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Dados climáticos de referência para a região do Porto: Inverno: Região climática I1, número de graus dias = 1610 (º dias), duração da estação de aquecimento = 6,7 meses. Verão: Região climática V1, Temperatura exterior de projecto = 30 ºC, Amplitude térmica diária = 9 ºC. 2
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A utilização da inércia térmica interior de um edifício aumenta a sua eficiência energética tanto mais quanto maior for a amplitude térmica diária da região onde for construído o edifício. A Inércia Térmica Interior I t de um edifício corresponde à maior ou menor capacidade que os elementos interiores e da envolve interior e exterior bem como dos outros elementos interiores têm, em captar e armazenar o calor em excesso, do ambiente interior, que entrou do exterior por condução, através dos elementos da envolvente exterior e em particular por radiação, através dos vãos envidraçados, e devolver umas horas mais tarde essa energia armazenada ao ambiente. O valor de I t depende fundamentalmente dos elementos interiores com massa elevada e sem qualquer camada isolante (situação vulgar em paredes interiores). No que se refere aos elementos constituintes da face exterior da envolvente exterior, o maior contributo virá dos materiais de construção com elevada massa (isolamento capacitivo) e das camadas isolantes resistivas (capoto) localizadas junto da face externa, de forma a impedir que a massa interior (mi) não aqueça pelo lado exterior. BALANÇO ENERGÉTICO DE UMA PAREDE EXTERIOR Exterior Interior Este aspecto, será especialmente relevante nas fachadas orientadas a Sul, Nascente e Poente e evidentemente nas coberturas. 4
Os isolamentos térmicos resistivos. Comparações entre espessuras. Normalmente a espessura do isolamento térmico que se utiliza na região do Porto, é a equivalente a cerca de 75 mm de lã de vidro, para paredes, e 100 mm para coberturas, (sem contudo ser este o material mais indicado para o efeito). Os isolamentos térmicos mais indicados são aqueles que são insensíveis à humidade como por exemplo as placas de poliestireno extrudido, e a espuma de poliuretano, pelo que seguidamente se apresenta uma tabela comparativa entre as respectivas espessuras. Consideremos uma manta de lã de vidro que tem uma resistência térmica R = 2 m² ºC/W com uma espessura de 75 mm. Comparativamente, para a mesma resistência térmica R = 2 m² ºC/W, as espessuras necessárias para outros tipos de isolamento, são as seguintes: 5
75 mm de lã de vidro equivalem a: 54 mm de espuma de poliuretano 65 mm de PVC (Policloreto de vinil) 67 mm de poliestireno extrudido 83 mm de poliestireno expandido 85 mm de lã de rocha 93 mm de cortiça 120 mm de vermiculite ou perlite 127 mm de fibras de madeira ou madeira 350 mm de betão (isolamento capacitivo) 600 mm de granito (isolamento capacitivo) As fachadas orientadas a Norte, pelo facto de não estarem sujeitas à incidência directa do Sol, serão sempre, entre as paredes exteriores e em igualdade de circunstâncias, as que fornecem maior contributo para a Inércia Térmica Interior. A existência de revestimentos na face interior das paredes tectos e dos pavimentos com características isolantes será penalizadora para o respectivo contributo para a Inércia Térmica, visto que impede a passagem de calor para a laje que lhe serve de base. A quantificação da Inércia Térmica faz-se, segundo o RCCTE, com base na consideração das massas superficiais úteis (M i ) dos vários elementos que constituem a construção (paredes exteriores, pavimentos e coberturas). Os valores de Mi resultam da consideração da massa dos elementos e da localização dos isolantes, caso existam, de acordo com o que se define no ponto 3 do ANEXO VI do RCCTE, adoptando regras simplificadas que passam por não levar em conta, no caso dos elementos da envolvente exterior, a orientação das fachadas e fixando limites máximos para M i de 150 kg/ m 2 para o caso dos elementos da envolvente e 300 kg /m 2 para o caso dos elementos interiores. Enumeram-se seguidamente algumas medidas de carácter geral relativas à organização e características dos elementos construtivos dos edifícios, com vista a tirar o melhor partido da massa, isolamentos e insolação no Verão e no Inverno. a) As paredes exteriores e coberturas devem ser pesadas, com a incorporação de camadas de isolamento térmico pelo exterior, junto à face externa. As paredes interiores devem possuir massa elevada, sem revestimentos isolantes. 6
Esta concepção conduz a um bom contributo para a Inércia Térmica, visto que o isolamento impede o aquecimento pela face externa, aumentando o potencial da absorção de calor interior, especialmente nas coberturas e nas fachadas a Sul, Nascente e Poente, onde a incidência da radiação solar no Verão é especialmente intensa. A localização das camadas isolantes, junto à face externa das paredes e coberturas exteriores, minimiza o risco de condensações internas, especialmente nas soluções de coberturas em terraço em que a camada impermeabilizante se localiza sob o isolamento. Quanto aos elementos interiores, é desejável que tenham massa elevada e não disponham de revestimentos com características d isolamento térmico, de forma a potenciar ao máximo a sua capacidade de armazenamento de energia térmica. O facto de se tratar de elementos preservados do aquecimento pelo exterior, permite que toda ou parte da sua massa possa ser considerada como sendo capaz de absorver o calor dissipado no interior. O RCCTE estabelece para cada um dos elementos interiores às fracções autónomas um máximo de 300 kg/m 2 e no caso dos elementos interiores, que separam zonas independentes, (paredes ou pavimentos) a sua participação por ambas as faces (2x150 kg/m 2 ). O RCCTE estabelece ainda que se considere apenas 0,5 de M i, para as situações de revestimentos com resistência térmica situada entre 0,14 e 0,30 m 2 ºC/W, os quais são correntemente utilizados nos pavimentos, provocando uma obstrução significativa, à absorção do calor. Já no que se refere ao Inverno, para situações de ocupação permanente, a localização das camadas de isolante não têm relevância em termos da quantificação das perdas térmicas, uma vez que a amplitude térmica diária durante esta estação de aquecimento é pequena. b) Boa ventilação dos elementos da envolvente e adopção de cores claras nos revestimentos exteriores, com especial relevância para as coberturas As coberturas são os elementos da envolvente exterior em que, no Verão, a insolação é mais intensa e persistente e como tal, são especialmente 7
responsáveis, a par dos vãos envidraçados, pelo sobreaquecimento do ambiente interior dos edifícios, durante a estação de arrefecimento. Acentua-se neste contexto, a sua especial importância em edifícios com poucos pisos em que, a cobertura afecta toda ou uma grande percentagem da área utilizável, como é o caso das construções unifamiliares e dum modo particular os edifícios escolares, onde as actividades se desenvolvem em período diurno e há necessidade duma boa iluminação natural, só possível, dum modo geral, com a adopção de protecções solares nos envidraçados pouco eficazes. Nestas condições há toda a vantagem na adopção de coberturas com ventilação acentuada e revestimentos de cores claras. Esta atitude, contribuirá também, no caso de coberturas em terraço, para diminuir os gradientes térmicos nas telas de impermeabilização e assim aumentar a sua durabilidade. Durante o período de Verão as orientações dos envidraçados a Nascente e Poente são especialmente nefastas, dado que as inclinações pronunciadas, relativamente à vertical, conduzem à invasão dos compartimentos com elevados ganhos solares. Já no que se refere à orientação a Sul, no período de Verão os ganhos solares não são tão penalizantes, pelo facto de o Sol ao meio-dia se encontrar muito próximo da vertical. 8
AS ESTAÇÕES DO ANO E A INCLINAÇÃO DOS RAIOS SOLARES No que se refere ao Inverno, as coisas mudam de figura na medida em que só as cargas térmicas resultantes da incidência do Sol nos envidraçados orientados a Sul, é que são suficientemente significativas, dada a intensidade da radiação solar ao meio-dia e a sua grande inclinação, como se pode observar nas figuras anteriores. 9
Deste modo é sempre desejável que a maioria dos envidraçados se localize nas fachadas orientadas para o quadrante Sul, evitando os envidraçados a Nascente e Poente. Alguns envidraçados, com área reduzida a Norte, são convenientes para se poder tirar partido de uma ventilação transversal durante o Verão, no sentido de amenizar as temperaturas interiores. A associação de protecções solares aos envidraçados, palas, persianas com lâminas reguláveis, toldos, etc. podem optimizar a gestão da energia através dos envidraçados a Sul. A Nascente e Poente a adopção de palas para protecção solar não têm grande eficácia, dada a acentuada inclinação do Sol. 10
Alfredo Costa Pereira (www.get.pt) 11