Simulação térmica de uma fachada de dupla pele com ventilação natural

Este trabalho relata os resultados obtidos de uma simulação térmica de uma fachada de dupla pele com ventilação natural utilizando um software genérico de simulação térmica de edifícios. Esta fachada encontra-se montada numa célula de teste no Laboratório de Engenharia Civil em Lisboa, e cujo propósito é verificar e analisar o comportamento térmico deste tipo de elementos em regimes de ventilação natural. Para atingir o objectivo desta dissertação em simular a DSF, é utilizado o amplamente conhecido EnergyPlus, um programa de grande capacidade para simular o comportamento térmico de edifícios e dimensionar pormenorizadamente os seus sistemas de ventilação e AVAC. Paralelamente a este software, é utilizado um outro programa, o DesignBuilder, tratando-se este de um interface comercial para o EnergyPlus. Os resultados das simulações efectuadas são comparadas com os dados experimentais retirados durante o funcionamento da DSF entre das datas de 23 a 28 de Abril de 2008. Utilizando estas ferramentas informáticas, foram efectuadas duas modelações da fachada de modo a avaliar diferentes graus de detalhe, ambas segundo as características geométricas, propriedades térmicas e ópticas dos seus elementos de construção, sombreamento existente e modo de funcionamento durante o período em causa. Posteriormente são comparados os resultados das simulações com os dados experimentais. A análise dos resultados permitiu chegar á conclusão que, embora o software utilizado não contenha até á data um modelo próprio e detalhado para fachadas envidraçadas de dupla pele com ventilação natural, este possui uma potencialidade promissora para efectuar uma simulação fiável. No entanto, diversas divergências significativas foram notadas e analisadas nos parâmetros comparados, nomeadamente a temperatura e o caudal, de modo a estabelecer algumas limitações do software.

Comparação dos programas Cypeterm e RCCTE-STE no âmbito da simulação dinâmica de edifícios

A presente dissertação tem como objetivo primordial realizar a comparação entre o programa de simulação monozona RCCTE-STE do LNEG e o programa de simulação dinâmica multizona Cypeterm que permite utilizar o motor de cálculo do EnergyPlus de forma a executar a simulação térmica de edifícios. Para tal foram considerados dois casos de estudo diferentes. O primeiro caso de estudo considerado foi um edifício de escritórios que funciona em open-space. É feita uma descrição detalhada dos dados inseridos nos dois programas, em particular os referentes aos elementos construtivos do edifício, aos sistemas de climatização e ventilação e aos perfis de ocupação, equipamentos e iluminação. Por fim realizou-se uma comparação crítica e exaustiva dos resultados entre os dois programas sendo que o Cypeterm foi designado como o melhor, devido às suas qualidades de cálculo do EnergyPlus e pela sua interface gráfica bastante intuitiva, que o torna bastante rápido e eficaz na introdução e alteração de dados. No segundo caso de estudo foi delineado um edifício com mais de 1000 m2 com múltiplos espaços no seu interior. Deste modo procedeu-se a uma comparação monozona face a uma simulação multizona que permitiu demonstrar que esta última é mais vantajosa e capaz, particularmente no dimensionamento do equipamento de climatização do edifício e análise energética de cada espaço. Foram também efetuadas alterações estruturais num dos edifícios estudados, de modo a perceber a sua influência a nível energética em qualquer edifício. De salientar ainda que todo este trabalho teve como base os regulamentos RCCTE e RSECE.

Sistema de isolamento térmico pelo exterior (ETICS): reabilitação térmica em edifícios de habitação

As preocupações crescentes com a redução do elevado consumo energético associadas à actual conjuntura económica, tornam premente a alteração do rumo seguido pelo sector da construção nas últimas décadas em Portugal, que se tornou dependente da procura de construção nova. A aposta na reabilitação térmica além de ser uma alternativa viável para combater a queda acentuada neste sector, permite a melhoria da eficiência energética dos edifícios. Sendo o sector residencial responsável por uma parte significativa do consumo de energia em Portugal, resultante de uma construção cuja rápida expansão prejudicou a sua qualidade e também devido ao aumento das exigências no que respeita ao conforto e à qualidade, surge a aplicação de isolamento térmico como uma das principais formas de intervenção. Existe uma grande diversidade de soluções para o reforço da protecção térmica da envolvente de edifícios de habitação, incidindo este estudo sobre a reabilitação térmica das paredes exteriores, dando especial destaque a um dos sistemas de isolamento térmico pelo exterior – ETICS (Sistema Compósito de Isolamento Térmico pelo Exterior). Além de existirem diferentes técnicas construtivas, a informação existente encontra-se dispersa, pelo que a presente dissertação pretende contribuir para um conhecimento mais aprofundado deste sistema e consequentemente auxiliar o seu crescimento no sector da construção. Nesse contexto, após enquadramento do tema no contexto da reabilitação térmica e energética, são apresentadas numa fase inicial as diferentes soluções de isolamento térmico de fachadas. Após a caracterização das opções existentes e em desenvolvimento, o estudo recai na apresentação dos diferentes constituintes do sistema ETICS e na sua aplicação, de modo a tornar perceptível o seu correcto funcionamento, essencial para a compreensão das suas vantagens e desvantagens. A análise do Guia de Aprovação Técnica Europeia de ETICS (ETAG 004) permite apreender as exigências que guiam a comprovação da sua qualidade. A identificação das principais patologias que afectam este sistema, as respectivas causas e tratamentos possíveis, antecedem a apresentação das conclusões e recomendações para desenvolvimentos futuros.

Reabilitação térmica de edifícios residenciais: propostas de intervenção

O parque edificado português, no que concerne ao setor residencial é genericamente um parque envelhecido. Uma parte significativa encontra-se bastante degradada, exigindo intervenções que visem melhorar as suas caraterísticas de habitabilidade, sendo que muitos deles por terem sido construídos antes da existência de qualquer regulamentação térmica, apresentam uma deficiente qualidade térmica e energética, que se traduz, fundamentalmente, em envolventes com um isolamento térmico insatisfatório ou inexistente. A reabilitação térmica e energética de edifícios constitui uma importante via para a correção de situações de inadequação funcional, proporcionando uma melhoria na qualidade térmica e nas condições de conforto dos ocupantes, permitindo reduzir o consumo de energia para aquecimento, arrefecimento, ventilação e iluminação, possibilitando ainda em muitos casos, a correção de patologias ligadas à presença de humidade e à degradação do aspeto nos edifícios. No trabalho, graças à investigação bibliográfica, publicações da especialidade, comunicações em seminários e sites comerciais, foram identificadas as principais patologias que podem ocorrer na envolvente opaca exterior de edifícios residenciais e apresentadas propostas de reabilitação térmica para os diversos elementos que a constituem (paredes, coberturas e pavimentos). Estudou-se mais pormenorizadamente as paredes, elementos da envolvente que regra geral apresentam maior área em contato com o ambiente exterior, apresentando soluções que recorrem à utilização de isolamento térmico pelo exterior, como é o caso dos ETICS e dos revestimentos aderentes constituídos por argamassas isolantes. Concluiu-se que, qualquer que seja o elemento a reabilitar, dispomos de soluções para a sua reabilitação térmica, a qual deve considerar aspetos técnicos, económicos, sociais e ambientais.

Modos projetuais de simulação: uso de ferramentas de simulação térmica no processo projetual de arquitetura

This thesis aims to describe and demonstrate the developed concept to facilitate the use of thermal simulation tools during the building design process. Despite the impact of architectural elements on the performance of buildings, some influential decisions are frequently based solely on qualitative information. Even though such design support is adequate for most decisions, the designer will eventually have doubts concerning the performance of some design decisions. These situations will require some kind of additional knowledge to be properly approached. The concept of designerly ways of simulating focuses on the formulation and solution of design dilemmas, which are doubts about the design that cannot be fully understood nor solved without using quantitative information. The concept intends to combine the power of analysis from computer simulation tools with the capacity of synthesis from architects. Three types of simulation tools are considered: solar analysis, thermal/energy simulation and CFD. Design dilemmas are formulated and framed according to the architect s reflection process about performance aspects. Throughout the thesis, the problem is investigated in three fields: professional, technical and theoretical fields. This approach on distinct parts of the problem aimed to i) characterize different professional categories with regards to their design practice and use of tools, ii) investigate preceding researchers on the use of simulation tools and iii) draw analogies between the proposed concept, and some concepts developed or described in previous works about design theory. The proposed concept was tested in eight design dilemmas extracted from three case studies in the Netherlands. The three investigated processes are houses designed by Dutch architectural firms. Relevant information and criteria from each case study were obtained through interviews and conversations with the involved architects. The practical application, despite its success in the research context, allowed the identification of some applicability limitations of the concept, concerning the architects need to have technical knowledge and the actual evolution stage of simulation tools

Modos projetuais de simulação: uso de ferramentas de simulação térmica no processo projetual de arquitetura

This thesis aims to describe and demonstrate the developed concept to facilitate the use of thermal simulation tools during the building design process. Despite the impact of architectural elements on the performance of buildings, some influential decisions are frequently based solely on qualitative information. Even though such design support is adequate for most decisions, the designer will eventually have doubts concerning the performance of some design decisions. These situations will require some kind of additional knowledge to be properly approached. The concept of designerly ways of simulating focuses on the formulation and solution of design dilemmas, which are doubts about the design that cannot be fully understood nor solved without using quantitative information. The concept intends to combine the power of analysis from computer simulation tools with the capacity of synthesis from architects. Three types of simulation tools are considered: solar analysis, thermal/energy simulation and CFD. Design dilemmas are formulated and framed according to the architect s reflection process about performance aspects. Throughout the thesis, the problem is investigated in three fields: professional, technical and theoretical fields. This approach on distinct parts of the problem aimed to i) characterize different professional categories with regards to their design practice and use of tools, ii) investigate preceding researchers on the use of simulation tools and iii) draw analogies between the proposed concept, and some concepts developed or described in previous works about design theory. The proposed concept was tested in eight design dilemmas extracted from three case studies in the Netherlands. The three investigated processes are houses designed by Dutch architectural firms. Relevant information and criteria from each case study were obtained through interviews and conversations with the involved architects. The practical application, despite its success in the research context, allowed the identification of some applicability limitations of the concept, concerning the architects need to have technical knowledge and the actual evolution stage of simulation tools

Modos projetuais de simulação: uso de ferramentas de simulação térmica no processo projetual de arquitetura

This thesis aims to describe and demonstrate the developed concept to facilitate the use of thermal simulation tools during the building design process. Despite the impact of architectural elements on the performance of buildings, some influential decisions are frequently based solely on qualitative information. Even though such design support is adequate for most decisions, the designer will eventually have doubts concerning the performance of some design decisions. These situations will require some kind of additional knowledge to be properly approached. The concept of designerly ways of simulating focuses on the formulation and solution of design dilemmas, which are doubts about the design that cannot be fully understood nor solved without using quantitative information. The concept intends to combine the power of analysis from computer simulation tools with the capacity of synthesis from architects. Three types of simulation tools are considered: solar analysis, thermal/energy simulation and CFD. Design dilemmas are formulated and framed according to the architect s reflection process about performance aspects. Throughout the thesis, the problem is investigated in three fields: professional, technical and theoretical fields. This approach on distinct parts of the problem aimed to i) characterize different professional categories with regards to their design practice and use of tools, ii) investigate preceding researchers on the use of simulation tools and iii) draw analogies between the proposed concept, and some concepts developed or described in previous works about design theory. The proposed concept was tested in eight design dilemmas extracted from three case studies in the Netherlands. The three investigated processes are houses designed by Dutch architectural firms. Relevant information and criteria from each case study were obtained through interviews and conversations with the involved architects. The practical application, despite its success in the research context, allowed the identification of some applicability limitations of the concept, concerning the architects need to have technical knowledge and the actual evolution stage of simulation tools

Auditorias energéticas: certificação energética de edifícios

O presente trabalho visa apresentar a correcta aplicação dos novos regulamentos energéticos na construção de novos edifícios. O edifício em análise trata-se de um Grande Edifício de Serviços (GES) e como tal encontra-se no âmbito do Decreto-Lei nº 79 de 4 de Abril de 2006 (RSECE). Foi efectuado uma análise dos requisitos térmicos do edifício verificando-se que o mesmo cumpre com os requisitos mínimos definidos no Decreto-Lei nº 80 de 4 de Abril de 2006 (RCCTE), tal como definido no RSECE. Posteriormente efectuou-se uma simulação dinâmica multizona do edifício através do software VisualDOE para efeitos de dimensionamento dos equipamentos de climatização. Esta simulação implicou calibrar o modelo segundo os parâmetros definidos pelo projectista de AVAC e teve como objectivo final estabelecer as potências máximas de aquecimento e de arrefecimento. Após a revisão do projecto de AVAC, e confirmação que o mesmo cumpre com os parâmetros exigidos no RSECE, foi realizada uma nova simulação multizona com o intuito de classificar o edifício segundo o descrito no Decreto-Lei nº 78 de 4 de Abril de 2006 (SCE). Para efeitos de registo do edifício na ADENE é obrigatório a existência de um Plano de Manutenção Preventiva (PMP) pelo que foi estabelecido, neste trabalho, quais os pontos essenciais que um PMP deve ter. Realizou-se, por último, uma nova simulação para determinar se eventuais alterações no projecto poderiam melhorar a classe energética do edifício.

Simulação Dinâmica do Centro de Dia e Apoio à Terceira Idade de Leça do Balio

Pela importância que os edifícios têm na utilização de energia, a avaliação do seu desempenho energético é de grande relevância, uma vez que, em grande parte, passa por estes a concretização das metas europeias definidas para 2020, no que concerne à diminuição da utilização de energia. Tendo em conta que os edifícios representam 40% do consumo de energia total, e estando o sector em expansão, esta realidade obriga a uma procura de soluções integradas de arquitetura e engenharia que promovam a sustentabilidade dos edifícios. Foi efetuado um estudo num edifício constituído por dois corpos, um mais antigo que funciona como centro de dia e um mais recente que funciona como lar, localizados no concelho de Matosinhos, onde se identificaram os pontos de maior consumo energético, para os quais foram sugeridas alterações no sentido de baixar os custos com a factura energética. Nesta dissertação foi utilizado um software de simulação dinâmica para avaliação do comportamento térmico do edifício nas condições atuais e, posteriormente, foram simulados outros cenários com alterações ao nível da envolvente térmica dos edifícios e dos seus sistemas técnicos, que permitiram identificar algumas medidas de melhoria de eficiência energética. As medidas de melhoria sugeridas implicam uma redução energética, ao nível do consumo de água quente sanitária, consumo de gás natural e electricidade. De entre essas medidas, e com um payback inferior a 8 anos e meio, destacam-se a instalação de redutores de caudal, a substituição da caldeira e da bomba de recirculação, a instalação de painéis solares térmicos e a redução da quantidade de lâmpadas.

Avaliação do impacte das pontes térmicas no desempenho térmico dos edifícios do Campus da FCT/UNL - análise numérica

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologias da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau Mestre em Engenharia Civil – Reabilitação de Edifícios

Avaliação do impacte dos solários no desempenho energético de edifícios residenciais

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil

Projeto de Térmica: Aplicação do Novo Regulamento de Desempenho Energético dos Edifícios de Habitação Novos

Neste trabalho estudou-se a nova regulamentação de térmica em edifícios, Decreto-Lei nº 118/2013, dando particular ênfase ao Regulamento de Desempenho Energético dos Edifícios de Habitação, REH. Para o efeito, aplicou-se a metodologia definida nesta legislação a um edifício de habitação unifamiliar e compararam-se os resultados obtidos com os resultados da ferramenta de cálculo automático elaborada pelo ITEcons. Fizeram-se ainda várias simulações para as diferentes zonas climáticas possíveis e comparou-se também com o mesmo edifício mas admitindo que todas as soluções construtivas são as de referência.

Simulação de sistemas solares passivos usando materiais de mudança de fase (PCMs)

O gradual consumo de energia primária a nível mundial deu origem a uma crise não só ambiental como também económica, proveniente das limitações das reservas energéticas e do fornecimento. Estas inquietações têm levado a um estudo cada vez mais aprofundado no que concerne à eficiência energética de edifícios. É neste contexto que surge o estudo da aplicação dos materiais de mudança de fase (PCM) na térmica dos edifícios. O presente trabalho consiste no estudo da influência da introdução de materiais de mudança de fase no comportamento térmico de um edifício. Foi analisada uma simulação numérica para um sistema solar passivo de ganho direto, por um programa de simulação designado EXTEND™. Efetuou-se, também, o estudo paramétrico de determinadas propriedades associadas aos materiais de mudança de fase. Após a análise, foi testado o impacto, em termos de conforto, da utilização de materiais de mudança de fase em sistemas solares passivos de ganho direto.

Caracterização experimental e numérica do desempenho térmico de um edifício "gaioleiro": identificação de oportunidades de melhoria

O sector dos edifícios é responsável por uma percentagem significativa dos consumos de energia primária e de energia eléctrica em Portugal, associada principalmente ao conforto térmico dos seus ocupantes. A União Europeia pretende uma redução de 20%, até 2020, dos consumos de energia e consequentes emissões de CO2 através da melhoria da eficiência energética dos edifícios públicos e residenciais. Em Portugal, o Plano Nacional para a Eficiência Energética (PNAEE) tem por objectivo obter uma poupança anual de energia de pelo menos 1% até ao ano de 2016, tomando como base a média de consumos de energia final, registados entre 2001 e 2005. Neste contexto, os edifícios anteriores a 1990 (primeira versão do RCCTE) podem apresentar um potencial significativo de melhoria da sua eficiência energética com base na sua reabilitação. Os edifícios “Gaioleiros” (1880 – 1930) constituindo uma parte importante do património histórico da cidade de Lisboa, para os quais a informação sobre o seu desempenho térmico é limitada, considerou-se pertinente efectuar um estudo destinado à sua caracterização experimental e numérica, face à especificidade do comportamento térmico das suas paredes caracterizadas pela elevada espessura. No presente trabalho, apresenta-se a metodologia e os resultados experimentais da medição da resistência térmica das paredes e da medição das necessidades térmicas de aquecimento da habitação. Estes resultados experimentais foram utilizados na validação do modelo de simulação térmica da habitação, que posteriormente serviu para avaliar as suas necessidades térmicas de aquecimento (Nic) e de arrefecimento (Nvc), identificar oportunidades de melhoria e avaliar o respectivo potencial de reabilitação. Neste trabalho, como contributos para uma reabilitação sustentável, apresentam-se avaliações de oportunidades de melhoria com base em estratégias de reforço do isolamento térmico. Dos resultados obtidos concluiu-se que melhorando o isolamento térmico das paredes e vãos envidraçados é possível baixar consideravelmente os consumos de energia associados à habitação, cumprindo assim as exigências estabelecidas no RCCTE ao nível dos requisitos de qualidade térmica da envolvente e consumos energéticos para edifícios novos e grandes reabilitações.

Projeto de AVAC e classificação energética de uma cafetaria

Trabalho Final de mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil