ANÁLISE DO CONFORTO TÉRMICO DE EDIFÍCIOS UTILIZANDO AS ABORDAGENS ANALÍTICA E ADAPTATIVA

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1 ANÁLISE DO CONFORTO TÉRMICO DE EDIFÍCIOS UTILIZANDO AS ABORDAGENS ANALÍTICA E ADAPTATIVA Hélder Silva Almeida Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil Júri Presidente: Professor Doutor Augusto Martins Gomes Orientador: Professor Doutor António Heleno Domingues Moret Rodrigues Vogal: Professor Doutor Manuel Guilherme Caras Altas Duarte Pinheiro Outubro de 2010

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3 Dedico este trabalho aos meus pais e irmãos. E ao meu avô Manuel. Com saudade.. I

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5 Agradecimentos A realização e concretização de uma dissertação de mestrado, pela sua dimensão e complexidade, envolve mais pessoas que não apenas o seu autor. Deste modo, e marcando este trabalho a etapa final de um percurso não só de cinco anos como estudante universitário, mas também de dezoito anos enquanto estudante dos diversos níveis de ensino, quero expressar o meu agradecimento a algumas pessoas pela contribuição valorosa que sempre prestaram. Ao Professor Doutor António Moret Rodrigues, orientador científico desta dissertação, agradeço a sua orientação empenhada e séria, a sua disponibilidade e sugestões que contribuíram para o enriquecimento deste trabalho. Aos meus pais expresso a minha gratidão pelo apoio e motivação sempre prestados. À minha mãe, em especial, gostaria de agradecer as inúmeras palavras de incentivo que muito contribuíram para que conseguisse chegar aqui. Aos meus irmãos, João e Bruno, e às minhas avós endereço, igualmente, o meu obrigado pela motivação constante que me deram. À minha prima Sara pela ajuda com os textos em inglês. Ao meu primo Paulo pelos fins-de-semana tão reconfortantes para quem está separado de casa por um oceano. Ao Diogo, pela sua amizade e companheirismo desde a primeira hora no IST e na residência universitária. Ao Jorge, pela sua amizade, pelas intermináveis horas de trabalho em conjunto ao longo destes anos no IST, pelas importantes contribuições que deu para a realização deste trabalho e, ainda, pelos momentos divertidos que me proporcionou. Ao Joaquim, pela sua amizade e companheirismo. III

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7 Resumo Com a melhoria das condições de vida, verificada nas últimas décadas em Portugal e no mundo, temse assistido a um importante desenvolvimento dos atributos funcionais dos edifícios, onde o conforto térmico assume um papel importante. Todavia, o garante de condições interiores de conforto térmico acarreta, na maioria dos casos, um aumento do consumo energético dos edifícios, colidindo com a crescente problemática e preocupação ambiental referente ao elevado dispêndio de recursos naturais para produção energética e emissões poluidoras associadas a este processo. É neste âmbito que a análise do conforto térmico de edifícios em regime de funcionamento livre torna-se relevante, enquanto forma de estudo da resposta dos edifícios às condições ambientais exteriores, sem recurso a sistemas de climatização artificial. Edifícios que apresentem melhores indicadores de conforto térmico em regime de funcionamento livre corresponderão a um menor esforço energético de reposição das condições interiores de conforto. Deste modo, neste trabalho, avalia-se o conforto térmico de edifícios com diferentes soluções construtivas representativas da evolução regulamentar verificada em Portugal, procurando-se analisar alguns dos factores que condicionam as características térmicas dos ambientes interiores em regime de funcionamento livre. A avaliação do conforto térmico é efectuada por meio de duas abordagens de análise: analítica e adaptativa, a qual contempla a intervenção dos ocupantes na procura das condições interiores de conforto térmico. Este trabalho divide-se em três grandes partes, realizando-se na primeira um enquadramento teórico do tema, a apresentação dos casos de estudo e metodologia na segunda e, por último, a apresentação e análise dos resultados na terceira parte. PALAVRAS-CHAVE: Conforto térmico de edifícios; Regime de funcionamento livre; Abordagem analítica e adaptativa; Indicadores de conforto térmico; Temperatura de conforto; Limite de conforto; EnergyPlus. V

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9 Abstract Together with the improvement of life conditions during the last decades in Portugal and worldwide, we have witnessed a growing demand for more functional options while conceiving construction plans, particularly in what concerns thermal comfort. Nonetheless, the guarantee of indoor thermal comfort, normally, means an increase in energy consumption. This fact collides directly with our rising environmental concerns, since it implies the high consumption of natural resources to produce energy, generating consequently more pollution. It is in this context that the thermal comfort analysis of freerunning buildings gains relevance in the study of the buildings thermal response to outdoor environmental conditions, without the resource to air-conditioning systems. Free-running buildings that evidence better thermal comfort indicators will demand a lower energetic effort to replace the indoors thermal comfort conditions. Bearing that in mind, in this study we evaluate the thermal comfort of buildings with different construction solutions, representative of the evolution of Portuguese regulations, and try to analyze some of the factors that standardize their indoors thermal conditions. The assessment of the thermal comfort is achieved by two analysis approaches: the theoretical model and the adaptive model which includes the occupants efforts to reach interior thermal comfort. This project is organized in three sections. In the first section, we can find a theoretical framework, in the second part, we introduce the readers to several study cases and methodology, and, finally, in the third section, we discuss the results of this study. KEYWORDS: Thermal comfort in buildings; Free-running mode; Theoretical and adaptive models; Thermal comfort indicators; Comfort temperature; Comfort limits; EnergyPlus. VII

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11 Índice Capítulo I Introdução Motivação e enquadramento Objectivos Estrutura do trabalho...3 Capítulo II Análise do conforto térmico Noção de conforto térmico Balanço térmico do corpo humano Índices de conforto térmico Abordagem analítica Abordagem empírica/adaptativa Normalização existente sobre o conforto térmico ISO 7730: Ambientes térmicos moderados - Determinação dos índices PMV e PPD e especificações das condições para conforto ISO 7726: Ambientes térmicos - Instrumentos e métodos para medição dos parâmetros físicos ISO 8996: Ergonomia - Determinação da taxa de calor metabólico ISO 10551: Ergonomias de ambientes térmicos - Verificação da influência do ambiente térmico usando escalas subjectivas de julgamento ISO 9920: Ergonomia de ambientes térmicos - Estimativa do isolamento térmico e resistência evaporativa de uma indumentária ANSI/ASHRAE Standard Ambientes térmicos - Condições para ocupação humana EN 15251: Parâmetros ambientais interiores para projecto e avaliação do desempenho energético de edifícios abordando a qualidade do ar, ambiente térmico, iluminação e acústica Capítulo III Apresentação dos casos de estudo Capítulo IV Metodologia Modelo analítico adoptado - Metodologia de Fanger (PMV e PPD) IX

12 4.2. Modelo adaptativo/empírico adoptado Modelo adaptativo - ANSI/ASHRAE Standard Modelo adaptativo - EN 15251: Estudo SCATs Definição dos períodos de conforto/desconforto Intervalo de conforto - Modelo analítico (PMV e PPD) Intervalo de conforto - Modelo adaptativo - ASHRAE Intervalo de conforto - Modelo adaptativo - EN 15251: Estudo SCATs Parâmetros caracterizadores dos períodos de desconforto Apresentação do programa de simulação dinâmica - EnergyPlus Descrição do programa Valores de entrada do EnergyPlus (Inputs) Parâmetros de simulação (Simulation Paremeters) Localização - Clima (Location - Climate) Materiais e elementos da envolvente (Surface Construction Elements) Zonas e Geometria (Thermal Zone Description/Geometry) Horários (Schedules) Ganhos internos (Space gains) Renovação de ar (AirFlow) Dados de saída do EnergyPlus (Outputs) Relatório da simulação (Report) Capítulo V Apresentação e análise dos resultados Zona climática I1 - Ficheiro climático de Lisboa Temperaturas de conforto - Modelos adaptativos - Lisboa Edifício em Lisboa respeitando o RCCTE - Decreto-Lei n. o 80/ Solução L Piso intermédio Piso de cobertura Edifício em Lisboa respeitando o RCCTE-Decreto-Lei n. o 40/90 - Solução L Piso intermédio Piso de cobertura Edifício em Lisboa com solução construtiva definida antes da entrada em vigor da primeira regulamentação térmica em Portugal - Solução L X

13 Piso intermédio Piso de Cobertura Zona I2 - Ficheiro climático do Porto Temperaturas de conforto - Modelos adaptativos - Porto Edifício no Porto respeitando o RCCTE - Decreto-Lei n. o 80/ Porto Piso intermédio Piso de cobertura Edifício no Porto respeitando o RCCTE - Decreto-Lei n. o 49/90 - Solução P Piso intermédio Piso de cobertura Edifício no Porto com solução construtiva definida antes da entrada em vigor da primeira regulamentação térmica em Portugal - Solução P Piso intermédio Piso de cobertura Zona climática I3 - Ficheiro climático de Bragança Temperaturas de conforto - Modelos adaptativos - Bragança Edifício em Bragança respeitando o RCCTE - Decreto-Lei n. o 80/ Solução B Piso intermédio Piso de cobertura Edifício em Bragança respeitando o RCCTE - Decreto-Lei n. o 40/90 - Solução B Piso intermédio Piso de cobertura Edifício em Bragança com solução construtiva definida antes da entrada em vigor da primeira regulamentação térmica em Portugal - Solução B Piso intermédio Piso de cobertura Capítulo VI Conclusões Referências bibliográficas Anexos XI

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15 Índice de Figuras Figura Nomograma da temperatura efectiva normal (para pessoas normalmente vestidas) [7]...9 Figura Relação entre os índices PPD (percentagem previsível de insatisfeitos) e PMV (voto médio estimado) Figura Extensão da zona de conforto em torno da zona neutra para situações com oportunidades adaptativas (a) boa, (b) baixa e (c) inexistente [18] Figura Correlação entre a temperatura de conforto e a temperatura média mensal exterior para edifícios climatizados e em regime de funcionamento livre [19] Figura Intervalos de conforto de temperaturas operativas para espaços não climatizados [21].. 17 Figura Limites de conforto superiores e inferiores para as temperaturas interiores de edifícios em regime de funcionamento livre, em função da temperatura média exterior exponencialmente ponderada [23] Figura Planta do piso tipo com fracção direita e esquerda (T2) e tipo de paredes usados Figura 3.2 Diagrama de estudos paramétricos efectuados Figura 4.1 Diagrama representativo do funcionamento do EnergyPlus - adaptado de [29] Figura Temperaturas de conforto - modelos adaptativos - e temperaturas de projecto do RCCTE [25] - Lisboa Figura Distribuição do número de horas com desconforto pelos meses da estação convencional de arrefecimento, piso intermédio, orientação Sul, somb. exterior 70% área activa, L Figura Número de horas com desconforto para a estação de arrefecimento em função da orientação do edifício, piso intermédio, sombreamento exterior 70% área activa, L Figura Graus-hora de desconforto para a estação de arrefecimento, piso intermédio, em função da orientação, sombreamento exterior 70% área activa, L Figura Número de horas com desconforto para a estação de aquecimento em função da orientação do edifício, piso intermédio, sem sombreamento, L Figura Graus-hora de desconforto (frio) para a estação de aquecimento em função da orientação, piso intermédio, sem sombreamento, L Figura Sobrearrefecimento médio diário ( o C), estação de aquecimento, piso intermédio, sem sombreamento, L Figura Número de horas com desconforto para a estação de arrefecimento em função da orientação do edifício, piso de cobertura, sombreamento exterior 70% área activa, L Figura Graus-hora de desconforto para a estação de arrefecimento, piso de cobertura, em função da orientação, sombreamento exterior 70% área activa, L Figura Número de horas com desconforto para a estação de aquecimento em função da orientação do edifício, piso de cobertura, sem sombreamento, L Figura Graus-hora de desconforto (frio) para a estação de aquecimento em função da orientação, piso de cobertura, sem sombreamento, L Figura Temperaturas interiores, zona 1, ao longo de um dia do mês de Julho, orientação Sul, sombreamento exterior 70% área activa, L XIII

16 Figura Distribuição do número de horas com desconforto pelos meses da estação convencional de arrefecimento, piso intermédio, orientação Sul, somb. exterior 70% área activa, L Figura Número de horas com desconforto para a estação de arrefecimento em função da orientação do edifício, piso intermédio, sombreamento exterior 70% área activa, L Figura Graus-hora de desconforto para a estação de arrefecimento, piso intermédio, em função da orientação, sombreamento exterior 70% área activa, L Figura Número de horas com desconforto para a estação de aquecimento em função da orientação do edifício, piso intermédio, sem sombreamento, L Figura Graus-hora de desconforto (frio) para a estação de aquecimento em função da orientação, piso intermédio, sem sombreamento, L Figura Sobrearrefecimento médio diário ( o C), estação de aquecimento, piso intermédio, sem sombreamento, L Figura Número de horas com desconforto para a estação de arrefecimento em função da orientação do edifício, piso de cobertura, sombreamento exterior 70% área activa, L Figura Graus-hora de desconforto para a estação de arrefecimento, piso de cobertura, em função da orientação, sombreamento exterior 70% área activa, L Figura Número de horas com desconforto para a estação de aquecimento em função da orientação do edifício, piso de cobertura, sem sombreamento, L Figura Graus-hora de desconforto (frio) para a estação de aquecimento em função da orientação, piso de cobertura, sem sombreamento, L Figura Temperaturas interiores, zona 1, ao longo de um dia do mês de Julho, orientação Sul, sombreamento exterior 70% área activa, L Figura Distribuição do número de horas com desconforto pelos meses da estação convencional de arrefecimento, piso intermédio, orientação Sul, somb. exterior 70% área activa, L Figura Número de horas com desconforto para a estação de arrefecimento em função da orientação do edifício, piso intermédio, sombreamento exterior 70% área activa, L Figura Indicadores de conforto para a estação de arrefecimento, piso intermédio, em função da orientação, sombreamento exterior 70% área activa, L Figura Número de horas com desconforto para a estação de aquecimento em função da orientação do edifício, piso intermédio, sem sombreamento, L Figura Graus-hora de desconforto (frio) para a estação de aquecimento em função da orientação, piso intermédio, sem sombreamento, L Figura Sobrearrefecimento médio diário ( o C), estação de aquecimento, piso intermédio, sem sombreamento, L Figura Número de horas com desconforto para a estação de arrefecimento em função da orientação do edifício, piso de cobertura, sombreamento exterior 70% área activa, L Figura Indicadores de conforto para a estação de arrefecimento, piso de cobertura, em função da orientação, sombreamento exterior 70% área activa, L Figura Número de horas com desconforto para a estação de aquecimento em função da orientação do edifício, piso de cobertura, sem sombreamento, L XIV

17 Figura Graus-hora de desconforto (frio) para a estação de aquecimento em função da orientação, piso de cobertura, sem sombreamento, L Figura Temperaturas interiores, zona 1, ao longo de um dia do mês de Julho, orientação Sul, sombreamento exterior 70% área activa, L Figura Temperaturas de conforto - modelos adaptativos - e temperaturas de projecto do RCCTE [25] - Porto Figura Distribuição do número de horas com desconforto pelos meses da estação convencional de arrefecimento, piso intermédio, orientação Sul, somb. exterior 70% área activa, P Figura Número de horas com desconforto para a estação de arrefecimento em função da orientação do edifício, piso intermédio, sombreamento exterior 70% área activa, P Figura Indicadores de conforto para a estação de arrefecimento, piso intermédio, em função da orientação, sombreamento exterior 70% área activa, P Figura Número de horas com desconforto para a estação de aquecimento em função da orientação do edifício, piso intermédio, sem sombreamento, P Figura Graus-hora de desconforto (frio) para a estação de aquecimento em função da orientação, piso intermédio, sem sombreamento, P Figura Sobrearrefecimento médio diário ( o C), estação de aquecimento, piso intermédio, sem sombreamento, P Figura Número de horas com desconforto para a estação de arrefecimento em função da orientação do edifício, piso de cobertura, sombreamento exterior 70% área activa, P Figura Indicadores de conforto para a estação de arrefecimento, piso de cobertura, em função da orientação, sombreamento exterior 70% área activa, P Figura Número de horas com desconforto para a estação de aquecimento em função da orientação do edifício, piso de cobertura, sem sombreamento, P Figura Graus-hora de desconforto (frio) para a estação de aquecimento em função da orientação, piso de cobertura, sem sombreamento, P Figura Temperaturas interiores, zona 1, ao longo de um dia do mês de Julho, orientação Sul, sombreamento exterior 70% área activa, P Figura Distribuição do número de horas com desconforto pelos meses da estação convencional de arrefecimento, piso intermédio, orientação Sul, somb. exterior 70% área activa, P Figura Número de horas com desconforto para a estação de arrefecimento em função da orientação do edifício, piso intermédio, sombreamento exterior 70% área activa, P Figura Indicadores de conforto para a estação de arrefecimento, piso intermédio, em função da orientação, sombreamento exterior 70% área activa, P Figura Número de horas com desconforto para a estação de aquecimento em função da orientação do edifício, piso intermédio, sem sombreamento, P Figura Graus-hora de desconforto (frio) para a estação de aquecimento em função da orientação, piso intermédio, sem sombreamento, P Figura Sobrearrefecimento médio diário ( o C), estação de aquecimento, piso intermédio, sem sombreamento, P XV

18 Figura Número de horas com desconforto para a estação de arrefecimento em função da orientação do edifício, piso de cobertura, sombreamento exterior 70% área activa, P Figura Graus-hora de desconforto para a estação de arrefecimento, piso de cobertura, somb. exterior 70% área activa, P Figura Número de horas com desconforto para a estação de aquecimento, piso de cobertura, sem sombreamento, P Figura Graus-hora de desconforto (frio) para a estação de aquecimento em função da orientação, piso de cobertura, sem sombreamento, P Figura Temperaturas interiores, zona 1, ao longo de um dia do mês de Julho, orientação Sul, sombreamento exterior 70% área activa, P Figura Distribuição do número de horas com desconforto pelos meses da estação convencional de arrefecimento, piso intermédio, orientação Sul, somb. exterior 70% área activa, P Figura Número de horas com desconforto para a estação de arrefecimento em função da orientação do edifício, piso intermédio, sombreamento exterior 70% área activa, P Figura Indicadores de conforto para a estação de arrefecimento, piso intermédio, em função da orientação, sombreamento exterior 70% área activa, P Figura Número de horas com desconforto para a estação de aquecimento em função da orientação do edifício, piso intermédio, sem sombreamento, P Figura Graus-hora de desconforto (frio) para a estação de aquecimento em função da orientação, piso intermédio, sem sombreamento, P Figura Sobrearrefecimento médio diário ( o C), estação de aquecimento, piso intermédio, sem sombreamento, P Figura Número de horas com desconforto para a estação de arrefecimento em função da orientação do edifício, piso de cobertura, sombreamento exterior 70% área activa, P Figura Graus-hora de desconforto para a estação de arrefecimento, piso de cobertura, somb. exterior 70% área activa, P Figura Número de horas com desconforto para a estação de aquecimento, piso de cobertura, sem sombreamento, P Figura Graus-hora de desconforto (frio) para a estação de aquecimento em função da orientação, piso de cobertura, sem sombreamento, P Figura Temperaturas interiores, zona 1, ao longo de um dia do mês de Julho, orientação Sul, sombreamento exterior 70% área activa, P Figura Temperaturas de conforto - modelos adaptativos - e temperaturas de projecto do RCCTE [25] - Bragança Figura Distribuição do número de horas com desconforto pelos meses da estação convencional de arrefecimento, piso intermédio, orientação Sul, somb. exterior 70% área activa, B Figura Número de horas com desconforto para a estação de arrefecimento em função da orientação do edifício, piso intermédio, sombreamento exterior 70% área activa, B Figura Indicadores de conforto para a estação de arrefecimento, piso intermédio, em função da orientação, sombreamento exterior 70% área activa, B XVI

19 Figura Número de horas com desconforto para a estação de aquecimento, piso intermédio, sem sombreamento, B Figura Graus-hora de desconforto (frio) para a estação de aquecimento em função da orientação, piso intermédio, sem sombreamento, B Figura Sobrearrefecimento médio diário ( o C), estação de aquecimento, piso intermédio, sem sombreamento, B Figura Número de horas com desconforto para a estação de arrefecimento em função da orientação do edifício, piso de cobertura, sombreamento exterior 70% área activa, B Figura Graus-hora de desconforto para a estação de arrefecimento, piso de cobertura, somb. exterior 70% área activa, B Figura Número de horas com desconforto para a estação de aquecimento, piso de cobertura, sem sombreamento, B Figura Graus-hora de desconforto (frio) para a estação de aquecimento em função da orientação, piso de cobertura, sem sombreamento, B Figura Temperaturas interiores, zona 1, ao longo de um dia do mês de Julho, orientação Sul, sombreamento exterior 70% área activa, B Figura Distribuição do número de horas com desconforto pelos meses da estação convencional de arrefecimento, piso intermédio, orientação Sul, somb. exterior 70% área activa, B Figura Número de horas com desconforto para a estação de arrefecimento em função da orientação do edifício, piso intermédio, sombreamento exterior 70% área activa, B Figura Indicadores de conforto para a estação de arrefecimento, piso intermédio, em função da orientação, sombreamento exterior 70% área activa, B Figura Número de horas com desconforto para a estação de aquecimento, piso intermédio, sem sombreamento, B Figura Graus-hora de desconforto (frio) para a estação de aquecimento em função da orientação, piso intermédio, sem sombreamento, B Figura Sobrearrefecimento médio diário ( o C), estação de aquecimento, piso intermédio, sem sombreamento, B Figura Número de horas com desconforto para a estação de arrefecimento em função da orientação do edifício, piso de cobertura, sombreamento exterior 70% área activa, B Figura Indicadores de conforto para a estação de arrefecimento, piso de cobertura, em função da orientação, sombreamento exterior 70% área activa, método da norma ASHRAE-55, B Figura Número de horas com desconforto para a estação de aquecimento, piso de cobertura, sem sombreamento, B Figura Graus-hora de desconforto (frio) para a estação de aquecimento em função da orientação, piso de cobertura, sem sombreamento, B Figura Temperaturas interiores, zona 1, ao longo de um dia do mês de Julho (sombreamento exterior 70% área activa) e Fevereiro (sem sombreamento), orientação Sul, B Figura Distribuição do número de horas com desconforto pelos meses da estação convencional de arrefecimento, piso intermédio, orientação Sul, somb. exterior 70% área activa, B XVII

20 Figura Número de horas com desconforto para a estação de arrefecimento em função da orientação do edifício, piso intermédio, sombreamento exterior 70% área activa, B Figura Indicadores de conforto para a estação de arrefecimento, piso intermédio, em função da orientação, sombreamento exterior 70% área activa, método da norma ASHRAE-55, B Figura Número de horas com desconforto para a estação de aquecimento, piso intermédio, sem sombreamento, B Figura Graus-hora de desconforto (frio) para a estação de aquecimento em função da orientação, piso intermédio, sem sombreamento, B Figura Sobrearrefecimento médio diário ( o C), estação de aquecimento, piso intermédio, sem sombreamento, B Figura Número de horas com desconforto para a estação de arrefecimento em função da orientação do edifício, piso de cobertura, sombreamento exterior 70% área activa, B Figura Indicadores de conforto para a estação de arrefecimento, piso de cobertura, em função da orientação, sombreamento exterior 70% área activa, B Figura Número de horas com desconforto para a estação de aquecimento, piso de cobertura, sem sombreamento, B Figura Graus-hora de desconforto (frio) para a estação de aquecimento em função da orientação, piso de cobertura, sem sombreamento, B Figura Temperaturas interiores, zona 1, ao longo de um dia do mês de Julho, orientação Sul, sombreamento exterior 70% área activa, B XVIII

21 Índice de Quadros Quadro Nível de metabolismo em função da actividade física desenvolvida [9]...6 Quadro Resistências térmicas do vestuário [9]...8 Quadro Escala de sensação térmica - adaptado de [9] Quadro Efeito dos erros adaptativos [18] Quadro Temperaturas de conforto obtidas no projecto SCATs [24] Quadro Coeficientes de transmissão térmica de referência (U - W/m 2o C) do actual RCCTE - adaptado de [25] Quadro Coeficientes de transmissão térmica máximos admissíveis (U - W/m 2o C) do actual RCCTE - adaptado de [25] Quadro Coeficientes de transmissão térmica de referência (U - W/m 2o C) do anterior RCCTE - adaptado de [26] Quadro Coeficientes de transmissão térmica máximos admissíveis (U - W/m 2o C) do anterior RCCTE - adaptado de [26] Quadro Critérios de classificação de edifícios em regime de funcionamento livre e faixas de temperaturas aceitáveis face à temperatura de conforto. Adaptado de [23] Quadro Indicadores definidos para caracterizar os períodos com desconforto Quadro Número de horas com desconforto para a estação convencional de arrefecimento, piso intermédio, fachada principal orientada a Sul, L Quadro Graus-hora de desconforto, estação de arrefecimento, piso intermédio, orientação Sul, L Quadro Número de horas com desconforto para a estação convencional de arrefecimento, piso de cobertura, fachada principal orientada a Sul, L Quadro Número de horas com desconforto para a estação convencional de arrefecimento, piso intermédio, fachada principal orientada a Sul, L Quadro Graus-hora de desconforto, estação de arrefecimento, piso intermédio, orientação Sul, L Quadro Número de horas com desconforto para a estação convencional de arrefecimento, piso de cobertura, fachada principal orientada a Sul, L Quadro Número de horas com desconforto para a estação convencional de arrefecimento, piso intermédio, fachada principal orientada a Sul, L Quadro Número de horas com desconforto para a estação convencional de arrefecimento, piso de cobertura, fachada principal orientada a Sul, L Quadro Graus-hora de desconforto, estação de arrefecimento, piso de cobertura, orientação Sul, L Quadro Número de horas com desconforto para a estação convencional de arrefecimento, piso intermédio, fachada principal orientada a Sul, P Quadro Graus-hora de desconforto, estação de arrefecimento, piso intermédio, orientação Sul, P XIX

22 Quadro Número de horas com desconforto para a estação convencional de arrefecimento, piso de cobertura, fachada principal orientada a Sul, P Quadro Número de horas com desconforto para a estação convencional de arrefecimento, piso intermédio, fachada principal orientada a Sul, P Quadro Graus-hora de desconforto, estação de arrefecimento, piso intermédio, orientação Sul, P Quadro Número de horas com desconforto para a estação convencional de arrefecimento, piso de cobertura, fachada principal orientada a Sul, P Quadro Número de horas com desconforto para a estação convencional de arrefecimento, piso intermédio, fachada principal orientada a Sul, P Quadro Graus-hora de desconforto, estação de arrefecimento, piso intermédio, orientação Sul, P Quadro Número de horas com desconforto para a estação convencional de arrefecimento, piso de cobertura, fachada principal orientada a Sul, P Quadro Número de horas com desconforto para a estação convencional de arrefecimento, piso intermédio, fachada principal orientada a Sul, B Quadro Graus-hora de desconforto, estação de arrefecimento, piso intermédio, orientação Sul, B Quadro Número de horas com desconforto para a estação convencional de arrefecimento, piso de cobertura, fachada principal orientada a Sul, B Quadro Número de horas com desconforto para a estação convencional de arrefecimento, piso intermédio, fachada principal orientada a Sul, B Quadro Número de horas com desconforto para a estação convencional de arrefecimento, piso de cobertura, fachada principal orientada a Sul, B Quadro Número de horas com desconforto para a estação convencional de arrefecimento, piso intermédio, fachada principal orientada a Sul, B Quadro Número de horas com desconforto para a estação convencional de arrefecimento, piso de cobertura, fachada principal orientada a Sul, B XX

23 Abreviaturas SCE Sistema de Certificação Energética RSECE Regulamento dos Sistemas Energéticos de Climatização dos Edifícios RCCTE Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios ASHRAE American Society of Heating Refrigerating and Air-Conditioning Engineers ISO International Organization for Standardization SCATs Smart Controls and Thermal Comfort XXI

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25 Simbologia PMV Voto médio estimado PPD Percentagem previsível de insatisfeitos T c Temperatura de conforto T c -LS Limite superior do intervalo de conforto para as temperaturas interiores T c -LI Limite inferior do intervalo de conforto para as temperaturas interiores T i Temperatura interior XXIII

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27 Capítulo I 1. Introdução No capítulo I apresenta-se a motivação e enquadramento do presente trabalho bem como os seus objectivos e estrutura Motivação e enquadramento O conforto ambiental, proporcionado pelos edifícios aos seus ocupantes, assume uma crescente importância na fase de projecto dos mesmos, enquanto factor condicionante da saúde e produtividade de quem utiliza o património edificado. A par do aumento demográfico mundial nas últimas seis décadas, mais que duas vezes [1], verificouse, para o mesmo período, que a economia mundial quintuplicou [2], sendo esta evolução acompanhada pela melhoria das condições de vida das populações, especialmente dos países desenvolvidos. Em correspondência com o desenvolvimento tecnológico e aumento do padrão de vida das sociedades modernas, a concepção dos edifícios ocupados pelo Homem, quer para habitação quer para trabalho ou lazer, passou a ser orientada por um conjunto de exigências funcionais nas quais o conforto ganha particular destaque por ser de percepção imediata e directa para o utilizador. Atendendo a que no dia-a-dia o Homem passa grande parte do seu tempo dentro das edificações, torna-se importante garantir que os edifícios projectados e construídos ofereçam níveis de conforto adequados, os quais são determinados por factores como a poluição do ar interior, o ruído, a iluminação e o ambiente térmico. Neste contexto, tendo em conta a condição de homeotermia do ser humano (manutenção de uma temperatura interna corporal aproximadamente constante), o balanço térmico entre o corpo dos utilizadores do edifício e o seu ambiente interno ganha relevância entre os factores atrás enunciados, uma vez que qualquer alteração da temperatura dos ambientes interiores acarreta um dispêndio adicional de esforço biológico para recuperação da condição homeotérmica, acentuando-se a sensação de desconforto e fadiga, com consequências negativas para a saúde e rendimento dos ocupantes dos edifícios [3]. Por outro lado, associado ao garante do conforto térmico dos edifícios está o recurso a equipamentos e sistemas artificiais de climatização que representam uma importante fatia do consumo energético imputado aos edifícios, o que levanta a problemática relativa ao consumo excessivo de recursos naturais associados à produção de energia. Em Portugal, o sector residencial, com aproximadamente 3,3 milhões de edifícios, é responsável pelo consumo de 17% da energia primária em termos nacionais, representando cerca de 29% do consumo total de energia eléctrica do país [4]. Relativamente às utilizações finais da energia, a parcela dispendida para a climatização dos ambientes interiores deste tipo de edifícios assume o valor de 25% do total de energia consumida [4], 1

28 mostrando-se de relativa importância o controlo deste consumo enquanto medida que se enquadre nas políticas da sustentabilidade ambiental, tendência que tem vindo a adquirir uma crescente relevância na actualidade. Em consonância com esta linha de preocupação e com o intuito de promover a melhoria do desempenho energético dos edifícios de acordo com as condições climáticas externas e locais, assim como as exigências relativas à climatização interior e rentabilidade económica [5], surge, em 2002, a Directiva 2002/91/CE do Parlamento Europeu e do Conselho de 16 de Dezembro de 2002 relativa ao desempenho energético dos edifícios. Esta directiva obrigou à implementação, nos Estados Membros, de um sistema de certificação energética (SCE), que, em Portugal, se consubstanciou na revisão do Regulamento dos Sistemas Energéticos de Climatização dos Edifícios - RSECE (Decreto- Lei n. o 79/2006, de 4 de Abril) -, do Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios - RCCTE (Decreto-Lei n. o 80/2006, de 4 de Abril) - e no desenvolvimento de um sistema de certificação energética nacional. Nesta problemática do conforto e energia surgem assim dois grandes objectivos - assegurar o conforto térmico, por um lado, e limitar os consumos de energia, por outro. É fácil perceber que estes dois objectivos são de difícil conciliação, pois à melhoria das condições de conforto está normalmente associado um incremento do consumo energético, com todas as consequências económicas e ambientais daí inerentes. É neste sentido, e reconhecendo que muita da legislação e regulamentação existente relativa ao projecto do desempenho térmico dos edifícios está vocacionada para a vertente do consumo energético associado à climatização artificial, que a avaliação das condições de conforto térmico proporcionadas por edifícios construídos, respeitando ou não a regulamentação, se assume de particular interesse. O presente trabalho debruça-se sobre esta temática, procurando dar a conhecer e explicar, à luz das normas existentes, o nível de conforto térmico proporcionado pelos edifícios sem sistemas de climatização activos - regime de funcionamento livre. Este estudo permitirá evidenciar a importância que a concepção arquitectónica e construtiva dos edifícios tem sobre as condições de conforto térmico proporcionadas e, consequentemente, sobre o esforço energético necessário para assegurar os níveis recomendados Objectivos Reconhecendo que a análise do conforto térmico de edifícios afigura-se como uma tarefa com um amplo espectro de análise pela diversidade de tipologias, arquitectura e usos dos edifícios, há que definir e delimitar o objecto de estudo deste trabalho. Assim, neste estudo procede-se à avaliação das condições de conforto térmico verificadas nos edifícios do sector residencial. Como mencionado no enquadramento do tema do trabalho, revela-se pertinente estudar até que ponto o edifício apenas pelas suas características construtivas assegura condições de conforto térmico, sem recorrer a equipamentos e sistemas mecânicos de climatização - edifícios em regime de funcionamento livre. Edifícios que em regime de funcionamento livre assegurem níveis de conforto 2

29 mais elevados apresentarão um menor consumo energético para debelar o diferencial entre o nível de conforto térmico proporcionado pelo próprio edifício e as condições ideais de conforto. De igual forma, ao longo da vida de um edifício não se verifica um funcionamento constante dos equipamentos de aquecimento e arrefecimento (avaria ou opção do utilizador), existindo períodos, mais ou menos expressivos, durante os quais o edifício está em regime de funcionamento livre, sendo esta mais uma das razões para a relevância do objectivo mais geral deste trabalho - análise do conforto térmico em edifícios residenciais. No âmbito do objectivo geral deste trabalho, procura-se avaliar as condições de conforto térmico das soluções construtivas representativas da maioria do património edificado residencial em Portugal, analisando-se soluções construtivas que, para cada uma das zonas climáticas de Inverno estipuladas pelo RCCTE (condicionantes da solução construtiva da envolvente opaca das zonas a projectar), sejam representativas da actualidade, correspondente ao mais recente RCCTE (Decreto-Lei n. o 80/2006, de 4 de Abril), do período em que vigorava o anterior RCCTE (Decreto-Lei n. o 40/90, de 6 de Fevereiro) e do período anterior à entrada em vigor da primeira regulamentação térmica (RCCTE). Figura, ainda, como objectivo específico deste trabalho, a análise da influência da orientação do edifício, dispositivo de sombreamento adoptado e ainda da localização da fracção - piso intermédio ou de cobertura - nos resultados do conforto térmico do edifício em regime de funcionamento livre. Com vista a quantificar e caracterizar o conforto térmico dos edifícios analisados avalia-se: número de horas com desconforto; sobreaquecimento/sobrearrefecimento médio diário dos períodos com desconforto; distribuição diária dos períodos de desconforto; evolução das temperaturas interiores face aos limites de conforto; comparação dos resultados obtidos pelas diferentes abordagens e métodos de análise de conforto térmico. Por último, refere-se que com este trabalho pretende-se, também, avaliar e comparar os resultados de análises efectuadas pelas duas abordagens de análise de conforto térmico - analítica e empírica - adoptadas pelas principais normas internacionais que têm como objecto de estudo o conforto térmico em edifícios Estrutura do trabalho Este trabalho é constituído por seis capítulos. No capítulo I é feita a introdução, onde se enquadra o tema do trabalho, explica-se a motivação do estudo, enunciam-se os objectivos da dissertação e apresenta-se a organização e estrutura da mesma. No capítulo II apresentam-se os fundamentos teóricos subjacentes à análise de conforto térmico dos edifícios, introduzindo-se as duas abordagens da análise de conforto térmico - analítica e empírica - e 3

30 os principais factores condicionantes do conforto térmico. Ainda neste capítulo aborda-se, no geral, a evolução dos diferentes estudos realizados no âmbito desta temática até à actualidade. Reserva-se o capítulo III para a apresentação dos casos de estudo, justificando-se as diferentes opções tomadas e hipóteses assumidas. O capítulo IV abarcará a apresentação da metodologia de estudo que será adoptada, nomeadamente na definição dos critérios de conforto térmico e dos indicadores mais utilizados na sua avaliação. Abordar-se-á, ainda, a descrição do programa de simulação dinâmica (EnergyPlus) utilizado para a realização deste estudo, explicitando-se os seus parâmetros mais determinantes para a definição dos edifícios e soluções construtivas adoptadas. O capítulo V destina-se à apresentação dos resultados do estudo desenvolvido, procurando-se enfatizar os dados de maior relevância retirados da realização do trabalho. As conclusões são feitas no capítulo VI, reflectindo a análise dos resultados efectuada no capítulo anterior. 4

31 Capítulo II 2. Análise do conforto térmico Este capítulo é dedicado à apresentação da noção de conforto térmico, à descrição dos factores que condicionam este tipo de conforto em edifícios, à explicação das abordagens de análise do conforto térmico em edifícios e ainda a uma revisão bibliográfica de carácter geral Noção de conforto térmico O conforto térmico é a condição da mente que expressa satisfação com o seu ambiente térmico [6]. Deste modo, e à semelhança das outras noções de conforto, o conforto térmico demonstra-se de difícil definição na medida em que estando dependente da satisfação de determinadas condições fisiológicas quantificáveis, é igualmente condicionado por factores subjectivos (variantes pessoais) cuja quantificação reveste-se de uma elevada complexidade. Como referido, a noção de conforto térmico relaciona-se com a satisfação de aspectos físico - biológicos resultantes da condição de homeotermia do homem, funcionando o corpo humano praticamente a temperaturas constantes, oscilando estas entre 36,1 o C e 37,2 o C, em condições de saúde [3]. A manutenção desta temperatura é conseguida através do aparelho termo-regulador que controla o aumento das perdas ou a redução dos ganhos de calor através de um conjunto de processos como a vasoconstrição, o arrepio, a vasodilatação e a exsudação que resultam na sensação de desconforto e fadiga. Assim, a sensação de conforto térmico está associada a um estado de neutralidade térmica, o qual é induzido pelo balanço térmico das trocas de calor entre o corpo humano e o meio que o rodeia representado pela equação (2.1): (2.1) Existe, pois, uma contínua interacção entre o corpo e o ambiente que o envolve consubstanciando-se em trocas de calor regidas pelas leis da física, influenciadas e condicionadas por factores ambientais, individuais e mecanismos de adaptação fisiológica [7] Balanço térmico do corpo humano O equilíbrio térmico, como se observa na equação (2.1), é atingido quando a taxa de produção de energia sob forma de calor pelo corpo humano iguala a taxa de calor cedida para o ambiente envolvente quer seja por meio de processos de condução - contacto directo do corpo com a envolvente do contorno do ambiente interior -, de convecção e de radiação - entre a superfície do corpo exposta e o ar e as superfícies da envolvente -, quer através dos processos de respiração e evaporação. 5

32 Em termos matemáticos, a expressão do balanço térmico entre o corpo e o meio envolvente, e atendendo apenas aos aspectos fisiológicos, poderá ser traduzida, como proposto por Fanger (1970) [8], pela expressão (2.2): (2.2) sendo: (2.3) (2.4) Nas equações anteriores, os diferentes termos têm o seguinte significado: S - taxa de calor acumulado no corpo (W/m 2 ); M - taxa de metabolismo (W/m 2 ); W - taxa de trabalho mecânico realizado (W/m 2 ); Q sk - taxa total de calor perdido pela pele (W/m 2 ); Q res - taxa total de calor perdido pela respiração (W/m 2 ); C+R - perdas de calor sensível pela pele por convecção e radiação (W/m 2 ); E rsw taxa de calor perdido por evaporação da transpiração (W/m 2 ); E dif - taxa de calor perdido por difusão do vapor através da pele (W/m 2 ); C res - taxa de perda de calor convectivo na respiração (W/m 2 ); E res - taxa de perda de calor evaporativo na respiração (W/m 2 ). As taxas de metabolismo adoptadas correspondem a valores médios registados por meio de ensaios fisiológicos, e que se encontram disponíveis em muitos textos da especialidade, apresentando-se no Quadro 2.1 os valores associados a algumas actividades típicas. Quadro Nível de metabolismo em função da actividade física desenvolvida [9] Actividade W met * Em repouso ,8 1,0 Actividade sedentária ,0 1,2 Trabalho leve ,4 1,8 Trabalho oficinal médio ,0 3,0 Ginástica ,0 4,0 Desporto de competição ,0 6,0 *1 met = 58,15 W/m 2, área média do corpo humano A = 1,75 m 2 6

33 Na maioria dos casos a taxa de trabalho mecânico realizado é igual a 0 [9] - edifício não realiza trabalho mecânico. Quanto aos restantes termos da equação do balanço energético apresenta-se de seguida, e com carácter exemplificativo, as expressões de cálculo dos mesmos [9]: (2.5) (2.6) (2.7) (2.8) em que: (2.9) (2.10) Nas expressões (2.5) a (2.10), os diferentes parâmetros usados têm o seguinte significado: f cl - razão entre as áreas do corpo vestido e nú ; I cl - resistência térmica do vestuário (m 2. o C/W) (Quadro 2.2); θ a - temperatura do ar ( o C); - temperatura radiante média ( o C); F p j - factor de forma entre o indivíduo (p) e o elemento de superfície (j) à temperatura θ j ; θ sk - temperatura superficial da pele ( o C); θ cl - temperatura superficial da roupa ( o C); v a - velocidade do ar (m/s); p w - pressão de vapor (Pa); h c - condutância térmica superficial por convecção (W/m 2. o C) - maior valor de. Do estudo das equações anteriores conclui-se que o balanço térmico S - equação (2.2) - é uma função dependente de variáveis ambientais - temperatura do ar (θ a ), temperatura radiante média 1, velocidade e humidade relativa do ar - e de variáveis pessoais relacionadas com o tipo de ocupação - 1 Temperatura radiante média define-se como sendo a temperatura uniforme de um contorno (superfície envolvente) fictício negro fechado para o qual resultam trocas de calor com o indivíduo iguais às verificadas com a temperatura do contorno real [9]. 7

34 nível de actividade e tipo de vestuário. Assim, nos casos em que as variáveis atrás referidas conduzam a valores de S=0 verifica-se o estado de equilíbrio térmico do corpo associado à sensação neutra de conforto. Quadro Resistências térmicas do vestuário [9] Tipo de Vestuário clo* Resistência térmica m 2. o C/W Nú 0 0 Calções 0,1 0,016 Vestuário tropical 0,3 0,047 Vestuário leve, de Verão 0,5 0,078 Vestuário de trabalho 0,7 0,124 Vestuário de Inverno 1,0 0,155 *1 clo = 0,155 m 2. o C/W Fato completo 1,5 0, Índices de conforto térmico Como se referiu no enquadramento deste trabalho, o crescimento das preocupações com o conforto térmico proporcionado pelos ambientes interiores das edificações acompanhou a melhoria das condições de vida das sociedades em linha com o desenvolvimento económico e industrial. Dependendo o equilíbrio térmico e, por conseguinte o conforto térmico, dos vários factores enunciados no ponto anterior deste trabalho, ao longo do tempo vários foram os estudos realizados com o objectivo de sintetizar, num único parâmetro, os diversos factores condicionantes do estabelecimento das características de conforto térmico para os seus utilizadores, permitindo ainda estabelecer intervalos de conforto relativos a este mesmo parâmetro sintetizador. Neste trabalho efectua-se uma divisão dos métodos de análise do conforto térmico em duas abordagens distintas: analítica e adaptativa/empírica. A primeira é caracterizada pelos seus índices resultarem essencialmente de estudos que recorrem a câmaras climatizadas, nas quais são ajustados diversos factores ambientais (temperatura, velocidade do ar, temperatura das superfícies e humidade) procedendo-se, depois, ao registo das sensações térmicas experimentadas pelos indivíduos quando sujeitos, no seu interior, a diferentes combinações das variáveis ambientais. Por sua vez, a abordagem adaptativa baseia-se na definição de critérios de conforto definidos através de pesquisas de campo, em que as variáveis ambientais são medidas directamente nos ambientes reais 8

35 onde as pessoas desenvolvem as suas actividades de lazer ou trabalho e se procede à recolha das sensações térmicas dos utilizadores dos edifícios analisados Abordagem analítica Um dos primeiros índices de conforto térmico, que surgiu no seguimento de estudos realizados durante cerca de uma década, foi apresentado pela ASHVE - American Society of Heating and Ventilating Engineers - em 1923 enquanto resultado de um trabalho conjunto de Houghten e Yaglou referido em [7]. Denominado por índice de temperatura efectiva (ET), integrava a temperatura, a velocidade do ar e a humidade caracterizadoras dos ambientes internos, e resultou de uma extensa campanha laboratorial realizada por meio de duas câmaras climatizadas ligadas entre si mas com características ambientais distintas, conseguidas por diferentes combinações dos factores ambientais referidos, entre as quais os utilizadores circulavam. Uma das câmaras (câmara de teste) possuía uma humidade relativa de 100% e uma velocidade do ar baixa (aproximadamente 0,15 m/s) sendo nela medida a temperatura que, combinada com estas condições, conduzia a uma sensação térmica dos utilizadores idêntica à verificada na câmara de controlo, correspondendo este valor ao índice de temperatura efectiva. Assim, como exemplo, a sensação térmica de um ambiente com temperatura efectiva ET = 25 o C corresponde à sensação térmica induzida por um ambiente com o ar parado (v ar 0,15 m/s), humidade relativa de 100% e temperatura de 25 o C. O registo das diferentes combinações dos três factores ambientais: temperatura, velocidade do ar e humidade; tidos em conta neste estudo, que originavam sensações térmicas idênticas possibilitou a elaboração de linhas de igual conforto térmico, expressas em cartas psicrométricas, e de nomogramas de temperatura efectiva (ver Figura A.1 - Anexos) nos quais se definem os primeiros intervalos de conforto térmico. Posteriormente, Yaglou e Miller em 1925, referenciado em [7], integraram, neste estudo, o efeito da roupa na determinação do índice de temperatura efectiva, elaborando um novo nomograma (ver Figura 2.1) e verificando a influência da estação climatérica na determinação deste índice associada aos diferentes tipos de vestuário utilizados em cada uma das estações do ano. Figura Nomograma da temperatura efectiva normal (para pessoas normalmente vestidas) [7] 9

36 No seguimento das pesquisas anteriores, Vernon, em 1932 e mencionado em [7], propõe uma correcção do índice de temperatura efectiva de modo a entrar em linha de conta com o efeito da radiação térmica das superfícies da envolvente, recorrendo, para tal, ao termómetro de globo negro - sensor de temperatura envolvido por uma esfera oca metálica pintada de negro de fumo, integrando a temperatura medida, os efeitos da energia radiante, temperatura e velocidade do ar [9]. Este novo índice de conforto térmico, resultante desta melhoria, foi designado por temperatura efectiva corrigida - CET - sendo adoptada pela ASHRAE - American Society of Heating, Refrigerating and Air- Conditioning Engineers - em Desenvolvido por Missenard em 1935 e referido em [10], através de procedimentos muito semelhantes aos utilizados na definição do índice de temperatura efectiva, o índice de temperatura resultante (RT) já não reflecte os resultados de sensações térmicas instantâneas mas sim as sensações térmicas após um período de adaptação de cerca de meia hora ao ambiente criado nas câmaras de teste. Assim, a temperatura resultante de um ambiente corresponderá à temperatura comum do ar e do contorno de um ambiente fictício em que o ar esteja calmo e saturado (humidade relativa de 100%) que produza a mesma sensação térmica do ambiente real [9]. A temperatura operativa (OT), proposta por Winslow, Herrigton e Gagge no final da década de 30 do século XX, procurou integrar, mais uma vez, o efeito importante da radiação térmica da envolvente nas condições de conforto, sendo definida como a temperatura uniforme de um recinto fictício negro radiante, no qual um indivíduo sofre perdas de calor por radiação e convecção iguais às do ambiente dado [9]. No seguimento dos desenvolvimentos verificados nesta área de investigação, registou-se a evolução de determinados índices de conforto. O índice de temperatura efectiva, revelando alguns problemas relacionados com o empolamento e subestimação dos efeitos da humidade quando associados a baixas e elevadas temperaturas, respectivamente, levou a que fosse proposta uma nova escala de temperatura efectiva - Nova Temperatura Efectiva (ET*). Assim, este índice é definido como a temperatura operativa de um ambiente fictício com humidade relativa de 50% que produz, no indivíduo, as mesmas trocas de calor sensível e latente que no ambiente real [6]. Este novo índice tem por base o modelo fisiológico de termo-regulação no qual a superfície molhada da pele, a temperatura interna do corpo e a temperatura média da pele surgem como os principais factores associados às sensações térmicas do organismo [9]. Refere-se que neste índice a regulação térmica corporal é simulada através de um modelo conhecido por modelo a dois nós, onde as variáveis temperatura interna do corpo e temperatura média da pele assumem um papel determinante. A apresentação dos resultados deste novo índice pode ser feita por via gráfica em função da temperatura operativa (OT), a qual integra já as variáveis temperatura do ar e temperatura radiante média, e da humidade. Assinala-se que a dependência deste índice (ET*) face aos factores vestuário, velocidade do ar e actividade física desenvolvida permite, apenas, a apresentação gráfica do mesmo, em função da temperatura e humidade do ar, por combinações específicas destes três parâmetros, não possibilitando a comparação entre ambientes que não apresentem o mesmo tipo de ocupação. 10

37 Procurando eliminar a dependência da nova temperatura efectiva (ET*) das variáveis relativas ao tipo de ocupação, conseguindo, por conseguinte, efectuar a comparação entre ambientes internos com distintas ocupações tipo, surge o índice temperatura efectiva padrão (SET), desenvolvido para um conjunto de factores caracterizadores dos ambientes internos padronizados, como referido em [10]. A temperatura efectiva padrão corresponde, então, à temperatura uniforme que, num ambiente fictício com uma velocidade do ar inferior a 0,15 m/s e humidade relativa de 50%, para uma pessoa com roupas padrão para a actividade física desenvolvida, induziria a mesma troca de calor, entre este ambiente e a pessoa, que o ambiente real [9]. Baseada na premissa de que para uma dada actividade física desenvolvida (taxa de metabolismo) as únicas variáveis fisiológicas condicionantes do equilíbrio térmico do corpo, logo da sensação de conforto térmico, são a temperatura média da pele e a quantidade de calor perdida pela evaporação do suor e pela respiração, Fanger (1970) [8] desenvolveu a equação do balanço térmico apresentada no ponto 2.2 deste trabalho, fazendo corresponder o equilíbrio térmico ao valor nulo da taxa de calor acumulada no corpo (S), também designada em alguma literatura por índice de carga térmica (ICT) [7]. Da análise das equações (2.5) a (2.10) facilmente se percebe a relativa complexidade do cálculo da taxa de calor acumulada no corpo, tendo Fanger (1970) elaborado, computacionalmente, um conjunto de diagramas representativos de linhas de igual conforto para determinadas combinações das variáveis ambientais e pessoais condicionantes de S. Na sequência do seu trabalho, Fanger [8] definiu uma escala de sensação térmica de sete níveis (ver Quadro 2.3), para traduzir o grau de desconforto associado às diferentes combinações das variáveis ambientais e pessoais testadas nas câmaras climatizadas, e um novo índice de conforto, designado por voto médio estimado - PMV (Predicted Mean Vote) - e definido através da relação: (2.11) Realça-se que a aplicação desta equação é recomendável apenas se respeitadas as seguintes condições de fronteira [11], cujo significado já foi descrito no ponto 2.1 deste trabalho: M = 46 a 232 W/m 2. o C (0,8 a 4 met); I cl = 0 a 0,310 m 2. o C/W (0 a 2 clo); θ a = 10 a 30 o C; = 10 a 40 o C: v a = 0 a 1 m/s; p w = 0 a 2700 Pa (humidade relativa entre 30 e 70%). 11

38 Quadro Escala de sensação térmica - adaptado de [9] Voto Sensação Térmica -3 Muito frio -2 Frio -1 Leve sensação de frio 0 Neutralidade térmica +1 Leve sensação de calor +2 Calor +3 Muito Calor Para além deste índice, Fanger [8] propôs um outro indicador que, nele baseado, estimasse a percentagem previsível de insatisfeitos - PPD (Predicted Percentage of Dissatisfied). O cálculo do índice PPD é feito através da relação: (2.12) A relação entre os índices PMV e PPD pode ser representada sob a forma gráfica, como se mostra na Figura 2.2. Figura Relação entre os índices PPD (percentagem previsível de insatisfeitos) e PMV (voto médio estimado) Da análise do gráfico da Figura 2.2 constata-se não ser possível atingir uma percentagem previsível de insatisfeitos nula, correspondendo ao valor de neutralidade térmica (PMV=0) um valor de 5% para a percentagem previsível de insatisfeitos. Refere-se que, na investigação experimental desenvolvida por Fanger (1970) [8], os indivíduos que apresentaram sensações térmicas de +1 e -1 (levemente calor ou frio) não foram considerados como insatisfeitos para a elaboração da equação do índice PPD 12

39 [11] por não apresentarem uma situação de desconforto bem acentuada. Um outro aspecto com interesse é a simetria da curva da Figura 2.2, revelando que a sensação de insatisfação com o ambiente térmico segue o mesmo padrão quer o motivo seja o frio ou o calor [12]. Esta abordagem da análise do conforto térmico (analítica) derivada das condições de estado estacionário de trocas térmicas entre o corpo humano e o ambiente envolvente foi adoptada ao longo das últimas décadas por diversos documentos normativos, destacando-se, actualmente, a norma ISO 7730/2005 que continua a basear a sua análise de conforto térmico para ambientes interiores moderados na determinação dos índices PMV e PPD Abordagem empírica/adaptativa Representando uma alternativa, até certo ponto complementar [13], à abordagem do problema de análise de conforto térmico fundamentada na realização de ensaios laboratoriais em câmaras climatizadas nas quais as condições ambientais são perfeitamente controladas e estabilizadas, outros investigadores desenvolveram uma abordagem baseada em trabalho de campo. O reconhecimento que as sensações térmicas são resultado não só de parâmetros fisiológicos mas também de factores psicológicos, como a expectativa que cada utilizador tem sobre as condições térmicas interiores do edifício e sobre a possibilidade de as influenciar (abrir e fechar os vãos envidraçados, controlar equipamentos de climatização e mecanismos de sombreamento), constitui o motor desta linha de investigação, que é suportada pelo registo das sensações térmicas directamente nos locais ocupados pelas pessoas, quer de edifícios de habitação quer de serviços ou lazer [13]. Tal corrente de investigação foi empreendida por diversos autores que realizaram vários trabalhos baseados na observação de pessoas durante o seu dia-a-dia ao utilizarem edifícios em condições normais, realçando-se os trabalhos publicados por Humphreys (1975) [14], Auliciems (1981) [15] e De Dear (1998) [16]. Esta metodologia é denominada por adaptativa uma vez que mais não é que uma aproximação comportamental baseada na premissa que os utilizadores não são agentes passivos face às condições térmicas oferecidas pelos edifícios que ocupam, promovendo acções (alteração do vestuário, postura, actividade física, manipulação das janelas e dos dispositivos de sombreamento, mudar de local dentro do edifício) que visem atingir as condições que cada um considera adequadas para obterem uma sensação térmica de conforto [17]. Estas variáveis que apresentam uma margem de controlo por parte dos utilizadores do edifício proporcionando o que é conhecido como oportunidade adaptativa são designadas por erros adaptativos, sendo responsáveis pelas principais discrepâncias entre os resultados apresentados por métodos analíticos, como é o caso do índice PMV, e pelas metodologias adaptativas [18]. No Quadro 2.4 apresentam-se os valores das principais variáveis condicionantes da percentagem previsível de insatisfeitos para duas situações obtidos por Baker e Standeven (1996) [18] (edifício em regime de funcionamento livre), sendo uma a situação base e a outra resultado de alterações efectuadas na situação base por meio da oportunidade adaptativa. 13

40 Quadro Efeito dos erros adaptativos [18] Situação base Situação adaptativa Temperatura do quarto, ar ( o C) 30,5 29,5 Temperatura do quarto, radiante ( o C) 30,5 29,5 Temperatura localizada, ar ( o C) 30,5 28,0 Temperatura localizada, radiante ( o C) 30,5 28,0 Velocidade do ar (m/s) 0,1 0,2 Vestuário (clo) 0,5 0,4 Actividade (met) 1,2 1,1 PPD (%) 68,4 17,5 O quadro anterior é elucidativo, uma vez que demonstra o efeito da existência da oportunidade adaptativa na percentagem previsível de insatisfeitos, passando esta de aproximadamente 68% para 17,5%. Por outro lado, o efeito da oportunidade adaptativa/erros adaptativos é ainda verificado na extensão das zonas de conforto - zonas que acomodam as variações da temperatura interior face à zona neutra (óptima) -, sendo estas tanto maiores quanto maior a liberdade de controlo dos factores condicionantes do conforto térmico nos edifícios, como realça a Figura 2.3, na qual quando não existe oportunidade adaptativa qualquer oscilação da temperatura interior face à zona neutra traduz-se em desconforto térmico. Figura Extensão da zona de conforto em torno da zona neutra para situações com oportunidades adaptativas (a) boa, (b) baixa e (c) inexistente [18] Os estudos realizados tendo por base esta abordagem dividiram os seus objectos de estudo em dois grandes grupos: edifícios em regime de funcionamento livre (FR - free-running) e edifícios com climatização, atendendo ao facto das expectativas dos utilizadores de cada um destes tipos de edifícios serem diferentes (expectativas de melhores níveis de conforto térmico em edifícios 14

41 climatizados) e das acções de ajuste das condicionantes ambientais possuírem graus de liberdade distintos (maior liberdade para empreender comportamentos adaptativos em edifícios em regime de funcionamento livre). Humphreys (1979) [19] demonstrou, por via desta abordagem, a existência de uma forte correlação ( ) entre a temperatura interior neutral (θ n ) e a temperatura média mensal exterior ( ), especialmente nos edifícios em regime de funcionamento livre, traduzindo na equação (2.13) esta correlação. No mesmo estudo foi apresentada uma equação (2.14) que correlaciona a temperatura média mensal exterior com a temperatura interior neutral para edifícios climatizados, constatando-se, no entanto, um coeficiente de correlação substancialmente mais baixo ( ) que o verificado para os edifícios em regime de funcionamento livre. (2.13) (2.14) Na Figura 2.4 observa-se, graficamente, a correlação entre a temperatura neutral e a temperatura média mensal exterior expressa pelas equações (2.13) e (2.14). Figura Correlação entre a temperatura de conforto e a temperatura média mensal exterior para edifícios climatizados e em regime de funcionamento livre [19] Como mencionado anteriormente, outros autores apresentaram relações adaptativas, entre a temperatura interior de conforto e a temperatura média mensal exterior, tanto de carácter geral, como foi o caso de Aulicems (1981) [15] - equação (2.15) - e De Dear (1998) [16] - equação (2.16) -, como de carácter particular, como foi o caso de Nicol e Roaf (1996) [20] para o território do Paquistão, neste caso com a variante da correlação para estimação da temperatura interior de conforto ser feita com a temperatura média mensal exterior do mês anterior - equação (2.17). 15

42 (2.15) (2.16) (2.17) Onde: - temperatura de globo negro - medida com recurso ao termómetro de globo negro definido anteriormente; - temperatura média mensal exterior do mês anterior Normalização existente sobre o conforto térmico As principais normas existentes na área de conforto térmico em edifícios foram elaboradas pela ISO (International Organization for Standardization), pela ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers) e, mais recentemente, também suscitou a publicação de uma norma por parte do CEN (European Committee for Standardization) ISO 7730: Ambientes térmicos moderados - Determinação dos índices PMV e PPD e especificações das condições para conforto Aplicando-se a ambientes moderados, esta norma adopta o método desenvolvido por Fanger (1970) [8] e explicado anteriormente. Assenta a sua avaliação de conforto térmico no conhecimento e medição dos parâmetros físicos do ambiente interno - temperatura do ar, temperatura radiante média, velocidade e humidade do ar - e dos parâmetros pessoais - actividade desenvolvida e vestuário utilizado - para determinação do voto médio estimado - PMV. Permite ainda o cálculo da percentagem previsível de insatisfeitos com o ambiente interno - PPD ISO 7726: Ambientes térmicos - Instrumentos e métodos para medição dos parâmetros físicos O seu principal objectivo passa pela definição dos parâmetros físicos de ambientes térmicos e métodos de medição dos mesmos. Especifica as características mínimas dos equipamentos e dos métodos de medição dos factores físicos caracterizadores dos ambientes internos, quer se tenha por objecto de estudo a análise do conforto térmico de ambientes moderados, ou a análise do stress térmico em ambientes térmicos extremos ISO 8996: Ergonomia - Determinação da taxa de calor metabólico Esta norma tem por objecto a metodologia para determinação da taxa de produção de calor metabólico, sendo útil para a determinação da variável M - taxa de metabolismo - da equação do balanço térmico entre o corpo humano e o ambiente envolvente. 16

43 ISO 10551: Ergonomias de ambientes térmicos - Verificação da influência do ambiente térmico usando escalas subjectivas de julgamento Esta norma fornece dados e bases para a construção e uso de escalas de julgamento que permitam a recolha de dados comparáveis sobre os factores subjectivos do conforto térmico ISO 9920: Ergonomia de ambientes térmicos - Estimativa do isolamento térmico e resistência evaporativa de uma indumentária Esta norma propõe métodos para a estimativa da resistência à perda de calor sensível e perda de calor latente em condições de regime permanente para diferentes indumentárias ANSI/ASHRAE Standard Ambientes térmicos - Condições para ocupação humana Esta norma especifica condições de aceitabilidade dos ambientes interiores para a maioria de um grupo de ocupantes que utilize o mesmo espaço estando expostos às mesmas características ambientais, entendendo-se maioria como valores superiores a 80% das pessoas do grupo [21]. Esta norma, à semelhança da ISO 7730:2005, adopta também uma abordagem analítica por recurso aos índices de conforto térmico PMV e PPD. Contudo, a norma ANSI/ASHRAE Standard , na sua última revisão ocorrida em 2004, passou a contemplar um modelo adaptativo de avaliação do conforto térmico, restringindo-se a sua aplicação a edifícios que não dispõem de equipamentos de climatização - regime de funcionamento livre -, apresentando-se, na Figura 2.5, a relação entre os intervalos de conforto para as temperaturas operativas interiores em função das temperaturas médias mensais exteriores derivada da aplicação dos princípios adaptativos que passaram a ser considerados nesta norma e que foram alvo de um extenso programa de desenvolvimento [22]. Figura Intervalos de conforto de temperaturas operativas para espaços não climatizados [21] 17

44 A equação adoptada por esta norma para o cálculo da temperatura interior neutral de conforto em função da temperatura média exterior mensal foi a proposta por De Dear (1998) [16] e traduzida pela equação (2.16) deste trabalho EN 15251: Parâmetros ambientais interiores para projecto e avaliação do desempenho energético de edifícios abordando a qualidade do ar, ambiente térmico, iluminação e acústica Esta norma europeia propõe, à semelhança da norma abordada no ponto anterior, duas metodologias de conforto, uma que recorre aos índices PMV e PPD (analítica) e outra que faz uso de um modelo adaptativo que resultou do projecto de investigação europeu SCATs (Smart Controls and Thermal Comfort), desenvolvido em vários países europeus: Portugal (Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto), França, Grécia, Suécia e Reino Unido [23]. O algoritmo adaptativo apresentado por este estudo e adoptado por esta norma europeia possibilita, para os países europeus, o cálculo da temperatura interior de conforto em função do clima exterior. Refere-se que este modelo estabelece quatro categorias de edifícios, não em função da qualidade construtiva, mas sim do tipo de edifício [23]. Esta divisão tem efeitos nos intervalos de conforto considerados face à temperatura de conforto calculada pelo modelo, correspondendo a um edifício de classe I um menor intervalo de conforto (maiores expectativa menor tolerância) e a um edifício de classe III um maior intervalo de conforto, como se observa na Figura 2.6. Figura Limites de conforto superiores e inferiores para as temperaturas interiores de edifícios em regime de funcionamento livre, em função da temperatura média exterior exponencialmente ponderada [23] Como se constata na Figura 2.6, as temperaturas interiores de conforto são função de uma variável designada por temperatura média exterior exponencialmente ponderada (running mean outside temperature) - - que mostrou ser mais precisa na representação da dependência entre a temperatura de conforto e o clima exterior [12]. O cálculo da temperatura média exterior exponencialmente ponderada efectua-se através de uma equação do tipo: 18

45 (2.18) com: - temperatura média exterior exponencialmente ponderada do dia n ( o C); - temperatura média exterior exponencialmente ponderada do dia n-1 ( o C); - temperatura média exterior do dia n-1 ( o C); - parâmetro que varia entre 0 e 1 que define a velocidade de resposta da face às alterações da temperatura exterior [12]. Os resultados do estudo SCATs apontam para um valor de refere Chvatal [12]. para os países europeus, como No modelo adaptativo adoptado por esta norma, a equação (2.18) assume, deste modo, a seguinte forma: (2.19) O estudo SCATs que fundamenta o modelo adaptativo adoptado pela EN 15251:2007 apresenta, ainda, para além de uma equação geral, para o território europeu, das temperaturas interiores de conforto, equações específicas das temperaturas interiores de conforto para cada um dos países onde a pesquisa decorreu (ver Quadro 2.5). As equações deste modelo são do tipo da equação (2.20), na qual os parâmetros d e e foram obtidos por meio de análise de regressão dos dados recolhidos durante a realização do estudo, sendo a temperatura média exterior exponencialmente ponderada ( ) o parâmetro que caracteriza o ambiente exterior, como referido acima, e a temperatura interior de conforto: (2.20) Quadro Temperaturas de conforto obtidas no projecto SCATs [24] País Equação adaptativa ( o C) França Grécia Portugal Suécia Reino Unido Território Europeu 22,80 19

46 20

47 Capítulo III 3. Apresentação dos casos de estudo Como referido anteriormente, o principal objectivo deste trabalho reside na análise do conforto térmico de edifícios do sector residencial com diferentes soluções construtivas caracterizadoras da evolução da regulamentação térmica em Portugal e das práticas construtivas. Assim, passa-se, neste capítulo, a apresentar os casos de estudo para os quais foram obtidos os indicadores de conforto através de diversas simulações, nas quais se fazem variar os seguintes parâmetros: solução construtiva da envolvente; posição do piso em altura; orientação do edifício; disposição e taxa de activação do sistema de sombreamento. Para a realização das diversas simulações efectuadas neste trabalho, com recurso ao programa de simulação dinâmica EnergyPlus, utilizou-se uma planta de arquitectura de um piso tipo de um edifício urbano residencial geminado com outro edifício, como se pode observar na Figura 3.1 e nas peças desenhadas fornecidas em anexo. O edifício é constituído por 4 pisos (incluindo o rés-do-chão) com cobertura em terraço acessível. Cada piso é constituído por dois fogos de tipologia T2 e uma zona comum (patamar de acesso aos fogos, caixa de escadas e fosso do elevador). As áreas dos fogos são, respectivamente para o T2 direito e T2 esquerdo, 98,62 m 2 e 89,74 m 2. Relativamente à introdução do edifício no programa EnergyPlus consideraram-se, assim, três zonas térmicas: zona 1 (T2 direito), zona 2 (T2 esquerdo) e zona 3 (caixa de escadas e fosso de elevador - núcleo central do edifício). Figura Planta do piso tipo com fracção direita e esquerda (T2) e tipo de paredes usados 21

48 Com o objectivo de simplificar a introdução tridimensional da envolvente do piso no programa EnergyPlus considerou-se que a estrutura do edifício seria constituída por lajes fungiformes apoiadas sobre pilares-parede, uma vez que a introdução tridimensional das vigas acarretaria uma descrição muito mais detalhada da envolvente do edifício e, consequentemente, aumentaria o tempo de simulação dos diversos testes. Assume-se, deste modo, esta simplificação como legítima, uma vez que se considera que não terá influência determinante sobre os principais objectivos deste trabalho. Refere-se que ao nível da distribuição dos vãos envidraçados, há uma relação muito próxima entre a área de vãos envidraçados da fachada principal e da fachada de tardoz. O fogo correspondente ao T2 direito (zona 1) apresenta, ainda, um vão envidraçado na empena do edifício. Os sistemas de sombreamento considerados são persianas opacas. Relativamente à localização geográfica, as simulações foram realizadas para os ficheiros climáticos de Lisboa, Porto e Bragança; enquanto cidades pertencentes a zonas climáticas de Inverno distintas - I1, I2 e I3, respectivamente - de acordo com a classificação efectuada no RCCTE [25]. Assim, para cada uma das três localizações geográficas testam-se 3 soluções construtivas diferentes cujas características (constituição das envolventes, massa superficial e coeficiente de transmissão térmica - U) são apresentadas nas peças desenhadas em anexo, as quais devem ser lidas com o auxílio da Figura 3.1 para facilitar a identificação dos vários elementos na planta do piso tipo. As três soluções construtivas surgem com o objectivo de caracterizarem, para as três localizações geográficas, a evolução verificada na regulamentação térmica do nosso país. Deste modo, é simulado um conjunto de soluções construtivas que cumprem os valores máximos e de referência (Quadros 3.1, 3.2, 3.3 e 3.4) para as zonas I1, I2 e I3 do coeficiente de transmissão térmica da envolvente opaca definidos pelo actual RCCTE [25] (soluções L.1, P.1 e B.1), pelo anterior RCCTE [26] (soluções L.2, P.2 e B.2), e uma terceira solução construtiva idêntica para os três ficheiros climáticos (soluções L.3, P.3 e B.3) que pretende ser representativa de uma envolvente tipo do período anterior à publicação da primeira regulamentação térmica em Portugal em 1990 (ver peças desenhadas em anexo). Na definição das características da envolvente das referidas soluções construtivas recorreu-se ao documento de informação técnica do Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC) ITE 50 [27]. Quadro Coeficientes de transmissão térmica de referência (U - W/m 2o C) do actual RCCTE - adaptado de [25] Elemento da envolvente Elementos exteriores em zona corrente: Zona climática I 1 I 2 I 3 Zonas opacas verticais 0,70 0,60 0,50 Zonas opacas horizontais 0,50 0,45 0,40 Elementos interiores em zona corrente: Zonas opacas verticais 1,40 1,20 1,00 Zonas opacas horizontais 1,00 0,90 0,80 22

49 Quadro Coeficientes de transmissão térmica máximos admissíveis (U - W/m 2o C) do actual RCCTE - adaptado de [25] Elemento da envolvente Elementos exteriores em zona corrente: Zona climática I 1 I 2 I 3 Zonas opacas verticais 1,80 1,60 1,45 Zonas opacas horizontais 1,25 1,00 0,90 Elementos interiores em zona corrente: Zonas opacas verticais 2,00 2,00 1,90 Zonas opacas horizontais 1,65 1,30 1,20 Quadro Coeficientes de transmissão térmica de referência (U - W/m 2o C) do anterior RCCTE - adaptado de [26] Zona climática Elemento da envolvente I 1 I 2 I 3 Zonas opacas verticais 1,40 1,20 0,95 Zonas opacas horizontais 1,10 0,85 0,75 Quadro Coeficientes de transmissão térmica máximos admissíveis (U - W/m 2o C) do anterior RCCTE - adaptado de [26] Elemento da envolvente Zona climática I 1 I 2 I 3 Elementos exteriores: Zonas opacas verticais 1,80 1,60 1,45 Zonas opacas horizontais 1,25 1,00 0,90 Elementos interiores: Zonas opacas verticais 2,00 2,00 1,90 Zonas opacas horizontais 1,65 1,30 1,20 Para cada uma das soluções construtivas estuda-se, ainda, a posição em altura do piso tipo, já que se esperam resultados diferentes consoante se trate de um piso intermédio ou de um piso sobre a cobertura em terraço. Por outro lado, para cada uma das situações anteriores de simulação, averigua-se a influência da orientação do edifício, analisando quatro casos distintos correspondentes à orientação da fachada principal a Sul, Norte, Este e Oeste. Por último, e para a orientação Sul da fachada principal do edifício, testam-se duas disposições possíveis do dispositivo de sombreamento (exterior e interior) e três taxas de área de activação dos mesmos (70%, 50% e sem sombreamento) durante o período da estação convencional de arrefecimento definida no RCCTE [25]. Na figura 3.2 apresenta-se, de forma esquemática, a organização dos estudos paramétricos efectuados. 23

50 Figura 3.2 Diagrama de estudos paramétricos efectuados 24

51 Capítulo IV 4. Metodologia Sendo o principal objecto de estudo deste trabalho a avaliação das condições de conforto térmico em edifícios, concluindo sobre a qualidade intrínseca do seu projecto a esse nível, a escolha da metodologia de análise de conforto assume-se como um ponto crítico no desenvolvimento deste estudo. Tendo em conta as diferentes metodologias de análise de conforto térmico apresentadas e explicadas no decorrer do capítulo II, recorrer-se-á a ambas as abordagens de avaliação de conforto térmico: analítica e empírica. Esta opção permitirá corresponder a um dos objectivos delineados para este trabalho que passa pela comparação dos resultados de diferentes métodos de análise de conforto térmico em edifícios. Ressalva-se, contudo, que, posteriormente, na análise dos resultados a interpretação dos mesmos terá por base os principais aspectos referidos, no ponto 2 do trabalho, a propósito de cada um dos métodos utilizados. Verificando-se que o edifício analisado possui por piso duas fracções, os resultados de conforto térmico indicativos do comportamento do edifício são apresentados para a fracção direita do piso, tomando-se a mesma como representativa dos resultados de conforto térmico do edifício. Apesar de não se apresentar os resultados individuais de cada zona de forma sistemática, pelo elevado volume de informação que tal implicaria, o tipo de representação escolhido permite a comparação relativa entre edifícios, que é um dos pontos importantes em análise Modelo analítico adoptado - Metodologia de Fanger (PMV e PPD) A análise de conforto térmico proposta por Fanger (1970) [8] e adoptada pelas principais normas internacionais - ISO 7730:2005, ASHRAE e EN 15251: assenta no conhecimento das diferentes variáveis que integram a equação do balanço térmico (2.2), procedendo-se, assim, ao cálculo da taxa de calor acumulado no corpo (S), seguida da determinação, por via a equação (2.11) do voto médio estimado (PMV), e, consequentemente, da percentagem previsível de insatisfeitos, PPD, substituindo PMV na equação (2.12). A principal dificuldade desta metodologia reside na determinação de todas as variáveis que integram a equação de balanço térmico. Todavia, a realização deste estudo recorre às potencialidades do programa de simulação dinâmica do comportamento térmico de edifícios EnergyPlus (ver ponto 4.5), o qual, mediante a definição das condições horárias, diárias, semanais, mensais e anuais da ocupação dos espaços, resistência térmica da indumentária utilizada pelos ocupantes dos edifícios, actividade física desenvolvida - taxa de metabolismo - e velocidade do ar, devolve os índices PMV horários e diários para cada uma das zonas interiores dos edifícios analisados. Na análise dos períodos de desconforto far-se-á uso da relação estabelecida ente os índices PMV e PPD apresentada na sua forma matemática na equação (2.12), e graficamente na Figura

52 4.2. Modelo adaptativo/empírico adoptado Como descrito anteriormente, são sugeridos dois modelos adaptativos diferentes pela norma ASHRAE Standard e pela norma europeia EN 15251:2007, adoptando-se, neste trabalho, ambos os métodos. A análise adaptativa aqui realizada assentará, em traços gerais, na comparação do andamento das temperaturas internas simuladas através do programa EnergyPlus com as temperaturas interiores de conforto calculadas por aplicação dos modelos adaptativos de cada uma das referidas normas Modelo adaptativo - ANSI/ASHRAE Standard A avaliação efectuada por este modelo passará pela determinação das temperaturas interiores de conforto mensais através da equação (2.16) apresentada no capítulo II deste trabalho e que é adoptada pela presente norma, que posteriormente serão confrontadas com as temperaturas interiores horárias simuladas pelo software utilizado. Refere-se que, figurando a temperatura média mensal exterior enquanto variável explicativa da equação (2.16), um dos outputs a extrair do programa EnergyPlus corresponderá a esta variável Modelo adaptativo - EN 15251: Estudo SCATs Atendendo ao facto do modelo adaptativo proposto pela norma EN 15251:2007 ter tomado por base os resultados do estudo SCATs desenvolvido em território Europeu, será pertinente recorrer a este modelo para avaliar o conforto térmico em edifícios em Portugal. Destaca-se, ainda, que tendo sido Portugal um dos países onde se efectuou a recolha de dados para elaboração do modelo, o estudo SCATs e a EN 15251:2007 propõem uma equação específica para o cálculo das temperaturas de conforto em edifícios de Portugal, como se constata no Quadro 2.5. Assim, opta-se por efectuar, neste trabalho, a determinação das temperaturas interiores de conforto diárias por recurso à equação especificamente construída para avaliação do conforto térmico em edifícios em Portugal - equação (4.1): (4.1) O cálculo da temperatura média exterior exponencialmente ponderada ( ) efectua-se por aplicação da equação (2.19), o que implica, neste caso, que um dos dados de saída do software de simulação dinâmica do comportamento térmico dos edifícios seja a temperatura média diária exterior Definição dos períodos de conforto/desconforto Elencadas as três metodologias de análise de conforto térmico que serão utilizadas neste trabalho, as quais permitem estabelecer critérios para a determinação de temperaturas interiores de conforto - modelos adaptativos - e critérios para avaliação de índices de conforto (PMV) - modelo analítico -, há que procurar determinar critérios/barreiras que permitam definir intervalos de conforto que, embora 26

53 não correspondendo às condições ideais de conforto térmico, sejam sinónimo de satisfação para maioria das pessoas de um grupo exposto às mesmas condições térmicas. A definição destes intervalos reveste-se de alguma dificuldade, no entanto, justificam-se, seguidamente, os limites de conforto adoptados neste trabalho para cada um dos modelos de análise de conforto térmico em edifícios. Tentar-se-á, ainda, que os limites de conforto adoptados possibilitem a comparação entre os resultados obtidos por aplicação dos diferentes métodos Intervalo de conforto - Modelo analítico (PMV e PPD) Como referido anteriormente, o cálculo do índice PMV horário para cada uma das zonas interiores analisadas constituirá um dos outputs extraídos do programa de simulação dinâmica utilizado na realização deste trabalho - EnergyPlus. A correlação entre os índices PMV e PPD, explicada no capítulo II, permite conhecer a percentagem previsível de insatisfeitos perante as condições térmicas interiores que conduzem a um determinado valor de voto médio estimado. Define-se como critério caracterizador de um período de desconforto a verificação de uma percentagem previsível de insatisfeitos superior a 10%. Serão, assim, consideradas horas com desconforto, as que apresentarem índices PMV fora da região entre -0,5 e 0,5, uma vez que para este intervalo, como se observa na Figura 2.2, a percentagem previsível de insatisfeitos (PPD) é sempre menor ou igual a 10%, garantindo-se, para o referido intervalo, a satisfação da grande maioria dos ocupantes do edifício Intervalo de conforto - Modelo adaptativo - ASHRAE A avaliação de conforto térmico proposta por este modelo consiste no cálculo das temperaturas interiores mensais de conforto a partir da temperatura média mensal exterior, como indicado na equação (2.16), para comparação com as temperaturas interiores reais. A norma ANSI/ASHRAE Standard procura, através dos seus critérios de projecto sugerir combinações de factores ambientais interiores e pessoais que satisfaçam a maioria dos seus ocupantes. Deste modo, e na sequência do projecto ASHRAE RP-884 [22], foram estabelecidos intervalos relativamente às temperaturas de conforto mensais calculadas pela equação (2.16) que garantem uma aceitabilidade das condições térmicas interiores por parte de pelo menos 90% dos ocupantes dos edifícios. Na definição dos intervalos de conforto recorre-se às equações (4.2) e (4.3) [28] para fixar as temperaturas limite superior e inferior do intervalo de conforto. (4.2) 27

54 (4.3) com: - limite superior do intervalo de conforto; - limite inferior do intervalo de conforto; - temperatura média mensal exterior. Como se constata, por comparação com a equação (2.16) - temperatura interior de conforto -, os limites do intervalo de conforto são estabelecidos por uma banda de 2,5 o C em torno da temperatura de conforto. Assim, as horas que apresentam uma temperatura interior que esteja fora do intervalo de conforto são consideradas como horas com desconforto Intervalo de conforto - Modelo adaptativo - EN 15251: Estudo SCATs O estudo SCATs, base da elaboração do modelo adaptativo da EN 15251:2007, propõe uma diferenciação dos edifícios em função do tipo de edifício e não em função da qualidade de construção do edifício [23], como referido no capítulo II. Esta classificação dos edifícios foi também adoptada pela norma EN 15251:2007. A cada categoria corresponde um intervalo de conforto em torno das temperaturas de conforto interiores diárias fornecidas por aplicação deste modelo adaptativo. No quadro 4.1 observa-se esta classificação e os intervalos de temperatura aceitáveis para cada um deles, apresentando-se, em anexo a Figura A.2 onde se pode observar este quadro na sua versão original [23]. Todas as horas com temperaturas interiores que não pertençam ao intervalo de aceitabilidade são consideradas horas com desconforto. Quadro Critérios de classificação de edifícios em regime de funcionamento livre e faixas de temperaturas aceitáveis face à temperatura de conforto. Adaptado de [23] Categoria Descrição Limites de conforto I Elevado nível de expectativa. Usado, somente, em edifícios ocupados por pessoas muito sensíveis e frágeis II Expectativa normal (edifícios novos e reabilitações) III Expectativa moderada (edifícios já construídos) IV Valores fora das categorias anteriores (só aceite por períodos limitados) 28

55 Refere-se que, para este trabalho, se classificou as soluções construtivas definidas por aplicação do actual RCCTE [25] (Decreto-Lei n. o 80/2006, de 4 de Abril), bem como do anterior RCCTE [26] (Decreto-Lei n. o 40/90, de 6 de Fevereiro) com categoria II. Quanto ao primeiro conjunto de edifícios não se colocarão muitas dúvidas relativas à classificação atribuída, na medida em que estando em vigor a regulamentação tida em conta no seu projecto térmico, a expectativa sobre as condições de conforto de todos os edifícios construídos ou reabilitados recentemente deve ser considerada normal. Quanto aos edifícios, cujo projecto térmico obedeceu ao disposto no anterior RCCTE, optou-se pela classificação com a categoria II já que este documento regulamentar esteve em vigor até ao ano de 2006, existindo edifícios abrangidos por esta regulamentação com construção relativamente recente (quatro anos), devendo-se considerar o nível de expectativa dos seus utilizadores quanto às condições do ambiente interior como normal. Aplica-se, por conseguinte, um limite de face às temperaturas diárias de conforto. Relativamente às soluções utilizadas como representativas das soluções construtivas verificadas antes da aplicação da regulamentação, atribuiu-se a classificação de categoria III, que apresenta um nível de expectativa mais reduzido face à categoria II, sendo, nestes casos, os limites de conforto de em relação às temperaturas interiores de conforto diárias Parâmetros caracterizadores dos períodos de desconforto Para cada uma das situações de estudo descritas no capítulo III deste trabalho, avaliar-se-á o conforto térmico durante um ano, analisando-se os resultados de cada uma das estações convencionais definidas no RCCTE [25]. Para os três métodos utilizados na avaliação de conforto proceder-se-á à determinação de todas as horas com desconforto, elaborando-se, posteriormente, elementos gráficos que facilitem a leitura do número e das percentagens de horas com desconforto. Com o intuito de estudar a distribuição das horas com desconforto ao longo do dia, definem-se quatro períodos de análise diários: entre as 0 e 6 horas, entre as 6 e as 12 horas, entre as 12 e as 18 horas e entre as 18 e as 24 horas. Desta forma, será possível perceber qual a distribuição percentual das horas com desconforto ao longo do dia, identificando-se os períodos mais críticos. Por outro lado, e para além da avaliação do número de horas com desconforto torna-se importante medir o número de graus acima e abaixo dos limites de conforto estabelecidos pela abordagem adaptativa. Assim, estabelecem-se dois outros indicadores de conforto: graus-hora de desconforto e sobreaquecimento ou sobrearrefecimento médios dos períodos com desconforto. O primeiro resulta da multiplicação do número de graus acima do limite superior - graus-hora de desconforto por calor - ou abaixo do limite inferior - graus-hora de desconforto por frio - da zona de conforto pela duração do período com desconforto. O segundo indicador - sobreaquecimento ou sobrearrefecimento médio - reflecte a média do número de graus acima ou abaixo do limite superior ou inferior do intervalo de conforto durante o período em que há desconforto. 29

56 No Quadro 4.2 sintetiza-se os indicadores de conforto utilizados na realização deste trabalho. Quadro Indicadores definidos para caracterizar os períodos com desconforto Indicadores de conforto Descrição Número de horas em que não se verificam os limites de conforto. Horas com desconforto Percentagem de horas com desconforto em relação ao total das horas dos períodos analisados (%) Graus-hora de desconforto Graus-hora de desconforto ( o C.h) por frio ou calor totais da estação de aquecimento e arrefecimento Sobreaquecimento e Sobrearrefcimento Sobreaquecimento médio ou sobrearrefecimento médio dos períodos com desconforto ( o C) 4.5. Apresentação do programa de simulação dinâmica - EnergyPlus Neste ponto do trabalho faz-se, em primeiro lugar, uma breve introdução ao programa EnergyPlus utilizado neste estudo. De seguida, procede-se à explicação dos dados de entrada (inputs) e de saída (outputs) do programa na óptica do utilizador. Com este capítulo pretende-se apresentar de uma forma simples e sucinta o modo de funcionamento do programa Descrição do programa O EnergyPlus é um programa computacional de simulação dinâmica do comportamento térmico de edifícios, permitindo a sua análise do ponto de vista energético. O seu processo de cálculo baseia-se na introdução da geometria de um edifício, das características dos materiais que constituem a sua envolvente, das condições ambientais exteriores e de determinados parâmetros caracterizadores dos ambientes interiores do edifício (ocupação, equipamentos, infiltração, entre outros). Apresenta, como principais potencialidades, a simulação do balanço térmico de edifícios em regime livre (função utilizada neste trabalho) e em regime de temperatura controlada; permitindo, para este último, a obtenção de resultados sobre as necessidades energéticas de aquecimento e arrefecimento. O programa tem origem no Departamento de Energia dos Estados Unidos da América, sendo desenvolvido a partir de dois outros softwares criados entre finais da década de 70 e início da década de 80, como resposta à crise energética que caracterizou este período dos Estado Unidos da América: BLAST (Building Loads Analysis and System Thermodynamics) e DOE-2. Desde a sua criação têm-se registado diversas actualizações, utilizando-se neste trabalho a versão 1.2.0, que não sendo a mais recente apresenta as características necessárias para dar resposta aos objectivos do trabalho. 30

57 Uma outra funcionalidade que o programa oferece é a ligação a outros programas de simulação, referindo-se, a título de exemplo, o software Window 5 - programa de construção e caracterização dos vãos envidraçados. A introdução dos dados e a obtenção dos resultados é feita em formato de texto, na extensão IDF (Input Data File), contudo o programa apresenta um interface gráfico que, não sendo o mais atractivo, facilita a introdução e modificação de todos os parâmetros caracterizadores do edifício em estudo. É através deste interface gráfico que se define o conjunto de variáveis/resultados a serem fornecidos pela simulação efectuada pelo programa (em formato de texto podendo ser exportados facilmente para outros programas), sendo criado, para cada simulação, um ficheiro de texto de erros que, no caso de existirem, permite a sua detalhada identificação e posterior correcção. Ainda como resultado da simulação é possível obter um ficheiro em formato CAD com a geometria modelada, conseguindose observar a concordância, ou não, com a realidade arquitectónica do edifício em análise. Mencionase, da mesma forma, a ferramenta EP-Launch que permite inserir e alterar os ficheiros climáticos utilizados nas simulações. O modo de funcionamento deste programa é sintetizado no diagrama da figura 4.1. Figura 4.1 Diagrama representativo do funcionamento do EnergyPlus - adaptado de [29] Relativamente ao método do balanço térmico utilizado pelo programa, refere-se que o EnergyPlus realiza a simulação num volume de controlo considerado como uma zona térmica (Zone), definida como um espaço delimitado com o mesmo valor da temperatura. Nos casos que são abordados neste estudo, a cada um dos dois fogos e à zona de patamar de cada piso corresponde uma zona térmica. 31

58 O programa considera, ainda, a existência de dois tipos de superfícies: as que armazenam e as que transferem energia; constituindo, as primeiras, superfícies interiores que separem espaços com a mesma temperatura, ou seja, na mesma zona térmica - paredes interiores - e as segundas, superfícies da envolvente exterior ou interior que separem diferentes zonas térmicas - espaços com diferentes temperaturas. O balanço energético é efectuado nas superfícies exteriores e interiores por consideração dos processos de transmissão de calor por condução, radiação e convecção, assumindo o programa algumas hipóteses: temperatura uniforme das zonas térmicas; temperaturas uniformes das superfícies; radiação de onda curta e longa uniforme; condução no interior do elemento. Assim, e não pretendendo aprofundar em demasia os princípios de resolução numérica utilizados pelo EnergyPlus, apresenta-se, a título de exemplo, a equação do balanço energético, para uma determinada zona z, considerada pelo programa: (4.4) em que, - energia armazenada no ar da zona z; - soma das trocas por convecção devido a fontes internas; delimita a zona; - soma das trocas de calor por convecção com cada uma das superfícies que - soma das trocas de calor devido à mistura de ar da zona em causa e a zona i; - transferência de calor devido à renovação de ar; - energia auxiliar a fornecer pelo sistema de climatização Valores de entrada do EnergyPlus (Inputs) Nesta secção, procura-se explicar de forma simples a introdução de dados no EnergyPlus. Refere-se que apenas serão abordados os parâmetros de entrada utilizados para a realização desta dissertação, uma vez que o programa apresenta um conjunto de funcionalidades que ultrapassam a abrangência do âmbito deste trabalho. 32

59 Parâmetros de simulação (Simulation Paremeters) No primeiro quadro de inserção de dados, o utilizador define diferentes variáveis, como são a versão do programa (versão 1.2.0), o intervalo de tempo unitário da simulação que não poderá ser superior a 1 hora (usou-se o valor de 1 hora), os algoritmos de convecção interior e exterior, o algoritmo para as soluções da envolvente, o período de cálculo para o movimento solar (definiu-se como sendo de 20 dias por não se considerar necessário o cálculo diário da variação das sombras) e o controlo da simulação, no qual se optou, apenas, pela simulação do ficheiro climático. O programa disponibiliza três algoritmos distintos para as soluções da envolvente, que permitem seleccionar o tipo de algoritmo de transferência de calor a ser utilizado nos elementos construtivos. Neste caso, a escolha recaiu sobre o algoritmo CTF - conduction transfer function - que considera, apenas, o calor transferido através dos elementos da envolvente. Quanto ao algoritmo de convecção interior e exterior, optou-se pelo modelo detalhado uma vez que proporciona maior rigor às simulações e seus resultados [30]. No que respeita aos parâmetros da edificação, foi necessário definir o ângulo do edifício relativamente ao Norte (0 o para as simulações com orientação Sul da fachada principal, 180 o para a orientação Norte do edifício, -90 o para a orientação Este do edifício e 90 o para a orientação Oeste do edifício), a zona de implantação, os dias de teste do programa antes de iniciar a recolha de resultados (60 dias) e a distribuição solar, a qual teve de ser apenas exterior (FullExterior) ao invés da opção mais vantajosa que seria utilizar uma distribuição completa exterior e interior (FullInteriorAndExterior) devido a limitações apresentadas pelo programa, pelo facto da geometria do edifício não apresentar fachadas completamente regulares Localização - Clima (Location - Climate) Neste campo são inseridas as características relativas à localização do edifício, definindo-se as suas coordenadas geográficas (latitude, longitude e altitude), que variam de acordo com o ficheiro climático que se está a utilizar, e o respectivo fuso horário relativamente ao GMT. É, ainda, determinado o período de simulação, ou seja, os dias e meses inicial e final e o número de anos a simular. Definiram-se dois períodos de análise para cada simulação, correspondendo um à estação convencional de aquecimento e o outro à estação convencional de arrefecimento, sendo ambos para um período de um ano Materiais e elementos da envolvente (Surface Construction Elements) É nesta janela de inserção de dados que se procede à definição e caracterização dos diversos materiais constituintes da envolvente opaca e vãos envidraçados. Para cada material da envolvente opaca define-se um conjunto de características, tais como: rugosidade, espessura, condutibilidade, massa volúmica, entre outras. Após a caracterização de cada um dos materiais, procede-se à construção de cada elemento da envolvente (paredes exteriores, interiores, para locais não aquecidos, tectos e pavimentos) através da combinação dos diferentes materiais que o constituem, seguindo a sequência que se verifica na realidade. É neste campo que se definem os tipos de vidro utilizados na construção dos vãos envidraçados (vidro duplo - soluções L.1, L.2, P.1, P.2, B.1 e B.2-33

60 e vidro simples - L.3, P.3 e B.3), o material que constitui os sistemas de sombreamento, e ainda o material ar que integra os elementos construtivos quer da envolvente opaca (paredes duplas com caixa-de-ar) quer dos vãos envidraçados (vidros duplos) Zonas e Geometria (Thermal Zone Description/Geometry) Neste módulo procede-se, inicialmente, à definição de cada uma das zonas térmicas que constituem o edifício. Entendendo-se por zona térmica qualquer espaço que possa ser caracterizado por um valor de temperatura uniforme, no presente trabalho e para a planta de arquitectura analisada, a cada um dos fogos corresponderá uma zona térmica (zona 1 - fogo direito - e zona 2 fogo esquerdo) e à zona comum, que engloba o patamar de acesso aos fogos, caixa de escadas e fosso do elevador, corresponderá outra zona térmica (zona 3). Uma zona é definida pela introdução das coordenadas do ponto que se tomará como a origem da zona em relação à origem do edifício, do seu volume e pédireito. A determinação da origem de cada uma das zonas é um passo crucial na utilização do programa, uma vez que estes pontos serão a origem do referencial através do qual serão introduzidas as coordenadas de todos elementos pertencentes a cada zona. Antes de se iniciar a introdução dos elementos da envolvente, é necessário definir o modo de leitura de coordenadas pelo programa. Estipula-se como ponto de partida o canto superior esquerdo de cada um dos elementos verticais a definir para a introdução das coordenas de um determinado elemento, seguindo-se o sentido dos ponteiros do relógio na introdução dos restantes vértices da superfície em causa. Assinala-se que a introdução das coordenadas deve ser feita considerando que o utilizador se localiza no exterior da zona da qual faz parte o elemento a introduzir no programa e que daí o visualiza. Relativamente aos elementos horizontais, o vértice inicial poderá ser qualquer, desde que se siga o sentido dos ponteiros do relógio na definição dos restantes. Refere-se que o programa só reconhece superfícies rectangulares e triangulares (quatro e três vértices). Após a definição dos parâmetros anteriores dever-se-á preencher os itens referentes à massa das paredes internas (introduz-se a área total da superfície das paredes internas e associa-se a esta um elemento construtivo elaborado na janela de inserção anterior), aos diferentes tipos de caixilharia que existirão nos vãos envidraçados (espessura dos caixilhos, número de divisões horizontais e verticais, entre outros) e ao modo de funcionamento dos sistemas de sombreamento. Refere-se que para a realização deste trabalho definiram-se dois modos de funcionamento para os dispositivos de sombreamento (Verão e Inverno), sendo o seu controlo definido mais adiante. Após estes procedimentos prévios passa-se à definição de cada elemento da envolvente opaca das zonas térmicas, associando-se a cada um deles uma solução construtiva caracterizada na janela de inserção de dados anterior. Os elementos da envolvente opaca são designados por superfícies, devendo ser introduzidos em primeiro lugar. Salienta-se que na sua caracterização dever-se-á definir o tipo de superfície (parede, pavimento ou tecto), a zona que delimitam, o ambiente exterior ao elemento (exterior ou outra superfície) e a sua exposição ou não ao sol e ao vento. Posteriormente à introdução dos elementos da envolvente opaca ( superfície ) procede-se à definição dos restantes elementos da envolvente (vãos envidraçados e portas), designados pelo programa por 34

61 subsuperfícies, na medida em que são inseridos sobre as superfícies anteriormente introduzidas. A cada subsuperfície do tipo janela associa-se um tipo de caixilho, definido anteriormente, que o programa faz conciliar com a subsuperfície correspondente. Como forma de garantir taxas de activação dos sistemas de sombreamento, que não apenas o sombreamento total dos vãos envidraçados, introduzem-se, por cada vão envidraçado duas subsuperfícies, alocando-se a uma o sistema de sombreamento que se pretende e deixando a outra sem sistema de sombreamento, contornando-se, deste modo, esta limitação do programa. Por último, é neste campo que se introduzem eventuais palas de sombreamento que existem no projecto de arquitectura ou, ainda, o igual efeito produzido pela existência de outras saliências (varandas) na fachada do edifício. Como forma de analisar a coerência da modelação do edifício feita no programa (processo moroso) com a realidade, e não sendo reportados outros erros, dever-se-á proceder a uma simulação com o intuito de se obter o ficheiro CAD que permita a visualização 3D do edifício em estudo Horários (Schedules) Neste campo definem-se calendários e horários que permitem controlar diversas variáveis tais como: ocupação das zonas, funcionamento dos sistemas de sombreamento, nível de metabolismo (função da actividade física - Quadro 2.1), velocidade do ar interior e resistência térmica do vestuário. O programa EnergyPlus diferencia três tipos de grupos de tempo: diário (dayschedule), semanal (weekschedule) e anual (schedule). Para a realização deste trabalho, e apenas fazendo sentido falar em conforto térmico quando existe ocupação das zonas térmicas, considerou-se que a ocupação dos fogos seria no mínimo de 1 ocupante e no máximo de 3 (fogos de tipologia T2-3 ocupantes definidos pelo RCCTE [25]), conseguindo-se analisar todas as horas do ano. Deste modo, definiu-se um schedule ocupação que determine a existência de 3 ocupantes para os períodos de análise 0-6h e 18-24h (schedule do tipo fracção com valor de 1) e uma ocupação mínima (1 ocupante) para os períodos 6-12h e 12-18h (schedule do tipo fracção com valor de 1/3). Este schedule diário é adoptado para toda a semana, com excepção do fim-de-semana onde se considera que a ocupação será de 3 pessoas em todos os períodos com excepção do período das 12-18h que se considerou ser de 1 ocupante. O nível de metabolismo, enquanto parâmetro da equação de conforto definida por Fanger [8], foi igualmente definido por meio de um schedule neste trabalho. Assim, de segunda-feira a sexta-feira, para os períodos 0-6h e 18-24h definiu-se que os ocupantes teriam um nível de actividade correspondente a repouso (80W - Quadro 2.1), 6-12h trabalho leve (140W) e para o período 12-18h actividade sedentária (110W). Para o fim-de-semana definiu-se que nos períodos 0-6h e 18-24h o nível de actividade seria de 80W (repouso) e no período 6-18h seria de actividade sedentária - 110W. Estes schedules semanais foram adoptados para o ano inteiro. 35

62 Quanto à resistência térmica do vestuário elaboraram-se três schedules, um para o período da estação de aquecimento, um para a estação de arrefecimento e um terceiro para o período que se verifica entre estas duas estações convencionais, resultante da definição de estação convencional de aquecimento feita no RCCTE [25]. Para a estação de aquecimento definiu-se, para todas as horas, uma resistência térmica do vestuário de 1 clo (ver Quadro 2.2), para a estação de arrefecimento de 0,5 clo e para o período entre as duas últimas 0,7 clo. Por último, faz-se referência ao schedule de controlo dos sistemas de sombreamento. Para a estação de aquecimento considera-se que, durante a noite, os dispositivos de sombreamento estão totalmente activos e que estão recolhidos durante o dia de modo a maximizar os ganhos solares pelos vãos envidraçados. Durante a estação de arrefecimento mantém-se, durante todas as horas do dia, as taxas de activação consideradas em cada simulação em particular. Noutros campos que se descreverão de seguida, o programa estabelecerá ligações com os valores dos schedules definidos anteriormente Ganhos internos (Space gains) O programa permite considerar diversas fontes para os ganhos internos: iluminação, ocupação e equipamentos. Com o objectivo de simplificar a definição dos ganhos apenas se considerou duas fontes: ocupação (people) e iluminação (lights). No campo referente aos ganhos provenientes da ocupação definiu-se para cada zona (zona 1 e zona 2) o número máximo de ocupantes (3 ocupantes), activando, de seguida, os schedules referentes à ocupação horária de cada dia do ano. Para além deste schedule são também activados, neste campo, os referentes ao nível de metabolismo horário dos ocupantes e à resistência térmica do vestuário. Por último, ainda neste quadro de inserção de dados poder-se-á requerer o resultado relativo ao índice PMV - método analítico (Fanger [8]) - evitando-se, deste modo, o seu cálculo manual que se reveste de grande complexidade. Os restantes ganhos internos introduziram-se no parâmetro relativo à iluminação (simplificação) adoptando-se o valor médio por unidade de área útil de pavimento para edifícios residenciais (4W/m 2 ) estabelecido pelo RCCTE Renovação de ar (AirFlow) O EnergyPlus apresenta diversos modos de se considerar o modelo de fluxo de ar, possibilitando a realização de simulações com elevado grau de complexidade (estudo de permeabilidade ao ar em paredes ou vãos envidraçados, por exemplo). No presente trabalho optou-se por considerar um modelo mais simples para o fluxo de ar, assumindo-se que este consiste, apenas, na infiltração de ar, a qual ocorre de forma natural no edifício. Assim, e para a definição deste parâmetro, foi necessário introduzir o número de renovações horárias de ar e transformar estas renovações horárias no volume de ar que, por segundo, se infiltra em cada uma das zonas. No caso dos dois fogos e de forma a 36

63 adaptar-se às diferentes opções de simulação que se considera, definiu-se uma renovação horária do ar, enquanto valor consensual para a taxa de ventilação definida no RCCTE [25] Dados de saída do EnergyPlus (Outputs) É nesta secção do interface gráfico do programa que se define quais os resultados que se pretende que o programa forneça Relatório da simulação (Report) Este campo, sendo o último do programa, permite seleccionar as variáveis cujos resultados se apresentem como de interesse para a realização deste trabalho. Deste modo, tira-se partido da potencialidade oferecida pelo programa para o cálculo automático do índice PMV - metodologia analítica (Fanger [8]) - figurando os valores horários deste indicador de conforto como um dos resultados finais a requerer. Por outro lado, as temperaturas médias diárias e mensais exteriores são outro resultado importante a extrair das simulações efectuadas, na medida em que as temperaturas e os intervalos de conforto são estabelecidos a partir destas pelas abordagens adaptativas do estudo SCATs e da norma ASHRAE , respectivamente. Por último, e para confronto com as temperaturas e intervalos de conforto solicita-se a apresentação do andamento horário das temperaturas interiores ao longo do período de simulação. 37

64 38

65 Capítulo V 5. Apresentação e análise dos resultados Neste capítulo procede-se à apresentação e análise dos resultados obtidos no presente estudo. Opta-se por apresentar os resultados agrupados segundo cada um dos três ficheiros climáticos utilizados como representativos de cada uma das três zonas climáticas de Inverno definidas no actual RCCTE. Esta organização permitirá comparar o comportamento das diferentes soluções construtivas testadas para cada uma das zonas climáticas consideradas, conseguindo-se, deste modo, efectuar a caracterização das condições de conforto térmico inerentes a cada uma das soluções que se pretendem representativas do património edificado existente actualmente Zona climática I1 - Ficheiro climático de Lisboa Para o ficheiro climático de Lisboa efectuaram-se simulações com as soluções construtivas L.1, L.2 e L Temperaturas de conforto - Modelos adaptativos - Lisboa Na Figura 5.1 observa-se o andamento das temperaturas de conforto determinadas pela aplicação do modelo adaptativo da norma ASHRAE e pelo estudo SCATs/EN 15251:2007 face às temperaturas de projecto admitidas pelo RCCTE [25], 25ºC para a estação convencional de arrefecimento e 20ºC para a estação convencional de aquecimento. Figura Temperaturas de conforto - modelos adaptativos - e temperaturas de projecto do RCCTE [25] - Lisboa A curva relativa às temperaturas óptimas (de conforto), fornecida pelo modelo da norma ASHRAE , encontra-se, para a cidade de Lisboa, entre os valores de referência das temperaturas de ambientes interiores definidos pelo RCCTE [25]. Assim, e tomando as curvas que delimitam o intervalo de conforto equivalente a uma gama de 90% de respostas positivas de conforto, observa-se, para este modelo, uma aceitabilidade de temperaturas inferiores à temperatura de projecto do RCCTE [25] para a estação de aquecimento (20 o C), entre os meses de Novembro e Abril; e de 39

66 temperaturas superiores à temperatura de projecto definida pelo RCCTE para todos os meses da estação de arrefecimento (25 o C), chegando esta diferença a ser superior a 2 o C para os meses de Julho, Agosto e Setembro, para edifícios em regime de funcionamento livre. Relativamente aos resultados do modelo do estudo SCATs, para este indicador, sublinha-se que, em todos os meses da estação de arrefecimento, a temperatura de conforto é sempre superior aos 25 o C assumidos pela regulamentação [25], demonstrando que será possível verificar situações neutras, em termos de conforto térmico, para temperaturas interiores superiores à temperatura de projecto assumida pelo RCCTE, desde que tomando o regime de funcionamento livre para os edifícios. Na estação de aquecimento, este modelo indica um limite inferior da banda de respostas positivas abaixo dos 20 o C, estabelecidos pelo RCCTE, entre os meses de Dezembro e Março - edifícios novos ou reabilitados - e entre os meses de Novembro e Abril para edifícios já existentes Edifício em Lisboa respeitando o RCCTE - Decreto-Lei n. o 80/ Solução L Piso intermédio Como descrito no capítulo III, esta solução construtiva pretende avaliar, para o ficheiro climático de Lisboa, quais os níveis de conforto térmico atingidos por edifícios cujo projecto térmico tenha sido desenvolvido de acordo com os valores de referência apresentados pela actual regulamentação para o coeficiente de transmissão térmica dos elementos da envolvente opaca (zona climática de Inverno I1). Da observação do Quadro 5.1 (estação de arrefecimento) denota-se que os valores apresentados pelo método analítico - PMV - são os mais gravosos para qualquer das situações estudadas, facto que vai ao encontro das limitações deste método no que toca à tradução dos comportamentos adaptativos (oportunidade adaptativa) dos utilizadores de edifícios em regime de funcionamento livre. Quadro Número de horas com desconforto para a estação convencional de arrefecimento, piso intermédio, fachada principal orientada a Sul, L.1 Método ASHRAE SCATs PMV Tipo Ext. Int. Sombreamento Área activa Calor Frio Calor Frio Calor Frio 70% % % % Sem somb No campo oposto, os resultados obtidos pelo método adaptativo proposto pelo estudo SCATs e adoptado na norma europeia EN 15251:2007 destacam-se como os mais favoráveis, apresentando discrepâncias significativas face aos resultados do método analítico. O modelo adaptativo apresentado pela norma ASHRAE devolve resultados que se encontram entre os valores resultantes da aplicação dos métodos atrás referidos. 40

67 Para o edifício estudado, e com a sua fachada principal orientada a Sul, observam-se valores crescentes do indicador número de horas com desconforto aquando da passagem da utilização de sombreamento pelo exterior para sombreamento pelo interior, sendo este agravamento, para uma área activa do sombreamento de 70% do envidraçado de 219 horas com desconforto - ASHRAE , e de 245h - PMV. Assinala-se que, para todos os métodos, os números de horas com desconforto durante a estação de arrefecimento são muito próximos quando se impõe um sombreamento exterior com uma taxa de activação de 50% e um sombreamento pelo interior com uma taxa de activação de 70%, constatando-se a vantagem do uso de dispositivos de sombreamento pelo exterior, uma vez que, em termos de conforto térmico, atingem-se níveis de conforto muito semelhantes com uma menor área activa de sombreamento, tirando um melhor proveito da iluminação natural. Para a situação abordada na Figura 5.2, são os meses de Julho e Agosto que apresentam maior número de horas com desconforto, sendo este de aproximadamente 300 h na análise efectuada pelo método da norma ASHRAE e variando entre 500 e 600h pela análise do método analítico. Contudo, os números devolvidos pelo método proposto pelo estudo SCATs, estudo desenvolvido em diversos países Europeus entre os quais Portugal, são bastante reduzidos, verificando-se ser inferior a 100h o número de horas com desconforto por calor para os meses de Julho e Agosto, mediante as hipóteses da Figura 5.2. Figura Distribuição do número de horas com desconforto pelos meses da estação convencional de arrefecimento, piso intermédio, orientação Sul, somb. exterior 70% área activa, L.1 Na Figura 5.3 observa-se que, para os três métodos, são as orientações Este e Oeste da fachada principal as que conduzem a valores mais elevados do nº horas com desconforto (calor), verificando- 41

68 se agravamentos face à orientação Sul de 700 a 1200h - ASHRAE-55 e PMV - e de 160 a 350h com desconforto por calor - SCATs - para a estação convencional de arrefecimento. Figura Número de horas com desconforto para a estação de arrefecimento em função da orientação do edifício, piso intermédio, sombreamento exterior 70% área activa, L.1 Tendo em conta estes resultados, apresenta-se na Figura A.3 (Anexos) a distribuição da percentagem de horas com desconforto em cada um dos períodos do dia descritos no capítulo IV, para o mês de Julho e para as quatro orientações estudadas, com o intuito de se perceber quais os períodos do dia com maior predominância de horas com desconforto. Verifica-se (Figura A.3 - Anexos), para as quatro orientações, nos períodos 0-6 horas e horas, índices mais elevados de conforto, resultantes de temperaturas exteriores mais baixas. De igual forma, observa-se nos edifícios com orientação Este e Oeste da fachada principal uma maior percentagem de horas com desconforto por calor excessivo tanto no período da manhã (6-12 h) como durante a tarde (12-18 h), enquanto nas orientações Sul e Norte os valores de desconforto nestes períodos são sempre inferiores aos verificados nas orientações anteriores. Tendo em conta as características da arquitectura do edifício analisado apresentadas no capítulo III, poder-se-á inferir que estas características (distribuição e área dos vãos envidraçados semelhantes nas fachadas principal e de tardoz) proporcionam uma maximização das horas com desconforto para as orientações Este e Oeste durante todo o dia, uma vez que a estas orientações correspondem máximos de insolação durante a estação de arrefecimento. Analisa-se, de seguida, os indicadores graus-hora de desconforto e sobreaquecimento médio para a estação de arrefecimento. Ambos os métodos que permitem calcular este indicador de conforto, e para qualquer um dos tipos de dispositivos de sombreamento (ver Quadros 5.1 e 5.2), apresentam um sobreaquecimento médio 42

69 diário inferior a 1 o C. Assim, e para esta solução construtiva, apesar de se ter valores do número de horas com desconforto algo significativos, o sobreaquecimento médio diário associado a estes momentos de desconforto é reduzido. Por outro lado, verifica-se que o valor graus-hora de desconforto apresenta aumentos significativos quando se passa da situação em que o sistema de sombreamento é exterior para o interior. Constata-se, igualmente, que se obtêm valores de graushora próximos quando se considera uma taxa de activação do sombreamento exterior de 50% e uma taxa de activação do sombreamento interior de 70%, corroborando a vantagem do uso de sombreamento exterior como forma de melhorar o conforto térmico do edifício e o aproveitamento da iluminação natural. Quadro Graus-hora de desconforto, estação de arrefecimento, piso intermédio, orientação Sul, L.1 Método ASHRAE SCATs Sombreamento Tipo Área activa Calor Frio Calor Frio 70% Ext. 50% Int. 70% % Sem somb Na Figura 5.4, verifica-se que os valores apresentados pelo método proposto pelo estudo SCATs são sempre inferiores 120 o C.h para qualquer das orientações do edifício, sendo mais acentuado para a orientação Este, a qual demonstra, também, um número mais elevado de horas com desconforto. Constata-se semelhante tendência através da análise pelos critérios da norma ASHRAE-55, sendo, neste caso, o número de graus-hora de desconforto mais acentuado, próximo de 2600 e 1600 o C.h para as orientações Este e Oeste, respectivamente. Figura Graus-hora de desconforto para a estação de arrefecimento, piso intermédio, em função da orientação, sombreamento exterior 70% área activa, L.1 Relativamente à distribuição dos graus-hora de desconforto pelos meses da estação convencional de arrefecimento, verifica-se serem os meses de Julho e Agosto os que apresentam uma maior contribuição para este indicador de conforto da estação convencional de arrefecimento, bem como 43

70 valores de sobreaquecimento médio diário mais elevados, sendo nestes meses, para a orientação Este, de aproximadamente 1,6 o C (ver Figura A.4 - Anexos). Relativamente ao período que decorre entre Outubro e Maio e onde se insere a estação de aquecimento, observa-se, na Figura 5.5, o número de horas com desconforto. Nos três métodos, são as orientações Oeste e Sul a apresentarem um maior número de horas com desconforto por frio, contudo as diferenças entre os resultados fornecidos pelas quatro orientações consideradas para este indicador não variam entre si mais que 500 h durante toda a estação de aquecimento. A análise efectuada pelo método do estudo SCATs apresenta os resultados mais desfavoráveis, registando-se, para qualquer orientação, um número de horas com desconforto superior a 2500h. Figura Número de horas com desconforto para a estação de aquecimento em função da orientação do edifício, piso intermédio, sem sombreamento, L.1 Dos resultados apresentados na figura anterior, destaca-se, ainda, os valores algo significativos do número de horas com desconforto por sensação de calor durante a estação convencional de aquecimento para as orientações Este e Oeste - métodos da norma ASHRAE-55 e analítico. Embora possa parecer contranatura, este resultado associa-se ao facto dos métodos de análise de conforto térmico estabelecerem sempre uma banda de conforto com limites superior e inferior, resultante da forma como são desenvolvidos os modelos de análise, nomeadamente baseada em inquéritos nos quais os utilizadores têm de expressar a sensação térmica que desfrutam mediante uma escala como a apresentada no capítulo II deste trabalho. Estes intervalos de desconforto por calor durante a estação de aquecimento correspondem a horas em que o edifício apresenta temperaturas interiores superiores aos limites de conforto estabelecidos através da temperatura exterior (modelos adaptativos). 44

71 Quanto à distribuição do número de horas com desconforto por frio pelos meses da estação de aquecimento, as orientações Este e Oeste são as mais desfavoráveis entre os meses de Outubro e Março e as orientações Sul e Norte nos restantes (Figura A.5 - Anexos). Verifica-se que são os meses de Dezembro, Janeiro e Fevereiro a apresentarem um maior número de horas com desconforto (ter em atenção que o número total de horas do mês de Fevereiro é de 672h), sendo este superior a 50% do total das horas de cada um destes meses para qualquer uma das orientações. Observa-se, igualmente, que os períodos com desconforto por calor associam-se, essencialmente, aos meses de Outubro, Abril e Maio. Refere-se, ainda, que as orientações Sul e Norte são menos penalizadoras para os meses de Novembro, Dezembro e Janeiro, o que se poderá explicar pela orientação favorável dos vãos envidraçados da fachada principal - orientação Sul - e da fachada de tardoz - orientação Norte. Avalia-se, em seguida, o indicador graus-hora de desconforto por frio. A Figura 5.6 mostra uma relativa proximidade entre os resultados obtidos para as orientações Sul, Norte e Este, variando os seus resultados entre 2000 e 2500 o C.h - método da norma ASHRAE-55 - e entre 3500 e 4000 o C.h - método do estudo SCATs. A orientação Oeste agrava os anteriores resultados aproximadamente em 1500 o C.h. Figura Graus-hora de desconforto (frio) para a estação de aquecimento em função da orientação, piso intermédio, sem sombreamento, L.1 Por último, regista-se que o mês de Fevereiro, para além de ser o mês com maior percentagem de horas com desconforto, apresenta, ainda, um sobrearrefecimento médio diário acentuado, variando de 1,4 a 2 o C no caso da análise pela norma ASHRAE , e entre 1,5 e 2,3 o C na avaliação pelo método do estudo SCATs/EN 15251:2007 (Figura 5.7). Como o mês de Fevereiro é o que apresenta piores índices de conforto para o período que vai de Outubro a Maio, pretende-se avaliar através da Figura A.6 (Anexos) a forma como os intervalos de desconforto se distribuem ao longo de um dia deste mês. Como se observa, no período entre 0h e 6h, não existe nenhuma hora em que se verifiquem os limites de conforto térmico. Por outro lado, é durante a tarde (12-18h) que os níveis de conforto, durante o mês de Fevereiro, são mais elevados, não ultrapassando, contudo, os 25% para a situação apresentada na Figura A.6 (Anexos). Estes níveis de conforto mais elevados neste intervalo 45

72 de tempo associam-se a temperaturas exteriores mais elevadas neste período e à maior contribuição dos ganhos solares (vãos envidraçados). Figura Sobrearrefecimento médio diário ( o C), estação de aquecimento, piso intermédio, sem sombreamento, L Piso de cobertura No piso de cobertura verifica-se um agravamento (aproximadamente entre 120 e 250h) do número de horas com desconforto (calor) para os meses da estação convencional de arrefecimento, segundo a avaliação dos três métodos de análise utilizados, como se constata pela leitura do Quadro 5.3. Quadro Número de horas com desconforto para a estação convencional de arrefecimento, piso de cobertura, fachada principal orientada a Sul, L.1 Método ASHRAE SCATs PMV Tipo Ext. Int. Sombreamento Área activa Calor Frio Calor Frio Calor Frio 70% % % % Sem somb Verifica-se, ainda, que: o modelo do estudo SCATs continua a devolver os melhores indicadores, sendo estes de quase absoluto conforto (<7% de horas com desconforto) para toda a estação de arrefecimento - situação com sombreamento activo; a diferença entre os níveis de desconforto com recurso a dispositivo de sombreamento pelo exterior e pelo interior são esbatidas face ao piso intermédio (método da norma ASHRAE-55 e analítico - PMV). Relativamente à influência da orientação (ver Figura 5.8), são, à semelhança dos resultados para o piso intermédio, as orientações Este e Oeste as que conduzem a números mais elevados de horas com desconforto, assumindo a orientação Sul os valores mais baixos deste indicador de conforto para estação de arrefecimento, tomando-se qualquer um dos métodos de análise. As diferenças de resultados entre as anteriores orientações, Sul face a Este e Oeste, variam aproximadamente entre 46

73 500 e 800h, no caso dos resultados do método da norma ASHRAE-55, de 300 a 600h - método analítico (PMV) - e entre 200 e 350 h pelo modelo do estudo SCATs. Figura Número de horas com desconforto para a estação de arrefecimento em função da orientação do edifício, piso de cobertura, sombreamento exterior 70% área activa, L.1 Concordando com os resultados verificados para o piso intermédio, a orientação Este da fachada principal proporciona uma maximização da percentagem de horas com desconforto nos quatro períodos do dia considerados, passando este resultado, para esta orientação, a ser superior a 80% (modelo adaptativo da norma ASHRAE-55 e modelo analítico - PMV) nos intervalos 6-12h e 12-18h (ver Figura A.7 - Anexos). Relativamente ao número de graus-hora de desconforto (calor), não se assinalam diferenças significativas entre o piso intermédio e o piso de cobertura, mantendo-se os valores da Figura 5.9 próximos dos resultados apresentados na Figura 5.4 (piso intermédio). Contudo, os valores do piso de cobertura são ligeiramente mais elevados que os verificados para o piso intermédio - de 100 a 300 o C.h pela análise da norma ASHRAE-55 e de 10 a 25 o C.h pelo método do estudo SCATs. Figura Graus-hora de desconforto para a estação de arrefecimento, piso de cobertura, em função da orientação, sombreamento exterior 70% área activa, L.1 47

74 Após a análise da estação de arrefecimento para o piso de cobertura da solução L.1, avaliam-se os níveis de conforto térmico no período que engloba a estação de aquecimento - Outubro a Maio. Para tal, através da Figura 5.10, observa-se, para os três métodos de avaliação utilizados, um forte agravamento, face ao piso intermédio, no número de horas com desconforto por frio, uma vez que este passa a ser superior a 3200h para o método da norma ASHRAE-55, a 3800h na análise do método do estudo SCATs e a 3100h pelo método analítico, independentemente da orientação considerada. Verifica-se, ainda, uma homogeneização deste resultado entre as diferentes orientações, constatando-se a diminuição da influência da orientação do edifício no parâmetro número de horas com desconforto. Este resultado parece indicar que as perdas de calor que a cobertura introduz nas fracções autónomas do piso se sobrepõem às variações introduzidas pela alteração da orientação, perdendo este factor, neste caso, a sua influência para os pisos de cobertura. Figura Número de horas com desconforto para a estação de aquecimento em função da orientação do edifício, piso de cobertura, sem sombreamento, L.1 Contudo, a orientação do edifício continua a condicionar o indicador graus-hora de desconforto (ver Figura 5.11), assumindo as orientações Este e Oeste os piores resultados. Comparando este resultado com o seu homólogo para o piso intermédio, nota-se um importante agravamento, passando este indicador a variar entre 5000 e 8000 o C.h pelo método da norma ASHRAE-55 e entre 7000 e o C.h pela análise do método do estudo SCATs adoptado pela EN 15251:2007. Em termos do indicador sobrearrefecimento médio (ver Figura A.8 - Anexos) atingem-se, entre os meses de Dezembro e Fevereiro, máximos próximos de 3 o C pelo método da norma ASHRAE-55 e de 3,5 o C pelo método do estudo SCATs (aumento de cerca de 1 o C face ao piso intermédio). 48

75 Figura Graus-hora de desconforto (frio) para a estação de aquecimento em função da orientação, piso de cobertura, sem sombreamento, L.1 Por último, nas Figuras 5.12 e A.9 (Anexos) observa-se o andamento das temperaturas interiores da zona 1 para um dia dos meses de Julho e Fevereiro, respectivamente. Corroborando os resultados apresentados anteriormente, verifica-se que, adoptando o método de avaliação proposto pela EN e estudo SCATs, durante os meses da estação convencional de arrefecimento as temperaturas interiores apresentam uma maior concordância com os limites de conforto propostos por este modelo, face ao modelo adaptativo apresentado na norma ASHRAE-55. Para ambos os métodos de análise são atingidas temperaturas interiores mais próximas das de conforto durante a noite e manhã. Figura Temperaturas interiores, zona 1, ao longo de um dia do mês de Julho, orientação Sul, sombreamento exterior 70% área activa, L.1 Durante os meses da estação convencional de aquecimento (ver Figura A.9 - Anexos) verifica-se que o piso de cobertura apresenta valores da temperatura interior entre 1 a 2 o C abaixo dos verificados para o piso intermédio, situando-se estes, para os dois modelos adaptativos usados, fora do intervalo de conforto. É durante a noite/madrugada que as temperaturas interiores são mais desfavoráveis. 49

76 Edifício em Lisboa respeitando o RCCTE-Decreto-Lei n. o 40/90 - Solução L Piso intermédio Com esta solução construtiva pretende-se, para o ficheiro climático de Lisboa, avaliar o comportamento em termos de conforto térmico de edifícios em regime de funcionamento livre que tenham sido projectados obedecendo à anterior regulamentação em vigor até ao ano de RCCTE - Decreto-Lei n. o 40/90, de 6 de Fevereiro. No confronto directo dos resultados obtidos pelos três métodos de análise utilizados - Quadro o método analítico continua a apresentar valores mais elevados para o número de horas com desconforto em contraste com o modelo adaptativo da norma EN 15251/SCATs (estação de arrefecimento). Quadro Número de horas com desconforto para a estação convencional de arrefecimento, piso intermédio, fachada principal orientada a Sul, L.2 Método ASHRAE SCATs PMV Tipo Ext. Int. Sombreamento Área activa Calor Frio Calor Frio Calor Frio 70% % % % Sem somb Por comparação com o piso intermédio da solução L.1, a generalidade dos resultados do método analítico (PMV) e método adaptativo da norma ASHRAE-55, para o piso intermédio da solução L.2, são ligeiramente menos gravosos, contudo, as diferenças nunca ultrapassam as 150h com desconforto (calor) para a estação de arrefecimento. A opção de utilização de dispositivos de sombreamento pelo exterior apresenta, também para esta solução construtiva, valores inferiores do número de horas com desconforto, face à situação de sombreamento pelo interior, entre 100 e 170h para o modelo da norma ASHRAE-55, e entre 100 e 200h para o modelo analítico (PMV). O número de horas com desconforto devolvido pelo método de análise do estudo SCATs é nulo quando considerada activação do sistema de sombreamento (ver Quadro 5.4). Os meses de Julho e Agosto apresentam um número de horas com desconforto mais elevado, variando este entre 260 e 300h para o método da norma ASHRAE-55, e entre 450 e 550h para o método analítico, para a situação apresentada na Figura Esta figura, permite, ainda, constatar que a maioria dos períodos com desconforto por calor se concentra nos meses de Julho e Agosto, enquanto os períodos com desconforto por sensação de frio durante a estação de arrefecimento, que demonstram um ligeiro aumento para a solução construtiva L.2., associam-se maioritariamente ao mês de Junho. 50

77 Figura Distribuição do número de horas com desconforto pelos meses da estação convencional de arrefecimento, piso intermédio, orientação Sul, somb. exterior 70% área activa, L.2 Relativamente à influência da orientação do edifício (ver Figura 5.14), a orientação que melhores valores apresenta para o número de horas com desconforto é a orientação Sul da fachada principal. Em contraste, as orientações Este e Oeste conduzem a valores mais elevados para o número de horas com desconforto, entre 1300 e 1900h - método adaptativo da norma ASHRAE-55 -, de 1800 a 2300h - método analítico - e até 250h para o modelo proposto pelo estudo SCATs. Figura Número de horas com desconforto para a estação de arrefecimento em função da orientação do edifício, piso intermédio, sombreamento exterior 70% área activa, L.2 A Figura A.10 (Anexos) permite inferir sobre a distribuição dos períodos com desconforto ao longo do dia. Os intervalos 0-6h e 18-24h apresentam, para as duas orientações estudadas (Sul e Este), os valores mais reduzidos de percentagem de horas com desconforto, correspondendo estes períodos a temperaturas exteriores mais baixas. Na orientação Este da fachada principal do edifício, assiste-se a 51

78 uma maximização da percentagem de horas com desconforto nos períodos 6-12h e 12-18h, registando-se, para os métodos de análise analítico e adaptativo da norma ASHRAE-55, mais de 75% das horas destes períodos com desconforto, ao passo que para a orientação Sul o valor máximo atingido, nos períodos em questão, nunca ultrapassa os 75%. Quanto ao indicador graus-hora de desconforto (estação de arrefecimento), este é sempre inferior a 1050 o C.h para qualquer opção de simulação que considere o recurso a um dispositivo de sombreamento, como se observa no Quadro 5.5. Apesar dos valores algo significativos para o número de horas com desconforto, o valor acumulado de graus-hora de desconforto é relativamente reduzido, traduzindo um sobreaquecimento médio inferior a 1 o C. Quadro Graus-hora de desconforto, estação de arrefecimento, piso intermédio, orientação Sul, L.2 Método ASHRAE SCATs Tipo Sombreamento Área activa Calor Frio Calor Frio Ext. Int. 70% % % % Sem somb Constata-se que, apresentando as orientações Este e Oeste valores mais elevados para o número de horas com desconforto, o valor acumulado de graus-hora de desconforto é, igualmente, mais acentuado para estas orientações do edifício (ver Figura 5.15), variando entre 1600 e 2600 o Ch. - método adaptativo da norma ASHRAE-55. São, ainda, os meses de Julho e Agosto a apresentarem uma maior contribuição para os valores globais do indicador graus-hora de desconforto para a estação de arrefecimento, correspondendo a estes meses sobreaquecimentos médios até 1,6 o C - método da norma ASHRAE-55 - e até 0,5 o C pela análise do método do estudo SCATs (ver Figura A.11 - Anexos). Figura Graus-hora de desconforto para a estação de arrefecimento, piso intermédio, em função da orientação, sombreamento exterior 70% área activa, L.2 52

79 Para a estação convencional de aquecimento (ver Figura 5.16) registam-se aumentos, relativamente à solução construtiva L.1, no que respeita ao número de horas com desconforto, continuando a figurarem as orientações Sul e Oeste como as que maximizam o número de períodos com desconforto e a orientação Este como a mais favorável. Assinala-se que as diferenças entre a mais favorável e a mais penalizadora orientação atinge, no máximo, 700h (aproximadamente 29 dias) para qualquer dos métodos de análise utilizados. Para esta solução construtiva, durante a estação de aquecimento, observa-se, em qualquer orientação, desconforto em mais de 2400h pelos métodos da norma ASHRAE-55 e analítico e em aproximadamente 3000h - método do estudo SCATs. Pelo contrário, denota-se uma diminuição de 100 a 200h no número de horas com desconforto por calor durante a estação de aquecimento, independentemente do método de análise considerado. Figura Número de horas com desconforto para a estação de aquecimento em função da orientação do edifício, piso intermédio, sem sombreamento, L.2 Quanto à distribuição do número de horas com desconforto por frio (ver Figura A.12 - Anexos), são as orientações Este e Oeste que apresentam os resultados menos favoráveis entre os meses de Novembro e Fevereiro, verificando-se nos meses de Dezembro a Fevereiro desconforto em mais de 450h das horas dos mesmos (>60% de horas com desconforto) pelo método da norma ASHRAE-55, e em mais 600h (>80% de horas com desconforto) pelo método do estudo SCATs. Relativamente à distribuição das horas com desconforto ao longo do dia (ver Figura A.13 - Anexos), para o mês de Fevereiro e orientação Sul da fachada principal, observa-se que o período 12-18h é aquele em que a percentagem de horas com conforto é mais expressiva, sendo, no entanto, estas percentagens sempre inferiores a 35% das horas do período em causa. Na análise dos graus-hora de desconforto, regista-se, novamente, a proximidade dos resultados entre as orientações Sul, Norte e Este, sendo esta última a que apresenta um menor valor. Há um agravamento deste indicador face à solução construtiva L.1, verificando-se, para as orientações Sul, Norte e Este valores superiores a 2500 o C.h - método da norma ASHRAE-55 - e a 4000 o C.h - método 53

80 do estudo SCATs; e para a orientação Oeste (orientação menos favorável) valores entre 5000 e 8000 o C.h (ver Figura 5.17). Na análise mês a mês verifica-se um ligeiro agravamento nos valores apresentados para esta solução construtiva quando comparados com os resultados da solução construtiva L.1 para o sobrearrefecimento médio, ultrapassando este indicador os 2,5 o C para os meses de Dezembro a Fevereiro para um edifício com a fachada principal orientada a Oeste (método adaptativo - estudo SCATs), como se verifica na Figura Para os restantes casos simulados, os resultados do método adaptativo da norma ASHRAE-55 registam um sobrearrefecimento médio diário entre 0,7 e 2,3 o C entre os meses de Dezembro e Fevereiro, e de 1 a 2,9 o C para o mesmo período no caso do modelo proposto pelo estudo SCATs e norma EN Figura Graus-hora de desconforto (frio) para a estação de aquecimento em função da orientação, piso intermédio, sem sombreamento, L.2 Figura Sobrearrefecimento médio diário ( o C), estação de aquecimento, piso intermédio, sem sombreamento, L Piso de cobertura No piso de cobertura da solução construtiva L.2 observa-se um aumento do número de horas com desconforto (calor) face ao piso intermédio entre 370 e 580h para os resultados dos modelos da norma ASHRAE-55 e modelo analítico - PMV (ver Quadro estação de arrefecimento). Relativamente ao piso de cobertura da solução L.1, constata-se um agravamento que varia entre 150 e 280h para os métodos de análise atrás referidos. 54

81 Quadro Número de horas com desconforto para a estação convencional de arrefecimento, piso de cobertura, fachada principal orientada a Sul, L.2 Método ASHRAE SCATs PMV Tipo Ext. Int. Sombreamento Área activa Calor Frio Calor Frio Calor Frio 70% % % % Sem somb Avaliando o efeito da orientação do edifício (ver Figura 5.19), são as orientações Este e Oeste que conduzem a um número de horas com desconforto mais elevado, registando-se valores superiores a 1700h e a 2100h nas avaliações dos métodos da norma ASHRAE-55 e método analítico, respectivamente. Os resultados apresentados pelo método adaptativo do estudo SCATs são sempre inferiores a 420h com desconforto por calor durante toda a estação convencional de arrefecimento. Assinala-se a proximidade entre os valores verificados para este indicador para a solução construtiva L.1 e L.2, embora os resultados desta última sejam ligeiramente mais gravosos (método analítico e adaptativo da norma ASHRAE-55). Figura Número de horas com desconforto para a estação de arrefecimento em função da orientação do edifício, piso de cobertura, sombreamento exterior 70% área activa, L.2 A orientação Este da fachada principal do edifício apresenta os resultados mais desfavoráveis relativamente à percentagem de horas com desconforto. Para esta orientação há uma maior homogeneidade na distribuição das horas com desconforto pelos quatro períodos do dia analisados, contrastando com a orientação Sul para a qual os períodos 12-18h e 18-24h apresentam valores de desconforto mais elevados que os restantes dois períodos (Figura A.14 - Anexos). 55

82 Relativamente ao valor acumulado do indicador graus-hora de desconforto (calor), são, igualmente, as orientações Este e Oeste que revelam resultados mais significativos, estando estes associados, também, a um número mais elevado de horas com desconforto. Registam-se, para as quatro orientações, valores entre 1500 e 3000 o C.h pela análise da norma ASHRAE-55 e entre 100 e 250 o C.h para as orientações Oeste e Este pelo método do estudo SCATs (ver Figura 5.20). Analisando o sobreaquecimento médio para os meses da estação de arrefecimento, os meses de Julho e Agosto, para o modelo de análise da norma ASHRAE-55, registam um sobreaquecimento médio superior a 1,5 o C nas orientações Este e Oeste. O sobreaquecimento médio diário resultante da análise adaptativa SCATs tem um valor máximo de 0,7 o C para qualquer uma das orientações consideradas (ver Figura A.15 - Anexos). Figura Graus-hora de desconforto para a estação de arrefecimento, piso de cobertura, em função da orientação, sombreamento exterior 70% área activa, L.2 Para a estação convencional de aquecimento, os resultados obtidos para o piso de cobertura da solução L.2 (ver Figura 5.21), no que toca ao número de horas com desconforto, não apresentam diferenças substanciais em comparação com os resultados da simulação do piso de cobertura da solução L.1, registando-se, apenas, um aumento de 200 a 300h com desconforto (frio) para as quatro orientações e recorrendo a qualquer um dos métodos de análise. Por outro lado, quando comparados estes resultados com os do piso intermédio da mesma solução construtiva assinalam-se aumentos no número de horas com desconforto, entre 500 e 1000h pelos métodos analítico e adaptativo da norma ASHRAE-55. O indicador graus-hora de desconforto (frio) apresenta um agravamento significativo comparativamente ao verificado para o piso de cobertura da solução L.1 e piso intermédio da solução construtiva L.2, passando este a ser superior a 8000 o C.h para ambos os métodos adaptativos de análise (ver Figura 5.22). Analisando a distribuição mensal dos graus-hora com desconforto e do sobrearrefecimento médio (ver Figura A.16 - Anexos), verifica-se que são os meses de Dezembro a Março a apresentarem um valor acumulado de graus-hora de desconforto mais elevado, observando-se, para estes meses, um sobrearrefecimento médio que oscila entre os 2 e os 4 o C para as quatro orientações. Estes resultados parecem indicar a inviabilidade de se adaptar um regime de funcionamento livre, para esta solução construtiva, durante a estação convencional de aquecimento. 56

83 Figura Número de horas com desconforto para a estação de aquecimento em função da orientação do edifício, piso de cobertura, sem sombreamento, L.2 Figura Graus-hora de desconforto (frio) para a estação de aquecimento em função da orientação, piso de cobertura, sem sombreamento, L.2 Por último, nas Figuras 5.23 e A.17 - Anexos - observa-se o comportamento das temperaturas interiores da zona 1 do edifício ao longo de um dia dos meses de Julho e Fevereiro, respectivamente. Por comparação com o mesmo resultado referente à solução L.1, verificam-se, para a solução L.2, maiores discrepâncias entre as temperaturas interiores do piso intermédio e cobertura, sendo as deste último mais gravosas em cerca de 1 o C para o mês de Julho e 2,5 o C para o mês de Fevereiro, o que representa um aumento de aproximadamente 0,5 o C face à solução L.1. Figura Temperaturas interiores, zona 1, ao longo de um dia do mês de Julho, orientação Sul, sombreamento exterior 70% área activa, L.2 57

84 Refere-se, ainda, a maior aproximação entre as temperaturas interiores ao longo de um dia do mês de Julho e a temperatura de conforto estimada pelo modelo do estudo SCATs e norma EN 15251:2007. Para o mesmo mês da estação convencional de arrefecimento são os períodos da noite e início da manhã a revelarem temperaturas interiores mais próximas das de conforto Edifício em Lisboa com solução construtiva definida antes da entrada em vigor da primeira regulamentação térmica em Portugal - Solução L Piso intermédio Com as simulações realizadas para esta solução construtiva, pretende-se avaliar o conforto térmico dos edifícios em regime de funcionamento livre, que tenham sido projectados e construídos no período anterior à publicação da primeira regulamentação térmica portuguesa - RCCTE - Decreto-Lei n. o 40/90, de 6 de Fevereiro. À semelhança do verificado para o piso intermédio da solução construtiva L.2 relativamente à solução construtiva L.1, os resultados do Quadro 5.7 (estação convencional de arrefecimento) mostram uma melhoria muito ligeira comparativamente aos resultados da solução L.2 e, por conseguinte, aos da solução L.1 para o piso intermédio. Há, pois, uma diminuição do número de horas com desconforto (calor) face à solução L.2 que varia entre 50 e 70h. Poder-se-á associar estes resultados quer aos maiores coeficientes de transmissão térmica da envolvente conduzindo a maiores perdas de calor para o exterior, quer ao aumento da inércia térmica do fogo pela inexistência de isolamento térmico nesta solução construtiva. Refere-se, ainda, que a análise efectuada pelo método do estudo SCATs devolve resultados de permanente conforto durante toda a estação convencional de arrefecimento. Continua-se a verificar a importância da disposição do sistema de sombreamento, conseguindo-se, para uma área de activação do sombreamento exterior de 50% resultados muito próximos (diferença menor que 50h) dos obtidos para a simulação com sombreamento interior com 70% de área activa. Continuam a ser os meses de Julho e Agosto a apresentarem mais horas com desconforto, não ultrapassando o seu número mais que 300h (aproximadamente 40%), para a situação da Figura 5.24, pelo método da norma ASHRAE-55. Os períodos com desconforto por frio são verificados, com maior relevância, no mês de Junho. Quadro Número de horas com desconforto para a estação convencional de arrefecimento, piso intermédio, fachada principal orientada a Sul, L.3 Método ASHRAE SCATs PMV Tipo Ext. Int. Sombreamento Área activa Calor Frio Calor Frio Calor Frio 70% % % % Sem somb

85 Refere-se que o modelo adaptativo do estudo SCATs apresenta, para todas as situações representadas no Quadro 5.7, valores nulos para o número de horas com desconforto. Como explicado nos capítulos II e IV, este modelo classifica esta solução construtiva numa categoria inferior à das soluções construtivas L.1 e L.2, correspondendo a esta um intervalo de aceitabilidade superior, o qual poderá justificar os resultados apresentados. Figura Distribuição do número de horas com desconforto pelos meses da estação convencional de arrefecimento, piso intermédio, orientação Sul, somb. exterior 70% área activa, L.3 Quanto à influência da orientação do edifício, a Figura 5.25 demonstra que continuam a ser as orientações Este e Oeste a apresentarem um número de horas com desconforto mais elevado, variando este entre aproximadamente 1300 e 1800h, pelo modelo de análise da norma ASHRAE-55, e entre 1800 e 2200h pelo modelo analítico. Os resultados apresentados pelo modelo do estudo SCATs divergem em grande escala face aos anteriores (apenas 3h com desconforto para a orientação Oeste), sendo estes de quase pleno conforto, resultado que se poderá ligar ao menor nível de expectativa dos utilizadores face a este tipo de edifícios e, por conseguinte, a uma maior aceitabilidade das condições interiores oferecidas pelos mesmos. A orientação Sul continua a apresentar os melhores resultados, verificando-se, para os meses de Julho e Agosto, um número de horas com desconforto inferior a 40 % do total das horas destes meses, segundo a análise adaptativa, e inferior a 75% pela análise analítica. Também a Figura A.18 (Anexos) explicita a maximização do número de horas com desconforto que ocorre na orientação Este do edifício para os diferentes períodos do dia, registando-se percentagens de horas com desconforto superiores a 60% do total das horas com desconforto para todos os períodos com excepção do intervalo 0-6h. Relativamente ao valor de graus-hora de desconforto (calor) para a estação de arrefecimento, verifica-se uma diminuição em cerca de 100 a 200 o C.h face à situação homóloga da solução construtiva L.2, como se observa na Figura Regista-se, ainda, que são os meses de Julho e Agosto a apresentarem os resultados mais desfavoráveis para o sobreaquecimento médio diário, verificando-se, nestes casos, valores entre 1,2 o C e 1,5 o C para as orientações Este e Oeste, e de 0,6 o C a 1 o C para as orientações Sul e Norte. Estes valores são muito semelhantes aos verificados para as soluções construtivas L.1 e L.2. 59

86 Figura Número de horas com desconforto para a estação de arrefecimento em função da orientação do edifício, piso intermédio, sombreamento exterior 70% área activa, L.3 Figura Indicadores de conforto para a estação de arrefecimento, piso intermédio, em função da orientação, sombreamento exterior 70% área activa, L.3 Na estação convencional de aquecimento assinalam-se valores, para o número de horas com desconforto, semelhantes aos verificados para as soluções construtivas L.1 e L.2, registando-se um agravamento face a esta última que varia entre as 100 e 200h para as análises do método analítico e da norma ASHRAE-55 (ver Figura 5.27). Contudo, o método do estudo SCATS, que integra o nível de expectativa do utilizador relativamente às características interiores dos edifícios na definição da banda de conforto, fornece resultados que consubstanciam uma redução do número de horas com desconforto comparativamente às soluções L.1 e L.2, nunca se registando valores superiores a 3000h com desconforto para qualquer das orientações. Refere-se que é a orientação Oeste que maximiza a extensão dos períodos com desconforto. 60

87 Figura Número de horas com desconforto para a estação de aquecimento em função da orientação do edifício, piso intermédio, sem sombreamento, L.3 No que toca ao valor do indicador graus-hora de desconforto, para o método da norma ASHRAE-55, regista-se um agravamento entre 200 e 500 o C.h face aos resultados da solução construtiva L.2, passando este indicador de conforto a variar entre 3000 e 4000 o C.h (ver Figura 5.28) para todas as orientações com excepção da orientação Oeste, na qual se observa um valor de cerca de 6000 o C.h. Por outro lado, o método de análise do estudo SCATs apresenta uma redução do número de graushora de desconforto em relação às soluções construtivas L.2 e L.1, sendo este indicador inferior a 2500 o C.h para as orientações Sul, Norte e Este. Figura Graus-hora de desconforto (frio) para a estação de aquecimento em função da orientação, piso intermédio, sem sombreamento, L.3 O sobrearrefecimento médio diário é apresentado na Figura 5.29, verificando-se que os valores são muito próximos dos obtidos para as duas soluções construtivas anteriores pelo método da norma ASHRAE-55, e que não ultrapassam, em qualquer caso, 2,5 o C. O modelo adaptativo do estudo SCATs apresenta resultados máximos para a orientação Oeste, situando-se estes próximos dos 2 o C, valor significativo tendo em conta que este valor corresponde à diferença média relativamente ao 61

88 limite inferior do intervalo de aceitabilidade, que no caso desta solução é de 4 o C abaixo da temperatura interior de conforto. Figura Sobrearrefecimento médio diário ( o C), estação de aquecimento, piso intermédio, sem sombreamento, L Piso de Cobertura No piso de cobertura da solução construtiva L.3 verifica-se um agravamento do número de horas com desconforto em cerca de 400 a 600h (calor) para a estação de arrefecimento pelos métodos analítico - PMV - e adaptativo da norma ASHRAE-55, relativamente ao piso intermédio da solução construtiva L.3, passando, para estes dois métodos, o número de horas com desconforto (calor) a ser sempre superior a 1300h para qualquer das hipóteses de sombreamento (ver Quadro 5.8). O modelo adaptativo proposto pelo estudo SCATs apresenta valores muito reduzidos para este indicador (<30h com desconforto - casos em que se recorre a dispositivos de sombreamento activos). Comparativamente aos pisos de cobertura das soluções construtivas L.1 e L.2, regista-se, nos resultados devolvidos pela aplicação dos modelos adaptativo da norma ASHRAE-55 e analítico, um aumento do número de horas com desconforto de 100 a 270h por calor, relativamente à solução L.1, e a proximidade face aos valores verificados para o piso de cobertura da solução construtiva L.2. Quadro Número de horas com desconforto para a estação convencional de arrefecimento, piso de cobertura, fachada principal orientada a Sul, L.3 Método ASHRAE SCATs PMV Tipo Ext. Int. Sombreamento Calor Frio Calor Frio Calor Frio Área activa 70% % % % Sem somb Os resultados da Figura 5.30 apontam as orientações Este e Oeste como as mais gravosas no que respeita ao número de horas com desconforto para a estação convencional de arrefecimento, verificando-se entre 50% e 70% de horas com desconforto pelo método da norma ASHRAE-55. A orientação Sul continua a apresentar os melhores resultados, contudo, e pela análise do modelo 62

89 analítico, regista-se situação de desconforto entre 70 e 85% das horas da estação de arrefecimento para qualquer das orientações. Por outro lado, o método do estudo SCATs fornece resultados muito favoráveis, sendo 130h o número máximo de horas com desconforto para a estação de arrefecimento - orientação Este. Figura Número de horas com desconforto para a estação de arrefecimento em função da orientação do edifício, piso de cobertura, sombreamento exterior 70% área activa, L.3 No que toca ao valor de graus-hora de desconforto, o Quadro 5.9 (estação de arrefecimento) demonstra que o tipo de dispositivo de sombreamento utilizado (exterior ou interior) e a sua área activa, para o piso de cobertura desta solução construtiva, têm uma influência relativamente reduzida sobre este indicador. A mesma situação verifica-se para o número de horas com desconforto, como se observa no Quadro 5.8. Quadro Graus-hora de desconforto, estação de arrefecimento, piso de cobertura, orientação Sul, L.3 Método ASHRAE SCATs Tipo Sombreamento Área activa Calor Frio Calor Frio Ext. Int. 70% % % % Sem somb Para as diferentes orientações consideradas pela Figura 5.31, o sobreaquecimento médio diário mais elevado regista-se para a orientação Este - 2 o C - no mês de Julho - norma ASHRAE-55 - e oscila entre 0,5 e 2 o C para todas as orientações estudadas pelo mesmo método. Relativamente ao valor acumulado de graus-hora de desconforto, as orientações Este e Oeste são as mais prejudiciais, variando este indicador de conforto entre 2500 e 3200 o C.h e entre 1700 e 2300 o C.h para as orientações Sul e Norte. 63

90 Figura Indicadores de conforto para a estação de arrefecimento, piso de cobertura, em função da orientação, sombreamento exterior 70% área activa, L.3 Para a distribuição das horas com desconforto pelos períodos do dia analisados, verifica-se (ver Figura A.19 - Anexos), e tomando como exemplo o ocorrido no mês de Julho, que a orientação Este do edifício proporciona um número mais elevado de horas com desconforto quer para os dois períodos iniciais do dia quer para os períodos da tarde e noite, comparativamente à orientação Sul, revelando esta, para os intervalos 0-6h e 6-12h, um número de horas com desconforto relativamente mais baixo que o apresentado pela orientação Este da fachada principal. Passando à análise do período que decorre entre os meses de Maio e Outubro, no qual se insere a estação convencional de aquecimento definida pelo RCCTE [25], há a realçar o agravamento verificado relativamente aos pisos de cobertura das soluções construtivas L.1 e L.2 (método analítico e adaptativo da norma ASHRAE-55), passando o número de horas com desconforto a ser sempre superior a 3300h (ver Figura 5.32). A Figura A.20 (Anexos) permite constatar, para a situação por ela descrita, que entre os meses de Dezembro e Março se verificam mais de 600h com desconforto por mês (mais de 80% de horas com desconforto), reduzindo as hipóteses de potencialização do regime de funcionamento livre do edifício para estes meses. Figura Número de horas com desconforto para a estação de aquecimento em função da orientação do edifício, piso de cobertura, sem sombreamento, L.3 64

91 Quanto ao valor do indicador graus-hora de desconforto, as diferenças obtidas entre as quatro orientações mantêm-se semelhantes ao verificado para a solução L.2 (orientação Oeste mais desfavorável), assinalando-se um agravamento face a esta de aproximadamente 2000 o C.h, passando este indicador a ultrapassar o C.h para todas as orientações. Realça-se que há um decrescimento deste indicador pelo método SCATs relativamente à solução L.2, não atingindo este o valor de o C.h (Figura 5.33). O sobrearrefecimento médio verificado, para qualquer das orientações consideradas e entre Novembro e Março, é sempre superior a 2 o C, observando-se, entre os meses de Dezembro e Fevereiro, valores de 3 a 4,5 o C - método da norma ASHRAE-55 - e de 2,5 a 4,3 o C - método do estudo SCATS. Constata-se, assim, um elevado sobrearrefecimento médio nas horas que não respeitam os intervalos de aceitabilidade propostos por cada um dos modelos adaptativos (Figura A.21 - Anexos). Figura Graus-hora de desconforto (frio) para a estação de aquecimento em função da orientação, piso de cobertura, sem sombreamento, L.3 Por último, as Figuras 5.34 e A.22 que segue em anexo, à semelhança das soluções construtivas anteriores, continuam a apresentar um maior potencial de recurso ao regime em funcionamento livre para estes edifícios durante a estação convencional de arrefecimento, já que ao longo do dia os intervalos de conforto conseguem absorver, em grande parte, as oscilações das temperaturas interiores, embora se verifique um maior afastamento das temperaturas interiores face à temperatura de conforto. Figura Temperaturas interiores, zona 1, ao longo de um dia do mês de Julho, orientação Sul, sombreamento exterior 70% área activa, L.3 65

92 66

93 5.2. Zona I2 - Ficheiro climático do Porto Realizaram-se simulações para as soluções construtivas P.1, P.2 e P.3, recorrendo-se ao ficheiro climático da cidade do Porto Temperaturas de conforto - Modelos adaptativos - Porto À semelhança do verificado para a cidade de Lisboa, a curva relativa às temperaturas neutras fornecida pelo modelo da norma ASHRAE-55 situa-se, ao longo do ano, entre as temperaturas de arrefecimento e aquecimento definidas pelo RCCTE [25] (ver Figura 5.35). Ainda neste modelo, para o período no qual se insere a estação convencional de aquecimento (Outubro a Maio), verificam-se limites inferiores de conforto (90% respostas de conforto ) para temperaturas interiores abaixo dos 20 o C assumidos na regulamentação. No que toca à estação de arrefecimento, todos os meses apresentam limites superiores de conforto acima da temperatura de arrefecimento de projecto do RCCTE, sendo esta diferença de aproximadamente 1 o C, quando para o ficheiro climático de Lisboa é de 2 o C. Figura Temperaturas de conforto - modelos adaptativos - e temperaturas de projecto do RCCTE [25] - Porto O modelo adaptativo, proposto pelo estudo SCATs e adoptado na EN 15251, apresenta uma curva de temperaturas de conforto que, só nos meses de Julho e Agosto, ultrapassa o intervalo definido pelas temperaturas de projecto do RCCTE (20 a 25 o C) [25]. Relativamente aos limites superiores de conforto, para os meses de Julho e Agosto (estação convencional de arrefecimento), estes situam-se cerca de 3 o C a 4 o C acima da temperatura de arrefecimento considerada no RCCTE, para edifícios novos e edifícios existentes, respectivamente. Quanto ao período que vai desde o mês de Outubro até ao mês de Maio, este modelo de análise chega a limites inferiores abaixo da temperatura de 20 o C considerada na regulamentação, entre Novembro e Abril para edifícios novos, e entre Outubro e Maio para edifícios existentes Edifício no Porto respeitando o RCCTE - Decreto-Lei n. o 80/ Porto Piso intermédio Da análise do Quadro 5.10, constata-se uma melhoria dos resultados apresentados para o número de horas com desconforto por calor (ASHRAE-55 e PMV) para a estação convencional de arrefecimento, face à situação homóloga da zona I1 (ver Quadro 5.1). Não se registam mais que 150h com 67

94 desconforto por calor durante toda a estação de arrefecimento (aproximadamente 5% da duração da estação de arrefecimento) quando considerada uma taxa de activação mínima de 50% do sistema de sombreamento. Por outro lado, constata-se um aumento do número de horas com desconforto por não serem atingidos os limites inferiores dos intervalos de conforto (frio) face aos resultados do ficheiro climático de Lisboa, verificando-se, neste caso, que se atingem piores resultados para maiores taxas de activação do sistema de sombreamento. Quadro Número de horas com desconforto para a estação convencional de arrefecimento, piso intermédio, fachada principal orientada a Sul, P.1 Método ASHRAE SCATs PMV Tipo Ext. Int. Sombreamento Área activa Calor Frio Calor Frio Calor Frio 70% % % % Sem somb A Figura 5.36 permite observar uma maior concentração dos períodos com desconforto por sensação de frio nos meses de Junho e Setembro, não ultrapassando, para estes meses, o número de horas com desconforto, o valor de 370h (método analítico). Figura Distribuição do número de horas com desconforto pelos meses da estação convencional de arrefecimento, piso intermédio, orientação Sul, somb. exterior 70% área activa, P.1 Com o intuito de tentar perceber melhor estes resultados, apresenta-se, em anexo, a Figura A.23 que mostra a distribuição dos períodos com desconforto (frio) pelos quatro períodos diários considerados. Observa-se que é nos períodos das 0-6horas, 6-12horas e 18-24h que se verifica um maior número de horas com desconforto por frio, resultando quer de temperaturas exteriores mais baixas, que conduzem a maiores perdas de calor pela envolvente, quer pela redução dos ganhos solares pela activação dos dispositivos de sombreamento, tal como preconizado no RCCTE [25], para toda a 68

95 estação de arrefecimento. Verifica-se, ainda, e resultando também dos valores apresentados no Quadro 5.10, que o recurso a dispositivos de sombreamento pelo interior e a utilização de menores taxas de activação destes produzem melhores resultados no que toca ao número de horas com desconforto por sensação de frio. Esta situação poderá ser explicada pelo facto do uso de dispositivos de sombreamento exteriores e de maiores áreas activas reduzirem os ganhos solares pelos vãos envidraçados, contribuindo para uma diminuição das temperaturas interiores durante as primeiras horas da manhã e final do dia, e ainda pela redução das temperaturas exteriores durante a noite, conduzindo ao estabelecimento de condições que induzem desconforto (frio). Analisando a influência da orientação definida para a fachada principal, e para a situação considerada na Figura 5.37, observam-se diferenças significativas entre os métodos utilizados para a avaliação do número de horas com desconforto. Em primeiro lugar, destaca-se que o método adaptativo do estudo SCATs apresenta resultados que apontam para a quase inexistência de períodos com desconforto durante toda a estação de arrefecimento (menos de 75h com desconforto por frio para a orientação Sul). Constata-se serem as orientações Este e Oeste a maximizarem o número de horas com desconforto por calor, não ultrapassando este indicador 430h, valor muito inferior ao verificado para a mesma situação da solução construtiva L.1 para o ficheiro climático de Lisboa (I1). Por outro lado, são as orientações Sul e Norte a apresentarem resultados mais significativos para os períodos com desconforto por frio, sendo os piores resultados fornecidos pelo método analítico, variando entre 600 e 750h para as referidas orientações. Figura Número de horas com desconforto para a estação de arrefecimento em função da orientação do edifício, piso intermédio, sombreamento exterior 70% área activa, P.1 Tendo em conta as diferenças apresentadas pelos três métodos de análise, procede-se à comparação da distribuição das horas com desconforto ao longo do dia para o mês de Setembro 69

96 entre as orientações Sul e Este (ver Figura A.24 - Anexos). Assim, para a orientação Este, verifica-se que os resultados apresentados pelo método da norma ASHRAE-55 apontam para valores mais elevados das percentagens de horas com desconforto por calor ao longo dos quatro períodos do dia, relativamente à orientação Sul, facto que resultará da orientação desfavorável dos vãos envidraçados da fachada principal (manhã) e da fachada de tardoz (tarde) face à incidência da radiação solar para a orientação Este da fachada principal. O método analítico (PMV) apresenta valores para o número de horas com desconforto, durante o mês de Setembro, superiores para a orientação Sul da fachada principal. No entanto, a maioria destas horas com desconforto relacionam-se com desconforto provocado por sensação de frio (PMV < -0,5), que se distribui ao longo do dia, mas com maior incidência nos períodos das 0-6h, 6-12h e 18-24h, essencialmente pela redução das temperaturas exteriores, e pelo facto de se considerar dispositivos de sombreamento activos. Relativamente ao número de graus-hora de desconforto acumulado para a orientação Sul, os resultados obtidos estão dispostos no Quadro 5.11 (estação de arrefecimento), verificando-se, mais uma vez, valores muito reduzidos, especialmente se comparados com os obtidos para o piso intermédio da solução construtiva L.1. Esta solução construtiva não ultrapassa os 55 o C.h de desconforto por calor para a mais desfavorável situação de sombreamento. Quadro Graus-hora de desconforto, estação de arrefecimento, piso intermédio, orientação Sul, P.1 Método ASHRAE SCATs Sombreamento Calor Frio Calor Frio Tipo Área activa 70% Ext. 50% Int. 70% % Sem somb Para a situação descrita na Figura 5.38, e tomando diferentes orientações da fachada principal, verifica-se que as orientações Este e Oeste são as que apresentam um maior número de graus-hora de desconforto por calor (de 130 a 270 o C.h), registando-se nos meses de Julho e Agosto um sobreaquecimento médio que oscila entre 0,25 e 0,75 o C - método da norma ASHRAE-55. Por outro lado, são as orientações Sul e Norte a fornecerem valores mais elevados para o número de graushora de desconforto por frio (método do estudo SCATs), alcançando este indicador um máximo de 17 o C.h, e verificando-se nos meses de Junho e Setembro um sobrearrefecimento médio entre 0,1 e 0,3 o C. Perante estes resultados, esta solução construtiva para o ficheiro climático do Porto demonstra um elevado potencial para um funcionamento em regime livre durante a estação convencional de arrefecimento. 70

97 Figura Indicadores de conforto para a estação de arrefecimento, piso intermédio, em função da orientação, sombreamento exterior 70% área activa, P.1 Para a estação convencional de aquecimento, regista-se um considerável aumento do número de horas com desconforto (frio) (ver Figura 5.39) comparativamente aos resultados apresentados pela solução construtiva L.1, para o ficheiro climático de Lisboa. Verificam-se valores entre 3300 e 3600h pelo método da norma ASHRAE-55, entre 3700 e 4500h pelo método do estudo SCATs e entre 3500 e 4000h pelo método analítico (PMV), assumindo-se esta solução menos adequada às condições exteriores deste período, no qual se insere a estação convencional de aquecimento, quando comparada com a solução utilizada para o ficheiro climático de Lisboa. A orientação Este surge como a mais favorável no que toca ao número de horas com desconforto. Um outro resultado que interessa referir é a quase inexistência de períodos com desconforto por calor contrariamente ao que se verificava para a situação da solução construtiva L.1. Figura Número de horas com desconforto para a estação de aquecimento em função da orientação do edifício, piso intermédio, sem sombreamento, P.1 71

98 Quanto ao número de graus-hora de desconforto (frio) verificado para cada uma das orientações, são as orientações Este e Oeste as mais desfavoráveis (entre 6000 e 8500 o C.h pelo método da norma ASHRAE-55 e entre 8000 e o C.h pelo método do estudo SCATs), registando-se valores superiores a 5000 o C.h de desconforto para qualquer das orientações (ver Figura 5.40), o que representa um aumento significativo relativamente aos resultados obtidos para a solução construtiva L.1 (ficheiro climático de Lisboa). No que respeita ao sobrearrefecimento médio dos meses da estação convencional de aquecimento, registam-se resultados significativamente mais gravosos para esta solução construtiva quando comparada com a L.1 do ficheiro climático de Lisboa, oscilando este, para os meses de Dezembro a Fevereiro, entre 1,5 e 4 o C (Figura 5.41). Estes resultados indiciam a necessidade de recurso a sistemas de climatização para a estação de aquecimento, comprometendose a possibilidade de funcionamento em regime livre durante este período do ano. Figura Graus-hora de desconforto (frio) para a estação de aquecimento em função da orientação, piso intermédio, sem sombreamento, P.1 Figura Sobrearrefecimento médio diário ( o C), estação de aquecimento, piso intermédio, sem sombreamento, P Piso de cobertura No que se refere ao piso de cobertura, e para a estação convencional de arrefecimento, denota-se, como verificado nos casos anteriores, um aumento do número de horas com desconforto por calor em relação ao verificado para o piso intermédio, contudo são aumentos que não ultrapassam as 150h. À semelhança do verificado para o piso intermédio, a activação do sistema de sombreamento conduz a resultados bastante mais favoráveis que os apresentados quando o mesmo não está activo, todavia não se registam grandes diferenças entre os resultados das simulações com diferentes disposições e taxas de activação do sistema de sombreamento (Quadro 5.12). Constata-se a validade da hipótese considerada no RCCTE [25] de uma activação permanente dos dispositivos de 72

99 sombreamento numa percentagem de 70%, enquanto factor que contribui, não só para a redução das necessidades de arrefecimento, como também para a manutenção das condições de conforto térmico. Estes resultados são mais favoráveis que os da situação homóloga para o ficheiro climático de Lisboa (L.1). Verifica-se, ainda, um decréscimo muito ténue no número de horas com desconforto por frio para o piso de cobertura para as situações em que se recorre a sombreamento activo. A Figura A.25 (Anexos) mostra que os períodos com desconforto por características interiores abaixo dos limites inferiores dos intervalos de conforto continuam a concentrar-se nos meses de Junho e Setembro. Quadro Número de horas com desconforto para a estação convencional de arrefecimento, piso de cobertura, fachada principal orientada a Sul, P.1 Método ASHRAE SCATs PMV Tipo Ext. Int. Sombreamento Área activa Calor Frio Calor Frio Calor Frio 70% % % % Sem somb Relativamente à orientação do edifício, verifica-se, para a situação da Figura 5.42, que as orientações Este e Oeste são as mais desfavoráveis, incrementando o número de horas com desconforto por calor face ao piso intermédio em cerca de 200h, o que poderá relacionar-se não só com a orientação desfavorável dos vãos envidraçados da fachada principal como também com a maior área de contacto com o exterior (cobertura), contribuindo para o aumento dos ganhos energéticos pela envolvente opaca. Verifica-se, ainda, uma diminuição dos períodos com desconforto por frio, continuando a ser, para este caso, as orientações Sul e Norte as mais desfavoráveis. Figura Número de horas com desconforto para a estação de arrefecimento em função da orientação do edifício, piso de cobertura, sombreamento exterior 70% área activa, P.1 73

100 Quanto ao número de graus-hora de desconforto, assinala-se o seu agravamento face ao piso intermédio no caso de desconforto por calor (entre 100 e 150 o C.h) e a sua redução para o desconforto por frio, mantendo-se, contudo, muito próximo do verificado para o piso intermédio (<20 o C.h). Estes resultados traduzem um sobreaquecimento médio que oscila, pelo método da norma ASHRAE-55, entre 0,4 e 0,75 o C para os meses da estação de arrefecimento, sendo as orientações Este e Oeste a fornecerem os resultados mais elevados para este indicador (ver Figura 5.43), reforçando a possibilidade de, para a solução construtiva considerada, permitir-se a adopção do regime de funcionamento livre de edifícios de habitação durante a estação de arrefecimento, mostrando uma adequada conciliação entre os valores de projecto adoptados para a envolvente opaca e vãos envidraçados pelo RCCTE [25] e as condições de conforto interno. Figura Indicadores de conforto para a estação de arrefecimento, piso de cobertura, em função da orientação, sombreamento exterior 70% área activa, P.1 Na análise do intervalo em que se inclui a estação convencional de aquecimento, para o piso de cobertura, denota-se um agravamento do número de horas com desconforto (frio) face ao piso intermédio de aproximadamente 500h e de 1000h relativamente ao piso de cobertura da solução construtiva L.1, para todas as orientações e independentemente do método de análise considerado (Figura 5.44). Observam-se valores que variam de 3700 a 4200h pelo método da norma ASHRAE-55, de 4100 a 4900h pelo método adaptativo do estudo SCATs e de 4100 a 4600h pelo método analítico. Relativamente ao número de graus-hora de desconforto (frio), verifica-se um aumento assinalável comparativamente aos resultados da solução L.1 para o piso de cobertura e piso intermédio da solução P.1, passando estes valores a serem sempre superiores a 8000 o C.h para qualquer das orientações consideradas (ver Figura 5.45), os quais são traduzidos por um sobrearrefecimento médio que oscila, para os meses de Novembro a Abril, entre 1,5 e 5 o C (Figura A.26 - Anexos). Estes valores, associados aos números de horas com desconforto apresentados anteriormente, reforçam a inviabilidade de se equacionar o funcionamento em regime livre para os edifícios da região a que esta solução construtiva se destina durante a estação convencional de aquecimento. 74

101 Figura Número de horas com desconforto para a estação de aquecimento em função da orientação do edifício, piso de cobertura, sem sombreamento, P.1 Figura Graus-hora de desconforto (frio) para a estação de aquecimento em função da orientação, piso de cobertura, sem sombreamento, P.1 À semelhança do verificado nos resultados relativos à zona I1, continua a ser a estação convencional de arrefecimento a que traduz maior potencial de funcionamento em regime livre, como se verifica, a título de exemplo, nas Figuras 5.46 e A.27 (Anexos), onde se denota maior concordância entre o andamento das temperaturas interiores e os intervalos de conforto estabelecidos pelos modelos adaptativos no mês de Julho (estação convencional de arrefecimento). Figura Temperaturas interiores, zona 1, ao longo de um dia do mês de Julho, orientação Sul, sombreamento exterior 70% área activa, P.1 75

102 Edifício no Porto respeitando o RCCTE - Decreto-Lei n. o 49/90 - Solução P Piso intermédio A análise efectuada com a solução construtiva P.2 pretende avaliar o conforto térmico de edifícios em regime de funcionamento livre, para o ficheiro climático da cidade do Porto, projectados de acordo com a anterior regulamentação em vigor até ao ano de RCCTE - Decreto-Lei n. o 40/90, de 6 de Fevereiro [26]. Comparativamente à solução construtiva P.1 (estação de arrefecimento), não se verificam grandes alterações nos resultados apresentados pelo piso intermédio. Regista-se uma diminuição do número de horas com desconforto por calor que não ultrapassa, para as simulações com sombreamento activo, 20h. Relativamente ao número de horas com desconforto por sensação de frio, regista-se um agravamento nos resultados apresentados por esta solução construtiva face à solução P.1, o qual é sempre inferior a 130h. Não se observa uma influência decisiva na disposição do sistema de sombreamento nos resultados do indicador de conforto térmico do Quadro Quanto à comparação com a solução construtiva L.2, a solução construtiva P.2 apresenta um número máximo de horas com desconforto por calor, para a situação de análise do Quadro 5.13, que não ultrapassa as 125h ao longo de toda a estação convencional de arrefecimento, o qual é muito inferior aos valores apresentados pela solução homóloga para o ficheiro climático de Lisboa. Quadro Número de horas com desconforto para a estação convencional de arrefecimento, piso intermédio, fachada principal orientada a Sul, P.2 Método ASHRAE SCATs PMV Tipo Ext. Int. Sombreamento Área activa Calor Frio Calor Frio Calor Frio 70% % % % Sem somb A Figura 5.47 mostra, uma vez mais, que os períodos com desconforto por frio se concentram, sobretudo, nos meses de Junho e Setembro. Figura Distribuição do número de horas com desconforto pelos meses da estação convencional de arrefecimento, piso intermédio, orientação Sul, somb. exterior 70% área activa, P.2 76

103 Relativamente ao efeito da orientação do edifício face ao número de horas com desconforto, registase um comportamento em tudo idêntico ao verificado para o piso intermédio da solução construtiva P.1. Apenas há a referir uma ligeira diminuição do número de horas com desconforto por calor para as quatro orientações, não diferindo os valores desta solução em mais de 50h com desconforto comparativamente aos da solução P.1, como se observa na Figura Pelo contrário, observa-se um ligeiro aumento do número de horas com desconforto por frio também para as quatro orientações, não ultrapassando este 200h com desconforto face aos resultados da solução construtiva P.1. Estes resultados poderão estar relacionados com as diferenças entre as soluções construtivas P.1 e P.2, verificando-se na segunda um menor isolamento térmico da envolvente quer exterior quer para locais não aquecidos, podendo aumentar as perdas de calor durante o dia, contribuindo para a redução das temperaturas interiores. Figura Número de horas com desconforto para a estação de arrefecimento em função da orientação do edifício, piso intermédio, sombreamento exterior 70% área activa, P.2 Da análise do Quadro 5.14 (estação de arrefecimento) observam-se resultados, para o valor acumulado de graus-hora de desconforto, muito próximos dos registados para a solução construtiva P.1, não se constatando, por conseguinte, diferenças significativas entre as soluções resultantes da aplicação das duas regulamentações condicionantes do seu projecto (RCCTE de 2006 e RCCTE de 1990). Tipo Quadro Graus-hora de desconforto, estação de arrefecimento, piso intermédio, orientação Sul, P.2 Método ASHRAE SCATs Sombreamento Área activa Calor Frio Calor Frio Ext. 70% % Int. 70% % Sem somb

104 Relativamente à influência da orientação sobre este indicador, continuam a ser as orientações Este e Oeste a fornecerem os valores mais elevados para o número de graus-hora de desconforto por calor, não se observando diferenças superiores a 50 o C.h abaixo dos valores obtidos pela solução construtiva P.1. O sobreaquecimento médio das horas com desconforto é mais elevado nos meses de Julho e Agosto, oscilando entre 0,25 e 0,75 o C para os mesmos, pela análise do método da norma ASHRAE-55. Por outro lado, são as orientações Sul e Norte a apresentarem os valores mais elevados para o número de graus-hora de desconforto por frio, que neste caso se afiguram como ligeiramente mais elevados que os verificados para a solução P.1, não ultrapassando 20 o C.h com desconforto (ver Figura 5.49). Estes resultados (graus-hora desconforto por calor) são muito inferiores aos verificados para a solução construtiva L.2 (ficheiro climático de Lisboa), verificando-se uma melhor resposta da solução construtiva P.2 às características do ambiente exterior durante a estação de arrefecimento; reafirmando a hipótese de aproveitamento das características intrínsecas ao edifício para garantir as condições interiores aceitáveis de conforto térmico, evitando-se o recurso a mecanismos artificiais de climatização. Figura Indicadores de conforto para a estação de arrefecimento, piso intermédio, em função da orientação, sombreamento exterior 70% área activa, P.2 Para os períodos com desconforto que se verificam durante a estação de aquecimento, a Figura 5.50 mostra resultados semelhantes aos verificados para o piso intermédio da solução P.1, registando-se um aumento do número de horas com desconforto (frio) que varia entre 100 e 300h. É a orientação Este a apresentar os resultados mais favoráveis, facto que poderá relacionar-se com a distribuição favorável dos vãos envidraçados na fachada principal e de tardoz, que maximizam os ganhos solares durante a estação de aquecimento. Comparativamente aos resultados da solução L.2, esta solução 78

105 apresenta um aumento assinalável do número de horas com desconforto, observando-se, para qualquer das orientações, mais que 3500h com desconforto pelo método da norma ASHRAE-55, 3800h pelo método do estudo SCATs e 3700h pelo método analítico. Figura Número de horas com desconforto para a estação de aquecimento em função da orientação do edifício, piso intermédio, sem sombreamento, P.2 Torna-se, pois, importante avaliar o valor dos indicadores graus-hora de desconforto e sobrearrefecimento médio relativo aos períodos com desconforto assinalados acima. A Figura 5.51 revela um número de graus-hora de desconforto (frio) significativamente maior que o observado para o piso intermédio da solução P.1, sendo superior a 6000 o C.h pelo método da norma ASHRAE-55 e a 8000 o C.h, pelo método do estudo SCATs, independentemente da orientação considerada. A orientação Oeste continua a ser a menos favorável, podendo relacionar-se este resultado com a exposição do vão envidraçado da empena do edifício a Norte para esta orientação do edifício, reduzindo os ganhos solares durante a estação de aquecimento. Há, ainda, uma maior homogeneidade entre os resultados das orientações Sul, Norte e Este face ao piso intermédio da solução P.1. Figura Graus-hora de desconforto (frio) para a estação de aquecimento em função da orientação, piso intermédio, sem sombreamento, P.2 79

106 Quanto ao sobrearrefecimento médio verifica-se, igualmente, um ligeiro agravamento face aos resultados para o piso intermédio da solução P.1, assinalando-se, entre os meses de Dezembro e Fevereiro, oscilações de 1,5 a 4,5 o C, valores bastante superiores aos fornecidos pela solução construtiva L.2 (ver Figura 5.52). Estes valores corroboram a necessidade do recurso a equipamentos de climatização para estabelecer condições ambientais interiores que respeitem os intervalos de conforto estabelecidos por ambos os métodos adaptativos. Figura Sobrearrefecimento médio diário ( o C), estação de aquecimento, piso intermédio, sem sombreamento, P Piso de cobertura Os valores apresentados no Quadro 5.15 (estação de arrefecimento) apresentam, de maneira geral, um incremento do número de horas com desconforto por calor face ao verificado para o piso intermédio, registando-se valores superiores a 300h com desconforto - método da norma ASHRAE-55 - e a 200h - método analítico. Por outro lado, há a diminuição do número de horas com desconforto por frio, podendo este facto estar relacionado com o aumento dos ganhos energéticos resultantes de uma maior área da envolvente em contacto com o exterior. Mantém-se a tendência de serem os meses de Junho e Setembro a apresentar um maior número de horas com desconforto por frio e com maior incidência nos períodos das 0-6h e 6-12h (ver Figura A.28 - Anexos). Verifica-se, ainda, um ligeiro aumento da influência da disposição e da taxa de activação dos dispositivos de sombreamento relativamente ao número de horas com desconforto (calor) face ao verificado para o piso intermédio. Quadro Número de horas com desconforto para a estação convencional de arrefecimento, piso de cobertura, fachada principal orientada a Sul, P.2 Método ASHRAE SCATs PMV Tipo Ext. Int. Sombreamento Área activa Calor Frio Calor Frio Calor Frio 70% % % % Sem somb Analisando a influência da orientação, a Figura 5.53 mantém as mesmas tendências observadas para o piso intermédio, sendo as orientações Este e Oeste a fornecerem resultados mais elevados para o número de horas com desconforto por calor e as orientações Sul e Norte por frio. Constata-se, 80

107 igualmente, uma majoração do número de horas com desconforto por calor face ao piso intermédio, registando-se, aproximadamente, 350h com desconforto para as orientações Sul e Norte, e entre 500 e 750h para as orientações Este e Oeste pelo método da norma ASHRAE-55. Na comparação com o piso de cobertura da solução P.1 registam-se as mesmas tendências para a solução P.2, todavia os resultados desta última são superiores aos da primeira (calor e frio) até a um máximo de 200h. Figura Número de horas com desconforto para a estação de arrefecimento em função da orientação do edifício, piso de cobertura, sombreamento exterior 70% área activa, P.2 Quanto ao valor acumulado do número de graus-hora de desconforto (Figura 5.54), assinala-se o aumento significativo para os períodos com desconforto por calor, até 400 o C.h para as orientações Este e Oeste (mais desfavoráveis) pelo método da norma ASHRAE-55 em relação ao piso intermédio desta solução construtiva, oscilando o sobreaquecimento médio das horas com desconforto entre 0,5 e 0,9 o C para a estação convencional de arrefecimento, situando-se estes valores muito próximos dos verificados para o piso de cobertura da solução construtiva P.1, embora ligeiramente mais elevados. Verifica-se, deste modo, a conjugação de indicadores que favorecem o aproveitamento das características do edifício para obtenção das condições interiores que proporcionem conforto aos utilizadores, sem auxílio de aparelhos de climatização, para a estação convencional de arrefecimento. Figura Graus-hora de desconforto para a estação de arrefecimento, piso de cobertura, somb. exterior 70% área activa, P.2 81

108 Para a estação convencional de aquecimento, a Figura 5.55, demonstra um ligeiro aumento do número de horas com desconforto relativamente ao piso de cobertura da solução P.1, e um aumento de aproximadamente 500h face ao piso intermédio da solução P.2., atenuando-se as diferenças entre os resultados das diferentes orientações do edifício e mantendo-se a orientação Este como a menos desfavorável. Figura Número de horas com desconforto para a estação de aquecimento, piso de cobertura, sem sombreamento, P.2 Por seu turno, da Figura 5.56 assinala-se o aumento significativo do número de graus-hora de desconforto face ao piso intermédio da solução P.2 e piso de cobertura da solução P.1, que passa a ser, pelos dois métodos adaptativos e para qualquer orientação do edifício, superior a o C.h, variando o sobrearrefecimento médio (ver Figura A.29 - Anexos), entre os meses de Novembro e Abril, de 1,5 a 6 o C, sendo, para este indicador, as orientações Este e Oeste as mais desfavoráveis, embora a primeira apresente um menor número de horas com desconforto. Figura Graus-hora de desconforto (frio) para a estação de aquecimento em função da orientação, piso de cobertura, sem sombreamento, P.2 Por último, observa-se na Figura 5.57 o andamento das temperaturas interiores para um dia do mês de Julho relativamente aos intervalos de conforto estabelecidos pelos modelos adaptativos de 82

109 avaliação do conforto térmico em edifícios. Esta figura vai ao encontro dos restantes resultados apresentados anteriormente, indicando a concordância entre os limites de aceitabilidade e as condições interiores para regime de funcionamento livre do edifício durante a estação convencional de arrefecimento, contrastando com os resultados observados para a estação de aquecimento, na qual não se verificam as condições necessárias ao funcionamento em regime livre dos edifícios com esta solução construtiva (Figura A.30 - Anexos). Figura Temperaturas interiores, zona 1, ao longo de um dia do mês de Julho, orientação Sul, sombreamento exterior 70% área activa, P Edifício no Porto com solução construtiva definida antes da entrada em vigor da primeira regulamentação térmica em Portugal - Solução P Piso intermédio De acordo com o Quadro 5.16 (estação de arrefecimento), observa-se que o número de horas com desconforto não varia significativamente com a mudança de disposição do sistema de sombreamento e com a sua percentagem de activação. Regista-se que a hipótese assumida no RCCTE, no cálculo das necessidades energéticas, de considerar uma área sombreada permanente de 70% da área do vão envidraçado, revela-se como desfavorável relativamente aos resultados do número de horas com desconforto por frio para a estação convencional de arrefecimento. À semelhança do verificado entre as soluções P.1 e P.2, os resultados da solução P.3 apresentam uma ligeira melhoria (até 30h com desconforto por calor) relativamente aos resultados da solução P.2 para o piso intermédio. Contudo, para os períodos com desconforto por frio há um agravamento relativamente ao piso intermédio da solução P.2, sendo mais relevante pela análise do método analítico - até 150h. Mantêm-se os meses de Junho e Setembro como aqueles em que há uma maior incidência dos períodos com desconforto por frio durante a estação de arrefecimento, observando-se uma maior extensão destes períodos nos intervalos 0-6h e 6-12h, essencialmente ligados à diminuição das temperaturas exteriores (ver Figuras 5.58 e A.31 - Anexos). Comparativamente aos resultados desta solução construtiva para o ficheiro climático de Lisboa (L.3), no ficheiro climático do Porto registam-se valores do número de horas com desconforto por calor muito mais reduzidos, obtendo-se até a um máximo de apenas 6% do total de horas com desconforto obtido para o ficheiro climático de Lisboa. 83

110 Quadro Número de horas com desconforto para a estação convencional de arrefecimento, piso intermédio, fachada principal orientada a Sul, P.3 Método ASHRAE SCATs PMV Tipo Ext. Int. Sombreamento Área activa Calor Frio Calor Frio Calor Frio 70% % % % Sem somb Figura Distribuição do número de horas com desconforto pelos meses da estação convencional de arrefecimento, piso intermédio, orientação Sul, somb. exterior 70% área activa, P.3 Relativamente ao número de graus-hora de desconforto, o Quadro 5.17 (estação de arrefecimento) revela valores que não apresentam diferenças assinaláveis face aos resultados para o piso intermédio da solução construtiva P.2 (redução muito ténue no número de graus-hora de desconforto por calor), todavia, e em comparação com os resultados da solução L.3 (método da norma ASHRAE- 55), a solução construtiva P.3 não ultrapassa, para este indicador, 35 o C.h, valor muito distante dos resultados superiores a 1700 o C.h da solução L.3. Quadro Graus-hora de desconforto, estação de arrefecimento, piso intermédio, orientação Sul, P.3 Método ASHRAE SCATs Sombreamento Calor Frio Calor Frio Tipo Área activa Ext. 70% % Int. 70% % Sem somb Analisando a influência da orientação do edifício (ver Figura 5.59), apenas há a destacar uma ligeira redução do número de horas com desconforto por calor face aos resultados para a solução P.2, mantendo-se a orientação Este e Oeste como as mais desfavoráveis (distribuição desfavorável dos vãos envidraçados que conduz à maximização dos ganhos solares). Já pela análise do método do estudo SCATs, o qual enquadra esta solução construtiva num nível de expectativa inferior ao das soluções anteriores, obtêm-se resultados de conforto quase permanente. 84

111 Figura Número de horas com desconforto para a estação de arrefecimento em função da orientação do edifício, piso intermédio, sombreamento exterior 70% área activa, P.3 Relativamente ao número de graus-hora de desconforto por calor - método da norma ASHRAE-55 - verifica-se a diminuição deste indicador comparativamente à solução P.2, continuando a orientação Este a ser a mais desfavorável com aproximadamente 190 o C.h para as hipóteses da Figura O sobreaquecimento médio é, também, pouco significativo, sendo inferior a 0,7 o C para qualquer das orientações consideradas. Esta solução afigura-se, deste modo, como muito favorável para a adopção do regime de funcionamento livre durante toda a estação de arrefecimento. Figura Indicadores de conforto para a estação de arrefecimento, piso intermédio, em função da orientação, sombreamento exterior 70% área activa, P.3 Para a estação convencional de aquecimento, a Figura 5.61 confirma a mesma tendência evidenciada pelas soluções anteriores para o ficheiro climático do Porto, registando-se, relativamente à solução construtiva P.2, um aumento do número de horas com desconforto entre 100 e 400h pelo método analítico e adaptativo da norma ASHRAE-55. Já o método adaptativo do estudo SCATs apresenta uma diminuição do número de horas com desconforto face à solução P.2, ressalvando-se que a solução construtiva P.3 enquadra-se num nível de expectativa mais reduzido que o das anteriores possuindo, por isso, uma banda de conforto mais alargada, facto que poderá enquadrar 85

112 esta inversão da tendência dos resultados verificados entre as soluções construtivas mais recentes e as mais antigas. Figura Número de horas com desconforto para a estação de aquecimento em função da orientação do edifício, piso intermédio, sem sombreamento, P.3 O número de graus-hora de desconforto por frio (Figura 5.62), pela análise do método da norma ASHRAE-55, apresenta, para todas as orientações um valor superior a 7000 o C.h, representando um aumento de cerca de 1000 o C.h face aos resultados do piso intermédio da solução P.2. A orientação Oeste revela-se como a mais desfavorável para este indicador. Durante a estação de aquecimento são os meses de Novembro a Fevereiro que apresentam um sobrearrefecimento médio mais elevado (ver Figura 5.63), variando este entre 1 e 4,5 o C pelo método da norma ASHRAE-55 e de 1 a 3,6 o C pelo método do estudo SCATs, assumindo-se a orientação Oeste como a mais prejudicial para as condições interiores de conforto. Figura Graus-hora de desconforto (frio) para a estação de aquecimento em função da orientação, piso intermédio, sem sombreamento, P.3 86

113 Figura Sobrearrefecimento médio diário ( o C), estação de aquecimento, piso intermédio, sem sombreamento, P Piso de cobertura No que toca ao piso de cobertura, regista-se a mesma tendência (embora com valores mais acentuados), em termos gerais, evidenciada pelo piso intermédio da solução construtiva P.3, como se observa no Quadro 5.18 (estação de arrefecimento). Verifica-se, ainda, o aumento do número de horas com desconforto por calor e por frio relativamente à solução construtiva P.2, registando-se um número de horas com desconforto por calor que varia entre 400 e 600h pela análise do método da norma ASHRAE-55 e entre 350 e 500h pelo método analítico, quando se considera uma taxa de activação mínima de 50% do sistema de sombreamento. A activação dos sistemas de sombreamento revela-se importante, tal como para o piso intermédio, representando a sua não activação um acréscimo de cerca de 200h com desconforto por calor ao longo da estação de arrefecimento. Quadro Número de horas com desconforto para a estação convencional de arrefecimento, piso de cobertura, fachada principal orientada a Sul, P.3 Método ASHRAE SCATs PMV Tipo Ext. Int. Sombreamento Área activa Calor Frio Calor Frio Calor Frio 70% % % % Sem somb Relativamente à orientação do edifício, como se observa na Figura 5.64, as orientações Este e Oeste apresentam os piores resultados para o número de horas com desconforto, verificando-se um significativo aumento do número de horas com desconforto (calor) relativamente ao piso intermédio, assinalando-se mais de 500h e 400h com desconforto por calor pelos métodos da norma ASHRAE-55 e analítico, respectivamente. A orientação Este, para os métodos de análise referidos, regista cerca de 800h com desconforto por calor. O método adaptativo do estudo SCATs e utilizado na norma EN 15251:2007 fornece resultados mais favoráveis, não ultrapassando as 14 h com desconforto quer por calor quer por frio para toda a estação de arrefecimento. 87

114 Figura Número de horas com desconforto para a estação de arrefecimento em função da orientação do edifício, piso de cobertura, sombreamento exterior 70% área activa, P.3 Quanto ao valor do indicador graus-hora de desconforto - calor - (ver Figura 5.65), assinala-se que são, também, as orientações Este e Oeste a fornecerem os piores resultados, sendo estes de aproximadamente 650 o C.h para a orientação Oeste, 850 o C.h para a orientação Este e 550 o C.h para as orientações Sul e Norte quando se tem uma taxa de activação dos sistemas de sombreamento de 70% - método da norma ASHRAE-55. Estes resultados são mais elevados que os verificados para o piso intermédio desta solução construtiva (agravamento entre 500 e 600 o C.h) e também que os fornecidos para o piso de cobertura pela solução P.2 (agravamento de 200 a 300 o C.h). Todavia, estes valores para o indicador graus-hora de desconforto por calor são bastante inferiores aos verificados para o piso de cobertura da solução L.3 para o ficheiro climático de Lisboa. Menciona-se que, segundo o método adaptativo do estudo SCATs, registam-se valores quase nulos para o indicador graus-hora de desconforto, mostrando que os períodos de desconforto são caracterizados por um afastamento muito reduzido das condições de aceitabilidade para as temperaturas interiores. Figura Graus-hora de desconforto para a estação de arrefecimento, piso de cobertura, somb. exterior 70% área activa, P.3 88

115 Para a estação de aquecimento há um agravamento do número de horas com desconforto (frio) de aproximadamente 500h para todas as orientações relativamente ao piso intermédio (ver Figura 5.66); no entanto, estes resultados são muito semelhantes aos obtidos para o piso de cobertura da solução construtiva P.2. A orientação Este apresenta resultados ligeiramente mais favoráveis, embora as diferenças entre as quatro orientações sejam muito reduzidas (200h). Acompanhando este agravamento do indicador anterior, o número de graus-hora de desconforto ultrapassa, para os dois métodos adaptativos, o C.h, como se observa na Figura 5.67, correspondendo a um sobrearrefecimento médio que para os meses de Dezembro a Fevereiro ultrapassa os 4 o C pelo método da norma ASHRAE-55 e os 3 o C pelo método do estudo SCATs (ver Figura A.32 - Anexos). Figura Número de horas com desconforto para a estação de aquecimento, piso de cobertura, sem sombreamento, P.3 Figura Graus-hora de desconforto (frio) para a estação de aquecimento em função da orientação, piso de cobertura, sem sombreamento, P.3 Os resultados anteriormente apresentados apontam para a impossibilidade de se equacionar, para os edifícios representados pela solução construtiva P.3, um regime de funcionamento livre durante a 89

116 estação de aquecimento, como corrobora a Figura A.33 (Anexos). Por outro lado, durante a estação convencional de arrefecimento obtêm-se resultados próximos dos das restantes soluções construtivas analisadas para o ficheiro climático do Porto, constatando-se, por conseguinte, uma boa resposta das características do edifício às condições ambientais exteriores (Figura 5.68) e afigurando-se como importante um correcto aproveitamento do regime de funcionamento livre dos edifícios com esta solução construtiva, enquanto forma de redução do consumo energético dos mesmos. Figura Temperaturas interiores, zona 1, ao longo de um dia do mês de Julho, orientação Sul, sombreamento exterior 70% área activa, P.3 90

117 5.3. Zona climática I3 - Ficheiro climático de Bragança Para o ficheiro climático de Bragança efectuaram-se simulações com as soluções construtivas B.1, B.2 e B Temperaturas de conforto - Modelos adaptativos - Bragança De acordo com a Figura 5.69, e pela primeira vez, a curva das temperaturas de conforto (neutras) devolvida pelo modelo adaptativo da norma ASHRAE-55 apresenta três meses (Janeiro, Fevereiro e Dezembro) cujos valores estão abaixo da temperatura de projecto considerada no RCCTE [25], verificando-se, para o ficheiro climático de Bragança, e no caso destes três meses da estação convencional de aquecimento, uma maior exigência da regulamentação face aos resultados apresentados pela aplicação deste método adaptativo quando comparado com os resultados obtidos para os ficheiros climáticos de Lisboa e Porto. Do mesmo modo, o limite inferior (90% de respostas conforto ) de conforto passa a ser sempre inferior a 20 o C (temperatura de projecto do RCCTE [25]) para todos os meses entre Outubro e Maio, sendo mesmo aproximadamente 17 o C nos meses de Janeiro, Fevereiro e Dezembro. Ainda para este método, observa-se que, para os meses da estação convencional de arrefecimento, o limite superior do intervalo de conforto continua a ultrapassar a temperatura de projecto considerada no RCCTE [25], sendo este de cerca de 27 o C nos meses de Julho e Agosto. Constata-se, por comparação da Figura 5.69 com as Figuras 5.1 e 5.35 que, para este método, os resultados para o intervalo de conforto obtidos para o ficheiro climático de Lisboa e Bragança apresentam uma maior discrepância face às temperaturas de projecto apresentadas no RCCTE [25]. Figura Temperaturas de conforto - modelos adaptativos - e temperaturas de projecto do RCCTE [25] - Bragança Nos resultados fornecidos pelo método adaptativo apresentado pelo estudo SCATs, apenas os meses de Julho e Agosto demonstram uma temperatura de conforto superior à temperatura de 25 o C assumida no RCCTE [25]. Relativamente aos limites superiores de conforto, para os meses de Julho e Agosto, estes apresentam-se, aproximadamente, 4,5 o C e 5,5 o C acima da temperatura de arrefecimento do RCCTE para edifícios novos e existentes, respectivamente. No que toca ao período entre Outubro e Maio, este modelo apresenta limites inferiores de conforto sempre abaixo de 20 o C, excepto no mês de Outubro no caso de edifícios novos. 91

118 Edifício em Bragança respeitando o RCCTE - Decreto-Lei n. o 80/ Solução B Piso intermédio O Quadro 5.19 (estação de arrefecimento), para a orientação Sul do edifício, demonstra a importância da disposição e taxa de activação do sistema de sombreamento, registando-se para as taxas de activação de 70% reduções de aproximadamente 100h com desconforto por calor. Do mesmo modo, e à semelhança do verificado para o ficheiro climático de Lisboa (solução L.1), observam-se totais de horas com desconforto por calor muito próximos adoptando-se um sistema de sombreamento exterior com uma taxa de activação de 50% ou um sistema de sombreamento interior com uma taxa de activação de 70%, constatando-se a importância da implementação de sistemas de sombreamento exteriores como forma de obter melhores condições interiores, quer no que toca à temperatura quer relativamente a um aproveitamento mais eficaz da iluminação natural. Refere-se, ainda, os resultados obtidos para o número de horas com desconforto por frio durante a estação de arrefecimento que, pelos métodos adaptativos, varia, aproximadamente, entre 100 e 200h e pelo método analítico entre 550 e 900h, verificando-se valores mais elevados para taxas de activação do sombreamento maiores e para a disposição exterior dos mesmos, enquanto factores que contribuem para a redução dos ganhos solares pelos vãos envidraçados, como se constata na Figura A.34 (Anexos), na qual se observa a diminuição da percentagem de horas com desconforto por frio ao longo dos quatro períodos diários de análise para menores taxas de activação dos sistemas de sombreamento. São os meses de Junho e Setembro a apresentarem a quase totalidade dos períodos com desconforto por frio (ver Figura 5.70). Comparativamente aos resultados obtidos para as soluções L.1 e P.1, a solução B.1 fornece valores para o número de horas com desconforto por calor que se aproximam mais dos resultados do ficheiro climático de Lisboa, embora inferiores, e resultados mais gravosos que os do ficheiro climático do Porto (solução P.1) para o número de horas com desconforto por frio. Quadro Número de horas com desconforto para a estação convencional de arrefecimento, piso intermédio, fachada principal orientada a Sul, B.1 Método ASHRAE SCATs PMV Tipo Ext. Int. Sombreamento Calor Frio Calor Frio Calor Frio Área activa 70% % % % Sem somb

119 Figura Distribuição do número de horas com desconforto pelos meses da estação convencional de arrefecimento, piso intermédio, orientação Sul, somb. exterior 70% área activa, B.1 Relativamente à influência da orientação do edifício no número de horas com desconforto, as orientações Este e Oeste, pelos três métodos de análise, apresentam os piores resultados para o número de horas com desconforto por sensação de calor, oscilando estes entre 1100 e 1300h com desconforto pelo método da norma ASHRAE-55, de 200 a 300h pelo método do estudo SCATs e entre 1200 e 1300h pelo método analítico. Na Figura 5.71 observa-se a concordância dos resultados entre as soluções Este e Oeste e Sul e Norte, apresentando as duas últimas um menor número de horas com desconforto por calor (distribuição favorável dos vãos envidraçados), atingindo este, para os métodos analítico e adaptativo da norma ASHRAE-55, máximos de 900 e 800h, respectivamente. O método de análise do estudo SCATs/EN 15251:2007 apresenta resultados globais para o número de horas com desconforto muito favoráveis, inferiores a 300h com desconforto por calor ou frio durante toda a estação de arrefecimento. Estes resultados surgem como intermédios comparativamente aos resultados obtidos pelas soluções L.1 e P.1 para os respectivos ficheiros climáticos. Figura Número de horas com desconforto para a estação de arrefecimento em função da orientação do edifício, piso intermédio, sombreamento exterior 70% área activa, B.1 93

120 Os dados relativos ao valor do indicador graus-hora de desconforto (calor) apresentados no Quadro 5.20 (estação de arrefecimento) continuam a corroborar a importância da disposição dos sistemas de sombreamento assim como a sua taxa de activação. As diferenças entre as taxas de activação de 70% e 50% representam agravamentos na segunda de aproximadamente 200 o C.h. Destacam-se, igualmente, os resultados apresentados pelo método do estudo SCATs que apontam para uma situação de desconforto muito ligeiro nas horas com desconforto durante a estação de arrefecimento. Quadro Graus-hora de desconforto, estação de arrefecimento, piso intermédio, orientação Sul, B.1 Método ASHRAE SCATs Sombreamento Calor Frio Calor Frio Tipo Área activa Ext. 70% % Int. 70% % Sem somb Relativamente à influência da orientação do edifício e concordando com os resultados para o número de horas com desconforto, são as orientações Este e Oeste que majoram o número de graus-hora de desconforto por calor, uma vez que, para estas orientações, a distribuição dos vãos envidraçados pela fachada principal e de tardoz contribui para o aumento dos ganhos solares durante a estação de arrefecimento; registando-se, para a orientação Este com sombreamento exterior e 70% de taxa de activação, um valor de aproximadamente 2200 o C.h (Figura 5.72). O resultado anterior aproxima-se dos 2600 o C.h verificados para a situação homóloga da solução construtiva L.1 (ficheiro climático de Lisboa) e, à semelhança desta, mantém-se muito afastado do valor de aproximadamente 270 o C.h observado para as mesmas condições de análise da solução construtiva P.1. Por outro lado, o valor do indicador graus-hora de desconforto por frio é mais acentuado nas orientações Sul e Norte, relacionando-se esta tendência com a distribuição desfavorável de uma grande parte da área dos vãos envidraçados destas orientações que ficando orientados a Norte (da fachada de tardoz para a orientação Sul do edifício e da fachada principal para a orientação Norte do edifício) não recebem radiação solar directa, diminuindo os ganhos energéticos pelos vãos envidraçados e contribuindo para a diminuição das temperaturas interiores. Quanto ao sobreaquecimento médio, este atinge os valores mais elevados para as orientações Este e Oeste e nos meses de Julho e Agosto, assinalando-se valores máximos próximos de 2 o C pelo método da norma ASHRAE-55 e de 0,7 o C pelo método do estudo SCATs (ver Figura 5.72). 94

121 Figura Indicadores de conforto para a estação de arrefecimento, piso intermédio, em função da orientação, sombreamento exterior 70% área activa, B.1 Para o período em que se insere a estação convencional de aquecimento, a Figura 5.73 apresenta, para os três métodos de análise e para as quatro orientações consideradas, mais de 4000h com desconforto, valores mais acentuados que os verificados para a solução L.1, no ficheiro climático de Lisboa, e P.1, no ficheiro climático do Porto, representando as horas com desconforto por frio mais de 70% do total das horas da estação convencional de aquecimento. A orientação Este continua a fornecer os resultados menos gravosos para este indicador. Figura Número de horas com desconforto para a estação de aquecimento, piso intermédio, sem sombreamento, B.1 95

122 No que toca ao valor de graus-hora de desconforto por frio, para a estação de aquecimento e para os dois métodos adaptativos, observam-se valores superiores a o C.h para qualquer das orientações consideradas (orientação Oeste apresenta os resultados mais gravosos), registando-se um sobrearrefecimento médio, nos meses de Novembro a Março, entre 2 e 6 o C (ver Figuras 5.74 e 5.75). Figura Graus-hora de desconforto (frio) para a estação de aquecimento em função da orientação, piso intermédio, sem sombreamento, B.1 Figura Sobrearrefecimento médio diário ( o C), estação de aquecimento, piso intermédio, sem sombreamento, B.1 Estes resultados apontam para a impossibilidade do aproveitamento de um funcionamento em regime livre para os edifícios com esta solução construtiva, mostrando-se, ainda, esta solução, como a mais desfasada das características exteriores da estação convencional de aquecimento relativamente às soluções L.1 e P.1 definidas pela actual regulamentação térmica para os ficheiros climáticos de Lisboa e Porto, conduzindo a valores mais elevados para as necessidades de aquecimento. Relativamente à estação de arrefecimento, observam-se indicadores que parecem indicar algum potencial de aproveitamento do funcionamento destes edifícios em regime de funcionamento livre, embora menor que o apresentado pelo ficheiro climático do Porto (solução P.1) Piso de cobertura Comparativamente ao piso intermédio, o Quadro 5.21 (estação de arrefecimento) mostra um aumento do número de horas com desconforto por calor, pela análise dos três métodos utilizados, sendo os resultados mais elevados apresentados pelo método analítico, passando o número de horas com 96

123 desconforto (calor) a exceder 1000h. Verifica-se, ainda, uma maior proximidade entre os resultados fornecidos pelas diferentes opções de sombreamento, facto que parece indicar uma perda da influência deste parâmetro sobre a extensão dos períodos com desconforto por calor para o piso de cobertura, podendo esta relacionar-se com o aumento dos ganhos energéticos pela envolvente opaca (cobertura) durante o dia. A diminuição do número de horas com desconforto por frio face ao verificado para o piso intermédio vem reforçar a importância dos ganhos de calor introduzidos pela cobertura. Quadro Número de horas com desconforto para a estação convencional de arrefecimento, piso de cobertura, fachada principal orientada a Sul, B.1 Tipo Ext. Int. Método ASHRAE SCATs PMV Sombreamento Área activa Calor Frio Calor Frio Calor Frio 70% % % % Sem somb Relativamente à orientação do edifício, para o piso de cobertura, observa-se um aumento geral do número de horas com desconforto por calor para todas as orientações, verificando-se a diminuição das diferenças entre as orientações Este e Oeste face às orientações Sul e Norte do edifício. Continuam a ser as orientações Este e Oeste a conduzirem aos valores mais elevados do número de horas com desconforto por calor, registando-se para estas cerca de 1300h pelo método adaptativo da norma ASHRAE-55 e pelo método analítico e entre 350 e 450h pelo método do estudo SCATs (ver Figura 5.76). Estes resultados aproximam-se dos verificados para o piso de cobertura da solução L.1 para o ficheiro climático de Lisboa. Figura Número de horas com desconforto para a estação de arrefecimento em função da orientação do edifício, piso de cobertura, sombreamento exterior 70% área activa, B.1 97

124 Relativamente ao número de graus-hora de desconforto por calor (Figura 5.77) obtêm-se valores próximos de 2500 o C.h para as orientações Este e Oeste (mais desfavoráveis) e de 1500 o C.h para as orientações Sul e Norte - método adaptativo da norma ASHRAE-55. Estes valores conduzem a um sobreaquecimento médio para os meses de Julho e Agosto que varia entre 1,5 e 2,5 o C pelo método da norma ASHRAE-55 e até 0,8 o C pelo método do estudo SCATs (Figura A.35 - Anexos). Estes resultados são superiores aos verificados para o piso de cobertura das soluções L.1 e P.1. Figura Graus-hora de desconforto para a estação de arrefecimento, piso de cobertura, somb. exterior 70% área activa, B.1 Para a estação de aquecimento os resultados para o número de horas com desconforto por frio são bastante desfavoráveis, não se verificando diferenças significativas entre as quatro orientações consideradas. Registam-se valores próximos de 4500h pelo método da norma ASHRAE-55 e de 5000h pelo método do estudo SCATs e método analítico (ver Figura 5.78), não se atingindo, por isso, as condições interiores de conforto térmico em mais de 75% das horas da estação convencional de aquecimento. Verifica-se, ainda, para todas as orientações, valores superiores a o C.h (Figura 5.79) para o indicador graus-hora de desconforto por frio, conduzindo a resultados de sobrearrefecimento médio para os meses de Dezembro, Janeiro e Fevereiro entre 5 e 8 o C. Refere-se que estes resultados são mais gravosos que os verificados para o piso intermédio, associando-se ao aumento das perdas de calor pela cobertura. Estes valores, aliados às elevadas percentagens de horas com desconforto, tornam inviável o aproveitamento do funcionamento em regime livre para os edifícios da região a que esta solução construtiva se destina. Em consonância com os resultados verificados para as restantes zonas climáticas (I1 - ficheiro climático de Lisboa - e I2 - ficheiro climático do Porto) é a estação convencional de arrefecimento aquela que permite o maior aproveitamento de um potencial funcionamento em regime livre, como se verifica nas Figuras 5.80 e A.36 (Anexos) pela maior concordância do andamento das temperaturas interiores com os limites de conforto fornecidos pelos métodos adaptativos. 98

125 Figura Número de horas com desconforto para a estação de aquecimento, piso de cobertura, sem sombreamento, B.1 Figura Graus-hora de desconforto (frio) para a estação de aquecimento em função da orientação, piso de cobertura, sem sombreamento, B.1 Figura Temperaturas interiores, zona 1, ao longo de um dia do mês de Julho, orientação Sul, sombreamento exterior 70% área activa, B.1 99

126 Edifício em Bragança respeitando o RCCTE - Decreto-Lei n. o 40/90 - Solução B Piso intermédio O estudo realizado com a solução construtiva B.2, para o ficheiro climático da cidade de Bragança, procura avaliar o conforto térmico de edifícios em regime de funcionamento livre projectados de acordo com a anterior regulamentação em vigor até ao ano de RCCTE - Decreto-Lei n. o 40/90, de 6 de Fevereiro [26]. Comparativamente à solução construtiva B.1, os valores fornecidos por esta solução, para o indicador número de horas com desconforto (estação de arrefecimento), são muito próximos da primeira (ver Quadros 5.19 e 5.22), divergindo desses, no que toca às horas com desconforto por calor, em apenas algumas horas a menos (<50h). Também os resultados para o número de horas com desconforto por frio aproximam-se, para a solução construtiva B.2, dos resultados obtidos para o piso intermédio da solução B.1, sendo os desta última ligeiramente mais reduzidos. Assim, relativamente a este indicador, as observações sobre a solução construtiva B.2 são idênticas às efectuadas para o piso intermédio da solução construtiva B.1, nomeadamente no que respeita à influência da disposição e área de activação dos sistemas de sombreamento. Estas tendências poderão relacionar-se com a diminuição do isolamento térmico da envolvente opaca da solução construtiva B.2, a qual poderá facilitar, por um lado, as perdas de calor para o exterior durante os períodos em que as temperaturas exteriores são mais reduzidas, e por outro incrementar os ganhos de calor ao longo do dia quando se registam temperaturas exteriores mais elevadas, principalmente durante os meses de Julho e Agosto. Quadro Número de horas com desconforto para a estação convencional de arrefecimento, piso intermédio, fachada principal orientada a Sul, B.2 Tipo Ext. Int. Método ASHRAE SCATs PMV Sombreamento Área activa Calor Frio Calor Frio Calor Frio 70% % % % Sem somb O método de análise do estudo SCATs apresenta resultados mais favoráveis, correspondendo os períodos com desconforto a percentagens inferiores a 10% do total das horas da estação convencional de arrefecimento. Como se observa na Figura 5.81, são os meses de Junho e Setembro a apresentarem a quase totalidade dos períodos com desconforto por frio durante a estação de arrefecimento, concentrandose estes, especialmente, nos períodos diários de análise 0-6h e 6-12h, nos quais se registam, aproximadamente, 80% de horas com desconforto por frio (ver Figura A.37 - Anexos). Estes resultados são agravados por taxas de activação dos sistemas de sombreamento mais elevadas que contribuem para a redução dos ganhos energéticos pelos vãos envidraçados. 100

127 Figura Distribuição do número de horas com desconforto pelos meses da estação convencional de arrefecimento, piso intermédio, orientação Sul, somb. exterior 70% área activa, B.2 Relativamente à influência da orientação do edifício nos resultados referentes ao número de horas com desconforto, durante os meses da estação de arrefecimento, e por comparação da Figura 5.71 com a Figura 5.82, verifica-se que os resultados fornecidos pela solução construtiva B.2 são muito semelhantes aos obtidos para a solução construtiva B.1. Continuam a ser as orientações Este e Oeste a apresentarem maior número de horas com desconforto por calor (orientação desfavorável dos vãos envidraçados), e as orientações Sul e Norte maior número de horas com desconforto por frio. Não se regista, assim, para este indicador, uma evolução significativa na passagem da solução construtiva mais antiga (B.2) para a mais recente (B.1). Figura Número de horas com desconforto para a estação de arrefecimento em função da orientação do edifício, piso intermédio, sombreamento exterior 70% área activa, B.2 101

128 Quanto ao indicador graus-hora de desconforto e sobreaquecimento médio dos períodos com desconforto (estação de arrefecimento), na Figura 5.83 não se observam diferenças significativas face aos resultados destes indicadores para a solução construtiva B.1, figurando as orientações Este e Oeste como as que majoram estes valores para os meses da estação de arrefecimento. Nos meses de Julho e Agosto o sobreaquecimento médio, para a situação descrita na Figura 5.83, oscila entre 1,7 e 2 o C - orientações Este e Oeste - e de 1 a 1,5 o C - orientações Sul e Norte - para o método da norma ASHRAE-55; e entre 0,45 e 0,65 o C - orientações Este e Oeste - e até 0,25 o C - orientações Sul e Norte - para o método do estudo SCATs. Figura Indicadores de conforto para a estação de arrefecimento, piso intermédio, em função da orientação, sombreamento exterior 70% área activa, B.2 Para a estação convencional de aquecimento, a Figura 5.84 mantém a tendência de concordância com os resultados verificados para o piso intermédio da solução construtiva B.1 (ver Figura 5.73), mostrando, apenas, ligeiros agravamentos, observando-se condições de desconforto por frio em mais de 70% das horas desta estação. Os valores do indicador graus-hora de desconforto (frio) revelam um aumento de aproximadamente 2000 o C.h para as quatro orientações analisadas, relativamente aos resultados do piso intermédio da solução B.1, mantendo-se a orientação Oeste como a mais desfavorável. Assinalam-se valores superiores a o C.h pela análise do método da norma ASHRAE-55 e a o C.h pelo método do estudo SCATs (ver Figura 5.85). Quanto ao sobrearrefecimento médio dos períodos com desconforto, a passagem da solução construtiva B.1 para a B.2 é traduzida num aumento pequeno deste indicador para a última, sendo o aumento de aproximadamente 0,2 a 0,5 o C para a generalidade dos meses (ver Figura 5.86). Assim, para os dois métodos de análise adaptativa, o sobrearrefecimento médio entre 102

129 os meses de Dezembro e Fevereiro varia de 4 a 6,5 o C, ultrapassando os 2 o C entre os meses de Novembro e Abril. Figura Número de horas com desconforto para a estação de aquecimento, piso intermédio, sem sombreamento, B.2 Figura Graus-hora de desconforto (frio) para a estação de aquecimento em função da orientação, piso intermédio, sem sombreamento, B.2 Figura Sobrearrefecimento médio diário ( o C), estação de aquecimento, piso intermédio, sem sombreamento, B.2 103

130 Piso de cobertura Os valores apresentados no Quadro 5.23 (estação de arrefecimento) revelam, para os três métodos de análise, um aumento do número de horas com desconforto por calor face ao observado para o piso intermédio da solução construtiva B.2. Registam-se, assim, valores que variam de 1080 a 1160h com desconforto por calor (aumento de aproximadamente 300h relativamente ao piso intermédio) pelo método da norma ASHRAE-55, de 160 a 260h pelo método do estudo SCATs e de 1100 a 1170h pelo método analítico. Refere-se que estes valores representam um agravamento dos resultados verificados para o piso de cobertura da solução B.1. Quanto ao número de horas com desconforto por frio, o aumento verificado face à solução B.1 é reduzido, fixando-se abaixo das 60h para a generalidade das situações. Regista-se, ainda, a proximidade dos resultados apresentados no Quadro 5.23 entre as diferentes opções de disposição e área activa do sistema de sombreamento, mantendo a tendência de perda de influência deste parâmetro sobre o indicador número de horas com desconforto verificado, anteriormente, para o piso de cobertura de outras soluções construtivas analisadas. Quadro Número de horas com desconforto para a estação convencional de arrefecimento, piso de cobertura, fachada principal orientada a Sul, B.2 Tipo Ext. Int. Método ASHRAE SCATs PMV Sombreamento Área activa Calor Frio Calor Frio Calor Frio 70% % % % Sem somb No que respeita à análise do parâmetro orientação do edifício, e comparativamente ao piso intermédio, verifica-se, para o método analítico e para o método da norma ASHRAE-55, uma maior proximidade do número de horas com desconforto entre as quatro orientações do edifício, passando o número de horas com desconforto por calor a ser superior a 1100h para estes dois métodos e para qualquer das orientações, como se verifica na Figura 5.87, na qual é ainda possível observar a diminuição do número de horas com desconforto por frio relativamente ao piso intermédio. São as orientações Este e Oeste a fornecerem os resultados mais elevados para o número de horas com desconforto por calor, mantendo-se a tendência verificada pelo piso intermédio desta solução construtiva e pelo piso de cobertura da solução B.1. Para a estação convencional de arrefecimento, os valores acumulados de graus-hora de desconforto por calor são muito próximos dos verificados para o piso de cobertura da solução B.1, entre 2500 o C.h e 3000 o C.h para as orientações Oeste e Este e cerca de 1700 o C.h para as orientações Sul e Norte, correspondendo a estes resultados um sobreaquecimento médio nos meses de Julho e Agosto que varia entre 1,5 o C e 2,5 o C para as quatro orientações pela análise do método adaptativo da norma ASHRAE-55 (ver Figura 5.88). O método adaptativo do estudo SCATs revela resultados mais favoráveis, não ultrapassando, as orientações Este e Oeste, 400 o C.h de desconforto (calor) e um sobreaquecimento médio de 0,95 o C nos meses mais críticos (Julho e Agosto) - Figura A.38 (Anexos). 104

131 Figura Número de horas com desconforto para a estação de arrefecimento em função da orientação do edifício, piso de cobertura, sombreamento exterior 70% área activa, B.2 Figura Indicadores de conforto para a estação de arrefecimento, piso de cobertura, em função da orientação, sombreamento exterior 70% área activa, método da norma ASHRAE-55, B.2 Para o período que engloba a estação convencional de aquecimento, observa-se o agravamento da percentagem de horas com desconforto comparativamente ao piso intermédio da solução construtiva B.2, verificando-se desconforto por frio em mais de 85% das horas da estação convencional de aquecimento (número de horas com desconforto superior a 4700h pelos três métodos de análise e para as quatro orientações - Figura 5.89). Regista-se, ainda, um ligeiro agravamento relativamente aos resultados apresentados pela solução B.1 para o piso de cobertura. A estes resultados associamse valores para o indicador graus-hora de desconforto superiores a o C.h para as quatro orientações consideradas, como se observa através da Figura 5.90, sendo a orientação Oeste a mais prejudicial. Estes resultados afiguram-se como bastante desfavoráveis, obtendo-se para o sobrearrefecimento médio dos meses de Dezembro a Fevereiro valores que oscilam de 5,5 a 8 o C para as quatro orientações do edifício (ver Figura A.39 - Anexos). Os resultados anteriores aliados ao 105

132 elevado número de horas com desconforto demonstram a inviabilidade de um funcionamento em regime livre durante o período de Inverno para esta solução construtiva. Figura Número de horas com desconforto para a estação de aquecimento, piso de cobertura, sem sombreamento, B.2 Figura Graus-hora de desconforto (frio) para a estação de aquecimento em função da orientação, piso de cobertura, sem sombreamento, B.2 Deste modo, a estação convencional de arrefecimento revela um maior potencial de funcionamento em regime livre para o edifício com a solução construtiva B.2, como mostra a Figura 5.91 através da concordância das curvas das temperaturas interiores para um dia do mês de Julho com os limites de conforto, em contraste com o verificado para um dia do mês de Fevereiro. 106

133 Figura Temperaturas interiores, zona 1, ao longo de um dia do mês de Julho (sombreamento exterior 70% área activa) e Fevereiro (sem sombreamento), orientação Sul, B Edifício em Bragança com solução construtiva definida antes da entrada em vigor da primeira regulamentação térmica em Portugal - Solução B Piso intermédio De acordo com o Quadro 5.24 (estação de arrefecimento), a solução construtiva B.3 fornece os resultados mais favoráveis para o número de horas com desconforto por calor do piso intermédio quando comparado com os das soluções B.1 e B.2. Por outro lado, verifica-se o agravamento das horas com desconforto por frio face ao piso intermédio da solução construtiva B.2. Obtêm-se maiores intervalos com desconforto por frio para as situações com maiores taxas de activação dos sistemas de sombreamento. Na Figura 5.92 pode-se observar que continua a ser nos meses de Junho e Setembro que ocorre a quase totalidade dos períodos com desconforto por frio quando o edifício possui um regime de funcionamento livre, diminuindo estes com a redução das taxas de activação dos sistemas de sombreamento (Quadro 5.24). Quadro Número de horas com desconforto para a estação convencional de arrefecimento, piso intermédio, fachada principal orientada a Sul, B.3 Tipo Ext. Int. Método ASHRAE SCATs PMV Sombreamento Área activa Calor Frio Calor Frio Calor Frio 70% % % % Sem somb Figura Distribuição do número de horas com desconforto pelos meses da estação convencional de arrefecimento, piso intermédio, orientação Sul, somb. exterior 70% área activa, B.3 107

134 No que toca à influência da orientação (ver Figura 5.93), são as orientações Este e Oeste que apresentam os piores resultados para o número de horas com desconforto por calor como consequência de uma orientação desfavorável dos vãos envidraçados das fachadas principal e de tardoz, no entanto, não se registam diferenças assinaláveis entre os resultados desta solução construtiva e os das soluções construtivas B.1 e B.2, mantendo-se estas diferenças abaixo de 200h. Menciona-se que os resultados fornecidos pelo método do estudo SCATS são mais reduzidos que os das soluções anteriores (B.1 e B.2), obtendo-se, para o nível de expectativa associado aos edifícios com esta solução construtiva (nível III), valores mais favoráveis para o número de horas com desconforto. Figura Número de horas com desconforto para a estação de arrefecimento em função da orientação do edifício, piso intermédio, sombreamento exterior 70% área activa, B.3 O número de graus-hora de desconforto (calor) associado aos períodos com desconforto é aproximadamente 200 o C.h inferior ao verificado para o piso intermédio da solução B.2 - método da norma ASHRAE-55 - conduzindo, para os meses de Julho e Agosto, a um sobreaquecimento médio entre 1,1 e 1,9 o C para as diferentes orientações do edifício (ver Figura 5.94). Os valores apresentados pelo método do estudo SCATs conduzem a resultados correspondentes a uma quase ausência de desconforto ao longo de toda a estação de arrefecimento (Figura A.40 - Anexos). 108

135 Figura Indicadores de conforto para a estação de arrefecimento, piso intermédio, em função da orientação, sombreamento exterior 70% área activa, método da norma ASHRAE-55, B.3 Para o período do qual faz parte a estação de aquecimento, relativamente ao número de horas com desconforto por frio verifica-se um ligeiro agravamento dos resultados comparativamente à solução construtiva B.2, mantendo-se, no entanto, a tendência de ser a orientação Este a proporcionar os resultados menos desfavoráveis. Verifica-se desconforto em mais de 4400h pelo método da norma ASHRAE-55, 5000h pelo método analítico e 4100h pelo método do estudo SCATs (ver Figura 5.95), ressalvando-se o nível de expectativa inferior (maior intervalo de conforto) atribuído a esta solução construtiva por este método. Figura Número de horas com desconforto para a estação de aquecimento, piso intermédio, sem sombreamento, B.3 O indicador graus-horas de desconforto por frio apresenta resultados superiores a o C.h para todas as orientações (método da norma ASHRAE-55), sendo mais prejudicial a orientação Oeste do edifício, como se verifica na Figura Estes valores conduzem a um sobrearrefecimento médio superior a 4 o C para os meses de Dezembro, Janeiro e Fevereiro, ultrapassando, pelo método da 109

136 norma ASHRAE-55, para estes meses os 6 o C se considerar-se a orientação Oeste do edifício (ver Figura 5.97). Estes dados indicam a impossibilidade de se tirar partido do funcionamento em regime livre destes edifícios durante a estação de aquecimento. Figura Graus-hora de desconforto (frio) para a estação de aquecimento em função da orientação, piso intermédio, sem sombreamento, B.3 Figura Sobrearrefecimento médio diário ( o C), estação de aquecimento, piso intermédio, sem sombreamento, B Piso de cobertura No que toca ao piso de cobertura, regista-se a mesma tendência evidenciada pelo piso intermédio relativamente aos resultados fornecidos para o número de horas com desconforto por calor e por frio durante a estação de arrefecimento (ver Quadro 5.25), embora se observe um aumento das horas com desconforto por calor e uma diminuição das horas com desconforto por frio, relacionadas com o aumento dos ganhos energéticos introduzidos pela cobertura que apresenta uma reduzida resistência térmica para esta solução construtiva. Verifica-se, pelos métodos analítico e da norma ASHRAE-55, um aumento ligeiro no número de horas com desconforto por calor e por frio face ao piso de cobertura da solução B.2. De salientar a diminuição das diferenças entre os resultados obtidos para o número de horas com desconforto por calor pelo uso de diferentes taxas de activação e disposições dos sistemas de sombreamento, registando-se a diminuição da influência destes parâmetros nas condições interiores de conforto. Por último, refere-se que os resultados apresentados pelo Quadro 5.25, no que toca ao número de horas com desconforto por calor se situam entre os resultados 110

137 obtidos para a solução construtiva L.3 para o ficheiro climático de Lisboa e pela solução construtiva P.3 para o ficheiro climático do Porto. Quadro Número de horas com desconforto para a estação convencional de arrefecimento, piso de cobertura, fachada principal orientada a Sul, B.3 Método ASHRAE SCATs PMV Tipo Ext. Int. Sombreamento Área activa Calor Frio Calor Frio Calor Frio 70% % % % Sem somb Relativamente à influência da orientação do edifício no indicador número de horas com desconforto, verifica-se uma maior proximidade entre os resultados das diferentes orientações, demonstrando a perda de influência deste parâmetro nesta situação. É, ainda, esta solução construtiva a que apresenta os piores resultados para o piso de cobertura no ficheiro climático de Bragança (ver Figura 5.98). Figura Número de horas com desconforto para a estação de arrefecimento em função da orientação do edifício, piso de cobertura, sombreamento exterior 70% área activa, B.3 Para o indicador graus-hora de desconforto (calor) registam-se valores entre 3000 e 3500 o C.h para as orientações Este e Oeste e aproximadamente 2500 o C.h para as orientações Sul e Norte pelo método da norma ASHRAE-55 (ver Figura 5.99), resultados bastante superiores aos verificados para o piso de cobertura da solução P.3 - ficheiro climático do Porto - e relativamente próximos dos do piso de cobertura da solução L.3 para o ficheiro climático de Lisboa. Refere-se que o sobreaquecimento médio para as quatros orientações nos meses de Julho e Agosto oscila entre 2 e 3 o C pelo método da norma ASHRAE-55 e de 0,5 a 0,9 o C pelo método do estudo SCATs, valores ligeiramente mais elevados que os observados para o piso de cobertura da solução B

138 Figura Indicadores de conforto para a estação de arrefecimento, piso de cobertura, em função da orientação, sombreamento exterior 70% área activa, B.3 Para a estação convencional de aquecimento e seguindo a mesma tendência evidenciada pelas soluções B.1 e B.2 para o piso de cobertura, os resultados da solução construtiva B.3 apontam para a pouca influência da orientação do edifício no número de horas com desconforto por frio, como se verifica na Figura 5.100, registando-se condições interiores fora dos limites de conforto em mais de 85% das horas da estação convencional de aquecimento. Verifica-se, mesmo, desconforto permanente durante os meses de Dezembro, Janeiro e Fevereiro (Figura A.41 - Anexos). Figura Número de horas com desconforto para a estação de aquecimento, piso de cobertura, sem sombreamento, B.3 112

139 Relativamente ao número de graus-hora de desconforto por frio acumulados, volta-se a observar a diminuta influência da orientação nos resultados obtidos, sendo estes muito desfavoráveis para qualquer das orientações - entre o C.h e o C.h (ver Figura 5.101). A estes resultados corresponde um sobrearrefecimento médio dos períodos com desconforto entre 6 e 9 o C para os meses de Dezembro, Janeiro e Fevereiro (Figura A.42 - Anexos), valores muito desfavoráveis atendendo à definição deste indicador e tendo em conta a banda de conforto já considerada para esta solução construtiva. Figura Graus-hora de desconforto (frio) para a estação de aquecimento em função da orientação, piso de cobertura, sem sombreamento, B.3 Os resultados apresentados anteriormente são corroborados pelas Figuras e A.43 (Anexos), nas quais se observa uma maior concordância das temperaturas interiores dos pisos intermédio e de cobertura em regime de funcionamento livre ao longo de um dia da estação de arrefecimento em contraste com o verificado para a estação de aquecimento (Figura A.43 - Anexos). Figura Temperaturas interiores, zona 1, ao longo de um dia do mês de Julho, orientação Sul, sombreamento exterior 70% área activa, B.3 113

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141 Capítulo VI 6. Conclusões Terminada a exposição dos resultados obtidos e sua análise detalhada, apresentam-se, neste capítulo, as conclusões e observações finais a retirar da realização deste trabalho. Realça-se que, fazendo parte do capítulo anterior diversas observações parciais, as conclusões finais aqui apresentadas serão elaboradas de forma mais breve e concisa, pretendendo transmitir uma perspectiva global da análise efectuada. O presente trabalho consistiu na análise do conforto térmico de diferentes soluções construtivas, para três regiões climáticas distintas (ficheiros climáticos Lisboa, Porto e Bragança), que se pretendeu serem representativas da evolução regulamentar em Portugal, no que respeita ao projecto térmico de edifícios. Deste modo, a realização deste trabalho permitiu avaliar as características de conforto térmico dos ambientes interiores de edifícios de habitação, por eles proporcionadas em regime de funcionamento livre. Para além deste resultado, foi ainda possível analisar o comportamento dos métodos de avaliação do conforto térmico em edifícios, adoptados pelos principais documentos normativos internacionais, uma vez que, em Portugal, sendo o RCCTE o documento que determina as exigências mínimas no projecto térmico de edifícios e apresentando um método de cálculo que tem por base as necessidades energéticas de aquecimento e arrefecimento dos mesmos, limita-se, em termos de conforto térmico, a estabelecer temperaturas interiores de projecto para as estações convencionais de arrefecimento e aquecimento. Relativamente aos métodos de análise do conforto térmico adoptados pelos principais documentos normativos internacionais, verifica-se, de uma maneira geral, que os métodos adaptativos apresentam resultados mais favoráveis que o método analítico fundamentado no cálculo do voto médio estimado (PMV - Predicted Mean Vote). O método analítico é particularmente mais gravoso que os restantes nos resultados fornecidos para a estação convencional de arrefecimento, apresentando períodos com desconforto mais expressivos que os restantes métodos. No que concerne à estação convencional de aquecimento, o método analítico devolve resultados que se enquadram com os obtidos por recurso aos métodos adaptativos. Estas observações parecem ir ao encontro das limitações apontadas à formulação da expressão de cálculo dos índices PMV e PPD. O facto de estes índices resultarem de campanhas experimentais realizadas em câmaras climáticas nas quais os utilizadores têm uma atitude passiva, não podendo intervir sobre algumas das variáveis que condicionam as características dos ambientes interiores dos edifícios (inexistência da oportunidade adaptativa ), torna este método mais sensível às oscilações das características interiores dos edifícios, advindo da sua análise resultados mais gravosos. Por outro lado, os dois métodos adaptativos utilizados apresentam resultados com algumas discrepâncias entre si, variando estas com a alteração dos ficheiros climáticos utilizados. Para a 115

142 estação convencional de arrefecimento é o método do estudo SCATs e adoptado pela EN 15251:2007 que fornece resultados mais favoráveis para os diversos indicadores de conforto. O método adaptativo da norma ASHRAE revela resultados que se aproximam dos obtidos pelo método analítico para a estação convencional de arrefecimento. A maior sensibilidade do método adaptativo da norma ASHRAE face ao método adaptativo da norma EN 15251:2007 não será alheia ao facto da expressão de cálculo das temperaturas interiores de conforto apresentada na norma ASHRAE-55 ser de aplicação geral (qualquer país) a qualquer posicionamento geográfico do edifício analisado, ao passo que, para o caso de Portugal, a norma EN 15251:2007 apresenta uma expressão específica para a determinação da temperatura interior de conforto. Do mesmo modo, realça-se as diferentes formas de definição dos intervalos de aceitabilidade (conforto) propostos pelas duas normas, frisando-se a diferenciação feita pela norma EN 15251:2007 relativamente às expectativas dos utilizadores para as condições interiores dos edifícios face à idade dos mesmos, enquanto factor que parece determinar uma maior adequação do método da norma EN 15251:2007 às diversas realidades construtivas. Quanto à estação convencional de aquecimento, os três métodos tendem a demonstrar uma maior uniformidade entre os seus resultados, contudo é o método adaptativo do estudo SCATs que apresenta, na generalidade, os resultados mais desfavoráveis. Em termos gerais, a orientação do edifício apresenta maior relevância sobre os resultados relativos à estação de arrefecimento. Para esta, as orientações Este e Oeste parecem incrementar, pela disposição desfavorável dos vãos envidraçados das fachadas de tardoz e principal (maior insolação), os ganhos solares, contribuindo para o aumento da temperatura interior e, consequentemente, proporcionar condições interiores de desconforto. Esta diferenciação entre as orientações Este e Oeste e Sul e Norte é mais evidente nos períodos 0-6h, 6-12h e 18-24h, verificando-se nas duas primeiras uma maximização dos períodos com desconforto por calor durante os referidos períodos. Ainda na estação convencional de arrefecimento, torna-se interessante mencionar a ocorrência de períodos com desconforto por sensação de frio (decorrente da definição de intervalo de conforto), os quais tendem a ser mais expressivos para as orientações Sul e Norte que, possivelmente por apresentarem uma das fachadas do edifício orientadas a Norte, reduzem os ganhos energéticos. Quanto à estação convencional de aquecimento, verifica-se uma diminuição da influência da orientação do edifício nos indicadores de conforto analisados, em especial nos ficheiros climáticos do Porto e de Bragança, contudo é a orientação Oeste a fornecer os resultados mais desfavoráveis e a orientação Este a ser a menos prejudicial em termos do número de horas com desconforto térmico (frio). Salvaguarda-se que, a generalização destes resultados, não deverá ser feita de forma linear para todos os edifícios, mas sim tendo em conta as características arquitectónicas do edifício do caso de estudo em particular. A realização deste trabalho permitiu averiguar e corroborar a importância dos sistemas de sombreamento na contribuição para o controlo e manutenção das condições interiores de conforto térmico durante a estação convencional de arrefecimento. Verificou-se, para as diversas simulações, 116

143 e em particular para os ficheiros climáticos de Lisboa e Bragança, que a adopção de sistemas de sombreamento exteriores parece conduzir a resultados menos elevados da duração dos períodos com desconforto e dos indicadores que pretendem transmitir o grau de desconforto associado a estes períodos (graus-hora de desconforto). Consegue-se atingir, para menores taxas de activação dos sistemas de sombreamento exteriores, resultados muito próximos dos obtidos para maiores taxas de activação dos sistemas de sombreamento interiores, apontando estes resultados para a vantagem do recurso a sistemas de sombreamento exteriores. Por outro lado, refere-se que a hipótese de uma activação permanente (70% área activa) dos sistemas de sombreamento preconizada no RCCTE para a estação convencional de arrefecimento não se afirma como totalmente favorável para as condições interiores de conforto. Este resultado é particularmente mais importante para os meses de Junho e Setembro (ficheiros climáticos do Porto e Bragança), nos quais, esta hipótese parece contribuir para a redução dos ganhos energéticos pelos vãos envidraçados, levando a que a temperatura interior dos edifícios não atinja os limites inferiores de conforto, em especial nos períodos 0-6h, 6-12h e 18-24h. Deste modo, os sistemas de sombreamento desempenham um papel de relativa importância no controlo dos ganhos energéticos durante a estação convencional de arrefecimento, contribuindo a sua adequada disposição e manobramento para a manutenção das condições interiores de conforto térmico. Quanto à posição do piso em altura (piso intermédio ou de cobertura), os resultados apresentados, para os diferentes ficheiros climáticos, apontam para valores mais desfavoráveis dos principais indicadores de conforto das estações de aquecimento e arrefecimento para o piso de cobertura. Para a estação de arrefecimento, tendem a verificar-se maiores períodos com desconforto por calor e indicadores caracterizadores dos mesmos (graus-hora de desconforto e sobreaquecimento médio) mais significativos face ao piso intermédio, notando-se a eventual importância do aumento dos ganhos energéticos pela existência da cobertura. Do mesmo modo, consegue-se observar uma diminuição da influência dos sistemas de sombreamento nos resultados dos indicadores de conforto para o piso de cobertura, assistindo-se a uma maior homogeneidade entre estes. No que toca à estação convencional de aquecimento, a diferenciação de resultados é bastante acentuada entre os pisos intermédios e de cobertura, particularmente nos indicadores de conforto que pretendem medir o nível de desconforto associado aos períodos com desconforto. Assim, observam-se valores de sobrearrefecimento médio e de graus-hora de desconforto significativamente mais elevados para os pisos de cobertura, notando-se a diminuição da influência que a orientação do edifício tem nestes indicadores, parecendo estes resultados indicar a relevância das perdas de calor devidas ao aumento da superfície da envolvente exterior (cobertura) do piso de cobertura quando comparado com o piso intermédio. Há, deste modo, um maior esforço energético a ser realizado nos pisos de cobertura para repor as condições interiores de conforto. A avaliação da adequação das exigências efectuadas pelo RCCTE relativamente à temperatura interior dos edifícios, tende a mostrar que os limites referidos na regulamentação térmica são mais exigentes que a generalidade dos intervalos de conforto estabelecidos pelos métodos da abordagem adaptativa, para as estações de arrefecimento e aquecimento. Parece, pois, proveitoso, em termos 117

144 energéticos e económicos e com especial interesse durante a estação de arrefecimento, tirar partido do regime de funcionamento livre dos edifícios, tentando conciliar o funcionamento dos sistemas artificiais de climatização com os intervalos de conforto estipulados pela metodologia adaptativa de análise do conforto térmico de edifícios. Por outro lado, a exigência de envolventes exteriores cada vez mais isoladas enquanto tendência das regulamentações europeias e, por conseguinte, da regulamentação portuguesa parece apresentar resultados favoráveis essencialmente para a estação de aquecimento. De um modo geral, verifica-se, para os três ficheiros climáticos, que as soluções construtivas mais recentes tendem a apresentar, para os pisos de cobertura e intermédio, resultados menos penalizadores (graus-hora de desconforto por frio) durante a estação convencional de aquecimento em regime de funcionamento livre, o que corresponderá a menores valores das necessidades de aquecimento, parecendo verificar-se uma maior conservação dos ganhos energéticos nestas soluções construtivas (mais recentes). Contudo, durante a estação convencional de arrefecimento a evolução regulamentar não produz resultados tão lineares para as condições interiores de conforto das diferentes soluções construtivas. Para os três ficheiros climáticos, as soluções construtivas mais recentes, para o piso intermédio, apresentam resultados mais gravosos quer para o número de períodos com desconforto quer para os níveis de conforto associados a estes (sobreaquecimento médio e graus-hora de desconforto), podendo esta tendência relacionar-se com a maior dificuldade de dissipação do calor interior (envolventes mais isoladas) que contribui para o aumento da temperatura dos ambientes interiores. Nos pisos de cobertura observa-se, em geral, à inversão desta tendência, sendo as soluções construtivas mais recentes a mostrarem melhores indicadores de conforto para a estação de arrefecimento. Refere-se, ainda, que as soluções construtivas mais antigas parecem conduzir a uma maior homogeneidade entre os resultados observados para as diferentes orientações do edifício para as duas estações convencionais definidas pelo RCCTE. Por último, e na generalidade, os resultados obtidos para os três ficheiros climáticos e respectivas soluções construtivas analisadas parecem indicar, para a estação convencional de arrefecimento, um elevado potencial de aproveitamento do regime de funcionamento livre dos edifícios. Destaca-se que pela extensão dos períodos com desconforto e pelos níveis de desconforto evidenciados pelas soluções construtivas avaliadas para o ficheiro climático do Porto, conclui-se ser a zona climática representada por este ficheiro climático a apresentar os melhores índices de conforto durante a estação de arrefecimento, conseguindo-se, mediante algumas condições, situações muito pontuais de desconforto térmico, parecendo possibilitar um funcionamento quase permanente dos edifícios em regime livre. Os ficheiros climáticos de Lisboa e Bragança fornecem resultados relativamente próximos entre si para as suas soluções construtivas durante a estação convencional de arrefecimento (resultados de Lisboa ligeiramente mais desfavoráveis), sendo, no entanto, mais penalizadores que os obtidos para o ficheiro climático do Porto. Todavia, e como referido anteriormente, estes ficheiros climáticos tendem a apresentar indicadores que apontam para um possível aproveitamento do regime de funcionamento livre dos edifícios durante períodos algo significativos da estação convencional de arrefecimento. Para a estação de aquecimento, as 118

145 tendências verificadas para a estação de arrefecimento alteram-se. No geral, os três ficheiros climáticos parecem indicar fortes constrangimentos ao funcionamento em regime livre dos edifícios, restringindo-se esta possibilidade quase aos períodos iniciais e finais da estação convencional de aquecimento. Há, contudo, a realçar as diferenças evidenciadas pelas soluções construtivas avaliadas para cada um dos ficheiros climáticos. O ficheiro climático de Lisboa apresenta os resultados mais favoráveis, distanciando-se, com alguma significância, dos resultados fornecidos pelos ficheiros climáticos de Bragança e Porto (zonas climáticas I3 e I2, respectivamente). Estes resultados tendem a evidenciar melhores respostas das soluções construtivas do ficheiro climático de Lisboa face às características do ambiente exterior durante a estação de aquecimento, contribuindo para um menor esforço energético na reposição das condições interiores de conforto, para este ficheiro climático. Quanto aos ficheiros climáticos de Bragança e do Porto, as principais diferenças observadas nos resultados da estação de aquecimento prendem-se com os níveis de desconforto (graus-hora de desconforto e sobrearrefecimento médio) associados aos períodos com desconforto. Assim, as soluções construtivas do ficheiro climático de Bragança apresentam níveis de desconforto relativamente mais elevados que os do ficheiro climático do Porto, parecendo apontar o primeiro como o mais gravoso em termos de necessidades de aquecimento para produção das condições interiores de conforto durante a estação de aquecimento. Este trabalho permitiu uma análise detalhada das condições de conforto térmico proporcionadas por diferentes soluções construtivas de edifícios em regime de funcionamento livre, evidenciando as potencialidades e restrições associadas a este modo de funcionamento dos edifícios para os três ficheiros climáticos utilizados. Compreendendo a extensão do campo de estudo deste tema apresenta-se, de seguida, algumas propostas de trabalhos futuros que possam dar continuidade a este trabalho: Proposta de um modelo que viabilize a conjugação do funcionamento dos edifícios em regime livre e em regime de temperatura controlada, contribuindo para o melhor aproveitamento das características intrínsecas aos edifícios no estabelecimento das condições interiores de conforto; Avaliação dos impactes energéticos resultantes de um adequado funcionamento em regime livre dos edifícios nas necessidades de arrefecimento e de aquecimento; Mesmo tipo de estudo tendo por base outros ficheiros climáticos. 119

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147 Referências bibliográficas [1] Department of Economic and Social Affairs of the United Nations (DESA); World Population Prospects The 2006 Revision; Organização das Nações Unidas, Nova Iorque, 2007; [2] Pinheiro, M. D.; Ambiente e Construção Sustentável; Instituto do Ambiente, Amadora, 2006; [3] Frota, A. B.; Schiffer, S. R.; Manual do Conforto Térmico, Studio Nobel, São Paulo, 1987; [4] Eficiência Energética nos Edifícios, Direcção Geral de Energia - Ministério da Economia, Fevereiro 2002; [5] Comissão Europeia (CE), Directiva 2002/91/CE do Parlamento Europeu e do Conselho de 16 de Dezembro de 2002 relativa ao desempenho energético dos edifícios, Jornal Oficial das Comunidades Europeias (JOCE), L1, Abril de 2003; [6] ANSI/ASHRAE Standard Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy, American Society for Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, Atlanta, 2004; [7] Ruas, A. C.; Avaliação de Conforto Térmico - Contribuição à aplicação prática das normas internacionais; Faculdade de Engenharia Civil da Universidade Estadual de Campinas, Campinas, 2001; [8] Fanger, P. O.; Thermal Comfort, McGraw-Hill, New York, 1972; [9] Moret Rodrigues, A.; Canha da Piedade, A.; Braga, A. M.; Térmica de Edifícios; Orion; Amadora; 2009; [10] Monteiro, L. M.; Conforto térmico em espaços abertos e temperatura equivalente de percepção; Faculdade de Arquitectura e Urbanismo da Universidade de São Paulo, São Paulo; [11] Xavier, A. A. P.; Condições de Conforto Térmico para Estudantes de 2º Grau na Região de Florianópolis, Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 1999; [12] Chvatal, K. M.; Relação entre o Nível de Isolamento Térmico da Envolvente dos Edifícios e o Potencial de Sobreaquecimento no Verão; Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Porto, 2006; [13] Brager, G. S.; De Dear, R.; Climate, Comfort, & Natural Ventilation: A new adaptive comfort standard for ASHRAE Standard 55; University of California, Berkeley, 2001; [14] Humphreys, M.A.; Fields study of thermal comfort compared and applied; Building Research Establishment (BRE), Garston, 1975; [15] Auliciems, A.; Towards a phsycho-physiological model of thermal perception; Internacional Journal of Biometeorology, 25, pp , 1981; 121

148 [16] De Dear, R. J.; A Global database of thermal comfort field experiments; ASHRAE Transactions 104, pp , 1998; [17] Nicol, F.; Pagliano, L.; Allowing for Thermal Comfort in Free-Running Buildings in the New European Standard EN 15251; [18] Baker, N.; Standeven, M.; Thermal comfort for free-running buildings; Energy and Buildings, pp , 1996; [19] Humphreys, M. A.; The influence of season and ambient temperature on human clothing behavior; Indoor Climate, Danish Building Research, Copenhagen, 1979; [20] Brager, G. S.; De Dear, R. J.; Thermal adaptation in the built environment: a literature review; Energy and Buildings 27, pp , 1998; [21] Olesen, B. W.; Brager, G. S.; A Better Way to Predict Comfort; ASHRAE Journal, August, 2004; [22] De Dear, R,; Brager, G.; Cooper, D.; Developing an Adaptive Model of Thermal Comfort and Preference; ASHRAE, 1997; [23] Nicol, F.; Humphreys, M.; Derivation of the adaptive equations for thermal comfort in free-running buildings in European standard EN 15251; Building and Environment 45, pp , 2010; [24] Mccartney, K. J.; Nicol, F.; Developing an adaptive control algorithm for Europe; Energy and Buildings 34, pp , 2002; [25] RCCTE - Decreto-Lei n. o 80/2006, de 4 de Abril de 2006; [26] RCCTE - Decreto-Lei n. o 40/90, de 6 de Fevereiro de 1990; [27] Pina dos Santos, C. A.; Matias, L.; Coeficientes de Transmissão Térmica de Elementos da Envolvente dos Edifícios; Laboratório Nacional de Engenharia Civil, Lisboa, 2006; [28] De Dear, R.; Brager, G. S.; The adaptive model of thermal comfort and energy conservation in the built; Biometeorol 45, pp , 2001; [29] Gouveia, P. M. A.; Caracterização dos Impactes da Envolvente no Desempenho Térmico dos Edifícios; Instituto Superior Técnico, Lisboa, 2008; [30] Input Output Reference, The Encyclopedic Reference to EnergyPlus Input and Output; Abril,

149 Anexos 123

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151 Anexo I Figuras em anexo

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153 Figura A. 1 Nomograma da temperatura efectiva (pessoas de tronco nu) Figura A. 2 - Critérios de classificação de edifícios em regime de funcionamento livre [23] Figura A. 3 - Distribuição de horas com desconforto pelos períodos diários de análise, mês de Julho, piso intermédio, sombreamento exterior 70% área activa, L.1

154 Figura A. 4 - Indicadores de conforto para a estação de arrefecimento, piso intermédio, somb. exterior 70% área activa, L.1 Figura A. 5 - Distribuição do número de horas com desconforto (frio) para a estação de aquecimento em função da orientação do edifício, piso de intermédio, sem sombreamento, L.1 Figura A. 6 - Distribuição de horas com desconforto pelos períodos diários de análise, mês de Fevereiro, piso intermédio, sem sombreamento, L.1

155 Figura A. 7 - Distribuição de horas com desconforto pelos períodos diários de análise, mês de Julho, piso de cobertura, sombreamento pelo exterior 70% área activa, L.1 Figura A. 8 - Sobrearrefecimento médio diário ( o C), estação de aquecimento, piso de cobertura, sem sombreamento, L.1 Figura A. 9 - Temperaturas interiores, zona 1, ao longo de um dia do mês de Fevereiro, orientação Sul, sem sombreamento, L.1

156 Figura A Distribuição de horas com desconforto pelos períodos diários de análise, mês de Julho, piso intermédio, sombreamento exterior 70% área activa, L.2 Figura A Indicadores de conforto para a estação de arrefecimento, piso intermédio, em função da orientação, sombreamento exterior 70% área activa, L.2

157 Figura A. 12 Distribuição do número de horas com desconforto para a estação de aquecimento em função da orientação do edifício, piso de intermédio, sem sombreamento, L.2 Figura A Distribuição de horas com desconforto pelos períodos diários de análise, mês de Fevereiro, piso intermédio, sem sombreamento, L.2 Figura A Distribuição de horas com desconforto pelos períodos diários de análise, mês de Julho, piso de cobertura, sombreamento exterior 70% área activa, L.2

158 Figura A Sobreaquecimento médio diário ( o C), piso de cobertura, sombreamento exterior 70% área activa, L.2 Figura A Indicadores de conforto para a estação de aquecimento (frio), piso de cobertura, sem sombreamento, L.2 Figura A Temperaturas interiores, zona 1, ao longo de um dia do mês de Fevereiro, orientação Sul, sem sombreamento, L.2 Figura A Distribuição de horas com desconforto pelos períodos diários de análise, mês de Julho, piso intermédio, sombreamento exterior 70% área activa, L.3

159 Figura A Distribuição de horas com desconforto pelos períodos diários de análise, mês de Julho, piso de cobertura, sombreamento exterior 70% área activa, L.3 Figura A Distribuição do número de horas com desconforto pelos meses da estação convencional de aquecimento, piso de cobertura, orientação Sul, sem sombreamento, L.3 Figura A Sobrearrefecimento médio diário ( o C), estação de aquecimento, piso de cobertura, sem sombreamento, L.3

160 Figura A Temperaturas interiores, zona 1, ao longo de um dia do mês de Fevereiro, orientação Sul, sem sombreamento, L.3 Figura A Distribuição de horas com desconforto pelos períodos diários de análise, meses de Junho e Setembro, orientação Sul, piso intermédio, sombreamento exterior 70% área activa, P.1 Figura A Distribuição de horas com desconforto pelos períodos diários de análise, mês de Setembro, piso intermédio, sombreamento exterior 70% área activa, P.1

161 Figura A Distribuição do número de horas com desconforto pelos meses da estação convencional de arrefecimento, piso de cobertura, orientação Sul, somb. exterior 70% área activa, P.1 Figura A Sobrearrefecimento médio diário ( o C), estação de aquecimento, piso de cobertura, sem sombreamento, P.1 Figura A Temperaturas interiores, zona 1, ao longo de um dia do mês de Fevereiro, orientação Sul, sem sombreamento, P.1

162 Figura A Distribuição do número de horas com desconforto pelos meses e períodos diários da estação convencional de arrefecimento, orientação Sul, somb. exterior 70% área activa, piso de cobertura, P.2 Figura A Sobrearrefecimento médio diário ( o C), estação de aquecimento, piso de cobertura, sem sombreamento, P.2 Figura A Temperaturas interiores, zona 1, ao longo de um dia do mês de Fevereiro, orientação Sul, sem sombreamento, P.2 Figura A Distribuição de horas com desconforto pelos períodos diários de análise, mês de Junho, piso intermédio, sombreamento exterior 70% área activa, P.3

163 Figura A Sobrearrefecimento médio diário ( o C), estação de aquecimento, piso de cobertura, sem sombreamento, P.3 Figura A Temperaturas interiores, zona 1, ao longo de um dia do mês de Fevereiro, orientação Sul, sem sombreamento, P.3 Figura A Distribuição das horas com desconforto pelos períodos diários de análise da estação convencional de arrefecimento, orientação Sul, mês de Junho, piso intermédio, B.1

164 Figura A Sobreaquecimento médio diário ( o C), piso de cobertura, sombreamento exterior 70% área activa, B.1 Figura A Temperaturas interiores, zona 1, ao longo de um dia do mês de Fevereiro, orientação Sul, sem sombreamento, B.1 Figura A Distribuição de horas com desconforto pelos períodos diários de análise, piso intermédio, meses de Junho e Setembro, orientação Sul, sombreamento exterior 70% área activa, B.2

165 Figura A Indicadores de conforto para a estação de arrefecimento, piso de cobertura, em função da orientação, sombreamento exterior 70% área activa, método do estudo SCATs, B.2 Figura A Sobrearrefecimento médio diário ( o C), estação de aquecimento, piso de cobertura, sem sombreamento, B.2 Figura A Indicadores de conforto para a estação de arrefecimento, piso intermédio, em função da orientação, sombreamento exterior 70% área activa, método do estudo SCATs, B.3

166 Figura A Distribuição do número de horas com desconforto pelos meses da estação convencional de aquecimento, piso de cobertura, orientação Sul, sem sombreamento, B.3 Figura A Sobrearrefecimento médio diário ( o C), estação de aquecimento, piso de cobertura, sem sombreamento, B.3 Figura A Temperaturas interiores, zona 1, ao longo de um dia do mês de Fevereiro, orientação Sul, sem sombreamento, B.3

167 Anexo II Soluções construtivas

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185 Anexo III Desenhos de arquitectura do edifício que contém o piso tipo

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