remates de ligação entre elementos construtivos deve recorrer-se a perfis de arranque (inferiores e laterais para suporte do sistema), peitoris, rufos e capeamentos. Recomenda-se que os materiais escolhidos para rufos, capeamentos e perfis à vista seja zinco para os dois primeiros e alumínio anodizado para o último (Figura 16). Figura 16 Exemplos de dois perfis de esquina em PVC e alumínio e de um perfil de arranque inferior do sistema em alumínio [28]. Para as juntas de dilatação do edifício, existem perfis cobre juntas que admitem o movimento do suporte e permitem a continuidade e estanqueidade do sistema. Para além destes perfis deverá garantir-se a estanqueidade à entrada de água neste tipo de zonas do sistema onde existam descontinuidades. A escolha do material a utilizar para o preenchimento das juntas depende da sua compatibilidade química com o isolante utilizado, sendo comum o uso de mastiques elastómeros ou plásticos de 1ª categoria, como o silicone, o poliuretano ou acrílicos, e ainda cordões de espuma impregnada pré-comprimida [20]. Por vezes, é necessário recorrer-se a outros elementos acessórios como buchas para fixações mecânicas, blocos de fixação de EPS de densidade muito alta e bolachas em PVC para possibilitar a fixação de elementos exteriores ao sistema Especificação e disposições construtivas em projecto Actualmente, o sistema ETICS é uma solução de referência na reabilitação de fachadas mas uma das suas limitações reside no facto de existirem ainda dificuldades na sua integração em fachadas com geometrias irregulares. Para além deste facto, a implementação de um sistema ETICS provoca naturalmente um aumento da espessura das paredes exteriores que altera as dimensões originais 30

49 preconizadas pelo projecto de arquitectura e que poderá tornar-se incompatível com alguns elementos da construção. As soluções de integração do sistema em reabilitação variam e são dependentes de cada caso uma vez que as fachadas não são todas iguais, podendo algumas apresentar elementos únicos ou excepcionais. De facto, a selecção do sistema de revestimento sobre isolamento térmico pelo exterior depende do tipo de suporte, da zona climática onde se insere a construção, do nível de conforto pretendido, da exposição da parede aos choques, vento e chuva, do acabamento que se pretende e também das suas características de reacção ao fogo. Assim, antes da aplicação do sistema ETICS, e na fase de projecto, é essencial uma análise da envolvente exterior do edifício a fim de determinar os seguintes factores: - a escolha do sistema ETICS mais adequado tendo em conta o suporte, o tipo de arquitectura, as exigências do ponto de vista térmico e as exigências relativas à segurança contra incêndio; - a quantidade de parede a revestir; - o estado em que se encontra o suporte; - as características dos vãos; - a localização de sistemas de drenagem de águas pluviais, instalações eléctricas, juntas de dilatação e de grelhas de ventilação; - as características de eventuais terraços, varandas e/ou outros elementos salientes na fachada que existam; - o tipo de remate do edifício com o solo e também o tipo de cobertura. A análise destes factores poderá originar, por exemplo, a remoção e substituição de guarnecimentos de vãos, caixas de estores, sistemas de drenagem pluvial, tubagens exteriores, entre outros. A existência de pontos singulares nas fachadas também dificulta a aplicação do sistema e exige alguns cuidados na sua pormenorização e aplicação. Assim, a pormenorização do sistema em projecto é determinante para a obtenção de soluções que se possam adaptar às características da fachada, recorrendo a materiais adequados e a uma correcta execução futura [27]. A pormenorização do sistema implica o seguimento de alguns princípios e boas práticas que de seguida se exemplificam, tendo em conta as exigências funcionais do sistema ETICS e também o caso particular a reabilitar Os sistemas ETICS no âmbito do Regulamento de Segurança Contra Incêndio Outro aspecto importante a considerar no projecto de reabilitação de fachadas com o sistema ETICS são as classes de reacção ao fogo previstas no Regulamento de Segurança contra Incêndios em Edifícios (SCIE) e que poderão exigir uma adequada escolha do isolamento térmico que condiciona claramente a resistência ao fogo por parte do sistema. O Regulamento de Segurança Contra Incêndio em Edifícios estabelece exigências de comportamento ao fogo para os sistemas ETICS e para o isolamento térmico que o constitui de acordo com o definido na Tabela 6. 31

50 Tabela 6 - Reacção ao fogo dos sistemas ETICS e do isolamento térmico [29]. Elementos Edifícios de pequena altura (<9m) Edifícios de média altura (<28m) Edifícios com altura superior a 28m Sistema completo C-s3,d0 B-s3,d0 B-s2,d0 Isolante térmico E-d2 E-d2 B-s2,d0 De acordo com as características de cada isolamento térmico, já anteriormente definidas, o sistema ETICS com lã mineral (MW) é o único que poderá ser utilizado em edifícios com altura superior a 28m dado que a classe de reacção ao fogo mínima para o isolamento térmico prevista no SCIE é de B e a lã mineral (MW) é o único isolamento térmico, abordado nesta investigação, com reacção ao fogo de A Os sistemas ETICS no âmbito do REH Para a utilização do sistema ETICS na reabilitação térmica de uma fachada é necessário realizar, previamente, um correcto dimensionamento da espessura do material de isolamento térmico a utilizar. Esse cálculo depende da solução construtiva existente e proposta, da zona geográfica em que se localiza o edifício e da interacção entre os vários parâmetros que configuram a avaliação do comportamento térmico do edifício. Esse dimensionamento deverá verificar os valores definidos pelo REH para os coeficientes de transmissão térmica superficiais de referência para elementos opacos verticais (U ref) para cada zona climática de inverno definidas na Tabela I.01 do REH (Figura 17), tendo também em consideração os coeficientes de transmissão térmica dos elementos construtivos da fachada a reabilitar. Figura 17 Zonamento climático do país para inverno e verão [12]. O REH estabelece valores para os coeficientes de transmissão térmica superficiais de referência desde a entrada em vigor do regulamento e reforça essa exigência com novos valores que deverão ser respeitados a partir de 31 de Dezembro de 2015 (Tabela 7). 32

51 Tabela 7 Coeficientes de transmissão térmica superficiais de referência (U ref) de elementos opacos verticais [12]. Com a entrada em vigor do REH 31 de Dezembro de 2015 Zonas climáticas Zonas climáticas Zona I1 Zona I2 Zona I3 Zona I1 Zona I2 Zona I3 Localização Zona corrente da envolvente (W/m 2.ºC) (W/m 2.ºC) (W/m 2.ºC) (W/m 2.ºC) (W/m 2.ºC) (W/m 2.ºC) Portugal Continental Elementos opacos verticais Regiões Autónomas Elementos opacos verticais Pormenores construtivos tipo Na fase de projecto torna-se fundamental uma adequada concepção do sistema ETICS tendo em consideração o tipo de fachada a reabilitar de forma a evitar erros na execução da obra. Assim deverá adequar-se as exigências do sistema à geometria do edifício através de uma correcta pormenorização onde se evidencie os principais remates entre o suporte existente e o sistema ETICS a implementar. Todos os tipos de singularidades presentes nas diferentes fachadas devem ser mencionados em projecto e devidamente executados em obra sendo que, o não cumprimento desta recomendação, poderá reflectir-se na aparência e desempenho do sistema a longo prazo. Assim, nesta secção apresentam-se os principais pontos que devem ser pormenorizados quando se faz um projecto de reabilitação térmica com sistemas ETICS Remate do sistema em contacto com o solo Um dos pontos importantes a pormenorizar nestes sistemas é o seu contacto com o solo uma vez que é a zona de arranque do sistema e é também a zona que, normalmente, é mais sujeita a impactos que podem danificar o sistema. Em áreas de utilização pública, o reforço do revestimento do sistema é necessário até a uma altura de 2 m, junto ao solo, e que pode ser realizado com a introdução de dupla rede de fibra de vidro (Figura 18) [30] Legenda: 1 Suporte existente 2 Argamassa de colagem 3 Bucha de fixação mecânica 4 Isolamento térmico 5 Camada de base com rede de fibra de vidro reforçada 6 Acabamento 7 Fixação do perfil de arranque do sistema 8 Perfil de arranque do sistema 9 Impermeabilização da parede exterior Figura 18 Pormenor do remate do sistema junto ao solo adaptado de [31] 33

52 Remate do sistema com vãos No caso das zonas dos vãos, a pormenorização deverá definir o total recobrimento da parede exterior (lateralmente e superiormente aos vãos) até ao caixilho para que o sistema se torne mais eficiente e se corrijam eventuais pontes térmicas nesta zona da fachada (Figura 19). Em reabilitação, este total recobrimento da parede na zona dos vãos poderá inclusivamente não apresentar a mesma espessura de isolamento em relação à restante fachada dependendo para isso a adequação do sistema ao caso particular a reabilitar (Figura 20) Legenda: 1 Suporte existente 2 Caixilharia do vão 3 Isolamento térmico 4 Peitoril em pedra 5 Peitoril em alumínio Figura 19 Perspectivas do remate do sistema ETICS com os vãos para soluções com peitoril em pedra e em alumínio, adaptado de [31] Legenda: 1 Caixilharia do vão 2 Junta selada com cordão de material elástico e impermeável 3 Suporte existente 4 Isolamento térmico 5 Argamassa de colagem 6 Bucha de fixação mecânica 7 Camada de base com rede de fibra de vidro 8 Acabamento 9 - Peitoril Legenda: 1 Suporte existente 2 Bucha de fixação mecânica 3 Argamassa de colagem 4 Isolamento térmico 5 Camada de base com rede de fibra de vidro 6 Acabamento 7 Caixa de estore 8 Remate com perfil de pingadeira 9 Caixilharia do vão Figura 20 - Corte horizontal da zona do vão com a pormenorização do sistema ETICS, adaptado de [31]. Figura 21 Corte vertical da zona do vão e caixa de estore com a pormenorização do sistema ETICS, adaptado de [31]. 34

53 Nos parapeitos e soleiras de vãos, o desenho do remate deve impedir que a água da chuva escorra directamente pelo revestimento. Para tal, deve conter uma pendente para o exterior, para o escoamento da água, e uma projecção horizontal, para além do plano da fachada, de 3 a 4 cm com pingadeira na extremidade (Figura 21). É recorrente, em obras de reabilitação, a modificação da extensão do peitoril das janelas devido ao acrescento de espessura que o sistema introduz à fachada. As soluções possíveis e correntes passam pela substituição do peitoril existente por um novo de material semelhante colado através de uma argamassa epóxida, obrigando ao levantamento e reposição do caixilho da janela, ou aplicando um novo peitoril metálico, geralmente em alumínio e devidamente rematado com a caixilharia existente (Figura 19). Outras soluções consistem na aplicação de um perfil metálico, de reduzida espessura, com remate do tipo pingadeira projectante, sob a face inferior do peitoril existente, ou na colocação de uma forra metálica sobre o peitoril existente com pingadeira projectante e inclinação adequada. Estas soluções não obrigam à correcção e substituição da caixilharia e elementos construtivos confinantes Remate do sistema no limite superior da fachada Nos limites superiores das fachadas é necessário que o desenho dos remates esteja pensado de forma a impedir que a água da chuva escorra directamente sobre a superfície texturada do revestimento, arrastando e depositando detritos Legenda: 1 Capeamento em zinco ou alumínio 2 Isolamento térmico 3 Bucha de fixação mecânica 4 Suporte existente 5 Argamassa de colagem 6 Camada de base com rede de fibra de vidro 7 Acabamento Figura 22 - Pormenor do remate da platibanda com sistema ETICS, adaptado de [31]. Legenda: 1 Cobertura em telhas 2 Junta selada com cordão de material elástico e impermeável 3 Suporte existente 4 Argamassa de colagem 5 Bucha de fixação mecânica 6 Isolamento térmico 7 Camada de base com rede de fibra de vidro 8 - Acabamento Figura 23 - Pormenor do remate do sistema ETICS junto à cobertura inclinada, adaptado de [28]. Em reabilitação de fachadas e, após uma análise cuidada ao edifício a reabilitar, poderá ser necessário a alteração do sistema de remate e de protecção superior dos panos de fachada. Caso existam 35

54 beirados ou cornijas pode ser necessário corrigir o seu desenho para que se adaptem ao novo sistema de revestimento com ETICS (Figura 23). No caso dos remates nas platibandas do edifício, deverá optar-se pela substituição do capeamento existente por um capeamento em zinco ou alumínio uma vez que poderá não adaptar-se à espessura do sistema ETICS (Figura 22). Esse novo capeamento deverá possuir goteiras de maneira a que evite a escorrência de água pela fachada Remate do sistema com instalações técnicas Também a correcta pormenorização da compatibilização do sistema com as redes técnicas que possam existir ao nível da fachada se torna importante uma vez que, quando projectados e executados, estes pontos podem ser fonte de diversas anomalias. Assim terá de se ajustar a fixação da rede técnica (por exemplo um tubo de queda) à espessura total do sistema uma vez que a fixação deve ser sempre feita ao suporte e não ao sistema (Figura 24) Legenda: 1 Suporte existente 2 Varão roscado fixado com bucha química 3 Argamassa de colagem 4 Isolamento térmico 5 Camada de base com rede de fibra de vidro 6 Acabamento 7 Abraçadeira metálica para tubos de queda 8 Tubo de queda Figura 24 - Pormenor de fixação de um tubo de queda numa parede com sistema ETICS, adaptado de [28] Cuidados de execução em obras de reabilitação Neste tipo de sistemas, torna-se importante seguir um conjunto de recomendações no que diz respeito à sua execução em obra. Assim, convém seguir as indicações dadas pelos fornecedores dos sistemas e pelas próprias ETA. Assim as recomendações gerais para aplicação são [28]: - não aplicar o sistema em fachadas com inclinação superior a 45º; - não aplicar as argamassas com temperaturas atmosféricas inferiores a 5ºC e superiores a 30ºC; - evitar a aplicação em situação de vento forte; - não aplicar os materiais na eventualidade de poderem apanhar chuva enquanto não estiverem secos; - evitar a aplicação dos materiais sob a incidência directa dos raios solares; - não iniciar a aplicação do sistema sobre suportes em que não tenha decorrido pelo menos um mês sobre a sua execução (alvenarias, betão, reboco), para que se encontrem em condições de estabilidade e secagem adequados; 36

55 - para validação da textura e da cor do acabamento que se pretende ver aplicada, deverá ser prevista a realização de uma amostra padrão em obra; - a entidade aplicadora do sistema deverá ser reconhecida pelo fabricante. Para além destas recomendações gerais, existem outras recomendações específicas a cada fase de aplicação do sistema e que são descritas nos pontos seguintes Preparação do suporte Sendo os suportes elementos fundamentais para a aplicação do sistema ETICS em caso de reabilitação, os mesmos deverão ser normalmente absorventes, consistentes e isentos de poeiras ou óleos descofrantes. Os suportes em alvenaria de tijolo cerâmico e/ou betão deverão apresentar uma superfície plana, isenta de irregularidades e defeitos de planimetria superiores a 1cm quando controlados com uma régua de 2m de comprimento. Se esta condição não puder ser garantida, deverá ser regularizada a superfície através da aplicação de um reboco com resistência adequada a cada tipo de suporte. Os suportes deverão também ser verificados sob o ponto de vista da sua consistência, degradação e fissuração, devendo ser removidas as zonas que não ofereçam as condições à correcta aplicação do sistema ETICS. Os suportes em betão degradado deverão ser reparados e onde se inclui o tratamento de armaduras se necessário. Para uma adequada aplicação do sistema, deve-se reparar as zonas fissuradas sempre que as fissuras apresentem uma abertura superior a 0,5 mm [32] Arranque do sistema Após a preparação do suporte, deverá ter-se em consideração o arranque do sistema propriamente dito. O arranque do sistema poderá ocorrer acima do nível do solo, abaixo do nível do solo ou em encosto de terras. Assim, para o arranque acima do nível do solo o sistema ETICS deverá ser limitado no seu contorno inferior por um perfil de arranque em alumínio, de largura adequada à espessura das placas de isolamento que se pretenda utilizar. O perfil de arranque deverá posicionar-se pelo menos 5cm acima da cota mais elevada prevista para o terreno exterior, de modo a não se encontrar em contacto directo com este conforme referido anteriormente (Figura 18). O perfil será colocado em posição horizontal, fixado à parede por buchas para perfil de arranque, com espaçamento entre si inferior a 30 cm. Preferencialmente, a zona de suporte do perfil de arranque deve encontrar-se regularizada (rebocada por exemplo) para que este assente perfeitamente contra a sua superfície, sem ocos ou vazios. Não sendo possível, poderão ser usados espaçadores entre o perfil de arranque e a parede, encaixados nas buchas de fixação daquele, conjugando as várias espessuras disponíveis para ajustar ao plano da parede. Deverão ser deixadas juntas com pelo menos 2mm entre topos de perfis de arranque, realizadas usando ligadores em PVC, de modo a permitir absorver eventuais deformações do material. Estas juntas deverão ser posteriormente seladas com um cordão de mastique de poliuretano tipo pelo lado inferior [32]. 37

56 A superfície enterrada da parede de suporte deverá ser previamente impermeabilizada até um nível acima da posição do perfil de arranque, procurando impedir a penetração das águas do terreno para o interior da parede por ascensão capilar e pelo tardoz das placas de isolamento. No caso da aplicação do sistema em paredes enterradas ou parcialmente enterradas, as placas isolantes aplicadas na zona enterrada, e até cerca de 30 cm acima do nível do terreno, deverão ser em poliestireno extrudido (XPS) [32]. A superfície das placas isolantes na zona enterrada deverá ser revestida com um barramento impermeabilizante realizado com produto betuminoso até uma altura ligeiramente acima do nível do terreno. Como a espessura da placa de isolamento aplicada na zona corrente da fachada é normalmente superior à da placa da zona enterrada, será aplicado o perfil de arranque com uma junta de separação de pelo menos 5 mm com a placa enterrada que deverá ser selada com material elástico e impermeável. Encostada à superfície das placas isolantes enterradas deverá ser aplicada uma lâmina pitonada protectora em polietileno de alta densidade, que servirá de superfície para o encosto do material constituinte do fosso de drenagem das águas pluviais, devidamente recolhidas e encaminhadas para o colector [32] Montagem das placas de isolamento A partir do perfil de arranque, o sistema deverá ser montado de baixo para cima apoiando cada fiada de placas de isolamento sobre a anterior. Os contornos periféricos de cada placa deverão apresentarse ortogonais em relação aos adjacentes, para permitir um ajuste perfeito com as placas confinantes. No caso de suportes de alvenaria, as placas isolantes serão coladas ao suporte com a argamassa polimérica pré-doseada aplicada no seu verso. Deve-se aplicar a argamassa em cordão com 3 a 4cm de espessura e pelo menos 2cm de altura ao longo de todo o perímetro da placa e dois cordões transversais ou dois pontos de argamassa no centro da mesma (Figura 25). A aplicação dos cordões de argamassa deve ser realizada em dois passos consecutivos, consistindo o primeiro no espalhamento de uma camada de argamassa apertada contra a superfície da placa para que se entranhe na sua superfície e o segundo no espalhamento da argamassa sobre o primeiro barramento a formar o cordão [30]. Nos suportes rebocados, as placas isolantes serão coladas ao suporte com a argamassa polimérica pré-doseada aplicada no seu verso. Deve-se aplicar a argamassa em toda a superfície da placa, com talocha dentada (dente 9 ou 10mm) [32]. Em todos os casos as placas serão montadas em posição horizontal, em fiadas sucessivas, de baixo para cima, e contrafiadas em relação à fiada inferior. Do mesmo modo, nas esquinas, os topos das fiadas de placas deverão ser alternados, para facilitar o travamento do sistema (Figura 26) [30]. As placas serão colocadas na sua posição definitiva, pressionando-as contra o suporte de modo a esmagar a argamassa de colagem e, ao mesmo tempo, ajustá-las ao nível dos contornos e planimetria superficial com as placas adjacentes, de modo a não permitir folgas nas juntas e desalinhamentos na superfície exterior das placas de isolamento. A verticalidade e o ajustamento planimétrico de cada placa 38

57 em relação às adjacentes deverão ser permanentemente verificados, usando uma régua de 2m e nível de bolha de ar [30]. Figura 25 - Aplicação de cola na placa de isolamento térmico [28]. Figura 26 - Exemplo de montagem das placas de isolamento em cantos salientes e reentrantes [28]. Nos cantos das zonas envolventes dos vãos, as placas deverão ser montadas de forma a evitar que as juntas entre elas correspondam ao alinhamento das arestas do vão sendo que, para que esse facto ocorra, deverá ser executada uma placa de canto com uma forma em L de maneira a abraçar o mesmo Fixação mecânica complementar A fixação mecânica funciona como reforço da fixação das placas de isolamento através da instalação de buchas específicas para suportes rebocados ou em betão. As buchas são em material plástico e com cabeça circular perfurada com diâmetro 90 mm e prego de expansão e aperto (Figura 27). Figura 27 - Esquemas de reforço da fixação mecânica das placas de isolamento [28]. As buchas deverão ser de referência adequada à espessura da placa isolante a fixar. As cabeças circulares das buchas deverão ser pressionadas de modo a esmagar a superfície da placa isolante, para que não fiquem salientes do plano da mesma. As pequenas cavidades resultantes deverão ser posteriormente preenchidas com argamassa de revestimento através de uma operação prévia ao revestimento das placas [30] Revestimento das placas isolantes através da camada de base O revestimento das placas isolantes através da camada de base deverá será feito com a aplicação da argamassa em pelo menos duas camadas numa espessura total mínima de 2.5mm, incorporando uma armadura em rede de fibra de vidro, com tratamento anti-alcalino, malha aproximada de 4x4mm, massa por unidade de superfície de aproximadamente 160g/m 2 e resistência à tracção de aproximadamente 2100N/5cm [32]. A argamassa deverá ser aplicada por barramento, usando uma talocha metálica 39

58 inoxidável, e a rede de fibra de vidro deverá ser directamente aplicada sobre a primeira camada de barramento em estado fresco. A emenda entre os troços da rede de fibra de vidro deverá respeitar uma sobreposição de pelo menos 10cm [30]. As zonas do sistema expostas a acções de especial agressividade mecânica, nomeadamente as que são acessíveis a público (até 2 m de altura junto ao solo, em varandas e/ou terraços, etc.) deverão ser reforçadas através da incorporação de uma camada adicional de argamassa e da rede de fibra de vidro reforçada, com massa por unidade de superfície de aproximadamente 340g/m 2 e abertura da malha de, aproximadamente, 6x6mm. A camada final de barramento com a argamassa deverá ocultar integralmente as redes e as fixações mecânicas aplicadas anteriormente e nivelar a superfície do sistema antes da aplicação do revestimento final de acabamento. É conveniente deixar secar as argamassas pelo menos 3 dias antes da aplicação do revestimento de acabamento [32] Revestimento de acabamento A aplicação do revestimento de acabamento protector e decorativo deverá ser efectuado com, pelo menos, uma demão do primário de homogeneização de absorção, aplicado a rolo e pelo acabamento decorativo de base acrílica aplicado por barramento, através de talocha lisa em inox. Este revestimento deverá incorporar componentes anti-bacterianos e anti-fúngicos que promovem uma resistência à fixação e proliferação de microrganismos e fungos [32] Reforço dos pontos singulares O reforço dos pontos singulares é um dos cuidados mais relevantes na execução deste tipo de sistemas uma vez que podem ser zonas muito vulneráveis a vários tipos de anomalias. Assim, as arestas do sistema, em esquinas de paredes e contornos dos vãos, deverão ser reforçadas usando o perfil de esquina, em alumínio ou PVC, perfurado para a aderência das argamassas e incluindo rede de fibra de vidro com tratamento anti alcalino (Figura 28). Os perfis serão colados directamente sobre as placas isolantes com a mesma argamassa utilizada na colagem das placas. As juntas de dilatação deverão ser respeitadas através da interrupção do sistema ETICS e rematadas com o perfil de junta de dilatação aplicado sobre as placas isolantes. O espaço interior do perfil de junta de dilatação deverá ser selado com mastique sobre cordão de fundo de junta em espuma de polietileno (Figura 29). Nos encontros das placas isolantes com superfícies rígidas (caixilharias, planos salientes, varandas ou palas, remates de topo, etc.) deverá ser deixada uma junta aberta com cerca de 5mm, para ser preenchida com material elástico e impermeável [32]. Antes da aplicação do primeiro barramento da camada de base, deverá ser reforçada a superfície do sistema nos cantos da zona envolvente dos vãos. Este reforço deverá ser feito aplicando tiras da rede de fibra de vidro com cerca de 40x25cm 2, posicionadas com uma inclinação a 45º e coladas sobre as placas isolantes usando a argamassa de revestimento [32]. 40

59 Figura 28 - Reforço do sistema em esquinas de paredes com a aplicação do perfil de esquina [33]. Figura 29 Remate de uma junta de dilatação com a aplicação do perfil de junta de dilatação [33]. Nas padieiras das janelas ou portas, deverá ser aplicado um perfil de pingadeira abraçando a aresta do plano da fachada com o plano interior do vão, permitindo realizar o reforço da aresta e evitar o recuo da água que escorre da fachada. O mesmo perfil deverá ser utilizado no remate de elementos salientes existentes nas fachadas como são o caso de varandas e palas de sombreamento. Nas ombreiras das janelas, o sistema deverá dobrar até ao encontro com a caixilharia, de forma a evitar possíveis pontes térmicas. O remate da placa isolante com a caixilharia será realizado através de uma junta aberta de pelo menos 5mm entre os dois elementos, selada com um cordão de material elástico e impermeável e aplicação do perfil de remate de janela colado ao caixilho Controlo de qualidade Um sistema ETICS é constituído por várias camadas e diferentes constituintes mas como revestimento exterior de fachadas o seu comportamento deverá ser sempre analisado como um todo. Assim, e apesar de os diferentes constituintes do sistema poderem ser vendidos em separado, torna-se essencial a utilização de um sistema cujos constituintes estejam certificados e homologados de acordo com a ETAG 004 (Guideline for European Technical Approval of External Thermal Insulation Composite Systems with Rendering) para que possam ser utilizados em conjunto. Este facto é importante para assegurar um controlo de qualidade em obra e também para que no futuro não resultem anomalias indesejáveis Manutenção e reparação durante o período de vida útil Segundo a ETAG 004 a vida útil expectável para as condições de serviço de um sistema ETICS são 25 anos, sendo que o fim de vida útil depende dos seguintes factores: - condições ambientais a que está sujeito; - qualidade dos componentes e a sua compatibilidade; - boa aplicação/execução; - manutenção adequada. Outros documentos, como o CSTB (Centre Scientifique et Technique du Batiment) e a UEAtc (Directivas UEAtc para a homologação de sistemas de isolamento térmico exterior de fachadas por 41

60 revestimento delgado sobre isolante), definem como 30 anos o período de vida útil de referência dos ETICS [34]. As acções de manutenção sobre os sistemas ETICS são normalmente de limpeza e de pintura podendo também acontecer a necessidade de reparações localizadas, tendo em consideração o contexto em que o edifício ou a zona particular do edifício estão inseridos. Estas reparações localizadas advêm do facto de certas zonas de um edifício estarem mais susceptíveis à ocorrência de anomalias de perfuração do sistema devido, por exemplo, a actos de vandalismo Limpeza e pintura do sistema Os revestimentos de acabamento final usados nos sistemas ETICS podem acumular sujidade e desenvolver fungos ou outros micro-organismos na sua superfície ao longo do tempo, evidenciando a necessidade de uma intervenção de limpeza. A limpeza corrente da superfície dos paramentos revestidos com ETICS pode ser executada por escovagem com água simples, ou usando uma solução de limpeza recomendada pelo fabricante. Neste último caso deve proceder-se em seguida a uma lavagem cuidadosa com água limpa [30]. É no entanto importante que esta operação não seja demasiado prolongada para limitar a quantidade de humidade introduzida no sistema. A pintura do sistema poderá ser efectuada através da aplicação de uma tinta acrílica aquosa após cuidadosa limpeza do paramento [30] Reparações localizadas do sistema A acção de reparação implica a substituição dos materiais na zona afectada sendo que este tipo de operação poderá decorrer das anomalias de perfuração e/ou destacamento do sistema. Na operação de reparação, deverão ser seguidos os seguintes passos [30]: - com uma faca afiada cortar até ao isolante uma zona do revestimento de forma regular e dimensões superiores à área danificada em cerca de 100 mm em todo o contorno; - cortar com um disco uma área de isolante de forma regular, ultrapassando a área degradada em cerca de 75 mm em todo o contorno; - limpar o suporte do produto de colagem e de qualquer sujidade; - colar cuidadosamente na zona limpa uma porção de isolante idêntico ao extraído, com dimensões apropriadas para encaixar perfeitamente no corte produzido; - aplicar a camada de base sobre a superfície substituída, tendo o cuidado de não manchar o produto de acabamento à volta e colocando armadura entre demãos com sobreposição de cerca de 65 mm sobre a original, bem embebida na camada de base, que deve ficar afastada do acabamento em bom estado; - aplanar as irregularidades e disfarçar a ligação; - após secagem de pelo menos três dias, aplicar o produto de acabamento, idêntico ao original, afinando cor e textura a condizer com o existente; - tratar e disfarçar a ligação entre materiais; 42

61 Na maioria das vezes, esta metodologia para a reparação deste tipo de anomalia fica normalmente visível a posteriori uma vez que nem sempre se consegue disfarçar o novo remate. Esta situação ocorre porque não é habitual refazer-se a camada de acabamento final em todo o pano da fachada intervencionada Casos práticos Na Europa, vários estudos foram realizados sobre a aplicação dos sistemas ETICS na reabilitação de edifícios existentes desde os anos 70. Estes estudos permitiram também perceber melhor a evolução ao longo dos anos deste tipo de sistemas no que diz respeito às suas vantagens, desvantagens, anomalias e também manutenção. Assim, um número considerável de edifícios de habitação com sistemas ETICS foi várias vezes inspeccionado desde 1975 pelo departamento de Física das Construções do Instituto Fraunhofer. Os resultados destas inspecções repetidas podem ser resumidos da seguinte forma [18]: - os danos ou degradação do ETICS em fachadas não são mais frequentes do que nas paredes de alvenaria rebocadas; - existe uma maior susceptibilidade nos sistemas ETICS para o crescimento de micro-organismos devido à acção da chuva ou a condensações; - os custos e as periocidades de manutenção nos sistemas ETICS são comparáveis às paredes exteriores tradicionais e o mesmo é válido para os outros aspectos de durabilidade. Para além de estudos realizados no âmbito da vida útil dos sistemas ETICS, também a necessidade de utilização de isolamentos térmicos com maior desempenho e menor espessura é um problema que tem vindo a ser estudado e que, em alguns países do norte da Europa, já se começa a aplicar estes novos tipos de soluções de isolamento em sistemas ETICS. Um desses exemplos é o desenvolvimento de painéis de isolamento com vácuo muito mais eficientes sob o ponto de vista do desempenho térmico e muito mais finos que as restantes alternativas. Esses painéis de isolamento com vácuo são constituídos por um núcleo o qual é colocado a vácuo no interior de um painel, por exemplo, de poliestireno expandido para que possam ser aplicados em fachadas através do sistema ETICS (Figura 30) [35]. Figura 30 Exemplo de um núcleo em vácuo colocado no interior de um painel de poliestireno expandido [36]. 43

62 Os painéis com vácuo apresentam algumas desvantagens como a sua fragilidade e o facto de isso poder implicar que durante a fase de montagem possam ser facilmente danificados e também o facto de poderem apresentar pontes térmicas [37], [38]. Figura 31 Sobreposição alternada das placas de isolamento por forma a evitar pontes térmicas [36]. Neste tipo de painéis, e para que as pontes térmicas sejam completamente eliminadas, é conveniente a construção de duas camadas de placas de isolamento sobrepostas de forma alternada para que não se verifiquem pontes térmicas, conforme se pode observar na Figura 31. No que diz respeito ao nosso país, um dos maiores projectos a nível nacional no âmbito da reabilitação térmica de fachadas com sistemas ETICS foi a reabilitação do conjunto habitacional Vila d Este no concelho de Vila Nova de Gaia (Figura 32). Esta iniciativa de reabilitação foi promovida pelo Município e do projecto fazem parte 19 edifícios constituídos por 2085 fogos e 76 estabelecimentos comerciais que apresentavam diversas anomalias que punham em causa a qualidade de vida dos moradores [39]. Figura 32 - Imagens dos edifícios antes e após a reabilitação térmica de fachadas [39]. Após levantamento e análise das diversas anomalias decidiu-se utilizar a solução de reabilitação térmica com sistema ETICS de forma a garantir uma eficiente reabilitação, com resolução das patologias das paredes de fachada existentes e um necessário contributo para a eficiência energética global, conferindo resistência térmica adequada às paredes e corrigindo as pontes térmicas existentes [39]. 44

63 4. Desempenho e optimização dos sistemas ETICS Este capítulo da presente investigação tem como objectivo a definição de um caso de estudo prático de um edifício a necessitar de reabilitação térmica, anterior à entrada em vigor da primeira regulamentação das características de comportamento térmico dos edifícios (RCCTE) e, ao mesmo tempo, representativo de uma das épocas de construção com mais edifícios existentes em Portugal, de acordo com os censos de Neste caso de estudo pretende-se analisar o comportamento térmico e desempenho energético de um piso tipo do edifício antes de ser intervencionado, mantendo as características construtivas originais das paredes exteriores, e após a reabilitação térmica, onde se irá ensaiar várias soluções de isolamento térmico pelo exterior (ETICS) para as diferentes orientações solares. No que diz respeito à simulação das características originais das paredes exteriores, irá realizar-se uma simulação com paredes duplas de alvenaria de tijolo furado com caixa-de-ar e sem isolamento térmico (solução existente) e uma outra opção com parede simples de alvenaria de tijolo furado. Para a análise do comportamento térmico e energético do caso estudo para as diferentes soluções, irá utilizar-se o programa informático de simulação dinâmica EnergyPlus. As simulações irão ser executadas para a estação de aquecimento, e para a estação de arrefecimento definidas de acordo com o RCCTE. Posteriormente à simulação dinâmica irá analisar-se o custo-óptimo das soluções de reabilitação de acordo com o estabelecido na EPBD de O custo-óptimo de uma solução de reabilitação consiste num valor teórico que minimiza o custo global dessa solução num dado horizonte de projecto predefinido, e que engloba o custo de construção da solução, o custo da energia necessária para o conforto térmico associado à solução, e o custo de manutenção da solução. Este valor pode ser determinado a partir da curva de custos correspondendo à zona mais baixa, e portanto de menor custo. Com o objetivo de aplicar esta metodologia de cálculo devem ser determinados diversos parâmetros importantes para o cálculo do custo-óptimo. Os valores adoptados para estes parâmetros encontramse ao longo das subsequentes secções da análise de custo-óptimo e são eles: o ciclo de vida económico esperado para o edifício e seus elementos, a taxa de desconto, os factores de energia primária, os diferentes custos relacionados com as medidas associadas às soluções de poupança energética nos edifícios, e o preço da energia Caracterização do caso de estudo O caso de estudo escolhido é um piso tipo de um edifício residencial de 10 pisos que é constituído por quatro apartamentos e tem as quatro fachadas exteriores. Este facto permitirá uma análise de desempenho em função dos pontos cardeais, uma vez que cada uma das fracções está orientada para cada um desses pontos cardeais (Norte, Sul, Este e Oeste). Para além desse facto, existem mais dois edifícios iguais nos lotes adjacentes (assinalados a vermelho na Figura 33), o que permite equacionar uma possível lógica de repetição na estratégia de reabilitação. 45

64 Figura 33 Fotografias aéreas do caso de estudo e dos edifícios adjacentes com as mesmas características construtivas, adaptado de [40] Localização O edifício localiza-se nos Olivais em Lisboa, na Avenida Cidade de Luanda, lote 479 e é constituído por dez pisos destinados a habitação. A sua construção data de 1967 e o projecto de arquitectura é da autoria do Arquitecto Manuel Taínha. O edifício está implantado à cota 49m e, como foi referido anteriormente, foram construídos mais dois edifícios iguais na mesma rua (Figura 34). Figura 34 Planta de localização e fotografias exteriores do edifício caso de estudo (fotografias do autor). 46

65 Zonamento climático O Regulamento de Desempenho Energético dos Edifícios de Habitação (REH) divide o país em três zonas climáticas distintas de Inverno (I1, I2 e I3) e de Verão (V1, V2 e V3). No presente caso, o edifício em estudo localiza-se em Lisboa, que se integra na zona climática de Inverno I1 e de Verão V2 (Figura 35). A cota de implantação do edifício, segundo a planta topográfica, é de 49 m, o que não origina qualquer alteração da zona climática segundo o REH uma vez que está abaixo dos 109m de altitude. Segundo o mesmo regulamento, a duração da estação de aquecimento será de 5,3 meses e a duração da estação de arrefecimento terá a duração de 4 meses (Junho, Julho, Agosto e Setembro). Figura 35 Zonamento climático de inverno e verão para Portugal [12] e localização do caso estudo Geometria O piso tipo do edifício apresenta quatro apartamentos com tipologia T3 designados por AP01-E, AP02- N, AP03-O e AP04-S, cujas orientações são Este, Norte, Oeste e Sul, respectivamente (Figura 36 e Figura 37). Todos os apartamentos são simétricos entre si e cada um deles tem uma área de pavimento de 74.13m 2 e um pé direito livre de 2.8m. A envolvente exterior opaca de cada um dos apartamentos ocupa aproximadamente 77% da área total exterior, sendo os restantes 23% destinados a envidraçados. Todos os apartamentos têm uma varanda exterior com uma laje superior de sombreamento e parapeitos em alvenaria de tijolo furado e rebocado. Na maioria dos pisos as varandas estão fechadas com caixilharia de alumínio mas na estratégia de reabilitação que se vai implementar considera-se a remoção dessa caixilharia de forma a recuperar a estética original do edifício. No centro do piso tipo encontra-se o núcleo vertical de acessos composto pelas escadas, elevadores e átrios de entrada nos apartamentos. 47

66 Figura 36 Planta do piso tipo com a definição dos quatro apartamentos (desenho do autor). AP02-N AP04-S AP03-O AP01-E AP01-E AP03-O AP04-S AP02-N Figura 37 Perspectiva sul e perspectiva norte do modelo tridimensional do piso tipo do edifício em estudo (desenho do autor) Caracterização dos elementos construtivos Nesta secção efectuar-se-á a descrição dos diferentes elementos construtivos originais do caso estudo para as diferentes opções de reabilitação com ETICS. Estas opções de reabilitação irão ser materializadas nas paredes exteriores sendo que os restantes elementos construtivos (vãos envidraçados, paredes separadoras de fogos, pavimentos e tectos) irão sempre manter a sua constituição original e não será implementada nestes elementos nenhuma solução de reabilitação Paredes exteriores No que diz respeito à envolvente exterior do edifício, assumem-se como soluções originais ou anteriores à reabilitação térmica a solução actualmente existente de paredes duplas de alvenaria de tijolo furado (com dois panos de 110mm de espessura), com caixa-de-ar com 50mm de espessura e sem isolamento térmico designada de SO1 (Tabela 8) e uma outra opção com parede simples de alvenaria de tijolo furado (com 220mm de espessura) designada por SO2 (Tabela 9). Esta última opção é também uma solução existente em muitos edifícios anteriores ao primeiro RCCTE. 48

67 Tabela 8 - Constituição e coeficiente de transmissão térmica da parede exterior dupla com caixa-de-ar SO1 [41]. Espessura Condutibilidade térmica Resistência térmica e (m) λ (W/m.ºC) R [(m 2.ºC)/W] Resistência superficial exterior Reboco Tijolo furado de Caixa-de-ar Tijolo furado de Reboco Resistência superficial interior Espessura total (m) Coeficiente de Transmissão Térmica U (W/m 2.ºC) 1.09 Tabela 9 Constituição e coeficiente de transmissão térmica da parede exterior simples SO2 [41] Espessura Condutibilidade térmica Resistência térmica e (m) λ (W/m.ºC) R [(m 2.ºC)/W] Resistência superficial exterior Reboco Tijolo furado de Reboco Resistência superficial interior Espessura total (m) Coeficiente de Transmissão Térmica U (W/m 2.ºC) Paredes divisórias e separadoras de fogos Dado que neste caso estudo o importante é analisar o comportamento térmico e energético de cada apartamento/zona térmica como um todo, as paredes divisórias interiores de cada apartamento não irão ser consideradas na simulação dinâmica e apenas irão ser consideradas as paredes separadoras de fogos. Tabela 10 Constituição e coeficiente de transmissão térmica das paredes divisórias e separadoras dos fogos [41]. Espessura Condutibilidade térmica Resistência térmica e (m) λ (W/m.ºC) R [(m 2.ºC)/W] Resistência superficial interior Estuque Reboco Tijolo furado de Reboco Estuque Resistência superficial interior Espessura total (m) Coeficiente de Transmissão Térmica U (W/m 2.ºC) 1.75 As paredes separadoras de fogos são paredes interiores que fazem a separação entre apartamentos e consequentes zonas térmicas. A solução construtiva existente, e que se implementa na simulação, é constituída por um pano de alvenaria de tijolo furado com 110mm de espessura e duas camadas de 49

68 reboco e estuque com uma espessura total de 20mm em ambas as faces da alvenaria de tijolo (Tabela 10) Pavimentos e tectos O pavimento e tecto do caso de estudo irão estar em contacto com outros apartamentos de características semelhantes, pelo que se assume que a temperatura ambiente seja também semelhante. Assim adopta-se uma solução construtiva igual para pavimento e tecto que é definida por duas camadas constituídas por estuque e reboco com um total de 20mm de espessura, uma laje de betão armado de 200mm, uma betonilha de regularização de 30mm e um pavimento cerâmico de 10mm de espessura (Tabela 11). Tabela 11 Constituição e coeficiente de transmissão térmica dos pavimentos e tectos dos fogos [41]. Espessura Condutibilidade térmica Resistência térmica e (m) λ (W/m.ºC) R [(m 2.ºC)/W] Resistência superficial interior ascendente Pavimento cerâmico Betonilha de regularização Laje de betão Reboco Estuque Resistência superficial interior descendente Espessura total (m) Coeficiente de Transmissão Térmica U (W/m 2.ºC) Vãos envidraçados No caso dos vãos envidraçados, adoptou-se a solução existente de vidro simples incolor de 6mm e que não irá sofrer intervenções de reabilitação, de acordo com a Tabela 12. Tabela 12 Constituição e coeficiente de transmissão térmica dos vãos envidraçados [41]. Espessura Condutibilidade térmica Resistência térmica e (m) λ (W/m.ºC) R [(m 2.ºC)/W] Resistência superficial exterior Vidro Resistência superficial interior Espessura total (m) Coeficiente de Transmissão Térmica U (W/m 2.ºC) 5.74 Para o cálculo das necessidades energéticas para a estação de arrefecimento estabeleceu-se também a utilização de dispositivos de protecção solar (persianas exteriores de réguas plásticas) que são activados sempre que a radiação solar incidente nos vãos seja superior a 300W/m 2, estando esta opção desactivada para a estação de aquecimento. 50