INSTITUTO POLITÉCNICO DA GUARDA
ESCOLA SUPERIOR DE TECNOLOGIA E GESTÃO
RELATÓRIO DE ESTÁGIO
CATARINA DIAS SORRILHA
RELATÓRIO
PARA
A
OBTENÇÃO
DO
DIPLOMA
DE
ESPECIALIZAÇÃO TECNOLÓGICA EM CONDUÇÃO DE OBRA
Julho/2010
Relatório de Estágio
Resumo
O presente relatório de estágio baseou-se na pesquisa e investigação do conceito
de arquitectura bioclimática, devido à sua relevante importância relacionada com os
problemas ambientais existentes actualmente, e que se prevêem no futuro.
Face à conjectura económica mundial, à crescente consciência de que fontes energéticas como o petróleo não são eternas, é cada vez mais importante apreender os princípios bioclimáticos e aplicá-los na concepção nos edifícios de modo a aumentar a sustentabilidade dos mesmos.
A par do trabalho de pesquisa, procedeu-se ao acompanhamento de algumas das
obras (habitações unifamiliares) fiscalizadas pelo departamento de fiscalização da C.M.
de Tarouca de modo a verificar técnicas de execução de isolamento técnico.
I
Relatório de Estágio
Agradecimentos
Este relatório de estágio não teria sido possível de realizar sem a ajuda do Sr.
Eng.º Américo Correia, agradecendo desde já todo o auxílio prestado.
Pela constante disponibilidade, ensinamentos, comentários e melhoramentos propostos, sinceros agradecimentos ao Sr. Prof. José Carlos Almeida.
II
Índice
1.
Ficha de identificação ................................................................................................................................ 4
2.
Plano de estágio curricular ....................................................................................................................... 5
3.
Caracterização sumária da instituição ..................................................................................................... 6
4.
Objectivos de trabalho .............................................................................................................................. 7
5.
Metodologia utilizada ................................................................................................................................ 8
6.
Trabalho desenvolvido .............................................................................................................................. 9
6.1. Arquitectura Bioclimática ........................................................................................................................ 9
6.2. Necessidades energéticas e conforto ...................................................................................................... 10
6.3. Geometria Solar ...................................................................................................................................... 10
6.4. Sistemas solares passivos e seus princípios ........................................................................................... 11
6.4.1. Sistemas de ganho directo ............................................................................................................. 11
6.4.2. Sistemas de ganho indirecto .......................................................................................................... 12
6.4.3. Sistema de ganho indirecto (isolado) ........................................................................................... 15
6.4.4. Sistemas passivos de arrefecimento .............................................................................................. 16
6.5. Materiais, técnicas e regras práticas de projecto ................................................................................. 21
6.5.1. Localização do edifício................................................................................................................... 21
6.5.2. Forma e orientação do edifício...................................................................................................... 21
6.5.3. Protecção natural dos ventos ........................................................................................................ 22
6.5.4. Fachada Norte do edifício ............................................................................................................. 22
6.5.5. Distribuição dos espaços interiores .............................................................................................. 23
6.5.6. Entrada protegida .......................................................................................................................... 23
6.5.7. Orientação de fachadas envidraçadas .......................................................................................... 24
6.5.8. Clarabóias e outros dispositivos de iluminação natural ............................................................. 28
6.5.9. Dispositivos de sombreamento ...................................................................................................... 28
6.5.10. Isolamento exterior ...................................................................................................................... 31
6.6. Sistemas solares activos .......................................................................................................................... 32
6.6.1. Solar Térmico ................................................................................................................................. 32
6.6.2. Solar Fotovoltaico .......................................................................................................................... 33
6.7. Acompanhamento de obras .............................................................................................................. 35
7.
Conclusão ................................................................................................................................................. 41
8.
Bibliografia ............................................................................................................................................... 42
Relatório de Estágio
Índice de Figuras
Figura 1. - A energia solar e o edifício [1]. ............................................................................................... 10
Figura 2. - Percursos do Sol ao longo do ano [2]. .................................................................................... 11
Figura 3. - Sistema ganho directo [2]. ....................................................................................................... 12
Figura 4. - Parede de trombe [2]................................................................................................................ 12
Figura 5. - Parede de trombe [2]................................................................................................................ 13
Figura 6. - Parede de trombe [1]................................................................................................................ 14
Figura 7. - Coluna de água [2].................................................................................................................... 15
Figura 8. - Sistema ganho isolado [2]. ....................................................................................................... 15
Figura 9. - Moradia unifamiliar com estufa – Inverno e Verão com protecção de vegetação [2]. .. 16
Figura 10. - Ventilação transversal [2]. ...................................................................................................... 17
Figura 11. - Esquema de funcionamento de chaminé solar [3]. .............................................................. 18
Figura 12. - Arrefecimento pelo solo [2]. .................................................................................................... 18
Figura 13. - Esquema de funcionamento de um sistema de arrefecimento / ventilação durante um
dia de Verão [2]................................................................................................................................................ 19
Figura 14. - Arrefecimento evaporativo [2]. .............................................................................................. 19
Figura 15. - Cobertura ajardinada [1]. ....................................................................................................... 20
Figura 16. - Edifício com cobertura ajardinada [1].................................................................................. 21
Figura 17. - Esquema da correcta orientação de um edifício [3]. ........................................................... 22
Figura 18. - Protecção natural dos ventos [3]. ........................................................................................... 22
Figura 19. - Fachadas a Norte protegidas [1]. ........................................................................................... 23
Figura 20. - Zona do vestíbulo (corpo mais pequeno intermédio - cinza) [1]. ...................................... 23
Figura 21. - Palas sombreadoras: a) Inverno; b) Verão [3]. ................................................................... 24
Figura 22. - Percurso do Sol no Inverno [2]. .............................................................................................. 26
Figura 23. - Percurso do Sol no Verão [2]. ................................................................................................. 27
Figura 24. - Várias situações de aproveitamento de luz zenital [4]. ....................................................... 28
Figura 25. - Exemplo de sombreamento com uma árvore de folha caduca no Inverno (a) e no Verão
(b) [3].
................................................................................................................................................... 29
Figura 26. - Exemplo de um sombreamento com uma trepadeira [3]. .................................................. 30
Figura 27. - Sombreamento com perfis de alumínio [5]. .......................................................................... 30
Figura 28. - Sombreamento de um edifício com uso de ripado de madeira [3].................................... 30
Figura 29. - Exemplo de um isolamento exterior [6]. ............................................................................... 31
Figura 30. - Energia solar [1] ....................................................................................................................... 32
Figura 31. - Esquema do funcionamento de um painel [1]. ..................................................................... 33
Figura 32. - Colectores fotovoltaicos [1]. .................................................................................................... 34
Figura 33. - Deficiente impermeabilização da cave; ausência de dreno periférico de águas pluviais. ..... 36
Figura 34. - Ausência de remate no arranque de sistema ETIC’s ......................................................... 36
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2
Relatório de Estágio
Figura 35. - O isolamento (capoto) não dobrou/rematou contra a caixilharia ..................................... 37
Figura 36. - Incumprimento da segurança dos andaimes ........................................................................ 37
Figura 37. - Isolamento térmico na cobertura ........................................................................................... 38
Figura 38. - Dreno de águas pluviais ........................................................................................................... 38
Figura 39. - Correcta aplicação do isolamento térmico (capoto), soleira cortada para evitar uma
ponte térmica ................................................................................................................................................... 39
Figura 40. - Isolamento exterior com capoto ............................................................................................. 39
Figura 41. - Isolamento com roofmate. ....................................................................................................... 40
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Relatório de Estágio
1.
Ficha de identificação
Nome: Catarina Dias Sorrilha
Nome da instituição: Câmara Municipal de Tarouca
Morada: Av. Dr. Alexandre Taveira Cardoso
3610-128 Tarouca
Telefone: 254 677 420
Fax: 254 678 552
Período de estágio: Início: 10/08/2009 Fim: 09/11/2009
Total de horas: 540 horas
Supervisor da empresa: Eng.º Américo Santos Correia
Orientador de estágio: Prof. José Carlos Almeida
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Relatório de Estágio
2.
Plano de estágio curricular
Este estágio curricular assentou essencialmente num trabalho de pesquisa sobre
princípios fundamentais do isolamento térmico e suas repercussões na perspectiva da
arquitectura bioclimática, de modo a maximizar o conforto térmico de cada edifício.
Acompanhando este trabalho de pesquisa, fez-se o acompanhamento do departamento de fiscalização da C. M. de Tarouca na sua vertente prática (Anexo).
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5
Relatório de Estágio
3.
Caracterização sumária da instituição
Sector de actividade: Divisão de Gestão Urbanística e Ambiente
Sede: Câmara Municipal de Tarouca
Número de trabalhadores no local onde realizou o estágio: 25
Sectores de divisão: Eng.º Civil, Eng.º Ambiente, Eng.º Agrónomo, Eng.º Florestal, sector administrativo, sector de fiscalização e sector topográfico.
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6
Relatório de Estágio
4.
Objectivos de trabalho
Pretende-se com este trabalho apreender os conhecimentos sobre os princípios
fundamentais da arquitectura bioclimática de modo a alargar capacidades com o recurso
a casos práticos, e com vista à aplicação dos conhecimentos teórico-práticos na actividade profissional.
Compreender as diferentes técnicas utilizadas na arquitectura bioclimática de
modo a que no seu todo contribuam para um máximo aproveitamento face às condições
climáticas existentes em cada local.
Distinguir o uso e a correcta aplicação de materiais de construção e identificar
regras práticas de projecto utilizando soluções para a arquitectura bioclimática, de modo
a potencializar os sistemas solares passivos de acordo com cada espaço, edifício e localização geográfica.
RELATÓRIO PARA A OBTENÇÃO DO DIPLOMA DE ESPECIALIZAÇÃO TECNOLÓGICA EM CONDUÇÃO DE OBRA
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Relatório de Estágio
5.
Metodologia utilizada
Para a realização do presente relatório, foi facultada alguma documentação, bem
como algumas referências bibliográficas por parte do supervisor de estágio, de modo a
orientar o trabalho de pesquisa realizada na internet.
Deste modo, além de comunicações pessoais por parte do supervisor de estágio,
essencialmente o presente trabalho resulta de uma revisão bibliográfica sobre conceitos
de arquitectura bioclimática.
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Relatório de Estágio
6.
Trabalho desenvolvido
O panorama mundial é de preocupação no que concerne a recursos energéticos e
sua escassez, mas também na preservação do ambiente e sua sustentabilidade.
Ao encontro destas inquietações estão as estratégias possíveis a adoptar e a potencialização dos sistemas solares passivos na construção dos edifícios.
O conceito de arquitectura bioclimática ou arquitectura solar passiva, tem sido
atribuído a um tipo de arquitectura, que atribui ao clima um parâmetro importante, tendo o sol, na sua interacção com o edifício, um papel fulcral.
Mais que o conceito, ou a designação, importa apreender os princípios, as regras
simples, de modo a que variáveis climáticas como o sol, o vento, a água, interajam com
as construções de modo a potencializar o conforto térmico das mesmas.
6.1. Arquitectura bioclimática
A arquitectura bioclimática, tem como objectivo fundamental a concepção arquitectónica e os materiais utilizados satisfação a integração do edifício com o meio
ambiente. Os recursos naturais utilizados, para essa integração são: a paisagem, os
materiais típicos do local e as fontes de energia renováveis. Estes edifícios utilizam a
energia solar para iluminação e aquecimento, usando processos naturais (passivos) de
captação, armazenamento e transferência de energia e ainda de ventilação.
As variações climáticas que mais influenciam os edifícios, em termos de transferência de calor, são a temperatura do ar exterior e a radiação solar. A temperatura do ar,
que sendo a variável indutora das trocas de calor através da envolvente do edifício,
determina o estabelecimento de fluxos energéticos do interior para o exterior. Estes fluxos que ocorrem fundamentalmente no período de Inverno, tratam-se neste caso de perdas térmicas, um dos principais aspectos a ter atenção no projecto. A redução das perdas
constituiu uma das medidas mais eficazes no sentido de melhorar as condições de conforto no interior dos edifícios. As medidas normalmente adoptadas resultam na utilização de soluções de isolamento térmico nos elementos opacos (paredes, coberturas e
pavimentos) e/ou da utilização de vidros duplos nos vãos envidraçados. Enquanto que
no Verão o sentido do fluxo tem tendência a inverter-se, passando-se a uma situação de
ganhos térmicos por troca de calor, em que o fluxo de transferência de calor, tem o sentido exterior – interior. Esta situação contribui para aumentar a carga térmica do edifício
RELATÓRIO PARA A OBTENÇÃO DO DIPLOMA DE ESPECIALIZAÇÃO TECNOLÓGICA EM CONDUÇÃO DE OBRA
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Relatório de Estágio
e consequentemente a sua temperatura interna. Este fenómeno é de evitar numa situação
de Verão [1].
6.2 Necessidades energéticas e conforto
As principais necessidades energéticas num edifício estão normalmente associadas ao aquecimento/arrefecimento ambiente e também à iluminação, que resultam das
necessidades de conforto térmico e visual. A iluminação natural, proporcionada pela luz
solar é um importante factor de conforto visual, como o demonstram diversos estudos
que as pessoas se sentem mais confortáveis com a iluminação natural do que com uma
iluminação artificial [1].
O conforto térmico está associado às sensações de calor e frio. Um ser humano
está numa situação de conforto térmico quando atinge um estado de neutralidade térmica, ou seja, quando não deseja um ambiente nem mais quente nem mais frio. Há outros
parâmetros que condicionam a sensação térmica, associados à transferência de calor do
corpo para o exterior: humidade do ar, temperatura das superfícies, movimento do ar e
nível de actividade. Um edifício deve ainda satisfazer exigências de qualidade do ar, por
razões de saúde ou higiene [1]. Na figura 1 pode-se verificar a interacção de um edifício
com a energia solar.
Figura 1. -
A energia solar e o edifício [1].
6.3. Geometria Solar
Segundo [2], é importante conhecer os diferentes percursos do sol ao longo do dia
para as diferentes estações do ano no sentido de:
RELATÓRIO PARA A OBTENÇÃO DO DIPLOMA DE ESPECIALIZAÇÃO TECNOLÓGICA EM CONDUÇÃO DE OBRA
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Relatório de Estágio
– Aproveitar da melhor forma os ganhos solares para o interior do edifício nos
casos em que o contributo da radiação se afigura necessário;
– Restringir a sua entrada, nos casos em que o mesmo efeito se afigura inconveniente.
Na figura 2 pode-se visualizar o percurso do sol durante o dia ao longo do ano.
Figura 2. -
Percursos do Sol ao longo do ano [2].
6.4. Sistemas solares passivos e seus princípios
Os sistemas solares passivos têm como objectivo o aproveitamento dos ganhos
solares para aquecimento do ambiente. Usam processos naturais (passivos) para funcionarem. Segundo [1] é usual classificar os sistemas passivos em 2 grupos: de ganho
directo ou de ganho indirecto.
6.4.1. Sistemas de ganho directo
Este é o sistema solar passivo mais simples e usual. O espaço interior é aquecido
directamente através da radiação solar, que, para esse efeito entra no edifício por vãos
envidraçados, como se apresenta na figura 3. Neste sistema, o próprio edifício é usado
como um colector solar. Há, no entanto, que assegurar o armazenamento e distribuição
da energia ganha, de forma a poder ser utilizada em períodos em que é mais necessária
– á noite.
RELATÓRIO PARA A OBTENÇÃO DO DIPLOMA DE ESPECIALIZAÇÃO TECNOLÓGICA EM CONDUÇÃO DE OBRA
11
Relatório de Estágio
Figura 3. -
Sistema ganho directo [2].
Durante o dia, a radiação solar incide e entra no espaço interior sendo absorvida
pelas diversas superfícies (pavimentos e paredes). Uma parte do calor absorvido pelas
superfícies é imediatamente transferida para o ar, podendo o restante ser armazenado
por algum tempo nas paredes e lajes, se estas tiverem uma capacidade de armazenamento adequada. Mais tarde é libertado para o ar – situação típica nocturna.
Segundo [2] os materiais de construção que podem ser utilizados como elementos
de armazenamento são o betão ou blocos de betão maciço, o tijolo maciço, ou a pedra.
Quanto maior for a massa térmica, menor será a variação climática, sendo que também
será mais difícil aquecer o edifício. Em [2] é referido que é necessário um equilíbrio
entre massa térmica, isolamento e área de vãos, dependendo muito do tipo de edifício e
localização do mesmo.
6.4.2. Sistemas de ganho indirecto
Parede de Trombe
O sistema de trombe apresentado na figura 4 é composto por um vão devidamente
orientado, no qual se coloca interiormente uma parede maciça de espessura variável
entre os 10 e os 30 cm de espessura.
Figura 4. -
Parede de trombe [2].
RELATÓRIO PARA A OBTENÇÃO DO DIPLOMA DE ESPECIALIZAÇÃO TECNOLÓGICA EM CONDUÇÃO DE OBRA
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Relatório de Estágio
A superfície exterior da parede é geralmente pintada de cor escura, aumentando
assim a captação da radiação solar incidente. Dando assim origem a um efeito de estufa,
atingindo-se temperaturas muito elevadas (30-60ºC) no espaço entre o vidro e a parede
de armazenamento.
Esta “energia” incidente pode ser transferida de imediato para o interior do espaço, a aquecer, por intermédio da ventilação natural através dos orifícios existentes na
parede.
Se tal for a utilização pretendida, o espaço será aquecido por uma corrente de
convenção natural entre o espaço interior e o espaço “estufa”. No entanto, desta forma,
a maior parte da energia incidente é transferida e utilizada directamente, sendo que a
energia acumulada na parede é reduzida. É este o funcionamento da denominada Parede
de trombe, ilustradas nas figuras 5 e 6, sendo que variações têm sido introduzidas pelos
arquitectos neste modo de funcionamento, tais como os materiais utilizados, na sua
localização e dimensão.
No caso de não se pretender utilizar a estratégia de ventilação natural, a “energia”
incidente irá sendo acumulada na parede durante o dia, e por condução será transferida
para o interior do espaço a aquecer, demorando um tempo que depende da espessura da
parede. Esta estratégia permite “armazenar” energia que estará disponível no período
nocturno, estabilizando assim as temperaturas nesse espaço. Neste caso, estamos perante a denominada “Parede de armazenamento”.
Figura 5. -
Parede de trombe [2].
RELATÓRIO PARA A OBTENÇÃO DO DIPLOMA DE ESPECIALIZAÇÃO TECNOLÓGICA EM CONDUÇÃO DE OBRA
13
Relatório de Estágio
Figura 6. -
Parede de trombe [1].
Os sistemas de ganho indirecto (Paredes de Trombe e Paredes de Armazenamento) deverão incluir dispositivos móveis de sombreamento, de forma a desactivá-los no
período de Verão permitindo assim o controle das temperaturas interiores, evitando-se
assim condições de sobreaquecimento [2].
Paredes e Colunas de Água
A água tem uma capacidade de armazenamento superior aos materiais de construção correntes – para a mesma espessura e área (cerca de 2 vezes superior ao betão) [1].
Como em [2], este sistema é basicamente o mesmo, que uma parede de armazenamento, sendo que o material de armazenamento, em vez de um material construtivo
normal tipo betão ou argamassa é água em contentores como se pode observar na imagem 7.
RELATÓRIO PARA A OBTENÇÃO DO DIPLOMA DE ESPECIALIZAÇÃO TECNOLÓGICA EM CONDUÇÃO DE OBRA
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Relatório de Estágio
Figura 7. -
Coluna de água [2].
6.4.3. Sistema de ganho indirecto (isolado)
Estufa anexa
Figura 8. -
Sistema ganho isolado [2].
Nos sistemas de ganho isolado, a captação dos ganhos solares e o armazenamento
da energia captada não se encontram nas áreas ocupadas dos edifícios, pelo que operam
independentemente do edifício. Os espaços estufa são exemplos deste sistema que utilizam a combinação dos efeitos de ganho directo e indirecto.
O funcionamento deste sistema é descrito seguidamente.
A energia solar é transmitida ao espaço adjacente à estufa por condução através da
parede de armazenamento que os separa e ainda por convenção, no caso de existirem
orifícios que permitem a circulação de ar [2].
RELATÓRIO PARA A OBTENÇÃO DO DIPLOMA DE ESPECIALIZAÇÃO TECNOLÓGICA EM CONDUÇÃO DE OBRA
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Relatório de Estágio
Figura 9. -
Moradia unifamiliar com estufa – Inverno e Verão com protecção de
vegetação [2].
6.4.4. Sistemas passivos de arrefecimento
Os sistemas de arrefecimento passivo baseiam-se em estratégias que tendem a utilizar as fontes frias existentes de forma a diminuir a temperatura no interior dos edifícios. Desta forma, os sistemas de arrefecimento passivo podem eliminar ou diminuir
consideravelmente a necessidade de um sistema de climatização convencional.
A adopção de soluções que conduzam à prevenção e atenuação de ganhos de calor
e de estratégias que dêem origem a processos de dissipação de calor, traduzir-se-á desta
forma numa redução das necessidades de arrefecimento e na melhoria das condições de
conforto térmico.
A atenuação dos ganhos de calor através da envolvente do edifício depende também da massa térmica do edifício, ou seja, da capacidade que um edifício tem de armazenar calor na sua estrutura, quanto maior for a massa térmica maior será a diminuição
dos valores de pico das cargas de arrefecimento e o desfasamento entre as temperaturas
exteriores e interiores [2].
Segundo [2] aplicação de estratégias que visem a dissipação de calor, a que se
atribui geralmente a designação arrefecimento passivo ou natural, depende da existência
de ambientes propícios que actuem como fontes frias e de diferenças temperaturas que
permitam dar origem a processos de transferência significativos.
RELATÓRIO PARA A OBTENÇÃO DO DIPLOMA DE ESPECIALIZAÇÃO TECNOLÓGICA EM CONDUÇÃO DE OBRA
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Relatório de Estágio
Ventilação Natural
A ventilação natural é um processo pelo qual é possível arrefecer os edifícios
tirando partido da diferença de temperaturas existente entre o interior e o exterior em
determinados períodos. O clima em Portugal caracteriza-se por importantes amplitudes
diárias, que poderão atingir mais de 20 ºC (dia-noite). Assim para o Verão, é possível, e
desejável, implementar a ventilação nocturna como uma estratégia muito eficaz de evacuação dos ganhos no interior dos edifícios, principalmente dos edifícios de habitação.
Também é possível utilizar a ventilação natural durante o dia em períodos nos quais a
temperatura exterior é inferior à temperatura do edifício, por exemplo durante a manhã
[2].
A ventilação natural é um processo promovido pelas diferenças de pressão de um
lado e de outro lado das janelas, como se pode visualizar na figura 10, portas, chaminés
e frinchas, quer por origem na diferença de temperaturas interior-exterior, quer por
acção directa do vento sobre as edificações [2].
Figura 10. -
Ventilação transversal [2].
Em [2] é referido que a circulação de ar contribui para a diminuição da temperatura interior e ainda para a remoção do calor sensível armazenado na massa térmica. Tem
também implicações ao nível de conforto térmico, ao incentivar perdas de calor por
convenção e evaporação nos ocupantes.
A ventilação natural pode ser intensificada com a utilização de um elemento vulgarmente designado por “chaminé solar”. Trata-se de uma coluna vertical com a forma
de uma chaminé, cuja superfície exterior é envidraçada, de forma a receber a radiação
solar. Pode existir uma parede ou placa no interior do envidraçado ou, por exemplo,
pode usar-se uma parede construída em material transparente (tijolo transparente ou
outro). O aquecimento do ar na chaminé, devido aos ganhos solares, provoca a sua
subida. Consegue estabelecer-se uma corrente de ar, pois o ar que sobe é substituído por
RELATÓRIO PARA A OBTENÇÃO DO DIPLOMA DE ESPECIALIZAÇÃO TECNOLÓGICA EM CONDUÇÃO DE OBRA
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Relatório de Estágio
ar novo mais frio que provém das zonas mais frias do edifício, ou do exterior (por aberturas e infiltrações). Através da colocação de um registo é possível regular o caudal de
ar. A ventilação pode também ser incrementada com o auxílio de um exaustor [1].
Figura 11. -
Esquema de funcionamento de chaminé solar [3].
Arrefecimento pelo Solo
O solo, no Verão, apresenta temperaturas inferiores à temperatura exterior, constitui-se como uma importante fonte fria e poderá, no período de Verão, intervir como uma
fonte de dissipação de calor. Esta dissipação que pode ocorrer por processos directos ou
indirectos [2]. Na figura 12 pode-se visualizar o arrefecimento por contacto directo com
o solo.
Figura 12. -
Arrefecimento pelo solo [2].
Na situação de arrefecimento por contacto indirecto com o solo, o interior do edifício está associado a um permutador existente no solo: condutas subterrâneas colocadas
de 1 a 3 m de profundidade. O desempenho destes sistemas depende das dimensões das
condutas e da profundidade a que são colocadas, ou seja, da temperatura a que se encon-
RELATÓRIO PARA A OBTENÇÃO DO DIPLOMA DE ESPECIALIZAÇÃO TECNOLÓGICA EM CONDUÇÃO DE OBRA
18
Relatório de Estágio
tra o solo, da temperatura e da velocidade do ar que circula no seu interior e ainda das
propriedades térmicas das condutas e do solo [2]. A figura 13 representa o mecanismo
de tubos de ventilação enterrados no solo e os orifícios no interior da casa.
Figura 13. -
Esquema de funcionamento de um sistema de arrefecimento / ventilação
durante um dia de Verão [2].
Arrefecimento evaporativo
Esta estratégia baseia-se na diminuição da temperatura associada à mudança do
estado da água de líquido a gasoso. Quando o decréscimo é acompanhado de um
aumento do conteúdo do vapor de água trata-se de um arrefecimento evaporativo directo. Neste caso o ar exterior é arrefecido pelo vapor da água, antes de entrar no edifício
[1]. A figura 14 demonstra o arrefecimento através da evaporação nas superfícies exteriores expostas à radiação solar.
Figura 14. -
Arrefecimento evaporativo [2].
Segundo [2] as técnicas passivas directas incluem o recurso à vegetação para
promover a evapotranspiração, fontes, piscinas e lagos artificiais.
RELATÓRIO PARA A OBTENÇÃO DO DIPLOMA DE ESPECIALIZAÇÃO TECNOLÓGICA EM CONDUÇÃO DE OBRA
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Relatório de Estágio
Cobertura ajardinada
As coberturas ajardinadas consistem num jardim que cresce sobre a cobertura de
um edifício. Referido em [1] são constituídas por um conjunto de camadas de diferentes
materiais, especialmente dispostos para este fim (laje, tela de impermeabilização, lâmina drenante, geotextil, gravilha, substrato e vegetação), que encontra esquematizado na
figura 15. A determinação da espessura das camadas depende do tipo de vegetação,
mais ou menos intensiva, que irá constituir o jardim e das necessidades de água para
rega. Um dos factores importantes na construção deste tipo de coberturas deve recair
sobre a espessura da laje, que suportará o peso do jardim, e sobre os pormenores de
impermeabilização e drenagem das águas. São várias as vantagens de uma cobertura
ajardinada:
- Serve de terraço ajardinado, que poderá ser utilizado como jardim visitável ou
não, ou como zona desportiva;
- Protege o edifício da acção solar;
- Actua como um isolador térmico, e acústico, para o edifício, o que se traduz em
importantes poupanças de energia para fins de climatização;
- Contribui para estabilizar a temperatura no interior do edifício [1].
Figura 15. -
Cobertura ajardinada [1].
RELATÓRIO PARA A OBTENÇÃO DO DIPLOMA DE ESPECIALIZAÇÃO TECNOLÓGICA EM CONDUÇÃO DE OBRA
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Relatório de Estágio
Figura 16. -
Edifício com cobertura ajardinada [1].
6.5. Materiais, técnicas e regras práticas de projecto
6.5.1. Localização do edifício
O projecto de um edifício solar passivo, ou bioclimático, deverá começar por uma
escolha ponderada da implantação e da orientação do edifício, de forma a optimizar os
ganhos solares no mesmo. Importa, já nesta fase, saber se o clima é favorável a esses
ganhos solares nas diferentes estações do ano e quais os cuidados a ter quanto às protecções solares no período de Verão. O conhecimento da temperatura exterior, ao longo do
ano, a sua amplitude térmica é de extrema importância em virtude do papel que desempenha no estabelecimento de fluxos energéticos: perdas e ganhos térmicos e do potencial em termos de ventilação natural [2].
6.5.2. Forma e orientação do edifício
Os edifícios cuja forma e orientação não são correctas, consomem grandes quantidades de energia para o seu aquecimento e arrefecimento. Ao pensar na forma aproximada do edifício é necessário pensar na recepção de radiação solar. Segundo [1] a forma rectangular, com o edifício alongado segundo o eixo Este-Oeste, expõe maior área
superficial a Sul durante o Inverno, para maior captação de radiação solar. É a forma
mais eficiente para minimizar as necessidades auxiliares de aquecimento no Inverno,
mas também as necessidades de arrefecimento no Verão. Se apenas se usarem janelas
para iluminação natural, a profundidade do edifício (na direcção Norte-Sul) não deve
exceder 10 metros [1].
RELATÓRIO PARA A OBTENÇÃO DO DIPLOMA DE ESPECIALIZAÇÃO TECNOLÓGICA EM CONDUÇÃO DE OBRA
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Relatório de Estágio
Figura 17. -
Esquema da correcta orientação de um edifício [3].
6.5.3. Protecção natural dos ventos
Durante o Inverno interessa reduzir a velocidade do vento junto às superfícies
exteriores do edifício, de modo a reduzir as perdas de calor para o exterior. Deve tirar-se
partido do relevo do terreno, ou criar obstáculos aos ventos dominantes nessa estação
(plantando árvores por exemplo). No caso de se utilizar a ventilação natural para arrefecer o edifício no Verão, deve procurar-se não impedir a circulação dos ventos dominantes nessa estação [3].
Figura 18. -
Protecção natural dos ventos [3].
6.5.4. Fachada Norte do edifício
Para Portugal, e todo o hemisfério Norte, a fachada norte de um edifício é a mais
fria, pois não recebe sol directo durante todo o Inverno. Assim, convém protegê-la
(reduzir as perdas), quer usando o terreno quer reduzindo as aberturas (janelas e portas).
Num edifício baixo, se o terreno for inclinado pode usar-se o solo como protecção,
semi-enterrando o edifício, a temperatura do solo é maior que a do ar no inverno e
menor que a do ar no Verão, pelo que se reduzem as necessidades energéticas em ambos
os períodos (aquecimento e arrefecimento) [1].
RELATÓRIO PARA A OBTENÇÃO DO DIPLOMA DE ESPECIALIZAÇÃO TECNOLÓGICA EM CONDUÇÃO DE OBRA
22
Relatório de Estágio
Figura 19. -
Fachadas a Norte protegidas [1].
6.5.5. Distribuição dos espaços interiores
Os espaços interiores em que se permanece mais tempo (mais nobres) devem ser
colocados na zona Sul do edifício, como salas e quartos em edifícios de habitação, ou
locais de trabalho em edifícios de serviços. Assim, parte das necessidades de aquecimento e iluminação são satisfeitas pela radiação solar. Os espaços com menos necessidades de aquecimento e iluminação, como corredores, casas de banho, e garagens,
devem colocar-se na zona Norte, funcionando como zonas tampão ou de transição [1].
6.5.6. Entrada protegida
Num edifício unifamiliar, a entrada principal deve ser do tipo porta dupla, com
um espaço ou vestíbulo intermédio. Isto é importante porque permite reduzir as infiltrações de ar exterior (mais frio no Inverno e mais quente no Verão) para o espaço habitável. A entrada deve ser protegida dos ventos dominantes [1].
Figura 20. -
Zona do vestíbulo (corpo mais pequeno intermédio - cinza) [1].
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23
Relatório de Estágio
6.5.7. Orientação de fachadas envidraçadas
A “localização” do sol ao longo do ano tem uma grande importância, no que respeita à definição da localização das fachadas envidraçadas num edifício, a sua dimensão
e o tipo de vidro que se escolhe, apresentam-se algumas linhas de orientação relativamente à utilização das fachadas envidraçadas para as latitudes de Portugal.
Em termos anuais verifica-se que uma fachada envidraçada orientada a Sul, receberá um maior nível de radiação solar do que fachadas noutras orientações, sendo que
no Verão é uma fachada mais facilmente protegida dessa mesma radiação.
No Inverno, sendo necessário aquecer os edifícios, a estratégia correcta será a de
captar a radiação solar disponível orientada a Sul, aquela que proporciona maiores
ganhos solares.
No Verão, torna-se necessário minimizar os ganhos solares, uma vez que, no seu
percurso de Nordeste (onde nasce) até Noroeste (onde se põe), o sol avista todas as
orientações, sendo que é a horizontal (coberturas) que maior nível de radiação recebe.
[2]. A figura 21 demonstra dois envidraçados orientados a Sul, em que no Inverno (a) é
possível receber radiação solar, e no Verão (b) esta radiação é atenuada pela pala sombreadora.
Figura 21. -
Palas sombreadoras: a) Inverno; b) Verão [3].
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24
Relatório de Estágio
Numa fachada orientada a Este, o dimensionamento dos vãos envidraçados deverá
ter em conta que, no Inverno, uma fachada com esta orientação recebe pouca radiação,
uma vez que o sol nasce próximo da orientação Sudeste, incidindo na fachada durante
poucas horas do período da manhã e com um pequeno ângulo de incidência.
No Verão, a radiação solar incide em abundância numa fachada com esta orientação, durante longas horas da manhã, desde o nascer do Sol, que ocorre cedo e próximo
da orientação Nordeste, até ao meio-dia. Os ângulos de incidência são próximos da perpendicular à fachada, o que maximiza a captação de energia solar, que nesta estação é
indesejável.
Na fachada orientada a Oeste, sendo simétrica em relação à fachada orientada a
Este, os efeitos da acção solar são semelhantes aos desta, diferindo apenas no período
do dia em que ocorrem. É no período da tarde que ocorrem as maiores temperaturas do
ar no exterior, conjugando-se assim dois efeitos muito negativos. Assim, no Inverno,
uma fachada orientada a Oeste recebe pouca radiação durante poucas horas do período
da tarde. Os ângulos de incidência são elevados, o que reduz o efeito da radiação. No
Verão, a radiação solar incide em abundância numa fachada com esta orientação, durante longas horas da tarde, desde o meio-dia, até ao pôr-do-sol, que ocorre tarde e próximo
da orientação Noroeste. Esta é a fachada mais problemática em termos de Verão. Estas
fachadas são responsáveis por grandes cargas térmicas nos edifícios, sendo necessário
ter um maior cuidado com elas, quer em termos de áreas, tipos de vidros e sombreamentos.
A fachada orientada a Norte é a menos problemática num edifício em termos de
radiação solar, sendo pois a mais fria. No Inverno, não recebe nenhuma radiação directa, no Verão, recebe uma pequena fracção de radiação directa do Sol no princípio da
manhã e fim da tarde [2].
Seguidamente nas figuras 22 e 23, está representado o movimento do Sol no
período de Inverno e de Verão e as contribuições de radiação solar ao longo do dia.
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25
Relatório de Estágio
Figura 22. -
Percurso do Sol no Inverno [2].
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Relatório de Estágio
Figura 23. -
Percurso do Sol no Verão [2].
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Relatório de Estágio
6.5.8. Clarabóias e outros dispositivos de iluminação natural
Existem diversas situações em que não é possível admitir a radiação solar através
das janelas orientadas a Sul, nestes casos é conveniente usar clarabóias ou outras superfícies envidraçadas. Estas podem servir para iluminação natural e para captação de
energia – ganho directo. As clarabóias devem ser orientadas o mais possível a Sul.
Podem também usar-se envidraçados verticais colocados a um nível mais elevado. Para
além de vidros, outros materiais transparentes podem ser usados de modo a permitir a
iluminação natural do espaço interior. Destes salientam-se os MIT (materiais de isolamento transparentes) que permitem a entrada parcial da luz natural, ao mesmo tempo
que criam uma luminosidade difusa, evitando o desconforto visual por vezes criado por
excessiva luz directa. É muito importante sombrear as clarabóias e outros envidraçados
durante a estação quente, utilizando palas como as das janelas: a platibanda da cobertura
pode servir para o efeito [1].
Figura 24. -
Várias situações de aproveitamento de luz zenital [4].
6.5.9. Dispositivos de sombreamento
Os dispositivos de sombreamento são muito importantes no período mais quente
do ano, para evitar sobreaquecimento interior ou um consumo exagerado de energia
para arrefecimento. Vários dispositivos podem ser usados para sombrear superfícies
RELATÓRIO PARA A OBTENÇÃO DO DIPLOMA DE ESPECIALIZAÇÃO TECNOLÓGICA EM CONDUÇÃO DE OBRA
28
Relatório de Estágio
transparentes: palas, toldos, persianas exteriores, estores, portadas, telas / cortinas e
vegetação.
O dimensionamento do sombreamento produzido pelas palas deve ser realizado
em função das dimensões do envidraçado, do horário em que se retende o sombreamento e da sua orientação. Como valor indicativo pode-se referir que o comprimento de
uma pala ou toldo horizontal deve ser de cerca de 1/3 da altura entre a pala e o limite
inferior da janela [1]. No caso de envidraçados com outras orientações, que não Sul,
podem ser eficazes palas verticais. No entanto, as palas horizontais não conseguem
sombrear eficazmente envidraçados orientados a Este ou a Oeste.
Uma outra forma de sombreamento é a utilização de persianas exteriores são
compostas por vários elementos (lâminas) colocadas ao longo da direcção horizontal ou
da vertical, que podem rodar segundo um eixo horizontal ou vertical. Estores e portadas
podem também ser usados para sombreamento, devendo ser sempre colocados no exterior do edifício. Isso deve-se a que a sua colocação no interior, próxima do vidro, fica
sujeita ao efeito de estufa, actuando o estore ou portada como um painel radiante,
comunicando calor indesejado ao espaço interior. As persianas e telas/cortinas interiores
devem ser evitadas como únicos elementos de sombreamento, pois o efeito de estufa
reduz a sua eficácia. Devem utilizar-se pontualmente, por iniciativa dos ocupantes, para
controlar situações de luz excessiva no Inverno, ou por questões de privacidade. Devem
ser translúcidas, para não reduzirem significativamente os ganhos solares no Inverno. É
ainda possível usar a vegetação como meio de sombreamento. É particularmente adequada a vegetação de folha caduca, com folhagem no período mais quente e despida no
período mais frio [1].
Figura 25. -
Exemplo de sombreamento com uma árvore de folha caduca no Inverno
(a) e no Verão (b) [3].
RELATÓRIO PARA A OBTENÇÃO DO DIPLOMA DE ESPECIALIZAÇÃO TECNOLÓGICA EM CONDUÇÃO DE OBRA
29
Relatório de Estágio
Figura 26. -
Exemplo de um sombreamento com uma trepadeira [3].
Figura 27. -
Figura 28. -
Sombreamento com perfis de alumínio [5].
Sombreamento de um edifício com uso de ripado de madeira [3].
RELATÓRIO PARA A OBTENÇÃO DO DIPLOMA DE ESPECIALIZAÇÃO TECNOLÓGICA EM CONDUÇÃO DE OBRA
30
Relatório de Estágio
6.5.10. Isolamento exterior
Os elementos de construção – paredes e lajes – em contacto com o exterior,
devem ser isolados termicamente pelo exterior e não pelo interior, de modo a reduzir o
calor que através deles se transfere. Nas construções que usam paredes com caixa-de-ar,
na qual é colocado isolamento térmico, os materiais com maior capacidade de acumulação (maciços) devem ficar do lado interior, ficando assim, isolados pelo exterior. Num
edifício de habitação unifamiliar é particularmente importante aplicar isolamento na
cobertura do edifício, que representa uma área exterior significativa. É também conveniente isolar o perímetro da laje de pavimento, em contacto com o solo, como também
todas as divisões em contacto com lugares não aquecidos para não existirem pontes
térmicas [1].
Na seguinte figura pode-se visualizar um exemplo de um isolamento exterior, com
um sistema que é constituído por placas de isolamento térmico, habitualmente em
poliestireno expandido (EPS), coladas e/ou fixadas mecanicamente ao pano simples de
parede resistente (em alvenaria ou betão armado), que são revestidas por um reboco
delgado armado com rede de fibra de vidro acabado com um revestimento decorativo,
proporcionando a resistência às solicitações climáticas e mecânicas [6].
Figura 29. -
Exemplo de um isolamento exterior [6].
RELATÓRIO PARA A OBTENÇÃO DO DIPLOMA DE ESPECIALIZAÇÃO TECNOLÓGICA EM CONDUÇÃO DE OBRA
31
Relatório de Estágio
6.6. Sistemas solares activos
Por vezes só com as técnicas de arquitectura bioclimática, nem sempre é possível
obter-se um nível razoável de conforto térmico, tendo-se assim, que recorrer a sistemas
activos, como o solar fotovoltaico e o solar térmico activo.
6.6.1. Solar Térmico
Figura 30. -
Energia solar [1]
A Radiação Solar (Radiação global) que incide numa dada superfície tem 3 componentes:
Radiação directa – é a radiação que chega à superfície vinda directamente do disco solar (cerca de 70% do total da radiação).
Radiação difusa – é a radiação que é difractada pelas nuvens e poeiras em suspensão (cerca de 28% do total da radiação).
Radiação reflectida – é a radiação que chega à superfície ao ser reflectida por uma
outra superfície (cerca de 2% do total da radiação).
Podendo assim, mesmo em dias nublados, tem-se cerca de 30% de radiação solar
disponível. A Energia Solar que chega à terra numa hora é a mesma que consome toda a
humanidade num ano.
RELATÓRIO PARA A OBTENÇÃO DO DIPLOMA DE ESPECIALIZAÇÃO TECNOLÓGICA EM CONDUÇÃO DE OBRA
32
Relatório de Estágio
Existem diversos tipos de colectores solares térmicos, diferindo na protecção térmica que utilizam, na utilização, ou não, de concentração e adequados a diferentes temperaturas de utilização.
A escolha do colector a utilizar passa ainda por considerações de natureza económica, já que os colectores mais sofisticados são normalmente mais caros. O calor resultante da conversão térmica da radiação solar é armazenado num depósito de acumulação. Os principais tipos de aplicação dos colectores solares são:
- Água quente sanitária;
- Piscina;
- Climatização (frio e calor);
- Processos industriais;
- Dessalinização da água.
Um sistema solar térmico pode reduzir até 70% das necessidades energéticas para
o aquecimento da água sanitária ou da água da piscina. Assim, pela variedade do tipo de
colector, pelo tipo de circuito e pelo tipo de circulação, é necessária a elaboração dum
projecto cuidado, de modo a obter um custo mínimo de investimento aliado a uma excelente eficiência do sistema, para assim melhor servir o utente [1].
6.6.2. Solar Fotovoltaico
Figura 31. -
Esquema do funcionamento de um painel [1].
Os sistemas fotovoltaicos produzem energia eléctrica a partir da conversão da luz.
O principal elemento destes sistemas é a célula fotovoltaica, feita geralmente de silício.
RELATÓRIO PARA A OBTENÇÃO DO DIPLOMA DE ESPECIALIZAÇÃO TECNOLÓGICA EM CONDUÇÃO DE OBRA
33
Relatório de Estágio
Um conjunto de células fotovoltaicas ligadas em paralelo, em série ou ambos, constituem um colector fotovoltaico [1].
Figura 32. -
Colectores fotovoltaicos [1].
Um colector fotovoltaico é constituído por diversas células. A função de cada
célula consiste em converter directamente a energia solar em electricidade. Existem três
tipos principais de células solares:
- As células mono-cristalinas – possuem um bom rendimento mas a produção é
cara;
- As células poli-cristalinas – possuem um rendimento médio mas o processo de
fabricação é mais barato que o das células mono-cristalinas;
- As células de silício amorfo – possuem um rendimento baixo mas o processo de
fabricação é ainda mais barato que o das células poli-cristalinas.
Assim, o projecto dum sistema solar fotovoltaico requer um estudo pormenorizado de modo a apresentar a melhor solução, sobretudo no ponto de vista económico e
energético [1].
RELATÓRIO PARA A OBTENÇÃO DO DIPLOMA DE ESPECIALIZAÇÃO TECNOLÓGICA EM CONDUÇÃO DE OBRA
34
Relatório de Estágio
6.7. Acompanhamento de obras
Como foi referido anteriormente, foi feito o acompanhamento de algumas obras
no concelho de Tarouca, de modo a visualizar na prática algumas das técnicas utilizadas.
Verificou-se que as principais patologias têm origem na fase do projecto e execução da obra, principalmente no que diz respeito a estanquicidade do isolamento térmico
em edificações.
Na figura 33 é possível visualizar uma deficiente impermeabilização da cave e a
ausência de um dreno periférico de águas pluviais, na mesma habitação unifamiliar e
conforme a figura 34 existe uma incorrecta aplicação do isolamento térmico, com
ausências de remates do sistema utilizado (capoto) provocando a danificação do produto
ao ser aplicado, não sendo substituído posteriormente o que pode dar origem ao aparecimento de humidades.
Na figura 35 a aplicação do capoto não foi a mais correcta, pois não se dobrou o
isolamento com a caixilharia resultando assim numa ponte térmica, sendo provável o
aparecimento de patologias (humidades).
O desrespeito por normas de segurança, também é bastante notório como se pode
visualizar na figura 36, com uma incorrecta utilização dos andaimes.
A figura 37 apresenta o isolamento térmico numa cobertura, visualizando-se uma
correcta aplicação de um dreno de águas pluviais na figura 38. Foi ainda possível visualizar a correcta aplicação do isolamento térmico na figura 39 bem como um adequado
procedimento em que a soleira foi cortada para evitar uma possível ponte térmica. Na
figura 40 decorria a aplicação do isolamento térmico (capoto) e na figura 41 apresentase o uso de roofmate.
Ao longo do acompanhamento a várias obras, foi possível verificar a falta de
conhecimento na aplicação do isolamento térmico (capoto).
RELATÓRIO PARA A OBTENÇÃO DO DIPLOMA DE ESPECIALIZAÇÃO TECNOLÓGICA EM CONDUÇÃO DE OBRA
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Relatório de Estágio
Figura 33. -
Deficiente impermeabilização da cave; ausência de dreno periférico de
águas pluviais.
Figura 34. -
Ausência de remate no arranque de sistema ETIC’s
RELATÓRIO PARA A OBTENÇÃO DO DIPLOMA DE ESPECIALIZAÇÃO TECNOLÓGICA EM CONDUÇÃO DE OBRA
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Relatório de Estágio
Figura 35. -
O isolamento (capoto) não dobrou/rematou contra a caixilharia
Figura 36. -
Incumprimento da segurança dos andaimes
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Relatório de Estágio
Figura 37. -
Isolamento térmico na cobertura
Figura 38. -
Dreno de águas pluviais
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Relatório de Estágio
Figura 39. -
Correcta aplicação do isolamento térmico (capoto), soleira cortada para
evitar uma ponte térmica
Figura 40. -
Isolamento exterior com capoto
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Relatório de Estágio
Figura 41. -
Isolamento com roofmate.
RELATÓRIO PARA A OBTENÇÃO DO DIPLOMA DE ESPECIALIZAÇÃO TECNOLÓGICA EM CONDUÇÃO DE OBRA
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Relatório de Estágio
7.
Conclusão
Neste período de estágio a aprendizagem foi contínua, o tema escolhido para o
trabalho de investigação foi bastante abrangente, possibilitando a aquisição de novos
conhecimentos e de sensibilidade para questões tão essenciais como a valorização das
condições climatéricas. Este facto aliado a novas técnicas resultará na projecção mais
eficiente dos edifícios.
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Relatório de Estágio
8.
Bibliografia
 [1] LIMA, Rui Santos, Curso de formação em tecnologias para um desenvolvimento sustentável, módulo: Arquitectura bioclimática, 2006.
 [2] GONÇALVES, Helder, GRAÇA, João, Conceitos Bioclimáticos para
os Edifícios em Portugal, Em: Eficiência Energética nos Edificios, Lisboa,
2004.
 [3] LANHAM, Ana, GAMA, Pedro, BRAZ, Renato, Arquitectura Bioclimática, Perspectivas de inovação e futuro, Seminário de Inovação, Instituto Superior Técnico, Universidade Técnica de Lisboa, 2004.
 [4] http: www.arcoweb.com.br (acedido a 4 de Janeiro de 2010)
 [5] http: www.novaenergia.net (acedido a 4 de Janeiro de 2010)
 [6] http: www.weber.com.pt (acedido a 5 de Janeiro de 2010)
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