semestre de verÃo 2011/2012 trabalho 2 de fÍsica...

SEMESTRE DE VERÃO 2011/2012

TRABALHO 2 DE FÍSICA DAS CONSTRUÇÕES

VERIFICAÇÃO DO CUMPRIMENTO REGULAMENTAR Dec. Lei

GRUPO Nº 6

Ricardo D

José Rodrigues

João Gamboa


DE FÍSICA DAS CONSTRUÇÕES


80/2006

Ricardo Dias – n.º 31209

José Rodrigues – n.º 33319

João Gamboa – n.º 33320


DE FÍSICA DAS CONSTRUÇÕES


VERIFICAÇÃO DO CUMPRIMENTO REGULAMENTAR Dec. Lei 80/2006

2

ÍNDICE

INTRODUÇÃO ................................................................................................................................ 4

ZONAMENTO CLIMÁTICO .............................................................................................................. 5

Parâmetros Térmicos – coeficiente de transmissão térmica U .......................................... 6

Paredes Exteriores ........................................................................................................................ 7

Parede Sala/Quartos – Exterior .......................................................................................... 8

Paredes Cozinha – Exterior ................................................................................................. 9

Paredes de Escadas e Caixa de Elevador ........................................................................... 10

Parede de Separação de Escadas e Átrio .......................................................................... 10

Parede de Separação de Escadas e Instalações Sanitárias ............................................... 11

Parede de Separação de Caixa de Elevador e Quarto....................................................... 11

Pavimentos .................................................................................................................................. 12

Pavimento Suíte em contacto com Garagem ................................................................... 12

Pavimento Cozinha e I.S. em contacto com Garagem ...................................................... 13

Pavimento Átrio em contacto com Átrio .......................................................................... 14

Pavimentos de Sala e Quarto em contacto com Sala e Quarto ........................................ 15

Paredes Interiores ....................................................................................................................... 16

Parede Interior entre Quarto e Sala ................................................................................. 16

Parede Interior entre Suíte e Cozinha ............................................................................... 16

Parede Interior entre Suíte/Sala e I.S. .............................................................................. 17

Parede Interior entre Cozinha e I.S. .................................................................................. 17

Parede Interior entre Quarto e Quarto............................................................................. 18

Parede Interior entre Cozinha e Cozinha .......................................................................... 18

Elementos envidraçados ................................................................................................... 19

Verificação de Requisitos térmicos da envolvente ........................................................... 19

Quantificação de todas as áreas da envolvente exterior e interior .................................. 20

Definição da Envolvente – Cálculo do Coeficiente de Perdas ..................................................... 22

Determinação das Envolventes ................................................................................................... 22

Identificação dos espaços não úteis ................................................................................. 23

Cálculo do Ai/Au................................................................................................................ 24

Garagem .............................................................................................................................. 24

Caixa de escadas, elevador e patamar ................................................................................ 25

Quantificação da Inércia Térmica ................................................................................................ 26


3

Necessidades Nominais de Energia de Aquecimento - Nic ......................................................... 30

Quantificação e respectivo valor de PTL’s ........................................................................ 30

Ligação da fachada com pavimentos não-úteis .................................................................. 30

Ligação da fachada com pavimentos intermédios .............................................................. 32

Ligação da fachada com varanda ........................................................................................ 34

Ligação da fachada com padieira, ombreira e peitoril ........................................................ 36

Ligação da fachada com caixa de estore ............................................................................. 36

Valor das perdas de calor pelas PTL’s ................................................................................. 37

Quantificação de Rph ........................................................................................................ 37

Quantificação de Factores Solares e Factores de Obstrução de Envidraçados ................ 38

Quantificação da área efectiva de envidraçado ............................................................... 40

Quantificação de ganhos solares brutos ........................................................................... 41

Factor de Utilização de Ganhos ........................................................................................ 42

Factor de Forma ................................................................................................................ 43

Necessidades nominais de Energia de Aquecimento ....................................................... 44

Necessidades Nominais de Energia de Arrefecimento - Nvc ...................................................... 45

Quantificação das Cargas Térmicas pela Envolvente Opaca ............................................ 45

Quantificação dos Ganhos pelos Envidraçados ................................................................ 46

Quantificação das Perdas por Ventilação e Ganhos Internos ........................................... 47

Factor de Utilização de Ganhos ........................................................................................ 48

Quantificação das necessidades nominais de energia de arrefecimento ........................ 48

Necessidades Nominais de Energia Útil e Primária ..................................................................... 49

Definição de Equipamentos .............................................................................................. 49

Quantificação das necessidades de AQS e respectivo valor ............................................. 50

Quantificação das necessidades nominais de energia útil ............................................... 51

Quantificação das necessidades nominais de energia primária ....................................... 52

CONCLUSÃO ................................................................................................................................ 53


4

INTRODUÇÃO

No âmbito da disciplina de Física das Construções foi proposto aos alunos a

verificação regulamentar de uma fracção situada no distrito de Faro tendo por base o

Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios (RCCTE).

Esta verificação recai essencialmente nas necessidades nominais de energia de

aquecimento e arrefecimento, produção de águas quentes sanitárias e necessidades

globais de energia primária.

Para se poder determinar todas estas necessidades teve que se adoptar

soluções construtivas no que se refere a paredes e pavimentos, bem como

envidraçados e isolamentos térmicos. Com estas soluções vêm associados parâmetros

necessários a cálculos, como sejam factores solares, coeficientes de transmissão

térmica, pontes térmicas lineares, ângulos de obstrução, áreas efectivas, renovações

de ar, factor de forma, entre outros.

Na quantificação destas necessidades é de esperar que quanto maior o valor

delas maior será a classificação a atribuir, ou seja, a classe energética correspondente.

Este será o maior objectivo deste trabalho, depois de quantificadas todas as

necessidades será determinada a classe energética da nossa fracção.


5

ZONAMENTO CLIMÁTICO

A fracção autónoma em estudo situa-se na cidade de Faro (Região Sul), recorrendo ao

quadro III.1 do RCCTE verifica-se que está inserida numa zona climática de Inverno I1 e numa

zona climática de Verão V2. Esta divisão de zonas climáticas distingue três zonas climáticas de

Inverno (I1, I2 e I3) e também três zonas climáticas de Verão (V1, V2 e V3).

Tabela 1: Quadro III.1

No mesmo quadro pode-se retirar também o número de Graus-Dias (GD), isto é, um

número que caracteriza a severidade de um clima durante a estação de aquecimento e que é

igual ao somatório das diferenças positivas registadas entre uma dada temperatura de base

(20°C) e a temperatura do ar exterior durante a estação de aquecimento. As diferenças são

calculadas com base nos valores horários da temperatura do ar, neste caso específico tem um

valor de 1060oC.dias. Relativamente ao período da estação de aquecimento tem uma duração

de 4,3 meses. Esta estação refere-se ao período do ano com início no primeiro decêndio

posterior a 1 de Outubro em que, para cada localidade, a temperatura média diária é inferior a

15°C e com termo no último decêndio anterior a 31 de Maio em que a referida temperatura

ainda é inferior a 15°C.

Fazendo a junção entre a região em que se situa e a zona climática obtemos a

designação da zona, V2 S. Através desta designação retiram-se as seguintes informações do

quadro III.9:

• Valor médio da temperatura do ar exterior: θatm = 23oC

• Valor médio da intensidade da radiação solar (NO): 340kWh/m2



6

Do quadro III.8 do RCCTE retirou-se a informação de que a energia solar média mensal

incidente superfície vertical orientada a Sul é de GSul = 108kWh/m2.mês.


Parâmetros Térmicos – coeficiente de transmissão térmica U

Para o cálculo do coeficiente de transmissão térmica U começou-se por definir as

soluções construtivas para as envolventes necessárias ao cálculo do mesmo, ou seja, todas as

envolventes para o exterior ou zonas não aquecidas, sejam elas paredes exteriores ou

paredes/pavimentos em contacto com zonas não aquecidas. Para tal definiu-se os seus

constituintes e materiais a utilizar e com base no Anexo I do ITE50 retiraram-se os respectivos

valores convencionais de cálculo de condutibilidade (λ) e de resistências térmicas (R).

Com base não quadro VII.1 do RCCTE retirou-se os valores das Resistências Térmicas

Superficiais Exterior e Interior, Rse e Rsi respectivamente. Rse toma o valor de Rsi quando o

elemento de separação divide um local não aquecido de um local aquecido.

Tabela 4: Quadro VII.1


7

O Coeficiente de transmissão térmica (U) de um elemento da envolvente é a

quantidade de calor de tempo que atravessa uma superfície de área unitária desse elemento

da envolvente por unidade de diferença de tempo entre dois ambientes que ele separa. É dado

por:

U = 1 / (Rsi + ΣRj + Rse)

Sendo:

• Rsi: Resistência Superficial interior [m2.°C/W]

• Rj: Resistência da camada j [m2.°C/W]

• Rse: Resistência Superficial Exterior [m2.°C/W]

A resistência térmica (R) é o inverso da condutibilidade térmica e mede o grau com que o

elemento se opõe à passagem de calor.

A resistência térmica pode ser determinada através de:

R = e / λ

Em que,

• e – espessura da camada [m]

• λ – Condutibilidade térmica do material [W/m.°C]

Paredes Exteriores

A envolvente exterior da fração autónoma em estudo é constituída por paredes com

espessura de 0,30m. Estas paredes são constituídas por dois panos de alvenaria com tijolo de

30x20x9 e de 30x20x11, separadas por uma caixa-de-ar com 0,02m parcialmente preenchida

com isolamento térmico (XPS) de 0,03m de espessura.

Visto que pelo exterior não existe revestimento cerâmico, optou-se por revestir a

parede com um reboco tradicional com 0,02m. Pelo interior apresentam-se duas variantes, as

quais são mostradas de seguida:


8

Parede Sala/Quartos – Exterior

Como tal, para as paredes dos quartos e sala em contacto com o exterior optou-se por

um revestimento em estuque com 0,03m de espessura, assim confere-se um acabamento

visivelmente agradável e com um toque macio.

Figura 1: Pormenor da Parede Sala/Quartos - Exterior

Parede Sala/Quartos - Exterior

Material Espessura ρ λ

R (m2.°C/W)

(m) (kg/m3) (W/m.°C)

Ar Exterior 0,04

Reboco 0,02 1900 1,3 0,0154

Tijolo 30x20x11 0,11 1450

0,27

Caixa de Ar 0,02

0,18

XPS 0,03 30 0,037 0,811

Tijolo 30x20x9 0,09 1450

0,23

Estuque 0,03 1000 0,43 0,047

Ar Interior

0,13

Espessura Total 0,30

U (W/m2.ºC) = 0,58

Tabela 5: Tabela com valor de U e R


9

Paredes Cozinha – Exterior

Neste caso optou-se por um revestimento em azulejo (facilmente lavável) com

aproximadamente 0,01m. A considerar também mais 0,01m para o cimento-cola que irá servir

de aderente ao suporte.

Figura 2: Pormenor da Parede Cozinha – Exterior


Nota: Todas as espessuras estão expressas nas tabelas usadas para quantificar o

coeficiente de transmissão térmica. Todos os valores de resistências térmicas e massas

volúmicas desconhecidas foram retirados do ITE 50.

Parede Cozinha - Exterior


R (m2.°C/W)

(m) (kg/m3) (W/m.°C)

Ar Exterior 0,04

Reboco 0,02 1900 1,3 0,0154

Tijolo 30x20x11 0,11 1450

0,27

Caixa de Ar 0,03

0,18

XPS 0,03 30 0,037 0,811

Tijolo 30x20x9 0,09 1450

0,23

Cimento - Cola 0,01 1500 0,8 0,0125

Azulejo 0,01 2300 1,3 0,008

Ar Interior

0,13


U (W/m2.ºC) = 0,59


10

Paredes de Escadas e Caixa de Elevador

As paredes de separação entre a fração e espaços interiores ventilados, como sejam o

caso de escadas ou caixa de elevador apresentam uma espessura de 0,20m. Serão paredes

constituídas por um único pano de tijolo 30x20x11 com isolamento térmico (XPS) e reboco

pelo exterior, com uma dimensão de 0,02m. Aqui também são apresentadas duas variantes,

são elas:

Parede de Separação de Escadas e Átrio

Para este caso optou-se por uma divisão com tijolos 30x20x11, revestido a reboco pelo

lado de fora (contacto com escadas) e isolamento XPS com 0,03m de espessura. Pelo lado

interior será usado estuque tradicional.

Figura 3: Pormenor da Parede Escadas – Átrio


Parede Escadas - Átrio


R (m2.°C/W)

(m) (kg/m3) (W/m.°C)

Ar Exterior

0,13

Reboco 0,02 1900 1,3 0,02

Tijolo 30x20x11 0,11 1450

0,27

XPS 0,03 30 0,037 0,811

Esboço 0,02 1900 1,3 0,015

Estuque 0,02 1100 0,43 0,047

Ar Interior

0,13


U (W/m2.ºC) = 0,70


11

Parede de Separação de Escadas e Instalações Sanitárias

Para este caso optou-se por uma divisão com tijolos 30x20x11, revestido a reboco pelo

lado de fora (contacto com escadas) e isolamento XPS com 0,03m de espessura. Pelo lado

interior será usado azulejo aderido ao suporte por cimento-cola.

Figura 4: Pormenor da Parede Escadas – WC Tabela 8: Tabela com valor de U e R

Parede de Separação de Caixa de Elevador e Quarto

Nesta situação será usada uma parede em betão armado com 0,13m de espessura, com

um isolamento em XPS de 0,05m com acabamento em estuque pela face interior.

Figura 5: Pormenor da Parede Caixa de Elevador – Quarto Tabela 9: Tabela com valor de U e R

Parede I.S. - Escadas

Material Espessura ρ λ R

(m2.°C/W) (m) (kg/m3) (W/m.°C)

Ar Exterior

0,13

Reboco 0,02 1900 1,3 0,0154

Tijolo 30x20x11 0,11 1450

0,27

XPS 0,03 30 0,037 0,811

Emboço 0,02 1900 1,3 0,015

Cimento - Cola 0,01 1500 0,8 0,0125

Azulejo 0,01 2300 1,3 0,008

Ar Interior

0,13


U (W/m2.ºC) = 0,72

Parede Caixa Elevador - Quarto


R (m2.°C/W)

(m) (kg/m3) (W/m.°C)

Ar Exterior 0,13

Betão Armado 0,13 2400 2,3 0,06

XPS 0,05 30 0,037 1,35

Estuque 0,02 1100 0,43 0,05

Ar Interior 0,13


U (W/m2.ºC) = 0,58


12

Pavimentos

Na elaboração de pormenores construtivos para pavimentos foi tido em conta que para

zonas onde é mais frequente haver lavagens ou ter um ambiente mais húmido, como seja o

caso das instalações sanitárias e a cozinha, irá ser aplicado azulejo. Nas zonas de circulação,

sala e quartos optou-se por chão em soalho flutuante.

Pavimento Suíte em contacto com Garagem

Figura 6: Pormenor da Pavimento de Suíte em contacto com Garagem


Laje Suíte - Garagem

Material

Descendente Ascendente

Espessura ρ λ R (m

2.°C/W) R (m

2.°C/W)

(m) (kg/m3) (W/m.°C)

Ar interior

0,17 0,1

C. Flutuante 0,015 650 0,18 0,0833 0,0833

Pelicula Poliet. 0,005 920 0,33 0,0152 0,0152

Betonilha 0,05 2000 11 0,0045 0,0045

XPS 0,05 30 0,037 1,3514 1,3514

Betão Arm. 0,26 2400 2,3 0,113 0,113

Reboco 0,02 1900 1,3 0,0154 0,0154

Ar exterior

0,17 0,1


Ud (W/m2.ºC) = 0,52

Ua (W/m2.ºC) =

0,56


13

Pavimento Cozinha e I.S. em contacto com Garagem

Figura 7: Pormenor da Pavimento de Cozinha/I.S. com Garagem


Laje Cozinha/I.S. - Garagem

Material


Espessura ρ λ R (m2.°C/W) R (m2.°C/W)

(m) (kg/m3) (W/m.°C)

Ar interior 0,17 0,1

Azulejo 0,01 2300 1,3 0,0077 0,0077

Cimento - Cola 0,01 1500 0,8 0,0125 0,0125

Betonilha 0,05 2000 11 0,0045 0,0045

XPS 0,05 30 0,037 1,3514 1,3514

Betão Arm. 0,26 2400 2,3 0,113 0,113

Reboco 0,02 1900 1,3 0,0154 0,0154

Ar exterior 0,17 0,1


Ud (W/m2.ºC) = 0,54

Ua (W/m2.ºC) =

0,59


14

Pavimento Átrio em contacto com Átrio

Figura 8: Pormenor da Pavimento de Átrio com Átrio


Laje Átrio - Átrio

Material



2.°C/W) R (m

2.°C/W)

(m) (kg/m3) (W/m.°C)

Ar interior

0,17 0,1

C. Flutuante 0,015 650 0,18 0,0833 0,0833

Pelicula Poliet. 0,005 920 0,33 0,0152 0,0152

Betonilha 0,05 2000 11 0,0045 0,0045

XPS 0,05 30 0,037 1,3514 1,3514

Betão Arm. 0,26 2400 2,3 0,113 0,113

Reboco 0,02 1900 1,3 0,0154 0,0154

Ar exterior

0,17 0,1


Ud (W/m2.ºC) = 0,52

Ua (W/m2.ºC) =

0,56


15

Pavimentos de Sala e Quarto em contacto com Sala e Quarto

Figura 9: Pormenor da Pavimento de Sala e Quarto


Nota: Todas as espessuras estão expressas nas tabelas usadas para quantificar o coeficiente de

transmissão térmica. Todos os valores de resistências térmicas e massas volúmicas

desconhecidas foram retirados do ITE 50.

Laje Sala/Quarto - Quarto/Sala

Material



2.°C/W) R (m

2.°C/W)

(m) (kg/m3) (W/m.°C)

Ar interior

0,17 0,1

C. Flutuante 0,015 650 0,18 0,0833 0,0833

Pelicula Poliet. 0,005 920 0,33 0,0152 0,0152

Betonilha 0,05 2000 11 0,0045 0,0045

XPS 0,05 30 0,037 1,3514 1,3514

Betão Arm. 0,26 2400 2,3 0,113 0,113

Reboco 0,02 1900 1,3 0,0154 0,0154

Ar exterior

0,17 0,1


Ud (W/m2.ºC) = 0,52

Ua (W/m2.ºC) =

0,56


16

Paredes Interiores

As paredes interiores terão uma dimensão de 0,15m, com acabamentos que diferem

consoante a divisão. Assim teremos azulejo nas paredes da cozinha e instalações sanitárias

com isolamento térmico XPS de 0.02m com tijolo 30x20x9.

Parede Interior entre Quarto e Sala

Figura 10: Pormenor da Parede Interior Sala – Quarto Tabela 14: Tabela com valor de U e R

Parede Interior entre Suíte e Cozinha

Parede Suíte - Cozinha


R (m2.oC/W) (m) (kg/m3) (W/m.oC)

Ar Interior 0,13

Estuque 0,02 1000 0,43 0,05

XPS 0,02 30 0,037 0,54

Tijolo 30x20x9 0,09 1450 0,23

Cimento - Cola 0,01 1500 0,8 0,01

Azulejo 0,01 2300 1,3 0,01

Ar Interior 0,13


U (W/m2.ºC) = 0,91

Figura 11: Pormenor da Parede Interior Suíte - Cozinha Tabela 15: Tabela com valor de U e R

Parede Quarto - Sala



Ar Interior 0,13

Estuque 0,02 1000 0,43 0,05

XPS 0,02 30 0,037 0,54

Tijolo 30x20x9 0,09 1450 0,23

Estuque 0,02 1000 0,43 0,05

Ar Interior 0,13


U (W/m2.ºC) = 0,89


17

Parede Interior entre Suíte/Sala e I.S.

Figura 12: Pormenor da Parede Interior Suíte – I.S. Tabela 16: Tabela com valor de U e R

Parede Interior entre Cozinha e I.S.

Figura 13: Pormenor da Parede Interior I.S. - Cozinha Tabela 17: Tabela com valor de U e R

Nota: Todas as espessuras estão expressas nas tabelas usadas para quantificar o coeficiente de

transmissão térmica. Todos os valores de resistências térmicas e massas volúmicas

desconhecidas foram retirados do ITE 50.

Parede Suíte - I.S.



Ar Interior 0,13

Estuque 0,02 1000 0,43 0,05

XPS 0,02 30 0,037 0,54

Tijolo 30x20x9 0,09 1450 0,23

Cimento - Cola 0,01 1500 0,8 0,01

Azulejo 0,01 2300 1,3 0,01

Ar Interior 0,13


U (W/m2.ºC) = 0,91

Parede I.S. - Cozinha



Ar Interior 0,13

Azulejo 0,01 2300 1,3 0,01

Cimento - Cola 0,01 1500 0,8 0,01

XPS 0,02 30 0,037 0,54

Tijolo 30x20x9 0,09 1450 0,23

Cimento - Cola 0,01 1500 0,8 0,01

Azulejo 0,01 2300 1,3 0,01

Ar Interior 0,13


U (W/m2.ºC) = 0,93


18

Parede Interior entre Quarto e Quarto

Figura 14: Pormenor da Parede Interior Quarto – Quarto Tabela 18: Tabela com valor de U e R

Parede Interior entre Cozinha e Cozinha

Figura 15: Pormenor da Parede Interior Cozinha - Cozinha Tabela 19: Tabela com valor de U e R

Parede Quarto - Quarto



Ar Exterior 0,13

Estuque 0,02 1100 0,43 0,047

Tijolo 30x20x11 0,11 1450 0,27

XPS 0,03 30 0,037 0,811

Esboço 0,02 1900 1,3 0,015

Estuque 0,02 1100 0,43 0,047

Ar Interior 0,13


U (W/m2.ºC) = 0,69

Parede Cozinha - Cozinha



Ar Exterior 0,13

Azulejo 0,01 2300 1,3 0,008

Cimento - Cola 0,01 1500 0,8 0,0125

Tijolo 30x20x11 0,11 1450 0,27

XPS 0,03 30 0,037 0,811

Emboço 0,02 1900 1,3 0,015

Cimento - Cola 0,01 1500 0,8 0,0125

Azulejo 0,01 2300 1,3 0,008

Ar Interior 0,13


U (W/m2.ºC) = 0,72


19

Elementos envidraçados

Como solução para os envidraçados optamos por vidro duplo em perfil de PVC com as

seguintes características:

Tabela 20 - Características técnicas do vidro

Consiste num vidro exterior de

6mm e um vidro interior de 4mm

separados por uma lâmina de ar de 14mm.

O perfil possui três câmaras o que lhe confere um maior conforto com uma espessura total de

70mm. A cor é branca.

Trata-se de uma excelente opção visto ter uma total ausência de conservação e

manutenção, melhor isolamento térmico, acústico e de estanquidade e uma grande

longevidade e resistência às agressões climáticas

Neste aspeto pode-se definir dois coeficientes de transmissão térmica, sem ocupação

noturna (Uw) e coeficiente de transmissão térmica aplicável em espaço de ocupação noturna

(Uwdn). Pelo quadro III.3 do ITE50 retiraram-se os valores aplicáveis, como Uw=2,7 W/m2.ºC e

Uwdn=2,3 W/m2.ºC.

Verificação de Requisitos térmicos da envolvente

Com base nas tabelas nos quadros do Anexo IX do RCCTE, é possível verificar se as

soluções construtivas por nós definidas para as paredes exteriores, paredes das escadas,

paredes da caixa de elevador e lajes se respeitam os valores regulamentares para o coeficiente

de transmissão térmica. Comparando os valores das tabelas com os valores calculados

concluímos que os nossos coeficientes de transmissão térmica estão abaixo do coeficiente

máximo exigido pelo regulamento. Desta forma, as soluções construtivas por nós definidas

apresentam coeficientes de transmissão térmica admissíveis.


20

Tabela 21: Quadro IX.3 do RCCTE

Quantificação de todas as áreas da envolvente exterior e interior

Para o cálculo dos envidraçados foi tido em conta as dimensões apresentadas nas

plantas e alçados fornecidos, foi definida a área de cada um e multiplicado pela respectiva

quantidade:

Largura (m) Altura (m) Área (m2) Quantidade Área Total (m2)

Envidraçados Janelas 1,4 1,2 1,68 1 1,68

Portas 1,4 2,1 2,94 4 11,76

Tabela 22: Quantificação de Área de Envidraçados

Para quantificar a área das paredes exteriores foi medida a largura de cada parede em

planta e multiplicado pelo respectivo pé-direito (2,70m) de seguida subtraída a área dos

envidraçados presentes em cada parede:

Tabela 23: Quantificação de Área de Paredes Exteriores

Largura (m) Altura (m) Área Total (m2) Área (m2)

Parede Suíte 2,85 2,7 7,7 6,01

Parede Cozinha 3,48 2,7 9,4 7,72

Parede Sala 4,8 2,7 12,96 8,34

Parede Quarto 3,33 2,7 8,99 6,05

Total 28,12


21

Em relação às paredes interiores, também estas foram medidas recorrendo às plantas

fornecidas e multiplicando pelo respectivo pé-direito (2,70m):

Tabela 24: Quantificação de Área de Paredes Interiores

Por último determinou-se as áreas de todos os pavimentos:

Divisão Área (m2)

Suíte 18

Cozinha 16,5

I.S. 8,05

Átrio 8,15

Sala 29,15

Quarto 12,6

Total 92,45 Tabela 25: Quantificação de Áreas de Pavimentos

Largura (m) Altura (m) Área Total (m2)

Parede Suíte 6,25 2,7 16,90

Paredes I.S. 8,01 2,7 21,63

Paredes Sala 8,463 2,7 22,85

Parede Escadas 2,96 2,7 8,00

Parede Elevador 3,025 2,7 8,17

Total 115,6


22

Definição da Envolvente – Cálculo do Coeficiente de Perdas

Determinação das Envolventes

Segundo o RCCTE distinguem-se três envolventes, a envolvente exterior, a envolvente

interior e envolvente sem requisitos.

Envolvente exterior é o conjunto dos elementos do edifício ou da fração autónoma

que estabelecem fronteira entre o espaço interior e o ambiente exterior.

Envolvente interior é a fronteira que separa a fração autónoma de ambientes não

climatizados, isto é, espaços não úteis. A envolvente interior pode ser dividida em interior com

requisitos de exterior (τ > 0,7) e interior com requisitos de interior (τ ≤ 0,7).

Envolvente sem requisitos é conjunto de elementos que estabelece fronteira entre

dois espaços aquecidos.

Figura 16: Planta com Delimitação de Envolventes


23

Identificação dos espaços não úteis

A fração autónoma em estudo está em contacto com dois espaços não úteis, a

garagem e a caixa de escadas, do elevador e patamar.

Figura 17: Espaços Não Uteis no R/C Figura 18: Espaço Não Útil no Piso 1

Para cada espaço não útil, é considerado um coeficiente τ . Desta forma, procede-se ao

cálculo do Ai e do Au, sendo o Ai a área do elemento que separa o espaço útil interior do

espaço não útil e o Au a área do elemento que separa o espaço não útil do ambiente exterior.

Fazendo Ai/Au e através da tabela IV.1 do RCCTE obtêm-se o valor de τ.


24

Cálculo do Ai/Au

Garagem

A figura seguinte apresenta as delimitações consideradas para o cálculo de Ai e Au, em

que Ai corresponde à área do elemento que separa o espaço útil do espaço não útil e Au a área

do elemento que separa o espaço não útil do ambiente exterior. Ai encontra-se pintado a

laranja e Au a amarelo.

Figura 19: Definição dos elementos para o cálculo de Ai e Au

Garagem

Após realizados os cálculos obteve-se:

• Ai = 131,51m2

• Au = 126,65m2

• Ai/Au = 1,038

Através da tabela IV.1 “Valores de coeficiente τ” do RCCTE e uma vez que este

espaço não útil se trata de uma garagem coletiva, ficamos a saber que:

τ = 0,7


25

Caixa de escadas, elevador e patamar

Figura 20: Elementos do R/C considerados para Ai e Au Figura 21: Elementos do Piso 1

Figura 22: Elementos considerados no Sótão Figura 23: Elementos considerados para Ai e Au

Antes de se efetuar o cálculo definiu-se as paredes e lajes necessárias ao cálculo de Ai

e Au neste Espaço Não Útil, depois de se quantificar as respectivas áreas chegou-se aos valores

de:

• Ai = 382,26m2

• Au = 48,35m2

• Ai/Au = 7,9

Através da tabela IV.1 “Valores de coeficiente τ” do RCCTE e uma vez que este

espaço não útil se trata de uma circulação comum sem abertura direta para o exterior,

ficamos a saber que:

τ = 0,3


26

Quantificação da Inércia Térmica

A inércia térmica de um edifício depende da massa superficial útil por metro quadrado de

área de pavimento, é calculada pela seguinte expressão:

Em que:

It = (ΣMsi x R x Si) / Ap

• MSi - massa superficial útil do elemento i (kg/m²);

• ri - fator de correção;

• Si - área da superfície interior do elemento i (m²);

• Ap - área útil de pavimento (m²);

Para o cálculo do MSi, foi necessário separar os elementos a calcular de acordo com a sua

localização:

• Elemento da evolvente exterior, elemento de construção em contacto com outra

fração autónoma ou espaços não úteis.

• Elementos interiores da fração autónoma em estudo.

Foi necessário saber se as soluções que vamos calcular têm isolamento térmico ou

não. Na fração em estudo, todas as soluções têm isolamento térmico portanto, de acordo com

o RCCTE, o MSi é apenas a massa situada do lado interior do isolamento.

Lajes Cozinha e WC

E ρ R mi Msi Si ri Msi.ri.Si

(m) (kg/m3) (m2.oC/W) (kg/m2) (kg/m2) (m2) (kg)

Azulejo 0,01 2300 0,0077

138 138 24,55 1 3387,9 Cimento-Cola 0,01 1500

Betonilha 0,05 2000 Tabela 26: Quantificação da Msi – Laje Cozinha e WC

Parede Cozinha - Exterior



Tijolo de 9 0,09 1450

168,5 150 7,72 1 1158 Cimento - Cola 0,01 1500

Azulejo 0,01 2300 0,0077 Tabela 27: Quantificação da Msi – Parede Cozinha para Exterior


27

Tabela 28: Quantificação da Msi – Parede Quarto/Sala/Suíte a para Exterior

Parede WC - Escadas



Emboço 0,02 1900

76 76 11,77 1 894,52 Cimento - Cola 0,01 1500

Azulejo 0,01 2300 0,0077 Tabela 29: Quantificação da Msi – Parede WC em contacto com Escadas

Parede Divisão Edifício



Esboço 0,02 1900 60 60 31,59 1 1895,4

Estuque 0,02 1100 0,047 Tabela 30: Quantificação da Msi – Parede Divisão Edifício

Parede Caixa Elevador e Escadas



Esboço 0,02 1900 60 60 16,16 1 969,6

Estuque 0,02 1100 0,047 Tabela 31: Quantificação da Msi – Parede Caixa de Elevador e Escadas

Parede Cozinha - Cozinha



Tijolo de 9 0,09 1450

168,5 150 11,2 1 1680 Cimento - Cola 0,01 1500

Azulejo 0,01 2300 0,0077 Tabela 32: Quantificação da Msi – Parede Cozinha com Cozinha

Parede Quarto/Sala/Suíte - Exterior



Tijolo de 9 0,09 1450

171,5 150 20,4 1 3060 Reboco 0,01 1900

Estuque 0,02 1100 0,047


28

Lajes Quarto/Sala/Hall



Flutuante 0,015 650 0,0833

114,35 114,35 67,9 1 7764,37 Polietileno 0,005 920

Betonilha 0,05 2000 Tabela 33: Quantificação da Msi – Laje Quarto/Sala/Hall

Lajes Teto



Betão Armado 0,26 2400 662 150 92,45 1 13867,5

Reboco 0,02 1900 0,0154 Tabela 34: Quantificação da Msi – Laje Teto

Após o cálculo do MSi.ri.Si dos elementos exterior e dos elementos em contacto com

espaços não úteis, iremos agora calcular os elementos interiores da fração em estudo.

Parede Cozinha - Suíte

E ρ R mt Msi Si ri Msi.ri.Si


Azulejo 0,01 2300 0,0077

208,5 208,5 15,52 1 3235,92

Cimento -

Cola 0,01 1500

Tijolo de 11 0,11 1450

Estuque 0,01 1100 0,047 Tabela 35: Quantificação da Msi – Parede Cozinha com a Suíte

Parede Cozinha - WC



Azulejo 0,01 2300 0,0077

236,5 236,5 10,23 1 2419,4

Cimento - Cola 0,02 1500

Tijolo de 9 0,09 1450

Cimento - Cola 0,02 1500

Azulejo 0,01 2300 0,0077 Tabela 36: Quantificação da Msi – Parede Cozinha com WC


29

Parede Suíte - WC



Azulejo 0,01 2300 0,0077

219,5 219,5 9,05 1 1986,48 Cimento - Cola 0,01 1500

Tijolo de 11 0,11 1450

Estuque 0,02 1100 0,047 Tabela 37: Quantificação da Msi – Parede Suite com WC

Parede Sala - Quarto



Estuque 0,03 1100 0,047

196,5 196,5 13,07 1 2568,26 Tijolo de 9 0,09 1450

Estuque 0,03 1100 0,047 Tabela 38: Quantificação da Msi – Parede Sala com Quarto

Sabendo que o valor da Inércia é de 485,53 kg/m2, consultando o Quadro VII.6 do

RCCTE, concluímos que a fração em estudo tem uma Inércia Forte (It > 400)

Tabela 39: Quadro VII. 6 do RCCTE

ΣMsi.ri.Si = 44887,3 kg

Ap = 92,45 m2

It = 485,531 kg/m2


Necessidades Nominais de Energia de Aquecimento

Quantificação e respectivo valor de PTL’s

Nas ligações entre elementos construtivos ocorrem perdas térmicas complementares

às perdas térmicas superficiais, por consequência da concentração de linhas de fluxo de calor.

As perdas térmicas lineares (L

(W/°C), sendo:

• Ѱj – coeficiente de transmissão térmica linear da ponte térmica j (W/m

• Bj – desenvolvimento linear (comprimento) da ponte térmica j, medido pelo

interior (m);

Apresentam-se de seguida as pontes térmicas presentes na

estudo.

Ligação da fachada com pavimentos não

Esta ponte térmica é detectada na ligação entre a fachada da

se encontra no piso inferior. Considerando um isolamento repartido ou isolante na caixa

de paredes duplas de termina-se a seguinte solução:

Figura 24: Pormenor da PTL Ligação da Fachada c/ pavimentos não


Necessidades Nominais de Energia de Aquecimento - Nic

Quantificação e respectivo valor de PTL’s

entre elementos construtivos ocorrem perdas térmicas complementares


As perdas térmicas lineares (Lpt) são calculadas pela seguinte expressão: L

coeficiente de transmissão térmica linear da ponte térmica j (W/m

desenvolvimento linear (comprimento) da ponte térmica j, medido pelo

se de seguida as pontes térmicas presentes na fração autónoma em

Ligação da fachada com pavimentos não-úteis

Esta ponte térmica é detectada na ligação entre a fachada da fração e a garagem que

se encontra no piso inferior. Considerando um isolamento repartido ou isolante na caixa

e a seguinte solução:

Pormenor da PTL Ligação da Fachada c/ pavimentos não-úteis

30

entre elementos construtivos ocorrem perdas térmicas complementares


) são calculadas pela seguinte expressão: Lpt = ∑ Ѱj*Bj

coeficiente de transmissão térmica linear da ponte térmica j (W/m°C).

desenvolvimento linear (comprimento) da ponte térmica j, medido pelo

autónoma em

e a garagem que

se encontra no piso inferior. Considerando um isolamento repartido ou isolante na caixa-de-ar


31

Dado que a espessura da parede (em) é 0,30m e que a espessura da laje (ep) é 0,40m,

através da tabela Br.1 do RCCTE obtém-se o valor de Ѱ.

Tabela 40: Valor de Ѱ para ligação de fachada com pavimentos não-uteis

Na figura seguinte é possível identificar as pontes térmicas em questão:

Figura 25: Planta com Pontes Térmicas


Ligação da fachada com pavimentos intermédios


superior (aquecido). Considerando um isolamento repartido ou isolante na caixa

paredes duplas de termina-se a seguinte solução:

Figura 26: Pormenor da PTL

Dado que a espessura da parede (e

através da tabela Cr do RCCTE obtém

Tabela 41: Valor de


Ligação da fachada com pavimentos intermédios

Esta ponte térmica é detectada na ligação entre a fachada da fração e o pavimento

superior (aquecido). Considerando um isolamento repartido ou isolante na caixa

se a seguinte solução:

Pormenor da PTL Ligação da Fachada com pavimentos intermédios

Dado que a espessura da parede (em) é 0,30m e que a espessura da laje (e

através da tabela Cr do RCCTE obtém-se o valor de Ѱ.

: Valor de Ѱ para ligação de fachada com pavimentos intermédios

32

e o pavimento

superior (aquecido). Considerando um isolamento repartido ou isolante na caixa-de-ar de

) é 0,30m e que a espessura da laje (ep) é 0,40m,


33

Na figura seguinte é possível identificar as pontes térmicas em questão:



Ligação da fachada com varanda


(inferior e superiormente). Considerando um isolamento repartido ou isolante na caixa

de paredes duplas de termina-se a seguinte solução:

Figura 28 e 29:

Dado que a espessura da parede (e

através da tabela Er do RCCTE obtém

Tabela 42


Ligação da fachada com varanda

Esta ponte térmica é detectada na ligação entre a fachada da fração e a varanda

(inferior e superiormente). Considerando um isolamento repartido ou isolante na caixa

se a seguinte solução:

: Pormenor da PTL Ligação da Fachada com varanda

Dado que a espessura da parede (em) é 0,30m e que a espessura da laje (e

através da tabela Er do RCCTE obtém-se o valor de Ѱ.

42: Valor de Ѱ para ligação de fachada com varanda

34

e a varanda

(inferior e superiormente). Considerando um isolamento repartido ou isolante na caixa-de-ar

) é 0,30m e que a espessura da laje (ep) é 0,40m,


35

Nas figuras seguintes é possível identificar as pontes térmicas em questão:

• Superior


• Inferior



Ligação da fachada com padieira, ombreira e peitoril


janelas/portas existentes. A fração

Considerando um isolamento repartido ou

isolante na caixa-de-ar de paredes duplas e dado que

o isolante térmico se encontra complanar com a

caixilharia, então:

Ѱ=0 (W/m

Ligação da fachada com caixa de


estores existentes na fração em estudo.

Considerando um isolamento repartido

ou isolante na caixa-de-ar de paredes duplas e

o tipo de caixa de estore utilizada, en

Ѱ=0 (W/m°


Ligação da fachada com padieira, ombreira e peitoril

Esta ponte térmica é detectada na ligação entre a fachada da fração

fração contém uma janela e três portas.

Considerando um isolamento repartido ou

ar de paredes duplas e dado que

o isolante térmico se encontra complanar com a

=0 (W/m°C)

Figura 32: Pormenor da PTL Ligação da Fachada

com a Padieira, ombreira e peitoril

Ligação da fachada com caixa de estore

Esta ponte térmica é detectada na ligação entre a fachada da fração e as caixas de

em estudo.

Considerando um isolamento repartido

ar de paredes duplas e

o tipo de caixa de estore utilizada, então:

°C)

Figura 33: Pormenor da PTL Ligação da Fachada com caixa de estore

36

fração e as

Pormenor da PTL Ligação da Fachada

com a Padieira, ombreira e peitoril

e as caixas de

Pormenor da PTL Ligação da Fachada com caixa de estore


37

Valor das perdas de calor pelas PTL’s

Apresenta-se o quadro resumo com os valores obtidos das PTL’s:

Pontes Térmicas B ψ ψ. B

Ligações entre: (m) (W/m.°C) (W/°C)

Fachada com Pavimentos sobre locais não-úteis ou exteriores 9.047 0.70 6.333

Fachada com Pavimentos intermédios 5.428 0.30 1.628

Fachada com Varanda 12.380 0.45 5.571

Total 13.532 Tabela 43: Valores para as Pontes Térmicas Lineares

Atendendo ao resultado final, temos:

Qpt = 0.024 x Lpt x GD

Qpt = 0.024*13.532*1060 = 344.25 kWh

Quantificação de Rph

Por razões de saúde e de higiene, o RCCTE exige que os edifícios tenham uma taxa de

renovação de ar mínima de 0,6 h-1.

Este valor é retirado pelo Quadro IV.1 do RCCTE, porém para ser possível chegar ao

valor de Rph referente à nossa fração têm de ser verificadas todos os parâmetros desse

mesmo quadro.

A primeira verificação a ter em conta é a Classe de Exposição, esta classe é definida a

partir de três parâmetros: região, rugosidade e altura da fachada ao solo. Estando a nossa

habitação situada a 2,1km da Costa atribui-se uma classificação de Região B e de Rugosidade II

por se situar na periferia de uma zona urbana. Considera-se também que a altura da fachada

ao solo, em média, é inferior a 10m.

Tabela 44: Quadro IV.2


38

Outra consideração foi o facto de se admitir que não existem dispositivos de admissão

na fachada.

Relativamente à permeabilidade ao ar das caixilharias, nos elementos de apoio é-nos

dado a Classe da Caixilharia sendo esta de Classe 3 e existe caixa de estore na nossa fração.

Tabela 45: Quadro IV.1

Daqui pode-se retirar do quadro IV.1 do RCCTE que o Rph correspondente é 0,90h-1

não sendo este o valor aplicável visto existir uma condicionante. Visto se tratar de uma

habitação nova, todas as portas se encontram bem vedadas em todo o seu perímetro o que faz

com que possa ser retirado 0,05 ao valor apresentado.

Assim ficamos com um valor final de Rph = 0,85h-1

Quantificação de Fatores Solares e Fatores de Obstrução de

Envidraçados

O fator solar de um envidraçado permite relacionar a energia solar transmitida para o

interior através de um vão envidraçado em relação à radiação solar incidente a direção normal

ao envidraçado.

De acordo com o RCCTE, no cálculo do fator solar para um edifício residencial

considera-se pelo menos a presença de cortinas claras muito transparentes pelo interior o que

confere ao fator solar um valor de gѰ=0,63.

O fator de obstrução representa a redução da radiação solar que incide no vão

envidraçado devido ao sombreamento permanente devido à presença de obstáculos como é o

caso de outros edifícios ou palas e varandas presentes no edifício. Este valor varia entro 0 e 1.


39

O fator de obstrução (Fs) é dado pela expressão: Fs = Fh x Fo x Ff sendo:

• Fh – fator de sombreamento do horizonte por obstruções longínquas

exteriores ao edifício ou por outros elementos do edifício;

• Fo – fator de sombreamento por elementos horizontais sobrepostos ao

envidraçado (palas ou varandas);

• Ff – é o fator de sombreamento por elementos verticais adjacentes ao

edifício (palas verticais, outros corpos ou partes do mesmo edifício).

Segundo o RCCTE o ângulo de horizonte deve ser calculado em cada fração para cada

vão de cada fachada, visto não existir nenhuma informação que permita o cálculo do ângulo de

horizonte, Fh deve ser calculado por defeito usando um ângulo de horizonte de 45o visto se

tratar de um ambiente urbano. Sabendo que a fachada principal está orientada a Noroeste

(NO), pela tabela IV.5 pode-se concluir que Fh (NO) = 0,80 e Fh (SE) = 0,48.

Tabela 46: Tabela IV.5

O sombreamento por elementos verticais e por elementos horizontais (Ff e Fo) depende

do comprimento de obstrução, da latitude, da exposição e do clima local. Para se poder retirar

os respectivos valores das tabelas IV.6 e IV.7 foi necessário, com a ajuda dos alçados e das

plantas, retirar os valores dos ângulos de incidência das radiações ao ponto médio dos

envidraçados. Como alguns ângulos não se encontram diretamente na tabela foi necessário

usar a forma iterativa para se concluir os respectivos valores de sombreamento.

Ângulo Fo Ângulo Ff

NO Quarto 46o 0,89 45o 0,84

Sala 46o 0,89 24o 0,89

Sala 14o 0,97 15o 0,97

SE Cozinha 50o 0,66 16o 0,95

Suíte 14o 0,89 16o 0,95 Tabela 47: Valores de Fo e Ff relativamente aos ângulos


40

Figura 34: Pormenor ângulos na fachada principal

Figura 35: Pormenor ângulo em janela Figura 36: Pormenor ângulos na fachada principal

Nota: Ignorou-se os pilaretes na fachada principal.

Quantificação da área efetiva de envidraçado

Para a quantificação das áreas efetivas, para além dos elementos quantificados no

ponto 3) surgem dois novos termos Fg e Fw tratam-se respectivamente da fração envidraçada

(retirado da Quadro IV.5 do RCCTE) e o fator de correção devido à variação das propriedades

do vidro com o ângulo de incidência da radiação solar.

Visto a opção ter recaído por uma caixilharia em PVC pelo Quadro IV.5 do RCCTE fica-

se a saber que o valor de Fg é de 0,65 e segundo o RCCTE para o valor a considerar para Fw será

0,90 visto ser este o valor a adotar no caso de vidros simples e duplos.

Tabela 48: Valor de Fg


41

O fator de orientação X é retirado também do RCCTE através do Quadro IV.4

Tabela 49: Fator de Orientação (Quadro IV.4)

Com todos estes valores é possível então calcular o valor da área efetiva através da

expressão,

As = A x Fs x Fg x Fw x gѰ

Para se quantificar o valor do fator de obstrução (Fs) foi necessário recorrer à

expressão,

Fs = Fh x Fo x Ff

Tabela 50: Valores de fator de obstrução e área efetiva

Quantificação de ganhos solares brutos

Para a quantificação dos ganhos solares brutos iremos recorrer à fórmula para o

respectivo cálculo:

Qs = Gsul x Σ(Xj x As) x M

O valor de Gsul é retirado diretamente do Quadro III.8, sendo este o valor da energia

solar média incidente numa superfície vertical orientada a sul na estação de aquecimento.

Adquire então o valor de Gsul = 108kWh/m2.mês.

Orientação Área

(m2) Fh Fo Ff Fs Fg Fw gѰ

Fact.

Orient. Área Efetiva As x Xj

Sala - NO 1,68 0,80 0,97 0,97 0,72 0,65 0,90 0,63 0,33 0,47 0,17

Sala - NO 2,94 0,80 0,89 0,89 0,71 0,65 0,90 0,63 0,33 0,69 0,29

Quarto - NO 2,94 0,80 0,89 0,84 0,71 0,65 0,90 0,63 0,33 0,65 0,29

Suite - SE 2,94 0,48 0,89 0,95 0,41 0,65 0,90 0,63 0,84 0,44 0,37

Cozinha - SE 2,94 0,48 0,66 0,95 0,30 0,65 0,90 0,63 0,84 0,33 0,29

Total 2,57 1,41


42

Na tabela anterior é apresentado o valor do somatório de todas as multiplicações dos

fatores de orientação pelas áreas efetivas, 1,24.

O valor M trata-se do número de meses que dura a estação de aquecimento, no nosso

caso 4,3 meses.

Qs = 108 x 1,41 x 4,3 = 654,8 kWh

Fator de Utilização de Ganhos

O fator de utilização de ganhos (η) é calculado em função da inércia térmica do edifício

e da relação (γ) entre os ganhos totais brutos (internos e solares) e as perdas térmicas totais

do edifício.

Comecemos então por calcular γ, trata-se do quociente entre Qg (ganhos térmicos

brutos) e o somatório de Qt com Qv (necessidades brutas de aquecimento).

Para o cálculo de Qg é necessário saber os valores dos ganhos térmicos brutos de

fontes internas (Qi) e dos ganhos solares (Qs). Dos ganhos solares sabemos do ponto 5) que

tem o valor de 654,80kWh, para quantificar o valor de Qi aplica-se diretamente a fórmula, Qi =

qi x M x Ap x 0,720 sendo qi os ganhos térmicos internos médios por unidade de área útil de

pavimento. Pelo Quadro IV.3 conclui-se que qi tem um valor de 4W/m2.

Tabela 51: Valor dos ganhos térmicos internos

Os parâmetros M e Ap são respectivamente o valor do número de meses que dura a

estação de aquecimento (4,3) e área de pavimento (92,45m2).

Como tal temos um valor de Qi = 1144,9 kWh.

Assim Qg = 1144,9 + 654,8 = 1798,90 kWh.


43

Iremos agora calcular o parâmetro Qv para tal usaremos a seguinte fórmula:

Qv = 0,024 x (0,34 x Rph x Ap x Pd ) x GD

Surgem então dois termos novos, são eles Pd e GD. Respectivamente Pd trata-se do

pé-direito da habitação (2,70m) e GD o número de graus-dias (1060 oC.dias).

Qv= 0,024 x (0,34 x 0,85 x 92,45 x 2,70) x 1060 = 1835,21 kWh

Por último é necessário calcular Qt, visto não existir paredes em contacto com o solo o

cálculo resume-se à soma de perdas de calor pelo exterior, pelas pontes térmicas e pelos locais

não aquecidos, assim

Qt = Qext +Qlna + Qpt = 1340,18 + 966,21 + 344,20 = 2650,60kWh

Podemos assim calcular a relação entre ganhos brutos, γ = 0,40. Pelo gráfico IV.1 do

RCCTE, sabendo que a nossa fração tem uma inércia térmica forte ficamos a saber que o fator

de utilização de ganhos é de 0,987.

Fator de Forma

O fator de forma (FF) é o quociente entre o somatório das áreas da envolvente exterior

(Aext) e interior (Aint) da fração autónoma com exigências térmicas e o respectivo volume.

Assim, de cálculos efetuados anteriormente, sabe-se que a Aext = 41,56m2 e o

somatório das áreas interiores com exigências térmicas τ.Aint =70,46m2. O Volume é de

250m3. Desta forma, FF = 0,45.


44

Necessidades nominais de Energia de Aquecimento

Os valores limites de necessidades nominais de energia útil para aquecimento (Ni) de

uma fração autónoma dependem dos valores do Fator de Forma.

Assim, visto o nosso Fator de Forma ser inferior a 0,5, o RCCTE define que o Ni neste

caso é calculado através de,

Ni = 4,5 + 0,0395GD

Ni = 4,5 + 0,0395 x 1060

Ni = 46,37 kWh/m2.ano

Por outro lado, Nic é o parâmetro que exprime a quantidade de energia útil necessária

para manter em permanência uma fração a uma temperatura interior de referência na estação

de aquecimento. É dado pela soma de perdas de calor por condução através da envolvente

(Qt) com as perdas de calor pelas renovações de ar (Qv) ao qual se subtrai os ganhos de calor

uteis (Qgu). Este resultado é dividido pela área de pavimento, obtendo assim Nic.

Qt e Qv são valores que já conhecemos, 2650,59 e 1835,21 kWh respectivamente.

Qgu = η X Qg = 0,987 x 1798,90 = 1775,51 kWh.

Desta forma,

Nic = (2650,59 + 1835,21 – 1775,51) / 92,45

Nic = 29,32 kWh/m2.ano


45

Necessidades Nominais de Energia de Arrefecimento - Nvc

Quantificação das Cargas Térmicas pela Envolvente Opaca

Os ganhos através da envolvente opaca exterior resultam dos efeitos combinados da

temperatura do ar exterior e da radiação solar incidente. Para o seu cálculo adota-se uma

metodologia simplificada baseada na ‘temperatura ar-Sol’, que se traduz, para cada

orientação, na seguinte equação:

Q1 = 2,928 x U x A x (em – si) + U x A x (α x Ir / hê)

Através da Folha de Cálculo V.1a podemos ficar a saber que as Perdas Especificas

Totais, associadas às paredes exteriores, envidraçados exteriores e à renovação de ar são de

124,81 W/oc.

Pelo Quadro III.9, sabendo que a zona em questão é V2S, retira-se a informação que em

(valor médio da temperatura do ar exterior) é de 23oC e si (temperatura do ambiente interior)

é um valor de referência toma o valor de 25oC.

O coeficiente de absorção (α) da superfície exterior da parede α depende da cor da

mesma, no caso da nossa habitação é definido que a cor é clara, logo, o valor a aplicar é de 0,4.

A intensidade média de radiação total incidente durante toda a estação de arrefecimento varia

com a orientação, assim recorrendo também ao Quadro III.9 sabe-se que segundo a orientação

Noroeste (NO) tem um valor de 340 kWh/m2.mês e segundo a orientação Sudeste (SE) 460

kWh/m2.mês. Por último temos o parâmetro hê que se refere à condutância térmica superficial

exterior do elemento da envolvente e é também um valor de referência sendo de 25 W/m2.oC.

Assim podemos ficar a saber que,

Q1 = -308,49 + 104,6 = -203,89 kWh


46

Quantificação dos Ganhos pelos Envidraçados

Para se quantificar os ganhos pelos envidraçados teve que se calcular os fatores de

obstrução para cada envidraçado, tendo em conta a sua orientação. Este passo foi executado

da mesma maneira que se efetuou para a situação de Inverno, porém neste caso os valores de

Fo e Ff foram respectivamente retirados dos quadros V.1 e V.2.

Tabela 52: Valores de Fo e Ff para cada envidraçado.

Depois de quantificados os valores de sombreamento para elementos horizontais e

verticais é então possível saber os valores dos fatores de obstrução (Fs). Mais uma vez esta

quantificação é feita com base na mesma formula usada para a situação de Inverno, neste caso

o valor de Fh é definido para a situação de Verão como valor unitário (Fh=1).

Consideramos a existência de persianas metálicas de cor média, o que significa que

gѰ100% tem um valor de 0,07. Sabe-se também que o vidro é duplo com espessura de 6mm +

5mm incolor e que o valor do fator solar é dado por 30% de gv com 70% de g100%.

Tabela 53: Valor de gv

Tabela 54: Valor de g 100%

Ângulo Fo Ângulo Ff

NO Quarto 46o 0,76 45o 0,78

Sala 46o 0,76 24o 0,86

Sala 14o 0,94 15o 0,95

SE Cozinha 50o 0,59 16o 0,95

Suíte 14o 0,84 16o 0,95


47

Com estes valores foi possível então quantificar todas as áreas efetivas.

Tabela 55: Quantificação de Área Efetiva

Para o cálculo dos ganhos solares através dos envidraçados recorremos à ajuda da Folha

de Cálculo V.1b.

Para se poder quantificar os ganhos pelos envidraçados é necessário fazer uso da

expressão,

Q2 = Σ [Ir x Σ Asnj]

O termo Asnj trata-se da área efetiva coletora da radiação solar de cada superfície pela

orientação que tem. Todas estas áreas foram calculadas anteriormente, como tal, pela Folha

de Cálculo V.1d é possível obter o valor final para os ganhos solares pelos vãos envidraçados

exteriores. O termo Ir tem exatamente a mesma designação que foi apresentado no ponto 1) e

os valores são os mesmos.

Assim,

Q2 = 542,60 kWh

Quantificação das Perdas por Ventilação e Ganhos Internos

Para a quantificação das perdas por ventilação o modo de cálculo é idêntico aos

evidenciados nos pontos anteriores. Visto a fração não apresentar ventilação mecânica, a

expressão de cálculo será a seguinte,

Q3 = 2,928 x (0,34 x Rph x AP x Pd) x (θm – θi)

Orientação Área

(m2) Fh Fo Ff Fs Fg Fw gѰ

Fact.

Orient. Área Efetiva As x Xj

Sala - NO 1,68 1 0,97 0,97 0,89 0,65 0,85 0,274 0,33 0,226 0,075

Sala - NO 2,94 1 0,89 0,89 0,67 0,65 0,85 0,274 0,33 0,298 0,098

Quarto - NO 2,94 1 0,89 0,84 0,61 0,65 0,85 0,274 0,33 0,271 0,089

Suite - SE 2,94 1 0,84 0,95 0,79 0,65 0,85 0,274 0,84 0,352 0,296

Cozinha - SE 2,94 1 0,66 0,95 0,55 0,65 0,85 0,274 0,84 0,245 0,206

Total 1,392 0,764


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Nesta expressão não surge nenhum parâmetro novo, todos já foram calculados e

demonstrados anteriormente. Assim o valor de Rph é de 0,85, a área de pavimento é de 92,45

m2 e o pé-direito 2,70 metros.

Desta forma ficamos a saber que as perdas por ventilação são,

Q3 = -422,44 kWh

No que diz respeito aos ganhos internos, a expressão necessária ao cálculo do mesmo

é a seguinte,

Q4 = 2,928 x qi x Ap

Surge um parâmetro novo que se refere aos ganhos térmicos internos médios por

unidade de área útil de pavimento, qi. Segundo o RCCTE, pelo Quadro IV.3 pode-se saber o

respectivo valor, sabe-se que é uma fração residencial, logo qi irá ter um valor de 4 W/m2.

Q4 = 2,928 x 4 x 92,45 = 1082,77 kWh

Fator de Utilização de Ganhos

O fator de utilização de ganhos calcula-se da mesma forma como se calculou para a

estação de arrefecimento, como tal, sabemos que os ganhos brutos têm um valor de 1729,97

kWh e as perdas têm um total de 730,93 kWh. Assim, fazendo a relação entre estes dois

valores obtém-se o valor de γ = 2,37. Pela folha de cálculo V.1g fica-se a saber que o valor do

fator de utilização de ganhos η é de 0,42.

Quantificação das necessidades nominais de energia de arrefecimento

Por último podemos quantificar os ganhos totais brutos da fração (Qg), para tal usamos

os valores que acabamos de calcular, não todos porque visto querermos os ganhos e não nos

interessa as perdas. Assim,

Qg = Q1 + Q2 + Q4 = 104,6 + 542,60 + 1082,77 = 1729,97 kWh


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Ficamos assim em condições de calcular as necessidades nominais de energia de

arrefecimento através da expressão,

NVC = [Qg x (1 – η)] / AP

NVC = [1729,97 x (1-0,42)] / 92,45

NVC =10,85 kWh/m2.ano

Comparando o valor obtido com o Artigo 15º do Capitulo V do RCCTE, chegamos à

conclusão que o valor apresentado é aceitável para a localização da fração em estudo visto as

necessidades de arrefecimento máximas admissíveis para uma região V2S é de 32 kWh/m2.ano.

Necessidades Nominais de Energia Útil e Primária

Definição de Equipamentos

Na atribuição de equipamentos para a nossa fração não tivemos em conta a

contribuição de energias renováveis, como tal ficam dispensados de painéis fotovoltaicos e

elementos fornecedores de energia por via eólica ou de biomassa. Assim, temos apenas de

definir um único sistema convencional de preparação de águas quentes sanitárias. Optamos

por um esquentador Vulcano WRD – KME Click Ventilado cujo catálogo se encontra em anexo.

Este esquentador apresenta um rendimento (ηa) de 87%. Para os coletores solares optamos

pela mesma marca e por um sistema de termossifão com 150 litros de capacidade. Ambos os

catálogos se encontram em anexo.

No que se refere à contribuição por sistemas de coletores solares para o aquecimento

de águas quentes sanitárias o respectivo valor foi-nos previamente dado sendo de 499

kWh/(m2.ano).


50

Quantificação das necessidades de AQS e respectivo valor

As necessidades de energia para preparação das águas quentes sanitárias (Nac) são-nos

apresentadas no Anexo VI do RCCTE.

Para a quantificação deste valor é necessário primeiro saber qual a energia útil

despendida com sistemas convencionais de preparação de AQS (Qa). Este valor é determinado

através da expressão,

Qa = (MAQS x 4187 x ΔT x nd) / (3 600 000)

Começaremos pelo primeiro termo, trata-se do consumo médio diário de referência de

AQS. Recorrendo ao Quadro VI.1 do RCCTE e sabendo que se trata de um T2 fica-se a saber

que o número convencional de ocupantes é de 3.

Tabela 56: Quadro VI.1

Assim,

MAQS = 40 x número de ocupantes

MAQS = 120 l

Segue-se a quantificação do aumento de temperatura necessário para preparação de

AQS (ΔT), este é um valor referenciado pelo RCCTE e é de 45oC. Outro valor também

referenciado pelo RCCTE, neste caso no Quadro VI. 2, é o número anual de dias de consumo de

AQS, estando a fração inserida num edifício residencial com utilização permanente tem um

valor de 365 dias.

Tabela 57: Quadro VI.2


51

Estamos assim em condições de quantificar o valor de energia útil despendida com

sistemas convencionais de preparação de AQS,

Qa = (120 x 4187 x 45 x 365) / (3 600 000)

Qa = 2292,38 kWh/ano

A próxima quantificação a fazer é da contribuição de sistemas de coletores solares para

o aquecimento de AQS (Esolar). Este valor deve ser calculado através do programa

computacional SOLTERM mas como foi referido anteriormente o valor já nos foi previamente

fornecido tendo um valor de 499 kWh/(m2.ano).

Como está previsto a contribuição de 1m2 de painel por cada ocupante convencional

previsto fica-se a saber que precisaremos de 3m2 de painel, assim a contribuição dos coletores

solares será de,

Esolar = 499 x 3 = 1497 kWh/ano

Estamos assim em condições de quantificar o valor de necessidades de energia para

preparação das águas quentes sanitárias. De seguida apresenta-se o cálculo de Nac,

Nac = (Qa / ηa - Esolar) / Ap

Nac = [(2292,38/0,87) – 1497] / 92,45

Nac = 12,31 kWh/(m2.ano)

Quantificação das necessidades nominais de energia útil

Para esta quantificação é necessário recorrer ao Capitulo V do RCCTE, assim sabe-se que

o valor máximo para necessidades de aquecimento de águas quentes sanitárias é definido pela

equação,

Na = (0,081 x MAQS x nd ) / Ap

Assim,

Na = (0,081 x 120 x 365) / 92,45

Na = 38,38 kWh/(m2.ano)


52

Como o valor Nac é menor que Na podemos concluir que nesta fração autónoma o valor

limite admissível imposto pelo RCCTE para as necessidades anuais de energia útil para

preparação de AQS não é excedido e encontra-se de acordo com o regulamentar.

Quantificação das necessidades nominais de energia primária

Para a quantificação da energia primária é necessário recorrer à fórmula:

Em que,

Nic =29,32 kWh/m2.ano

Nvc =10,85 kWh/m2.ano

Nac = 12,31 kWh/m2.ano

Os fatores de conversão Fpu entre energia útil e energia primária são retirados do artigo

18 do RCCTE. Fica-se a saber que Fpui e Fpuv tomam o mesmo valor 0,290 kgep/kWh enquanto

Fpua toma o valor de 0,086 kgep/kWh.

Os valores indicados anteriormente devem ser afetados pela eficiência nominal dos

equipamentos utilizados para os sistemas de aquecimento e de arrefecimento, ηi e ηv,

respectivamente, sob condições nominais de funcionamento. Assim,

ηi = 1

ηv = 4

Assim pode-se quantificar Ntc, o qual tem um valor de 2,01 kgep/m2.ano

Sabendo que o limite máximo das necessidades nominais de energia primária é dado

pela expressão,

Nt = 0,9 x (0,01Ni + 0,01Nv + 0,15Na)

Conclui-se que Ntc é menor que Nt visto Nt ter um valor de 5,89 kgep/m2.ano


53

CONCLUSÃO

O objectivo de todo este trabalho é, de acordo com as soluções adoptadas, proceder à

verificação regulamentar das mesmas e também tendo em conta essas soluções determinar

qual a classe energética a atribuir à fracção em causa.

Esta classe é determinada pelo quociente entre as Necessidades Globais de Energia

Primária (Ntc) e o valor limite das Necessidades Globais de Energia Primária.

Visto já termos estes valores podemos partir para o cálculo,

R = Ntc / Nt

R = 2,01 / 5,89

R = 0,34

Assim, consultando o quadro seguinte podemos concluir que a Classe Energética da

fracção é A.

Tabela 58: Quadro de Classe Energética


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ANEXOS

semestre de verÃo 2011/2012 trabalho 2 de fÍsica...

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