ID: 60726482
01-07-2015
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País: Portugal
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Period.: Bimestral
Área: 17,50 x 22,72 cm²
Âmbito: Outros Assuntos
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patologia e reabilitação de edifícios
argamassas para correções
de pontes térmicas:
performance térmica e avaliação
Ana Brás1, Fábio Gonçalves2, Pedro Faustino3
1
Professora Adjunta Convidada, Secção de Construção e Ambiente, ESTBarreiro – Instituto Politécnico de Setúbal, Engª Civil, Sustainable Innovation Centre, Instituto de Soldadura e Qualidade
2
Engº Civil, Secção de Construção e Ambiente, ESTBarreiro – Instituto Politécnico de Setúbal.
3
Engº Civil, LEB-Projectistas e Consultores em Reabilitação de Construções, Lda.
1. INTRODUÇÃO
Vários estudos mostram que as pontes térmicas são responsáveis por cerca de 30%
das perdas de calor no período de inverno,
aumentando significativamente o consumo de
energia para as necessidades de aquecimento.
Outro efeito das pontes térmicas é o arrefecimento das superfícies interiores nessas áreas,
resultando em condensações mais elevadas
e o crescimento de bolores e fungos, gerando uma diminuição da qualidade do ar. Isto
leva, consequentemente, a problemas para
os ocupantes como alergias, asma e outros
problemas que afetam a saúde respiratória.
Além disso, podem levar à degradação dos
materiais e a outras anomalias, aumentando
a necessidade de manutenção ou reabilitação.
A reabilitação de edifícios torna-se cada vez
mais uma necessidade em Portugal, visando
este tema uma tendência crescente em direção à sustentabilidade. Atualmente, existem
boas soluções específicas para os problemas
referidos. No entanto, estas soluções requerem um investimento inicial elevado. O alto
consumo de energia dos edifícios e a crise
financeira levam à procura por soluções a um
custo acessível, e que promovam a reabilitação
energética.
Pretende-se, assim, analisar de que forma es-
pecifica as correções das pontes térmicas com
argamassas poderiam levar a reduções significativas de custos de energia e minimização
ou eliminação dos efeitos de condensações,
recorrendo a intervenções de baixo custo.
2. ESTUDO DAS ARGAMASSAS
2.1. Seleção das argamassas
Para a realização deste estudo foram desenvolvidas diversas composições de argamassas
com comportamento térmico melhorado,
sendo analisadas por meio de ensaios em
laboratório e por fim selecionadas, de acordo
com as Normas Europeias. Pretendeu-se, posteriormente, estudar o desempenho destas
argamassas, quando aplicadas nas zonas das
pontes térmicas de uma habitação existente
construída na década de 80.
Dentro da gama de composições de argamassa
estudadas, foram selecionadas as que apre-
sentam valores que se enquadram dentro dos
requisitos da Tabela 1.
Com base nos resultados relativos aos estados
fresco e endurecido, decidiu-se efetuar simulações higrotérmicas, por meio a analisar-se
qual seria a contribuição de cada uma destas
composições de argamassa estudadas na
minimização dos efeitos de condensação
numa moradia existente que apresentasse
esta problemática.
2.2. Avaliação do desempenho energético de
uma habitação existente – Situação inicial
O edifício original é constituído por dois pisos
acima do solo e a envolvente vertical exterior
opaca da habitação é constituída por um único pano de alvenaria de tijolo, sem qualquer
tipo de isolamento térmico e com um reboco
exterior em cimento. Os principais detalhes
estruturais da habitação que foram utilizados
para estudos de simulação encontram-se re-
> Tabela 1: Requisitos de argamassas de reboco com comportamento térmico melhorado de acordo com a NP EN 998-1.
.
Resistência à
compressão
(MPa)
Coeficiente de absorção de
água por capilaridade
(kg/m2.min0,5)
Permeabilidade
ao vapor de água
(Kg/m.s.Pa)
Condutibilidade
térmica
(W/m.ºC)
* 0,4
) 0,40
* 1,29 x 10 -11
) 0,20
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Corte: 2 de 4
> Tabela 2: Detalhes estruturais da habitação.
.
Elementos estruturais
Características
Características térmicas
Estrutura porticada
Betão armado
Sem isolamento térmico
Envolvente
Paredes de tijolo
Sem isolamento térmico
Terraço
Betão armado
Sem isolamento térmico
Aberturas
Sistema de alumínio extrudido
com vidros duplos
Vidros duplos: 6 (16) 6
Piso térreo
Betão armado
Sem isolamento térmico
sumidos na Tabela 2. As envolventes verticais
opacas e a estrutura porticada apresentam
mais de 30% da área total da construção, o que
leva à necessidade de uma análise detalhada
relativa a avaliação energética destes elementos sobre o edifício.
A análise do consumo específico de energia
para o aquecimento da habitação foi realizada
de acordo com a norma EN ISO 13790.
Na fase de aquecimento (Figura 1), verifica-se
que a soma do poder de dissipação de calor (Q)
nas pontes térmicas da habitação é da mesma
magnitude que as perdas de calor na cobertura
e muito mais elevada do que nas envelopes
opacas verticais ou aberturas. Esta situação
é parcialmente responsável pelo fenómeno de
condensação encontrado no interior do edifício,
nomeadamente nas pontes térmicas, onde a
humidade relativa interior era igual a 80% e a
temperatura interior durante o período de in-
verno foi apenas de 16ºC, mesmo considerando
a utilização de dispositivos de aquecimento.
2.3. Avaliação do desempenho energético da
habitação existente – Correção das pontes
térmicas
Pretendeu-se estudar como determinadas
correções específicas nas pontes térmicas
com as composições de argamassa desenvolvidas, poderiam levar a importantes poupanças de energia e minimização dos efeitos
de condensação.
Os cenários testados (Tabela 3) correspondem
à remoção da argamassa de reboco existente
na zona das pontes térmicas e a substituição
por uma das novas argamassas otimizadas
(Cref-HL5, CH50, CH70, CNH50* e CC70 – Cenários 1 a 5). O cenário 6 corresponde à remoção
de todo o reboco da envolvente vertical opaca
W/ºC
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Corte: 3 de 4
micas, foi realizada uma avaliação preliminar
termo-higrométrica de acordo com o método
de Glaser (ISO 13788), para avaliar qualquer
formação de condensação (Figura 3).
Esta análise foi realizada considerando-se
condições higrotérmicas médias no interior
de edifícios (HR = 80% e T = 16ºC).
Os resultados relativos à formação de condensações segundo o método de Glaser são
apresentados na Figura 3.
650
600
550
500
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
Q Envolventes
Q Aberturas
Q Cobertura
Q Pontes térmicas Q Pontes térmicas
estruturais
lineares
Q Renovações
do ar
Q Locais não
aquecidos
Perdas de calor no período de inverno
>1
2.4. Avaliação económica do caso de estudo
– Análise de cenários sobre o desempenho
térmico
> Tabela 3: Análise térmica dos cenários adotados para a habitação.
.
Cenário
0
Situação original (Cref-CEM II): Reparação do reboco existente exterior
1
Correção das pontes térmicas: Cref-HL5
2
Correção das pontes térmicas: CH50*
3
Correção das pontes térmicas: CH70
4
Correção das pontes térmicas: CNH50*
5
Correção das pontes térmicas: CC70
6
Nova argamassa de reboco exterior em toda a área envolvente: CH70
(kWh/m2.ano) são apresentados na Figura 2.
De forma a testar o modo como cada um dos
cenários anteriores conduz à minimização dos
problemas de condensação nas pontes tér-
12%
1700
10%
1600
85
8%
80
6%
75
4%
70
2%
Pressão de vapor (Pa)
95
90
Poupança energética (%)
Consumo de energia para aquecimento
(kwh/m2.yr)
(constituído por Cref-CEM II) e substituição do
mesmo por CH70.
Os resultados da simulação relativa à variação
do consumo de energia para aquecimento
1500
Sat P-3: CH70
1400
Sat P-2: CH50*
1300
Sat P-4: CNH50*
1200
Sat P-5: CC70
1100
Sat P-1: Cref-HL5
1000
65
0%
0: Cenário original 1: Ponte térmica
(Cref-CEM II)
(Cref-HL5)
2: Ponte térmica:
CH50*
3: Ponte térmica: 4: Ponte térmica: 5: Ponte térmica:
CH70
CNH50*
CC70
Int
900
6: Reboco novo
em toda a área
da envolvente
vertical: CH70
Sat P-0: Situação original
Ext
P Real
análise
800
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
Sd (m)
Cenários
>2
A eficácia do benefício económico apenas
ocorre quando o custo de investimento inicial
é ultrapassado pelo custo que resulta do consumo acumulado de energia para aquecimento
ou arrefecimento das edificações.
Para os cenários testados anteriormente, foi
efetuada uma avaliação económica relativamente ao custo de energia elétrica e a sua taxa
de crescimento anual em edifícios residenciais
portugueses.
Para esta habitação específica localizada em
Lisboa e segundo o ponto de vista técnico,
os cenários 2, 3, 4 e 5 são os únicos casos
possíveis para corrigir as pontes térmicas sem
levar ao fenómeno de condensação (Figura 4).
Passados 10 anos sobre a intervenção, a
Situação
>3
> Figura 1: Perdas de calor na habitação – Condições originais (Período de inverno).
> Figura 2: Consumo de energia para aquecimento (barras) para os 6 cenários testados para o melhoramento térmico da habitação.
> Figura 3: Diagrama de Glaser na zona das pontes térmicas para os diferentes 6 cenários.
> Figura 4: Previsão da evolução do custo global, utilizando composições específicas (cenários 0, 2, 3, 4 e 5) para a correção de pontes térmicas.
5
5,5
6
6,5
7
7,5
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Área: 17,50 x 12,89 cm²
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Corte: 4 de 4
350
0: Cref-CEM II
Custo global (euros/m2)
300
5: CC70
250
4: CNH50*
200
2: CH50*
3: CH70
150
100
50
0
2013
2014
2015
2016
2017
2018
2019
2020
2021
2022
2023
2024
2025
Tempo (anos)
>4
utilização do cenário 3 leva a uma poupança
económica muito superior relativamente à
das restantes soluções: Cenário 3: 75 € /m2;
Cenário 2: 45 € /m2; Cenário 4: 6.5 € /m2 e Cenário
5: 2.0 € /m2.
3. CONCLUSÕES
A fim de estudar o comportamento térmico de
uma habitação típica de Lisboa dos anos 80,
várias argamassas, foram desenvolvidas e
otimizadas por forma a melhorar as suas propriedades térmicas, para aplicação das mesmas
em zonas de pontes térmicas de edifícios, por
forma a minimizar os consumos de energia.
Das argamassas selecionadas, vários cenários foram considerados. Quando comparado
com a situação original, o cenário 3 leva a uma
poupança de energia de 8%, muito superior
às poupanças obtidas pelo cenário 4 ou 5.
O cenário 6, que corresponde à intervenção
dispendiosa, através da substituição de todo
o reboco exterior original pela composição
CH70, representa apenas 11% de poupança
energética. Do ponto de vista do fenómeno
de condensação, a comparação entre a construção original (cenário 0) e as cinco soluções
alternativas permitiu verificar que é preferível
aplicar a composição CH70 na superfície exterior das pontes térmicas (cenário 3).
Foi realizada uma avaliação económica no
que concerne ao custo de energia elétrica
e sua taxa de crescimento/ano em edifícios
residenciais portugueses. Os resultados mostram que o uso da composição CH70 (cenário
3) para a correção de pontes térmicas tem um
retorno de 3 anos (2016), quando comparado
com a simples reparação do reboco externo
(cenário 0).