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Thesis - Técnico Lisboa

1. o 63 5 1 Estrutura e Propriedades da Corti a ccccccceecceceeeeeeseeeeeeeeceeeeeeaaeeeeeeeceeeeseaeeesuaeeeeeeeeaas 64 5 2 A Corti a como Recurso Natural Sustent vel e seeeerareeeaeareeaanaas 66 5 3 Peso da Corti a na Economia Nacional iara antenas 67 5 4 Produtos Baseados em Corti a na Constru o santana 67 5 4 1 Placas de Aglomerados Compostos de Corti a 68 5 4 2 Placas de Aglomerados Expandidos de Corti a neen nssnnens 69 5 5 Estudo de Sustentabilidade das Placas de Aglomerados Expandidos de Corti a 72 5 5 1 Extrac o da Mat ria Prima iria aaaae arena near nana 72 5 5 2 Processos de Produ o O ATE EAER OTA AE 73 PRA Ae e a OTAPA ETE EATE RT T A E E EE 75 5 9 4 Reutilizac o Reciclagem eiei narena nna REAA aS EKIRAS E ROERE AE SREE ETIE 75 6 Casos de EStUud ios inneasan aeae a seoanei AFE Eea tedeastecevencel cueesaueeestteestdeare 77 6 1 Edif cio Solar XXI iaaah airaa diea boe eanan da apoie a as ada laani kanena n idan 77 6 1 1 Caracteriza o do Edif cio errar areeanarra near nana 79 6 1 2 Detalhes Construtivos re a arara a a e a A 80 6 1 3 Comportamento TErmiCo ccccccceceeeeeeeeeeeceeeeecaeeeeeaeseeeeeeaeeeeaaeeseeeeseeeesaeeeeneeseneees 81 6 1 4 Sistemas Fotovolt icos cee ee eeaeeeeaeeseeeeecaaeeesaaeseeeeeseaeeesaeeteeeseeeees 82 6 1 5 Aquec
2. Entrada de gua Reservat rio xI do Paletas T Sa da da gua x id Energia para a rede Figura 3 10 Barragem Empresaverde 2013 Figura 3 11 Componentes de uma turbina hidr ulica Hermont 2007 32 Para que este sistema funcione necess rio que exista um desn vel entre um reservat rio ou canal de onde prov m o caudal e a turbina hidr ulica A pot ncia P que uma turbina pode extrair de um fluxo de gua pode ser calculada da seguinte forma Hermont 2007 P p Q H g n Onde p densidade da agua Kg m Q vaz o volum trico m3 s H queda de gua dispon vel m g acelera o da gravidade m s n efici ncia da turbina assume valores entre 0 e 1 A efici ncia t pica de uma turbina hidr ulica moderna varia actualmente entre os 85 e 90 o que representa um excelente aproveitamento da energia cin tica e de press o do fluxo de gua Hermont 2007 Uma empresa japonesa a lbasei apresentou em 2012 um modelo de turbina el ctrica de dimens es reduzidas para uso em habita es Figura 3 12 Turbina da Ibasei Quick 2012 Esta de acordo com a empresa consegue gerar 250 w a partir de um fluxo de gua de 2 m s sendo que em conjunto de cinco turbinas gera cerca de 1 KW contando j este valor com as perdas associadas Esta turbina pretende servir o consumo energ tico de electrodom sticos reduzindo o rec
3. Figura 6 30 Constru o do edif cio com recurso a guindastre m vel TRADA 2009 As excelentes propriedades t rmicas dos pain is CLT permitiram que com uma menor espessura de fachada se conseguisse um isolamento t rmico superior ao exigido pela regulamenta o brit nica como j referido A utiliza o destes pain is permitiu tamb m que em vez dos tradicionais 10 mm de toler ncia para os movimentos dilata o da estrutura que s o necess rios deixar nas paredes mais tradicionais fossem apenas necess rios 5 mm TRADA 2009 Estes dois factores permitiram um ganho de espa o til de constru o que no caso dos centros urbanos um aspecto cada vez mais valioso tendo em conta o pre o do m Todas as divis es possuem ventila o mec nica que devido a um sistema de recupera o de calor conseguem reter at 70 do que seria perdido por liberta o do ar para o exterior O edif cio possui tamb m pain is fotovoltaicos que apesar de uma modesta produ o de energia permitem a ilumina o dos espa os comuns e a bombagem de gua Isto em conson ncia com a melhoria em termos de isolamento t rmico que os pain is CLT representam relativamente s paredes exteriores em alvenaria ou bet o armado permite uma grande poupan a em termos de consumo energ tico do edif cio LIDDELL 2013 6 3 Pavilh o de Portugal na Expo Shangai 2010 Sob o tema Melhores Cidades melhor qualidade de vida a expo Shangai 20
4. Revelou tamb m que a toler ncia dos utilizadores s temperaturas verificadas nos espa os interiores dos edif cios depende muito da capacidade destes em adaptarem se termicamente as condi es exteriores Esta adapta o permite uma maior abertura a uma climatiza o natural dos edif cios realizada por recurso aos designados sistemas passivos de climatiza o que ser o abordados de seguida Uma boa utiliza o destes sistemas permite uma redu o significativa do consumo energ tico de um edif cio sendo que o LNEC defende que a sua utiliza o deve ser valorizada e devidamente quantificada numa futura revis o da regulamenta o t rmica em Portugal Matias 2010 A defini o de sistema passivo de climatiza o a de todo o processo de arrefecimento ou aquecimento de espa os interiores em edifica es que n o represente consumo energ tico Estes sistemas baseiam se em princ pios f sicos tais como a radia o a condu o e a convec o t rmicas que podem ser caracterizados como e A radia o t rmica consiste na transmiss o do calor acumulado nos elementos constituintes da edifica o para o seu ambiente envolvente atrav s de ondas electromagn ticas N o necess rio portanto o contacto f sico entre corpos para que se efectue a transmiss o de calor sendo que este irradiado directamente do elemento acumulador para o ar a aquecer Moret 2010 e A condu o t rmica d se entre dois eleme
5. es onde se verifica a maior parcela do consumo energ tico ligado a este sector Nos sistemas passivos de climatiza o natural crucial a utiliza o de materiais com uma boa in rcia t rmica Neste ponto existe um certo conflito relativamente utiliza o da madeira como material de constru o estrutural visto que esta n o possui uma boa in rcia t rmica Apresenta no entanto uma excelente capacidade de isolamento t rmico permitindo que um espa o seja aquecido mais rapidamente do que em solu es tradicionais de bet o armado e alvenaria de tijolo minimizando o recurso climatiza o artificial das edifica es O maior problema em termos de climatiza o de uma constru o em madeira mesmo o seu arrefecimento sendo que para evitar temperaturas elevadas na esta o de arrefecimento devem ser tidos em conta alguns dos pormenores construtivos e sistemas de arrefecimento passivo referidos no terceiro cap tulo desta disserta o Estes passam por um bom sombreamento dos envidra ados das fachadas orientadas a sul este e oeste e utiliza o de por exemplo chamin s solares na promo o da extrac o do calor dos espa os interiores dos edif cios Estes sistemas passivos de arrefecimento n o se encontram t o dependentes de uma boa in rcia t rmica como o que se verifica nos de aquecimento A efici ncia no isolamento t rmico que se verifica nos produtos para constru o civil em madeira e corti a pro
6. ii rreecareaaaaraaaaaaaaaaaaanarea aaa nanaaaaaananans 14 Figura 2 5 Pavimento de armazenamento t rmico rear 15 Figura 2 6 Ganhos isolados por estufa arte reenarea aaa naaraaneanas 16 Figura 2 7 Sistema de termossif o rare raraacaeaanarea aaa naaaaaanaan s 16 Figura 2 8 Chamin Solar air ereecareaaaaraa aaa aa na eaanaraa aaa nanaaaaaaneanas 18 Figura 2 9 C mara solar numa cobertura rar reeaaraa aaa naaaaaaneanas 19 Figura 2 10 Aspirador est tico err raraaaaaaaa na eaanarea aaa naaaaaanaan s 19 Figura 2 11 Arrefecimento pelo solo rr ereaaaeaeara aerea naaranaa 20 Figura 2 12 Vista exterior do edif cio Esplanade reatar 22 Figura 2 13 Vista interior do edif cio 0 eect ceeeeceeeeeeeeeeeeeeceeeeeceaeeeeaaeedeaeeseeeeesaeeeeaesteneeseaees 22 Figura 2 14 Fruto CHUAN Aaaa EE ch bas cathe sh E E AA E T AS 22 Figura 2 15 Pormenor do sombreamento exterior ssesesssssissssirsserrsstirnssinnnstinnnntennnntnn nanena 22 Figura 2 16 Vista do sistema de sombreamento pelo interior 23 Figura 2 17 Sistema Vawtex ir arrecaraeearea arara nana na naaaanarea aaa nanaaaaaaneans 24 Figura 2 18 Sementes do fruto s mara scence ceaeeesaaeeseaeeseeeesaeeesaeeseneeseaes 24 Figura 2 19 Edificio Eastgate Center rara aerea areas 24 Figura 2 20
7. o tornando o mais ecol gico econ mico e eficiente habitualmente utilizado para revestimentos interiores e exteriores apresentando uma melhoria significativa relativamente higroscopia e tamb m ao comportamento ao fogo pois sofre tratamento com produtos retardantes de fogo por impregna o As caracter sticas necess rias para estes produtos poderem ser utilizados nas constru es est o especificadas na norma europeia EN636 Plywood Specifications 53 4 6 2 Aglomerados de Part culas Longas e Orientadas Os aglomerados de part culas longas e orientadas tamb m conhecidos por pain is OSB s o compostos por tr s camadas de lamelas de madeira com dimens es at cerca de 10 cm de comprimento colocadas de forma perpendicular umas s outras com o objectivo de obter um comportamento isotr pico do produto como nos contraplacados Figura 4 9 Painel OSB Jular 2010 Figura 4 10 Aplica o em acabamentos interiores Jular 2010 Antes de colocadas estas lamelas s o secas sendo depois misturadas com resinas e ceras espec ficas que as aglutinam umas s outras A utiliza o de resinas de s ntese de grande qualidade permite uma excelente resist ncia destes pain is relativamente humidade o que permite o seu uso em pavimentos ou em estruturas de suporte de coberturas mesmo em ambientes agressivos em termos de presen a de gua Podem assumir fun es estruturais e n o estruturais sendo
8. o destes produtos protectores que a madeira obt m a classifica o necess ria para garantir uma boa seguran a aos inc ndios e cumprir com os requisitos m nimos exigidos pelas entidades controladoras Esta protec o pode ser efectuada n o apenas por produtos retardantes de fogo mas tamb m atrav s de sistemas de protec o mec nica sendo ambas as formas abordadas em seguida Protec o com Retardantes de Fogo Um retardante de fogo FR fire retardant de acordo com a defini o de termos usados na seguran a contra inc ndios EN 13943 2000 uma subst ncia adicionada ou um tratamento aplicado a um material a fim de atrasar a igni o ou para reduzir o grau de desenvolvimento da combust o Existem diferentes tipos de retardantes que actuam de diferentes formas Eles podem Samuel 2010 e Facilitar e acelerar a cria o da camada protectora superficial de carv o e Converter os gases vol teis libertados durante o inc ndio em gases n o inflam veis como vapor de gua e CO2 e Formar uma barreira vitrificada ou intumescente superf cie dos elementos de madeira e Libertar os radicais livres que inibem a combust o da madeira A aplica o destes produtos pode ser efectuada de duas formas diferentes por impregna o ou por revestimento do elemento A primeira consiste na impregna o por autoclave em v cuo do retardante de fogo nos elementos de madeira quer quando se tratam de elementos maci os
9. Fig ra 5 1 Sobrel nania aaaea So ai aaa aada aaa da Dada aaiae Siad dean aai 64 Fi ra 5 2 Corti a atadan in a ede ede ees aaa Hie ewer nen 64 Figura 5 3 Esquema do crescimento da corti a no sobreiro sec o transversal 65 Figura 5 4 Estrutura microsc pica da corti a rear aaa anaaanenanas 65 Figura 5 5 Pain is de lin leo ri ireere arara anaraanaeaaaarea near naaaaaanaanas 69 Figura 5 6 Aplica o de pain is de lin leo em pavimento 69 Figura 5 7 Pain is de corkrubber ccceceeeceeeeeceneeeeeaeeeeeeececeeeceaeeeeaaeeseaeeseaeeesaeeeeaeeeeneessaees 69 Eigura 5 6 Placas GB es sisctas theta scales Sasa or ap Re Asa EDS a a a SS Doado shaded A dE safa fe asas nS psi da 70 Figura 5 9 Aplica o como isolamento t rmico pelo exterior 70 Figura 5 10 Extrac o da corti a eter aAA E A ANE a ES 72 Figura 5 11 Etapas da produ o das placas de aglomerados de corti a expandida 74 Xv Capitulo 6 Figura 6 1 Edif cio Solar XX vice csc uriini a dass gonna na Pupa vn aaa daia adiada aaa aaa aa 77 Figura 6 2 Planta do Edif cio Solar XXI rrenan 79 Figura 6 3 Fachada Norte e Oeste area areenarea near naaaaaaneanas 79 Figura 6 4 Planta com orienta o das fachadas rare 79 Figura 6 5 Constru o dos panos de alvenaria do edif cio
10. e 250 vezes mais de energia para produzir uma tonelada de alum nio Esta redu o conseguida n o apenas devido forma natural de produ o da madeira mas tamb m extrema efici ncia energ tica que a sua ind stria conseguiu obter Relativamente produ o como j foi referido anteriormente a madeira um material org nico produzido na natureza que necessita apenas de CO2 gua e luz solar para ser produzida portanto um material formado de modo totalmente natural e que n o necessita do consumo de combust veis f sseis para a sua produ o como o que se verifica nos restantes materiais de constru o A energia dispendida para a sua produ o energia limpa e natural gerada pelo processo fotossint tico Alias n o s este processo de produ o n o representa emiss es de CO2 nem consumo de recursos f sseis e altamente poluentes como emite mesmo oxig nio para a atmosfera e vapor de gua sendo o oxig nio um elemento crucial para a vida no nosso planeta Comparando a produ o de alum nio e a o por exemplo que s o processos altamente industriais e que representam um alto consumo energ tico a madeira apresenta se como uma alternativa bastante mais sustent vel Relativamente ao processamento do material tamb m aqui a madeira representa uma maior efici ncia energ tica Durante o seu ciclo de processamento todos os res duos gerados s o aproveitados quer em sub produtos que ser o aprofundados
11. 80 Figura 6 6 Coloca o do isolamento t rmico na cobertura do edif cio 80 Figura 6 7 Fachada Sul do edif cio rear r aeee aan naaaaaaneanas 81 Figura 6 8 Pain is fotovoltaicos incorporados na fachada 82 Figura 6 9 Colectores solares na cobertura cnet cee eene cee eeeeteeeeteeeteeeeeaeeseesaeeaee 82 Figura 6 10 Sistema de pain is fotovoltaicos no parque de estacionamento 83 Figura 6 11 Exterior da parede de trombe ereta eararaneaaaaa 83 Figura 6 12 Interior da parede de trombe rr araraeaeararaaaanana 83 Figura 6 13 Funcionamento da parede de trombe para aquecimento 84 Figura 6 14 Esquema de funcionamento da chamin solar central 86 Figura 6 15 Detalhe dos orif cios de ventila o nas portas 86 Figura 6 16 Funcionamento da parede de trombe para arrefecimento 87 Figura 6 17 Po o de alimenta o R AEE ATERS EAE E E EEA 87 Figura 6 18 Sistema de arrefecimento pelo solo err 87 Figura 6 19 Conex o das tubagens s coretes iara 88 Figura 6 20 Sa das de ventila o para entrada do ar tara 88 Figura 6 21 Ilumina o natural no po o de escadas errar 89 Figura 6 22 Ilumina o natural pela clarab ia aereas 89 F
12. A madeira de facto um material combust vel no entanto para que a analise ao seu comportamento e seguran a ao fogo seja correcta ter se que aprofundar dois conceitos extremamente importantes nesta mat ria a reac o e a resist ncia ao fogo A considera o destes dois factores crucial pois uma maior ou menor seguran a a inc ndios proporcionada por um determinado material n o depende apenas da probabilidade deste iniciar a deflagra o de um inc ndio E necess rio tamb m que se garanta estabilidade 56 estanquidade e que se evite a liberta o de gases e fumos t xicos S desta forma podemos assegurar que e a evacua o dos ocupantes do edif cio e a ac o das equipas de bombeiros se processem de forma segura e o fogo n o se propague para as divis es adjacentes onde se deu a deflagra o do inc ndio nem para edif cios vizinho e a minimizar os riscos para a sa de dos ocupantes e equipas de bombeiros evitando a liberta o de fumos t xicos Existem v rios documentos diferentes que procuram criar um sistema de regulamenta o dos materiais de constru o e das edifica es em termos da sua seguran a a inc ndios O mais importante e seguido o Regime jur dico de SCIE seguran a contra inc ndios uma actualiza o do antigo regulamento geral de seguran a contra inc ndios RGSCIE divulgada no final de 2008 pela autoridade nacional de protec o civil ANPC Este documento classific
13. Floresta Globoamazonia 2009 Figura 4 2 Arvore Veja Abril 2009 Esta gua designada por seiva bruta e cont m elementos fundamentais para o desenvolvimento e crescimento vegetal da rvore O tronco o elemento de suporte da copa e por ele que a seiva bruta conduzida por capilaridade para a folhagem localizada nesta no tronco que existe a maior quantidade de tecido lenhoso ou seja de madeira Ele constitu do essencialmente pela casca pelo cambio vascular e pelo lenho Raios medulares Figura 4 3 Sec o transversal de um tronco de rvore Cruz e Nunes 2005 Finalmente a copa a zona onde se pode encontrar os ramos e as folhas da rvore nas folhas atrav s da fotoss ntese que a seiva bruta transformada na chamada seiva elaborada A casca do tronco promove o transporte da seiva elaborada produzida nas folhas para a zona do c mbio vascular onde os a cares e amidos das quais esta composta s o transformados em celulose e lenhina Assim v o sendo formadas novas camadas de madeira nas designadas pocas de crescimento que ocorrem na primavera e no in cio do ver o O crescimento transversal da rvore d se ent o pela acumula o destas camadas designadas por an is de crescimento Cruz e Nunes 2005 40 4 2 Propriedades Naturais da Madeira Como material natural a madeira apresenta algumas caracter sticas que lhe s o muito pr prias tais como heterog
14. Ganho Isolado Nos sistemas passivos de aquecimento por ganho isolado o calor produzido e armazenado em zonas independentes do resto do edif cio como o caso das estufas ou dos sistemas de termosif o Nestes o calor produzido nestas zonas transmitido aos espa os interiores quer por condu o e radia o do calor pela parede que separa estes dois espa os independentes quer por convec o t rmica quando existem orif cios de ventila o que estabelecem o contacto entre ambos e permitem a circula o do ar Construlink 2006 2 1 1 3 1 Estufas As estufas s o estruturas que podem ser compostas ou por envidra ados ou por pl stico em membrana ou em pain is Elas produzem o chamado efeito de estufa que consiste na permissividade passagem de radia o de comprimento de onda curto e barragem da sa da de radia o de comprimento de onda longo que emitida pelos elementos interiores da estufa tais como a laje do pavimento ou as paredes 15 Figura 2 6 Ganhos isolados por estufa Construlink 2006 O ar aquecido no interior da estufa depois injectado no interior do edif cio por aberturas ou por ventila o for ada como poss vel verificar na figura 2 6 isto quando a rea til do edif cio muito superior rea de envidra ado da estufa Quando a propor o da superf cie de vidro da estufa em rela o rea til de habita o de 1 6 ou mais devem ser utilizadas massas t
15. Vista interior do edif cio rara reeeaaer aaa naaaaaanenanas 24 Figura 2 21 Chamin solar do edif cio e ninho de t rmitas 25 Figura 2 22 Compara o da estrutura interior do ninho de t rmitas com a do edif cio 26 Cap tulo 3 Figura 3 1 Pain is fotovoltaicos ir earraaaaana aeee narea aaa naaaaa areas 28 Figura 3 2 Aplica o de pain is fotovoltaicos numa cobertura i 28 Figura 3 3 Colectores solares ir rreecereaaearaa aaa aanaaeanarea aaa aaaaaaaneans 29 Figura 3 4 Sistema de funcionamento de colectores solares ccscceeseeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeteaees 29 Figura 3 5 Tomes e licas sii aint iin ahh athe th indi aie tet eben ae 30 Figura 3 6 Componentes de uma torre e lica rrenan 30 Figura 3 7 Vista exterior da sede da Oklahoma Medical Research Foundation 31 xiv Figura 3 8 Turbinas e licas na cobertura eeececeeeceeeeeeeeneeteeeeecaeeeeeaeeeeaeeseaeeesaeeesaaeeeeneeeeaees 32 Figura 3 9 Instala o das turbinas rear E AEA 32 Figura 3 10 Barragem eaaa ta slcsien sia o chbasldauwg EET eps SENTIA S 32 Figura 3 11 Componentes de uma turbina hidr ulica 32 Figura 3 12 Turbina da Ibasei A T ETAT 33 Figura 3 13 Ciclo da Biomassa enquanto fonte energ tica 34 Figura 3 14 Recuperador de calor e sua
16. como tal um pouco mais complexo Para este arrefecimento natural foram utilizadas tr s estrat gias que se baseiam nas seguintes ideias e Os ganhos solares da fachada principal virada a sul s o obstru dos atrav s da aplica o do isolamento t rmico pelo exterior assim como pela utiliza o de estores exteriores regul veis colocados nos v os envidra ados e A ventila o natural do edif cio foi optimizada sendo o seu papel durante o per odo nocturno decisivo para o objectivo final de arrefecimento dos espa os interiores e Finalmente promoveu se o arrefecimento do ar por utiliza o de tubagem enterrada que comunica com um po o de alimenta o de ar situado a uma determinada dist ncia do edif cio A coloca o do isolamento t rmico pelo exterior da fachada permite uma maior efici ncia deste visto que impede a incid ncia directa e transmiss o directa de calor para as paredes do edif cio Desta forma a propaga o de calor transversalmente aos elementos constituintes da fachada exterior d se de forma mais lenta e consequentemente menos calor transmitido para o interior do edif cio Esta op o permite tamb m reduzir as pontes t rmicas visto que o isolamento foi colocado de forma homog nea no edif cio quase como que uma caixa protectora exterior Previne se desta forma a exist ncia de zonas heterog neas por onde o calor entraria com uma muito menor resist ncia do que nos planos de alvenaria da fa
17. is de alum nio de forma triangular cujo intervalo entre elementos proporciona um efeito de sombreamento aproximado ao que se verifica na casca deste fruto Figura 2 16 Vista do sistema de sombreamento pelo interior EHSAAN 2010 Estes pain is de alum nio ajustam se automaticamente incid ncia solar ao longo do dia alternando diferentes posi es e ngulos Desta forma esta solu o consegue maximizar o sombreamento da superf cie de envidra ado impedindo que as temperaturas interiores no edif cio atinjam valores elevados EHSAAN 2010 2 2 1 2 Sistema de Ventila o Vawtex No Zimbabu na escola internacional de Harare capital do pa s podemos encontrar mais um exemplo da Biomim tica Trata se de um sistema de ventila o simples e constru do sem grandes recursos financeiros Este inspira a sua forma das sementes das s maras um fruto que se pode encontrar em determinados tipos de rvores da zona A semente deste fruto Figura 2 18 possui uma estrutura em h lice que lhe permite aproveitar e captar as leves brisas de forma a estas a transportarem para o mais longe poss vel da rvore progenitora O sistema Vawtex possui ent o p s posicionadas em torno de um eixo vertical Estas permitem captar o vento proveniente de qualquer direc o 23 Figura 2 17 Sistema Vawtex Brianwilliams 2012 Figura 2 18 Sementes do fruto samara Embrapa 2012 x Aliado e
18. o de calor do interior do edif cio ent o evitada uma temperatura elevada nos espa os interiores visto que tamb m a entrada de calor pelos elementos da fachada encontra uma barreira mais eficaz do que uma solu o de alvenaria tradicional De referir que o valor da in rcia t rmica depende da densidade do material Como tal e sendo que as densidades de alguns derivados de madeira s o superiores da madeira maci a estes apresentam j valores mais pr ximos das consideradas boas solu es neste campo O ganho energ tico em climatiza o acaba por ser mais bvio em pa ses com climas de temperaturas inferiores s que se verificam em Portugal tal como nos pa ses do norte da Europa No entanto tamb m num clima ameno como o verificado em Portugal este ganho existe devido s excelentes capacidades de isolamento t rmico dos produtos derivados da madeira e da anula o das pontes t rmicas que habitualmente se verificam nas solu es tradicionais de bet o armado que representam grandes perdas ou ganhos t rmicos respectivamente no Inverno e no Ver o O excelente comportamento t rmico da madeira verificado num exemplo concreto uma escola prim ria de kingsmead localizada em Cheshire Inglaterra premiada com a distin o de melhor edif cio p blico brit nico Esta escola consegue um consumo energ tico extremamente baixo comparativamente a outras que n o adoptaram o mesmo material estrutural Com o dinheiro poupado t
19. totalizando uma rea de 95 m estes respons veis pela produ o de 25 KWh dia cerca de 33 do consumo total de energia IEFP 2012 6 1 5 Aquecimento do Edif cio Para o valor extremamente baixo referido anteriormente para as necessidades de aquecimento contribuem principalmente dois factores a orienta o da fachada com maior rea de v o e a utiliza o do sistema fotovoltaico tamb m para aquecimento dos espa os interiores Figura 6 11 Exterior da parede de trombe LNEG 2012 Figura 6 12 Interior da parede de trombe LNEG 2012 83 Esta fachada foi orientada directamente a Sul recebendo como tal incid ncia solar durante praticamente todo o dia Ela constitui ent o o principal elemento de capta o solar sendo os espa os interiores aquecidos de forma directa pela incid ncia da radia o solar As restantes fachadas possuem uma rea de v o menor o que permite tamb m reduzir a perda de calor pelas mesmas A coloca o das salas com perman ncia mais constante foi feita com contacto com os grandes v os desta fachada visto serem estes os espa os com maior requisi o de conforto O outro factor que permite o aquecimento dos espa os interiores como j referido a utiliza o do sistema de pain is fotovoltaicos para um misto de sistema de aproveitamento solar activo por produ o de energia el ctrica e sistema solar passivo adoptando uma variante de parede de trombe ventilada Esta so
20. 1000 C enquanto o bet o perde 90 da sua resist ncia aos 540 C e o a o 50 entre os 500 e os 700 C Mendes 2008 Para perceber a estanquidade permitida por este material propaga o do fogo no interior das habita es foi conduzido um ensaio pela IVALSA trees and timber research institute of italy num edif cio de tr s andares constru do com recurso a um produto derivado da madeira os pain is CLT e com acabamento interior em gesso cartonado E E E Figura 4 13 Ensaio da IVALSA propaga o do fogo em edif cios de madeira FPInnovations 2010 59 Foi colocado mobili rio e produtos el ctricos comuns numa habita o dentro das divis es pois estes s o os principais respons veis pela deflagra o e in cio de inc ndios Uma das divis es foi incendiada sendo que o ensaio mostrou que esta ardeu durante cerca de uma hora sem se espalhar para as divis es adjacentes Este um tempo que excede o m nimo exigido pela maior parte das legisla es europeias referentes seguran a a inc ndios pelo que atesta a boa resist ncia que a madeira oferece ao fogo assim como estanquidade sua propaga o Frangi et al 2006 4 8 3 Protec o da Madeira ao Fogo Devido sua combustibilidade a madeira deve ser tratada e protegida para que a sua reac o ao fogo seja melhorada Como foi visto anteriormente aquando da classifica o deste material neste campo apenas com recurso aplica
21. 1986 necess rio tamb m prever condi es em que a gua possa gelar tais como no per odo de inverno de muitos pa ses do norte e centro da Europa Para tal necess rio acrescentar gua propilo glicol subst ncia que impede n o apenas que esta gele como tamb m a protege e evita o desenvolvimento de fungos Tamb m caso o recipiente seja met lico devem ser acrescentados leos anti corros o Mitja et al 1986 Este sistema apresenta algumas vantagens relativamente s paredes de trombe N o s a gua tem uma maior capacidade de armazenamento de calor que os materiais utilizados nas paredes de trombe cerca de dez vezes mais que alvenaria de tijolo furado e cinco vezes mais que o bet o como tamb m para a mesma quantidade de calor a acumular necessita apenas de por exemplo um quinto da massa do bet o Mitja et al 1986 Por outro lado existe tamb m o perigo de derrame da gua depositada sendo ent o necess rio grande cuidado para que os reservat rios sejam totalmente estanques Para al m disto a gua ao dilatar sobre as paredes dos dep sitos provoca tamb m um ru do ocasional que se pode apresentar como um desconforto ac stico para o utilizador Nas coberturas de gua Figura 2 4 s o colocados reservat rios de gua na cobertura do edif cio Estes reservat rios s o geralmente em chapa met lica com tratamento anti humidade para facilitar a transmiss o de calor para o interior do edif ci
22. 2009 Tem se ent o que desde o consumo de recursos naturais limitados para produ o dos materiais de constru o passando pelo elevado consumo energ tico que estas representam durante a sua utiliza o at ao fim da sua vida til onde s o geradas enormes quantidades de res duos muito se pode fazer para reduzir a pegada de carbono deste sector Esta disserta o aborda tr s pontos cruciais para um ganho de sustentabilidade das edifica es e Climatiza o natural das edifica es como forma de reduzir o consumo energ tico associado climatiza o artificial das mesmas e Utiliza o de sistemas de produ o de energias renov veis incorporadas nas edifica es como alternativa limpa e livre de res duos poluentes energia de origem f ssil e Recurso a materiais sustent veis com baixa energia incorporada provenientes de fontes renov veis e com elevadas possibilidades de reutiliza o ou reciclagem A climatiza o natural das edifica es pode ser efectuada quer pelos designados sistemas passivos de climatiza o quer por uma nova linha de pensamento na constru o designada por Biomim tica Ambas utilizam os diferentes princ pios de transfer ncia de calor entre os materiais para o aquecimento ou arrefecimento dos espa os interiores das constru es Evita se desta forma o recurso a uma climatiza o artificial que exige um elevado consumo energ tico Os sistemas de produ o de energias re
23. Ribatejo Alentejo e Algarve Chiebao 2011 sendo que cerca de 12000 postos de trabalhos fabris s o sustentados directamente pela ind stria da corti a e 6500 na rea da explora o florestal 5 4 Produtos Baseados em Corti a na Constru o Civil As excelentes propriedades da corti a proporcionam lhe uma vasta aplica o no sector da constru o civil podendo ser utilizada para revestimento de paramentos juntas de dilata o ou compress o isolamento t rmico isolamento ac stico e isolamento vibr tico As suas principais caracter sticas enquanto material de constru o s o as seguintes APCOR 2011 e imputresc vel e como tal um produto com longa durabilidade e Permite um ptimo isolamento ac stico e antivibr tico para al m de t rmico e N o reage com agentes qu micos e Apresenta bom comportamento ao fogo n o libertando gases t xicos e Resistente compress o 67 e Tem elevada estabilidade dimensional e 100 natural e recicl vel e uma mat ria prima renov vel e fortemente implantado em Portugal A corti a utilizada na produ o de materiais de constru o como gr nulos dando estes origem aos designados aglomerados de corti a Podem diferenciar se dois tipos diferentes de aglomerados os compostos e os expandidos Os aglomerados compostos utilizam na sua composi o para al m dos gr nulos de corti a diferentes tipos de aglutinantes e em certos casos outros ma
24. aplica o numa habita o 35 Figura 3 15 C lula solar para fotoss ntese artificial er 36 Figura 3 16 Funcionamento da c lula ira reeenarea near naaaaanenanas 36 Cap tulo 4 Figura A T Floresta ocana a a aiaa Dad lia iap arara po ia Eea nad Di ALi apa nana ae 40 Figura A 2 O a dr A O 40 Figura 4 3 Sec o transversal de um tronco de rvore aee 40 Figura 4 4 Floresta eana apoiada vapceneebeneteah dona da jin dp a a aja dona asd 43 Figura 4 5 Principais direc es relativamente s fibras da madeira 44 Figura 4 6 Ciclo de vida da madeira na constru o reatar 48 Figura 4 7 Gontraplacado ss ui iea tiana aaae a aa at lado aa eaa aiviae tet ntti aes 53 Figura 4 8 Detalhe da sec o transversal de um contraplacado s 53 Figura 4 9 Painel OS Biin i guris saias garoa siga lada Una NAS wield aaa Sana 54 Figura 4 10 Aplica o em acabamentos interiores errar 54 Figura 4 11 Pain is de madeira lamelada colada arena 55 Figura 4 12 Templo Kiyoumizu dera cceecccceceeccceeeeeeceeeeeeeceeeeeeaeeeeseeaeeeseeeaeeeeneeaeeeeseeaeenties 55 Figura 4 13 Ensaio da IVALSA propaga o do fogo em edif cios de madeira 59 Figura 4 14 Ensaio da IVALSA ao comportamento s smico de um edif cio de madeira 62 Cap tulo 5
25. aproveitar estes pain is para dois prop sitos o de produ o de energia limpa e renov vel e o aquecimento passivo dos espa os interiores A solu o passou ent o pela utiliza o do conceito da parede de trombe incorporando os pain is fotovoltaicos na fachada do edif cio e deixando um espa o de ar entre estes e a superf cie exterior da parede de alvenaria Grelhas de ventila o m veis foram colocadas no topo e fundo quer do painel quer da parede exterior para permitir a cria o de correntes de convec o de ar aquecido no espa o interm dio entre estas duas superf cies AY AAAA WW GA AA AN Figura 6 8 Pain is fotovoltaicos incorporados na fachada IEFP 2012 Figura 6 9 Colectores solares na cobertura IEFP 2012 82 Tamb m na cobertura foram colocados colectores solares destinados ao aquecimento das guas sanit rias do edif cio Figura 6 9 Integrados na fachada Sul do edif cio est o ent o 76 pain is perfazendo uma rea de 96 m respons veis por uma produ o de 30 KWh dia de energia el ctrica Este valor corresponde a 40 do total de energia consumida diariamente por este edif cio 75 KWh dia IEFP 2012 Sistema de m dulos Fotovolt icos Edif cio e parque de estacionamento Figura 6 10 Sistema de pain is fotovoltaicos no parque de estacionamento IEFP 2012 Tamb m no parque de estacionamento do edif cio foram colocados 100 m dulos fotovoltaicos
26. do edif cio e ninho de t rmitas Fehrenbacher 2012 O conceito da estrutura deste complexo foi pensado de forma a se rentabilizar os processos naturais de convec o do ar e efectuar uma climatiza o e ventila o dos espa os interiores da forma mais eficiente e com o menor consumo energ tico poss vel Para tal os seus projectistas olharam para uma estrutura j existente no meio natural da zona os ninhos das t rmitas locais Estas cultivam fungos nos seus ninhos e para tal necessitam de ter uma temperatura interna est vel a rondar os 30 C sendo que a temperatura externa pode variar entre os 2 e os 38 C nos locais onde estas estruturas foram encontradas A forma encontrada por esta esp cie para criar tal efeito foi a de construir nos seus ninhos sistemas de tubagens e colunas que funcionam por efeito da convec o natural do ar quente Figura 2 22 Fehrenbacher 2012 Assim tamb m este edif cio possui chamin s solares que v o permitindo a sa da gradual do ar quente produzido durante o dia no seu interior provocando um efeito de chamin que promove a entrada de ar fresco atrav s de aberturas em n veis mais baixos Pela diferen a de press o produzida por este efeito o ar fresco ent o conduzido para o interior das divis es promovendo uma temperatura mais amena e confort vel para os seus utilizadores Todos os espa os est o em contacto por via de uma abertura superior com a grande chamin central do e
27. e consequente perda de resist ncia para al m de exigirem um cuidado dimensionamento nos espa os de dilata o das pe as Cruz e Nunes 2005 Existem outras duas caracter sticas naturais da madeira que a distinguem em termos de sustentabilidade de todos os demais materiais de constru o Jular 2010 e A madeira possui a capacidade de absorver CO2 da atmosfera e Quando a gest o das florestas bem efectuada a madeira representa um recurso natural ilimitado Estas revelam uma parte de todo o potencial sustent vel deste material e mostram de que forma a madeira pode ser uma das solu es futuras na redu o do impacto ambiental que o sector da constru o assume na nossa sociedade 4 2 1 Contribui o Para a Redu o de CO2 na Atmosfera As rvores no seu processo fotossint tico utilizam e absorvem CO2 para a forma o dos seus tecidos lenhosos Desta forma cada rvore representa uma redu o da concentra o deste g s na atmosfera Esta capacidade mantida pelos produtos para constru o em madeira mesmo ap s o abate da rvore Estudos apontam para que 1 m3 de madeira consiga armazenar cerca de 0 9 toneladas de CO2 ao longo da sua vida til sendo que este mesmo volume de madeira necessita de menos 1 1 toneladas de CO2 emitido para ser produzido Somando estes dois valores constata se ent o que a utiliza o de madeira em detrimento de outro material construtivo permite uma poupan a de 2 toneladas de
28. efeito de estufa Como tal absolutamente necess rio que exista um esfor o global e em todos os sectores de actividade para que se pare com este consumo desenfreado de recursos naturais limitados que se pare com este desenvolvimento desprovido de l gica e sustentabilidade que se pare com a destrui o do nosso maior e mais precioso bem o planeta terra o nosso planeta O sector da constru o civil um dos grandes respons veis por esta degrada o ambiental crescente sendo que o seu impacto ambiental transversal a todas as fases de vida das constru es De acordo com dados referentes Uni o Europeia este mesmo o sector de actividade que mais energia de origem f ssil consome Europa 2012 sendo que este consumo representa elevadas emiss es de CO2 para a atmosfera Gr fico 1 1 E Sector da Constru o E Ind stria E Transporte Gr fico 1 1 Distribui o do consumo energ tico por sector de actividade Europa 2012 Este elevado consumo energ tico traduz se numa tamb m elevada emiss o de CO2 para a atmosfera Alguns estudos indicam que nas grandes capitais europeias este sector 1 respons vel por cerca de 25 do valor anual total de emiss es deste g s Giaconia et al 2010 Tamb m na explora o de recursos naturais limitados este sector assume um pesado fardo ambiental sendo respons vel por 20 a 50 do consumo dos recursos naturais dispon veis no planeta Andreis et al
29. enorme ganho em sustentabilidade 63 5 1 Estrutura e Propriedades da Corti a A corti a um material natural que tem origem no sobreiro rvore cujo crescimento se d maioritariamente na zona mediterr nica ocidental Constituindo a camada protectora exterior do sobreiro a corti a possui propriedades nicas que a tornam numa excelente mat ria prima para o sector da constru o combinando uma alta efici ncia em isolamento t rmico ac stico e vibr tico a uma elevada sustentabilidade e reduzido impacto ambiental Figura 5 1 Sobreiro Arocha 2013 Figura 5 2 Corti a Jpn 2011 O primeiro descorti oamento efectuado quando s o atingidos 70 cm de per metro de tronco para uma altura n o inferior a 120 cm da rvore A sua extrac o efectuada ao longo da vida do sobreiro que regra geral atinge entre 150 a 200 anos em intervalos regulares de nove anos A primeira tirada produz corti a de qualidade inferior e de estrutura irregular a designada corti a virgem Na segunda tirada nove anos mais tarde esta ganha uma maior regularidade e qualidade sendo designada por corti a secundeira S a partir da terceira tirada que a qualidade atinge o seu valor ideal passando ent o a designar se por corti a amadia A n vel macrosc pico a corti a composta transversalmente pela raspa principal constituinte da costa que a parte exterior da corti a pelos an is de cre
30. especializados designados por tiradores com o aux lio de um machado especial para o efeito A experiencia e conhecimento do processo por parte dos tiradores fundamental para que n o se danifique o tronco do sobreiro pois caso este sofra algum corte mais profundo poder secar e morrer Figura 5 10 Extrac o da corti a Geoblogesas 2009 Depois de removida a corti a empilhada e armazenada durante cerca de nove meses para que se promova a sua secagem e estabiliza o volum trica Gil 1998 72 A emiss o de CO2 durante a extrac o da corti a ent o muito reduzida provendo na sua maioria dos transportes dos trabalhadores para o local de tirada e das pranchas de corti a para a zona de secagem Contrasta portanto de forma radical com as elevadas emiss es e impacto ambiental que se verificam na extrac o da mat ria prima de por exemplo os poliestirenos cuja produ o provem do estireno um derivado do petr leo O petr leo um recurso f ssil e n o renov vel cuja prospec o utiliza muitas vezes t cnicas s smicas detonando se explosivos em camadas subterr neas do solo Quando um reservat rio encontrado uma sonda perfura o solo e constitui se o designado po o de petr leo A extrac o deste consiste em tr s tipos Wikip dia 2012 e Extrac o prim ria D se numa fase inicial onde a pr pria press o no interior do reservat rio que faz elevar o petr leo N
31. especialmente quando a comparamos com o bet o ou o a o cujas classes variam entre MO e M1 57 No entanto a madeira quando tratada com produtos protectores que dificultam a sua combust o pode facilmente atingir a classe M1 o que representa uma grande melhoria da sua reac o A protec o conferida quer por estes retardadores de fogo quer por protec es mec nicas ser aprofundada mais frente neste cap tulo Este sistema de classifica o do LNEC deixa no entanto de fora alguns par metros importantes para uma correcta e total compreens o da capacidade de reac o de um material ao fogo Ela deixa de fora aspectos importantes para a sa de dos utilizadores das edifica es como o potencial de produ o de gases e fumos t xicos pela combust o do material Desta forma faz se ent o refer ncia norma europeia proposta pela comiss o europeia e formalizada como 2003 632 CE Europa 2003 Esta norma permite uma mais completa e correcta avalia o da reac o dos materiais ao in cio e propaga o do fogo englobando todos os aspectos referidos anteriormente A tabela 4 3 apresenta as diferentes classes estipuladas por esta norma europeia e estabelece uma compara o entre estas e as classes da classifica o portuguesa Produtos de constru o excepto pavimentos Sina Antigas Exig ncias Produ o de fumo Produ o de got culas Al lt d MO A2 s1 do MO si di A2 2 do s3 di si do rer
32. explora imp e uma gest o das mesmas de acordo com as directrizes da Forest Steardship Council FSC Esta Organiza o Internacional n o governamental estipula princ pios para uma gest o florestal respons vel e para um saud vel crescimento das rvores suas constituintes Dados referentes a 2009 apontavam para a exist ncia de 40 000 hectares de montado de sobro certificados de acordo com os princ pios FSC Corti eira Amorim 2009 Em termos de reten o de CO2 a corti a a par da madeira o nico material utilizado na constru o com capacidade para o fazer Mesmo depois de ser processada esta continua a reter CO2 em cerca de metade do seu peso seco Estima se que anualmente 4 8 milh es de toneladas de CO2 s o retidas pela area do sobreiro em Portugal 66 5 3 Peso da Corti a na Economia Nacional Tamb m em termos econ micos a corti a assume um papel de destaque em Portugal sendo produzidas em m dia anualmente 150 000 toneladas deste material Esse valor representa cerca de 50 do total mundial Gr fico 5 1 constituindo se Portugal como o seu maior produtor APCOR 2009 Distribui o da produ o mundial de corti a Arg lia 5 0 k lia 5 7 Fortugal 52 5 Espanha 290 5 Produ o portuguesa de corti a Gr fico 5 1 Distribui o da produ o mundial de corti a APCOR 2009 O impacto desta ind stria faz se sentir principalmente nas regi es a sul do Tejo
33. fotoss ntese o mais utilizado no meio natural Fotossintese Artificial Z O processo de fotoss ntese realizado n o apenas por plantas mas tamb m por algas cian fitas algas verde azuladas e diversas bact rias Consiste na utiliza o de di xido de carbono gua e luz solar para a produ o de compostos org nicos como a glicose essenciais para a sua actividade e sobreviv ncia Ao longo do processo libertado oxig nio essencial para a respira o dos organismos heterotr ficos nos quais o ser humano se insere E o principal processo de transforma o energ tica na natureza permitindo a produ o de subst ncias org nicas que tamb m para os 35 seres humanos s o vitais como tal um mecanismo essencial para a manuten o da vida na terra Os mecanismos e processos utilizados pela fotoss ntese interessam de h uns anos a esta parte investigadores e cientistas por todo o mundo Acredita se nesta comunidade que caso se consiga reproduzir a fotoss ntese realizada na natureza de forma artificial produzindo energia apenas atrav s de di xido de carbono gua e luz solar esta pode tornar se na nova e mais promissora produ o de energia limpa existente Na 241 reuni o nacional da American Chemical Society o dr Daniel Nocera do Instituto de Tecnologia de Massachusetts MIT apresentou avan os significativos nesta rea Ele e a sua equipa conseguiram produzir uma pequena c lula solar Figura 3
34. gua inferior verificada quer no espa o exterior quer no interior Desta forma d se transfer ncia de calor do interior do edif cio para o reservat rio refrigerando se assim os espa os interiores Durante a noite a cobertura retirada e o calor acumulado durante o dia libertado para o exterior 2 1 1 2 3 Pavimento de Armazenamento T rmico Os pavimentos de armazenamento t rmico consistem num dep sito de pedras gua ou outro material capaz de acumular calor colocado debaixo do pavimento do compartimento a climatizar Figura 2 5 14 necess ria a incorpora o de um sistema de capta o solar colocado preferencialmente na direc o a sul O calor produzido pela radia o solar incidente neste sistema passa ent o por convec o natural at ao material acumulador de calor Fabute 2003 Figura 2 5 Pavimento de armazenamento t rmico Fabute 2003 Nesta solu o tamb m poss vel por recurso a um sistema de convec o for ado fazer passar o ar interior pelo espa o onde se localiza o material acumulador no caso de este ser s lido como pedras aquecendo o Este sistema de convec o for ado seria conseguido por coloca o de aberturas regul veis que fariam comunicar o espa o interior do edif cio com o espa o onde se d a acumula o de calor Fabute 2003 A liberta o de calor por este sistema mais lenta e gradual em termos de oscila o da temperatura 2 1 1 3
35. inferiores do edif cio Figura 2 8 Estes sistemas servem n o s para arrefecimento dos espa os interiores como tamb m promove a ventila o do edif cio Mitja et al 1986 Figura 2 8 Chamin solar Fabute 2003 importante para que este sistema funcione que a temperatura na zona superior da chamin seja superior temperatura exterior para que se efectue a liberta o do ar quente do interior do edif cio Serra e Coch 2004 Para tal s o utilizadas c maras na zona superior que possuem captadores de cor escura para que se promova a absor o de calor nessa zona Figura 2 9 O ar nesta c mara ent o aquecido e libertado para o exterior criando o efeito de suc o que permite a entrada de ar mais fresco pelas aberturas inferiores do edif cio 18 Figura 2 9 Camara solar numa cobertura Fabute 2003 Em termos de renova es de ar este sistema n o o mais eficiente visto que apenas cria 5 a 10 renova es por hora No entanto um sistema que se combina facilmente com outros sistemas de tratamento de ar e que apresenta um maior rendimento quando a intensidade de radia o maior que exactamente quando o sistema mais necess rio Serra e Coch 2004 2 1 2 3 Aspiradores Est ticos O aspirador est tico Figura 2 10 funciona de uma forma semelhante s chamin s e c maras solares promovendo a suc o do ar quente para o exterior do edif cio por via d
36. madeira de acordo com os tr s pontos referidos anteriormente 4 5 1 Energia Incorporada A energia incorporada de um material de constru o pode ser descrita como a energia necess ria para a sua extrac o produ o e processamento No fundo o consumo energ tico necess rio para se obter um determinado produto final pronto a ser colocado em obra Estima se que esta representa cerca de 22 da energia dispendida por uma constru o ao longo de toda a sua vida til Gr fico 4 2 valor apenas superado pelo consumo durante o per odo de utiliza o da mesma Jular 2010 48 Energy use across the lifecycle of a house Material Production Transport enance Disp osal Gr fico 4 2 Distribui o do consumo energ tico do ciclo de vida das constru es Jular 2010 ent o importante que os materiais utilizados na constru o possuam um baixo valor de energia incorporada de forma a reduzir o consumo energ tico nesta primeira fase da vida de uma edifica o Comparativamente aos materiais habitualmente utilizados na constru o como o bet o o a o e o alum nio a madeira apresenta um valor de energia incorporada bastante inferior Para produzir uma tonelada de madeira comparativamente com estes materiais temos que Caridade 2010 e s o necess rias 4 vezes mais de energia para produzir uma tonelada de bet o e 60 vezes mais de energia para produzir uma tonelada de a o
37. mais frente neste cap tulo quer como fonte energ tica Jular 2010 49 Uma central de produ o energ tica moderna possuindo um sistema combinado onde poss vel a produ o de energia por queima da madeira consegue gerar cerca de 250 a 290 KW h de electricidade ou 2 800 a 3 200 MJ de energia t rmica apenas com 1 m de madeira A energia gerada por este volume de madeira superior necess ria para a sua forma o no meio natural Jular 2010 A atestar estes dados referentes energia incorporada e emiss o de CO2 em 2001 surge na Su cia um estudo promovido pela tratek SCA materials production and construction comparativo entre duas habita es uma em bet o armado e outra em madeira Jular 2010 A habita o constru da em madeira apresentou uma poupan a de 2 300 MJ m na energia utilizada nos seus materiais e constru o assim como uma redu o na emiss o de CO2 de 370 kg m Jular 2010 A poupan a energ tica obtida pela utiliza o de madeira como material construtivo o equivalente ao aquecimento de uma das habita es durante seis anos e a redu o de CO2 emitido equivale a 27 anos de emiss es por aquecimento artificial Jular 2010 4 5 2 Poupan a Energ tica na Fase de Utiliza o N o apenas no per odo de produ o e processamento que a utiliza o da madeira como material construtivo permite reduzir uma grande percentagem da energia consumida por uma edifica o ao long
38. mais representativo da aplica o de um sistema de produ o de energia e lica no sector da constru o seja o da sede da Oklahoma Medical Research Foundation projecto da responsabilidade das empresas Venger Wind e SWG Energy Figura 3 7 Vista exterior da sede da Oklahoma Medical Research Foundation Singh 2012 Este edif cio localizado em Oklahoma nos EUA possui um sistema de produ o de energia e lica composto por dezoito turbinas omnidirecionais de eixo vertical localizadas na cobertura Figura 3 8 31 Figura 3 8 Turbinas e licas da cobertura Singh 2012 Figura 3 9 Instala o das turbinas Singh 2012 Cada uma possui uma capacidade de produ o energ tica de 4 5 KW sendo que a sua forma em torno de um eixo vertical permite lhes funcionar mesmo com velocidades de vento muito baixas A capacidade de produ o energ tica do sistema assim maximizada fazendo deste um edif cio praticamente auto suficiente em termos energ ticos Singh 2012 3 3 Energia H drica As turbinas hidr ulicas s o equipamentos projectados especificamente para transformar a energia cin tica e de press o de um fluxo de gua em energia mec nica Esta transforma o conseguida por recurso a um bin rio e velocidade de rota o A energia mec nica posteriormente transformada em energia el ctrica por acoplagem turbina de dispositivos espec ficos para o efeito como compressores ou geradores el ctricos
39. natural o arrefecimento pelo solo ou a radia o nocturna Muitos dos sistemas passivos de aquecimento como as paredes de trombe ventiladas ou os sistemas de termossif o possibilitam tamb m o arrefecimento como foi referido aquando da sua descri o 17 2 1 2 1 Ventila o Natural A ventila o natural neste contexto torna se tamb m uma forma de n o s permitir a qualidade de ar necess ria para as edifica es mas tamb m promover a sa da de ar quente destas e a entrada de ar mais fresco Solu es como as chamin s solares e aspiradores est ticos fazem parte dos sistemas passivos de arrefecimento e consistem na utiliza o do princ pio da convec o natural para promover a sa da de ar quente pelas zonas superiores dos edif cios e a entrada de ar fresco por zonas inferiores devido s diferentes densidades de ambos De entre os sistemas que utilizam este principio de arrefecimento referem se as chamin s ou c maras solares os aspiradores est ticos e a radia o nocturna Gon alves e Mariz 2004 2 1 2 2 Chamin e C mara Solar Estes sistemas baseiam se no princ pio do chamado efeito de chamin onde o ar quente devido sua menor densidade eleva se As chamin s solares s o zonas de elevada altura nos edif cios onde existe comunica o entre todos os pisos O ar quente do edif cio tende a subir por estas estruturas e ser libertado para o exterior promovendo a entrada de ar mais fresco pelas aberturas
40. norte sul ou sul norte de forma a que todas as salas e espa os do edif cio tivessem uma boa circula o de ar 85 Figura 6 14 Esquema do funcionamento da chamin solar central IEFP 2012 Tamb m nas escadas principais localizadas a poente e no bloco de escadas a nascente se verifica este efeito de chamin possuindo estas zonas tamb m clarab ias motorizadas no seu topo e aberturas na parte inferior Figura 6 15 Detalhe dos orif cios de ventila o nas portas LNEG 2012 Estes sistemas de ventila o permitem ent o n o apenas a renova o e circula o de ar mas tamb m a ascens o do ar quente que se concentra no edif cio utilizando o efeito de chamin Cumprem se assim com estes sistemas duas ac es ess ncias numa edifica o Tamb m as j referidas paredes de trombe permitem um arrefecimento passivo do edif cio Para tal devem ser abertos durante o per odo diurno o orif cio de ventila o interior inferior e o exterior superior Desta forma o ar quente do interior do edif cio expulso para o exterior visto que o ar no espa o intermedio da parede de trombe se encontra ainda mais quente Forma se assim uma corrente de convex o que permite o arrefecimento das divis es Figura 6 16 86 Figura 6 16 Funcionamento da parede de trombe para arrefecimento LNEG 2012 Finalmente estuda se o mais inovador sistema de arrefecimento apresentado po
41. o de energias renov veis e materiais sustent veis dissertados proporcionam grandes ganhos ambientais e de sustentabilidade na constru o civil Estes ganhos s o transversais a todas as principais etapas da vida de uma constru o interferindo desde a extrac o das mat rias primas dos materiais de constru o at ao fim da vida til das edifica es onde estes se encontram incorporados As principais ideias a reter para cada uma destas fases s o e Na fase inicial da constru o englobando a explora o e extrac o das mat rias primas a utiliza o da madeira e corti a como materiais de constru o permite grandes ganhos ambientais e uma grande redu o da pegada ecol gica das constru es Estes materiais possuem a capacidade nica de reter o CO2 da atmosfera comportando tamb m poucas emiss es deste g s na sua produ o para material de constru o e Tanto a madeira como a corti a apresentam se como recursos renov veis ao contr rio do bet o a o e do poliestireno expandido e o extrudido Estes fazem uso de mat rias primas e recursos naturais que levam milh es de anos a se formar sendo por isso limitados Nestes temos o exemplo da rocha utilizada para a produ o do bet o e do petr leo subst ncia base dos poliestirenos Para al m disto o seu processo de extrac o n o comporta os mesmos danos ambientais nem emiss es de CO2 sendo mesmo no caso da corti a ben fica para a fonte do recurso
42. o do vento produzem energia el ctrica atrav s de um gerador Z A turbina o cora o do sistema na sua forma mais simples composta por tr s partes fundamentais e As p s do rotor que s o basicamente uma barreira ao movimento do vento e que como tal s o for adas a movimentar se Quando o vento for a este movimento das p s transfere parte da sua energia para o rotor 30 e Oeixo da turbina que esta conectado ao cubo do rotor Ao girar o rotor faz com que o eixo tamb m gire transferindo assim a sua energia mec nica rotacional para o eixo que por sua vez esta ligado a um gerador el ctrico e O gerador que recebe a energia mec nica rotacional do eixo e a converte em energia el ctrica usando as propriedades da indu o electromagn tica para produzir a tens o el ctrica Para calcularmos a capacidade de produ o energ tica de uma torre ou de um sistema e lico necessitamos de dados referentes velocidade do vento no local de implementa o do sistema assim como da pr pria capacidade do equipamento Existem tabelas que relacionam o di metro das p s com a quantidade de energia que uma turbina pode gerar considerando uma velocidade de vento est vel A maioria das grandes turbinas apresenta um funcionamento ptimo a uma velocidade do vento de 54 km h Layton 2011 Um milh o de MW de energia e lica pode produzir entre 24 a 3 milh es de KW de electricidade por ano Layton 2011 Talvez o exemplo
43. quer quando s o pain is de part culas ou contraplacados Os FR impregnados promovem a convers o de gases vol teis 60 que s o libertados por ac o do fogo em gases n o inflam veis como vapor de gua e CO2 Desta forma consegue se impedir que seja atingida a temperatura de igni o da madeira tamb m por este processo que se promove a liberta o de radicais livres que inibem a combust o Na segunda os produtos FR s o aplicados normalmente na fase de acabamento da constru o Estes s o regra geral vernizes transparentes que proporcionam um revestimento intumescente madeira Este revestimento intumescente promove a forma o de uma camada carbonizada quando em contacto com o fogo Esta camada carbonizada que funciona como um isolante t rmico impede a transmiss o de calor e desenvolvimento das chamas para a madeira No fundo substitui a primeira camada carbonizada da madeira n o protegida quando exposta a fogo A capacidade de reac o ao fogo depende normalmente da espessura do revestimento sendo que uma maior protec o directamente proporcional a uma maior espessura Sistemas de Protec o Mec nica Estes sistemas consistem na aplica o de revestimento das pe as de madeira com pain is isolantes ou com argamassas fibrosas Os pain is isolantes s o constitu dos por silicato de c lcio material que para al m de isolante incombust vel Estes pain is conseguem semelhan a dos rest
44. solar XXI possui um comportamento que n o s respeita as exig ncias regulamentares em Portugal que actualmente s o bastante exigentes como estabelece mesmo um patamar de excel ncia principalmente no per odo de inverno quando s o necess rios ganhos t rmicos Por an lise dos valores em seguida referidos pode se constatar uma diferen a acentuada nos valores de aquecimento e arrefecimento sendo que mais dif cil arrefecer um edif cio de forma natural sem recurso a consumo energ tico de rede do que aquec lo Mesmo assim as exig ncias s o cumpridas e sem recurso a climatizadores artificiais LNEG 2012 NIC 6 6 lt NI 51 5 KWh m2 ano NVC 24 8 lt NV 32 0 KWh m ano NIC necessidades de aquecimento NI necessidades de aquecimento de refer ncia NVC necessidades de arrefecimento NV necessidades de arrefecimento de refer ncia Este excelente comportamento t rmico conseguido por diferentes meios sendo que um deles o facto de o isolamento ser colocado pelo exterior quer nas paredes como tamb m na cobertura e pavimento em contacto com o solo Desta forma no inverno a massa de in rcia t rmica do edif cio mantida no interior tornando o mais quente e no ver o assegura uma primeira barreira ao calor exterior evitando a sua acumula o nessa mesma massa inercial A pr pria disposi o das fachadas foi pensada de forma a maximizar os ganhos solares nos per odos de temperaturas baixas e minim
45. 10 focou se na necessidade urgente de tomar op es sustent veis n o apenas na constru o e desenvolvimento dos grandes centros urbanos mas tamb m da pr pria sociedade e sua cultura O sector da constru o e o seu actual impacto ambiental foi assunto de destaque tendo cada um dos 195 paises participantes sido convidado a demonstrar qual o caminho que planeia seguir para reduzir o seu consumo energ tico e emiss es de CO2 num futuro pr ximo Portugal optou por demonstrar a sua inten o de uma forma extremamente original e arrojada apresentando um pavilh o totalmente revestido em corti a Este mereceu uma distin o especial da organiza o do evento tendo sido distinguido com o Pr mio de Design na 94 categoria de pavilh es com menos de 2 000 m despertando a curiosidade de todos os visitantes que por ele passaram BCORK 2011 Projectado pelo arquitecto Carlos Couto o pavilh o de Portugal pretendeu mostrar toda a versatilidade e potencial de um material considerado pela Building Green uma publica o da GreenSpec e da Environnmental Building News EBN como um dos 10 produtos mais ecol gicos e sustent veis para a rea da constru o AICEP 2012 lt ae ee SSS 2 SE SE Es a que Figura 6 31 Vista exterior do pavilhao BCORK 2011 Figura 6 32 Revestimento exterior em ICB BCORK 2011 O facto de Portugal ser o maior produtor mundial de corti a do mundo e de esta es
46. 10 o espa o de constru o ocupado pelas tradicionais paredes de bet o tijolo ou outras solu es convencionais o que numa ptica de rentabiliza o de rea til de constru o excelente Santos e Matias 2006 A madeira possui no entanto uma baixa in rcia t rmica Nas estruturas com grande in rcia t rmica os elementos construtivos como o bet o ou as alvenarias tradicionais v o absorvendo o calor libertando o depois por radia o de forma gradual e lenta quando a temperatura do ar arrefece A madeira n o apresenta ent o neste campo um rendimento ao n vel de outros materiais construtivos No entanto devido sua baixa in rcia t rmica possibilita que o aquecimento directo do ambiente dos espa os interiores seja mais r pido visto que n o acumula o calor na sua estrutura mantendo este mesmo calor no interior do edif cio de forma extremamente eficiente devido sua excelente capacidade de isolamento t rmico Esta propriedade pode representar uma desvantagem no Ver o visto que qualquer fonte de calor no interior do edif cio provoca uma subida de temperatura mais facilmente do que na solu o com grande in rcia t rmica ent o necess rios neste per odo precaver estes ganhos t rmicos excessivos quer por aplica o de sistemas construtivos referidos no primeiro cap tulo tais como um bom sombreamento dos elementos envidra ados e uma boa ventila o dos espa os interiores Caso existam bons sistemas extrac
47. 15 do tamanho de um baralho de cartas capaz de imitar o processo da fotoss ntese Ag ncia FAPESP 2011 Uma folha artificial funcional tem sido uma esp cie de c lice sagrado da ci ncia h d cadas e acreditamos que a conseguimos desenvolver A nossa folha mostrou se promissora como fonte de energia de baixo custo para resid ncias pobres em pa ses em desenvolvimento por exemplo O nosso objectivo e fazer com que cada casa tenha a sua pr pria gera o de electricidade dr Daniel Nocera Ag ncia FAPESP 2011 Este dispositivo desenvolvido pela equipa de investigadores de Nocera composto por sil cio e esta repleto de componentes electr nicos e catalisadores que acelerem as reac es qu micas O problema apresentado por tecnologia semelhante mas mais antiga desenvolvida por John Turner do laborat rio nacional de energias renov veis no Colorado EUA prendia se como facto desta se mostrar inst vel gerar pouca energia e utilizar metais caros que tornavam o seu custo de produ o uma barreira para uma futura utiliza o da tecnologia escala mundial J este novo dispositivo utiliza materiais baratos e abundantes na natureza como o n quel e cobalto que permitem uma redu o muito significativa no custo de produ o da tecnologia e apresenta tamb m uma capacidade muito maior podendo funcionar sem parar por mais de 45 horas sem perder produtividade Yano 2011 Silicon Solar Cell Sun Catalytix Cat
48. 7 99 BRIANWILLIAMS 2012 www briangwilliams com 2Flow energy strategies 2Fpassive cooling options html amp originalURL 2099879876 amp pip false amp premium false amp client_uid 3172782499 amp client_ver 3 6 2 16 8 amp client_type lEPlugin amp suite true amp aff id O amp locale pt PT amp ui 1 amp os ver 6 0 2 0 Acedido em Dezembro de 2012 Caridade J Sistemas Construtivos Modernos em Madeira Mestrado Integrado em Engenharia Civil Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Portugal 2010 Chiebao F Corti a e Arquitectura ISBN 978 972 98932 7 8 Euronatura Lisboa 2011 http Avww promocork com files cortica arquitetura pdf Acedido em Fevereiro de 2013 Constru o Sustent vel 2012 Sistemas de Aquecimento com Biomassa http www construcaosustentavel pt index php O Livro Construcao Sustentavel Eficiencia Energetica Sistemas de Aquecimento com Biomassa Acedido em Mar o de 2013 Construlink 2006 Ficha T cnica Arquitectura Bioclim tica http www construlink com Homepage 2003 Guiaotecnico Ficheiros gt 379 arquitectur a bioclimatica 06 2006 11 20 pdf Acedido em Agosto 2012 Construlink 2007 Ficha T cnica Isolamento T rmico de Fachadas pelo Exterior http www construlink com Homepage 2003 GuiaoTecnico Ficheiros gt 395 construlin k 17 12 02 2007 pdf Acedido em Agosto de 2012 Corti eira Amorim 2009 Sustentabilidade Escolha natura rel sustentabilidad
49. B s2 di s3 E si do c s2 d1 M2 s3 E s1 do M3 D s2 di M4 33 N o gotejante E F M4 Tabela 4 3 Compara o entre as classes de reac o ao fogo portuguesas e europeias Caridade 2010 4 8 2 Resist ncia ao Fogo A segunda fase de um inc ndio consiste no seu pleno desenvolvimento sendo nesta que deve ser avaliada a resist ncia de um material sua ac o Este conceito pode ser descrito como a capacidade deste em conservar as suas propriedades resistentes quando sujeito s altas temperaturas e ac o do fogo em sua plena actividade Quanto maior o per odo de tempo durante o qual este mant m a sua capacidade estrutural maior a sua resist ncia ao fogo Esta capacidade resistente pode ser classificada em tr s classes diferentes depois de realizados os ensaios e crit rios de avalia o especificados pela norma E364 do LNEC e Classe R EF est vel ao fogo aplic vel a elementos aos quais s o exigidas apenas fun es de suporte 58 e Classe E PC para chamas aplic vel a elementos de compartimenta o no que respeita a estanquidade e Classe El CF corta fogo aplic vel a elementos com fun es n o apenas de estanquidade mas tamb m de isolamento t rmico Depois de serem integrados numa destas classes os materiais s o em seguida classificados relativamente ao per odo de tempo em que conservam as propriedades especificadas pela classe correspondente Esta segunda classifica o feita
50. CAO 20DE 20ELETRICIDADE 2 OA 20PARTIR 20DE 20ARVORES 20VIVA html Acedido em Janeiro de 2013 Gon alves H Joyce A Silva L F rum Energias Renov veis em Portugal uma contribui o para os objectivos de pol tica energ tica e ambiental ISBN 9728646054 ADENE INETI Lisboa 2002 Gon alves H Mariz J Conceitos Bioclim ticos para os Edif cios em Portugal INETI 2004 http Anww Ineg pt download 41 17 Conceitos 20Bioclim C3 A1 Ticos pdf Acedido em Agosto de 2012 102 Henriques P G Teodoro N F Contribution to Sustainability in Construction Recycling and Reutilization of Materials Creative Construction Conference 2012 Henriques P G Neves S C Study of the Applicability of Construction Systems in the Performance of Sustainability in Civil Engineering Creative Construction Conference 2012 Hermont B Estudo comparativo de resist ncia a eros o por cavita o do metal de solda depositado por um arame tubular tipo 13 CR 4 Ni 0 4 Mo e do a o fundido ASTM a743 CA 6NM tese para obten o do t tulo de mestre Universidade Federal de Minas Gerais Belo Horizonte 20 de Abril 2007 IEFP 2012 Edif cio Solar XXI Projecto de Demonstra o na rea das Energias Renov veis e da Efici ncia Energ tica no Edif cios http www iefp pt formacao formadores formacao OfertaFormadores Encontros Docum ents EncontroTecnicoSectorial NovosMateriaisConstrucaoCivilSustentavel Painel 02 02
51. CO2 emitido para a atmosfera por m Vhn 2003 Desta forma e ao utilizar se a madeira para a constru o de edifica es poss vel reduzir em grande percentagem a pegada de carbono destas e consequentemente o seu impacto ambiental Estima se que um aumento de 10 no n mero de habita es em madeira na Europa corresponderia a uma fatia de 25 do total de redu o de CO2 que proposto pelo protocolo de Kyoto Jular 2010 4 2 2 Recurso Renov vel Para al m da sua capacidade de absorver CO2 da atmosfera a madeira tem outra particularidade que a torna num dos mais ecol gicos materiais de constru o um recurso renov vel De facto quando a gest o florestal bem efectuada a madeira apresenta se como um recurso natural inesgot vel ao contrario do bet o e a o cujas mat rias primas proveem de fontes f sseis finitas Cerca de 30 da superf cie terrestre encontra se coberta por florestas Nabuurs et al 2009 sendo que destes 5 correspondem a florestas europeias FAQ 2002 42 Figura 4 4 Floresta Projecto profinatura 2010 Dados referentes a 2003 indicam que estes 5 representam perto de 150 milhdes de ha de floresta MCPFE 2003 percebendo se desta forma o enorme recurso natural que representa Gr fico 4 1 Global forest cover Total Europe 1037M ha Russia EU 25 851 M ha r Oceania 150 M ha 198 M ha Other Europe South amp Central America 548 M
52. Fernadez L Corti a Bol IPF n 587 p222 229 1987 101 FLICKR 2005 http www flickr com photos fabi6616 1452039051 Acedido em Abril de 2013 FPInnovations 2010 Cross Laminated Timber a Primer www economy gov sk ca Cross laminated timber Acedido em Mar o de 2013 Frangi A et al Natural full scale fire test on a 3 storey Xlam building Proceedings of the 10 EWPA World Conference on Timber Engineering 2006 GEOBLOGESAS 2009 hitp geoblogesas blogs sapo pt 23222 html Acedido em Maio de 2013 Giaconia C et al Reducing energy consumption and CO2 emissions in European countries a review on legal environmental and increasing use of photovoltaic energy for electric propulsion systems Universita degli Studi di Palermo Departimento di Ingegneria Elettrica Elettronica e delle Telecomunicazioni Palermo 2010 http www beywatch eu papers Ever 2010 paper 20368 pdf Acedido em Novembro de 2012 Gil L A corti a como material de constru o Manual t cnico APCOR Associa o Portuguesa de Corti a INETI Lisboa 1998 Caderno 20tecnico 20F 20PT pdf Acedido em Fevereiro de 2013 Gil L 2002 World Renewable Energy Congress VIP Col nia p 705 Gil L Corti a in Materiais de Constru o Guia de Utilizador Loja da Imagem Lisboa 2005 GLOBOAMAZONIA 2009 http www globoamazonia com Amazonia 0 MUL1336517 16052 00 EMPRESA 20DOS 20EUA 20 DESENVOLVE 20GERA
53. INETI Arq Mariz Graca pdf Acedido em Setembro de 2012 INE P DGEG 2011 Inqu rito ao consumo de Energia no Sector Dom stico 2010 http www ine pt ngt server attachfileu jsp look parentBoui 127228533 amp att display n amp att download y Acedido em Dezembro de 2012 Jerrold E Wood properties USDA Forest Service Forest Products Laboratory Wisconsin October 1994 JPN 2011 http jpn c2com up pt 2011 06 08 cortica a joia da economia portuguesa html Acedido em Janeiro de 2013 Jular 2010 Tackle Climate Change Use Wood http www jular pt pdf Tackle Climate Change Use Wood pdf Acedido em Novembro de 2012 Layton J 2010 Como funciona a energia e lica http www fiec org br artigos energia energia eolica htm Acedido em Outubro de 2012 LIDDELL C Stadthaus Murray Grove 9 storey timber high rise 2013 http www slideshare net jeffranson stadthaus murray grove case study presentation Acedido em Janeiro de 2013 LNEG 2012 Edif cio Solar XXI Um edif cio energeticamente eficiente em Portugal http www lneg pt download 4078 BrochuraSolarXXI Dezembro2005 pdf Acedido em Setembro de 2012 Matias L Desenvolvimento de um modelo adaptativo para defini o das condi es de conforto t rmico em Portugal in Colec o de Teses e Programas de Investiga o LNEC ISBN 978 972 49 2207 2 LNEC Lisboa 2010 103 MCPFE State of Europe s Forests 2003 T
54. Portugal estipulou como metas para 2020 Apren 2010 e Atingir os 31 de utiliza o de energias renov veis meta imposta pela Comiss o Europeia a todos os estados membros e Aumentar a actual produ o de energia e lica de 3750 MW para 8500 MW e Aumentar a capacidade de produ o de energia h drica em cerca de 50 e Promover a utiliza o de pain is fotovoltaicos nas habita es de forma a aumentar a produ o de energia solar de 150 para 1500 MW De referir que a instala o de pain is colectores solares para produ o de gua sanit ria quente mesmo obrigat ria de acordo com o RCCTE decreto lei n 80 2006 para novas constru es amplia es ou reabilita es profundas de edif cios Referem se em seguida os princ pios b sicos na produ o de energia solar energia e lica energia h drica energia de biomassa assim como os sistemas utilizados para o seu aproveitamento Refere se ainda um novo e promissor sistema de produ o de energia renov vel baseado na fotoss ntese artificial 27 3 1 Energia Solar A utiliza o da energia solar para fins habitacionais consiste na capta o da energia luminosa e t rmica proveniente do sol e sua transforma o em energia el ctrica Existem dois principais sistemas que utilizam esta energia para reduzir o consumo el ctrico de rede e energ tico nas habita es os pain is fotovoltaicos Figura 3 1 e os colectores solares Figura 3 3 Os pain is
55. TECNICO LISBOA Reducao do Consumo de Energia de Origem Fossil e da Emiss o de CO2 no Sector da Constru o lvaro Gomes Pereira Disserta o para a obten o do Grau de Mestre em Engenharia Civil J ri Presidente Prof Doutora Ana Paula Ferreira Pinto Orientador Prof Doutor Pedro Manuel Gameiro Henriques Vogal Prof Doutora Maria Cristina de Oliveira Matos Silva Junho de 2013 Agradecimentos Em primeiro lugar quero agradecer aos meus pais por toda a sua paci ncia carinho e sobretudo motiva o que sempre me transmitiram ao longo de todo o meu percurso no Instituto Superior T cnico Ao Professor Doutor Pedro Henriques tamb m o meu obrigado n o s por toda a sua disponibilidade amizade simpatia e conselhos mas tamb m por todo o entusiasmo que revelou relativamente ao tema deste trabalho N o poderia ter tido melhor orienta o na elabora o desta disserta o Ao Nuno e ao Patronilo pela sua amizade desde os nossos cinco anos e por terem estado sempre ao meu lado mesmo nos momentos mais dif ceis Finalmente para a Sara pelo seu exemplo e pela sua voz de incentivo que me acompanhou sempre ao longo destes anos acad micos Obrigado por teres acreditado sempre em mim foi um privil gio ter partilhado contigo todas as horas de estudo todas as pausas de estudo e todas as expectativas e sonhos que sentimos durante a nossa forma o n o s como engenheiros mas tamb m como seres humanos A t
56. VC Policloreto de Vinil RCCTE Regulamento das Caracter sticas de Comportamento T rmico dos Edif cios RGSCIE Regulamento Geral de Seguran a Contra Inc ndios RSECE Regulamento dos Sistemas Energ ticos de Climatiza o em Edif cios OSB Oriented Strand Board SCIE Seguran a Contra Inc ndios xvii xviii 1 Introducao 1 1 Consideracoes Iniciais De acordo com o Quarto Relat rio de Avalia o elaborado pelo Painel Intergovernamental das Altera es Clim ticas IPCC e apresentado em 2007 Solomon et al 2007 o crescente aumento da concentra o de Gases de Efeito de Estufa GEE provocar o um aquecimento do planeta entre 1 8 a 4 C at ao final do s culo Este documento prev ainda que devido a este aumento de temperatura n o s o n vel do mar poder subir at 58 cm roubando desta forma enormes por es de terra como as consequentes secas e ondas de calor poder o provocar grandes e gravosas redu es na produ o de alimentos afectando por exemplo o cultivo de cereais O Homem em toda a sua actividade industrial um dos maiores respons veis por este aquecimento global e gradual destrui o do planeta Enormes quantidades de recursos naturais s o consumidos para que se alimente a crescente produ o de bens de cada um dos diferentes sectores de actividade correspondendo todo este processo a elevadas emiss es de di xido de carbono CO2 um dos principais e mais nocivos gases de
57. a o de produtos protectores a estes mesmos elementos Num ambiente ventilado e onde se assegure um teor de humidade entre os 13 e os 17 a ac o dos fungos xil fagos praticamente inexistente Negr o e Faria 2009 Existem muitos exemplos de constru es milenares onde se verifica esta preocupa o em proporcionar uma boa ventila o e protec o humidade s estruturas de madeira tal como o caso do templo de Kiyoumizu dera constru do no ano de 780 D C a leste de Kyoto no Jap o que apresentam ainda nos dias de hoje um excelente estado de conserva o Wikipedia 2013 Figura 4 12 Templo Kiyoumizu dera Flickr 2005 55 Relativamente aos produtos qu micos preservadores existem essencialmente em tr s g neros e Protectores oleosos ou os designados oilborne na terminologia inglesa dos quais fazem parte o creosote e leos de antraceno e Protectores aquosos ou waterborne essencialmente constitu dos por sais minerais dissolvidos em gua e Eos solventes org nicos como solu es fungicidas ou insecticidas podendo alguns destes produtos proporcionar as duas fun es No caso particular do creosote por imposi o da comiss o europeia esta subst ncia vai deixar de poder ser utilizada quer por entidades privadas quer por entidades p blicas devido ao seu potencial risco cancer geno Apenas em circunst ncias muito especiais onde n o existe um contacto directo entre as estr
58. a ventila o dos elementos construtivos em madeira e uma camada de revestimento exterior composta por pain is de madeira reciclada e impermeabilizada 91 Figura 6 29 Composi o transversal do pavimento LIDDELL 2013 O processo construtivo exigiu apenas a presen a de 4 trabalhadores no local de constru o tr s dias por semana tendo sido toda a superestrutura de madeira montada em 27 dias de trabalho Para esta rapidez de constru o muito contribuiu o facto de em todos os pain is a zona para coloca o de portas janelas e instala es el ctricas e de canaliza es virem j incorporadas sendo que os pain is iam sendo montados medida que iam chegando ao estaleiro O tempo total de obra foi de 49 semanas TRADA 2009 6 2 2 Isolamento T rmico e Ac stico OS 70 mm de isolamento t rmico utilizado e os 146 mm de espessura dos pain is CLT permitiram atingir um coeficiente de condutibilidade t rmica de K 0 3 W m2 C Este valor representa uma melhoria de 15 no isolamento t rmico do edif cio em rela o ao exigido pela legisla o brit nica LIDDELL 2013 Relativamente ao comportamento ac stico a maior densidade dos pain is CLT relativamente a elementos de madeira maci a conferem a estes um melhor isolamento ac stico do que o verificado habitualmente nas constru es tradicionais de madeira ee 5 ply CLT suspended ceiling fibre glass Insulation 200 mm 2 gypsu
59. a os diversos materiais de constru o n o apenas de acordo com a sua reac o mas tamb m pela sua e resist ncia ao fogo dois factores fundamentais para se compreender o comportamento de um material ao fogo e a sua garantia de resist ncia enquanto parte integrante de uma estrutura 4 8 1 Reac o ao Fogo Existem duas fases distintas num inc ndio uma primeira que consiste na deflagra o ou seja no inicio do mesmo e uma segunda que corresponde ao seu pleno desenvolvimento Na primeira fase a deflagra o o material classificado de acordo com o seu contributo para o desenvolvimento inicial do fogo Esta a denominada reac o dos materiais de constru o ao fogo e classificada de acordo com diversos ensaios especificados pelas normas E365 e E371 do LNEC Estes ensaios diferenciam os materiais em cinco classes diferentes isto consoante o seu grau de combustibilidade MO Materiais n o combust veis M1 Materiais nao inflamaveis M2 Materiais dificilmente inflamaveis M3 Materiais moderadamente inflam veis M4 Materiais facilmente inflam veis Tabela 4 2 Classes portuguesas de reac o dos materiais ao fogo Segundo esta classifica o a madeira sendo um material combust vel cuja temperatura de inflama o ronda os 350 C enquadra se entre as classes M3 ou M4 dependendo da esp cie da rvore de origem Pode se ent o depreender que a madeira apresenta uma m reac o ao fogo
60. acntnae 13 2 1 1 2 3 Pavimento de Armazenamento T rmico n 14 2 11 3 Gahho solado assi acetic Mie tara ea a ia inane 15 21032 ESTUTAS gs sca ssa ado E ade ft coe Sega N E ata amado EE T TEE O EE EE 15 2 1 1 3 2 Sistemas de Termossif o ccceccccccceeeeseceeeeeceeeeeeaaeeseaeeseeeeesaeeesaeeeeeeessaees 16 2 1 2 Sistemas Passivos de Arrefecimento iara 17 21 24 Ventila o Natural gai eenias odores danada asi aves ia cnins EE tenis 18 2 1 2 2 Chamin e C mara Solar terre ereeanarra near naaaananaaa 18 2 1 2 3 Aspiradores Est ticos reatar arenas near nana 19 2 1 2 4 Arrefecimento pelo Solo rea areereeanarea near nana 20 2 1 2 5 Radia o Nocturna erre E A R 20 2 2 BIOMIM LICA i eindanna iad aap aaae adada aaao edda rd a aiad a padanda A Oia AEA Na AANE 21 2 2 1 Exemplos da Biomim tica na Constru o reatar 22 2 2 1 1 Complexo Cultural Esplanade Theatre aa 22 2 2 1 2 Sistema de Ventila o Vawtex ice eeare arrancar 23 2 21 3 JEastgate Genter a a a aaa a A E aan nba ca asa Aaa ARENES 24 3 Sistemas de Produ o de Energias Renov veis ssnsssnssenseennennnnennnnnnnennnnnnnnnnnnnnn ennnen 27 Sel MEGA Solar catia A cece ela a an A Pas ua sb atas and 28 sia EMEA EOC fm c2ssisiam bok a a ach pages aac ua RAD dica ehectach nda ada Sondas 30 So nEnergiaFIAriCa ss nesses
61. alubridade para os seus utilizadores Relativamente condi o de conforto t rmico existem duas abordagens poss veis uma utilizada quer pelo RCCTE regulamento das caracter sticas de comportamento t rmico dos edif cios quer pelo RSECE regulamento dos sistemas energ ticos de climatiza o em edif cios que estipula uma temperatura do ar de 20 C para a esta o de aquecimento o inverno e de 25 C para a esta o de arrefecimento o ver o RCCTE Cap tulo V Disposi es Transit rias Artigo 16 Condi es interiores de refer ncia al nea a e outra designada por adaptativa que avalia o conforto necess rio em fun o das condi es ambientes exteriores da zona de implementa o da edifica o e da pr pria percep o t rmica dos seus utilizadores Matias 2010 A abordagem adaptativa permite assim uma maior flexibilidade na avalia o e imposi o de valores limites da temperatura de conforto dos espa os interiores A respeito desta tem tica o LNEC Laborat rio Nacional de Engenharia Civil realizou um estudo tendo como amostra uma vasta gama de diferentes tipos de edif cios localizados em diferentes zonas clim ticas ao longo de Portugal Este concluiu que as temperaturas de refer ncia de conforto t rmico utilizadas 20 e 25 C n o traduzem de forma rigorosa as reais necessidades de conforto sendo que de forma a poderem ser cumpridas acabam por conduzir a um excessivo consumo energ tico Matias 2010
62. alysts Figura 3 15 C lula solar para fotoss ntese artificial Tnsustentavel 2011 Figura 3 16 Funcionamento da c lula Tnsustentavel 2011 36 Na altura da apresenta o esta folha artificial apresentou uma efici ncia dez vezes superior a uma folha natural No entanto seriam necessarios ainda dezenas ou centenas de dispositivos destes para se produzir a mesma energia que uma arvore Ag ncia FAPESP 2011 37 38 4 A Madeira Como Material De Constru o Estrutural At chegada da revolu o industrial que teve in cio na Inglaterra em meados do s culo XVIII e que se expandiu para o mundo a partir do s culo XIX wikipedia 2011 a madeira era o material mais utilizado para a constru o das edifica es As suas caracter sticas resistentes e a sua abund ncia na natureza fizeram dela durante mil nios o principal material estrutural na constru o n o apenas de habita es templos e igrejas mas tamb m de barcos e diversas ferramentas Depois da revolu o industrial se ter difundido por todo o mundo a constru o em a o passou a generalizar se sendo que depois do aparecimento do bet o a utiliza o da madeira como elemento estrutural predominante das edifica es foi praticamente colocada de lado Surgiu ent o a ideia de que a madeira n o possuiria a durabilidade e resist ncia mec nica necess rias para retomar a sua import ncia no sector da constru o Esta passou a ser v
63. antes sistemas referidos impedir que se atinja a temperatura de igni o das pe as de madeira As argamassas fibrosas utilizam materiais como l de rocha que possuem resist ncia ao fogo durante um determinado per odo de tempo protegendo tamb m a superf cie dos elementos de madeira 4 9 Comportamento S smico A madeira apresenta uma excelente ductilidade possuindo como tal um excelente comportamento aos sismos Para o comprovar a j referida IVALSA conduziu um outro ensaio desta vez tendo como objectivo submeter um edif cio de sete andares constru do em pain is CLT a ac es horizontais que simulam a ac o de um sismo O ensaio foi realizado na maior mesa simuladora de sismos do mundo localizada no Jap o A intensidade do sismo testado foi de 7 2 na escala de Richter com acelera es da ordem dos 0 8 a 1 2 G s Os resultados do estudo atestaram o excelente comportamento da madeira s ac es impostas por este fen meno sendo que o edif cio n o apresentou no fim do ensaio qualquer deforma o residual O deslocamento m ximo entre pisos foi de apenas 40 mm durante o abalo e a m xima deforma o lateral com um valor de 287 mm verificou se no topo do edif cio Estes excelentes valores representam uma melhoria relativamente s estruturas de bet o armado e em a o FPInnovations 2010 61 Figura 4 14 Ensaio da IVALSA ao comportamento s smico de um edif cio em madeira FPInnovations 2010 Os e
64. as ambientais das ICB acima referidas e perceber claramente de que forma a utiliza o deste produto contribui para a redu o global do impacto ambiental das constru es ser realizada uma an lise s suas quatro principais fases de vida Estas ser o acompanhadas desde a extrac o da sua mat ria prima at sua reciclagem reutiliza o ou deposi o em aterro Nesta an lise focar se principalmente a capacidade de redu o de emiss o de CO2 e de consumo de recursos naturais n o renov veis assim como o potencial de redu o do consumo energ tico para climatiza o de edifica es o grande objectivo de um bom isolante t rmico 5 5 1 Extrac o da Mat ria Prima Uma das principais vantagens das ICB comparativamente com os restantes isolantes sintetizados o facto de utilizar na sua constitui o mat ria prima renov vel natural e ecol gica como j referido A extrac o e explora o da corti a promovem mesmo um saud vel crescimento e desenvolvimento do sobreiro Estima se que um sobreiro cuja corti a seja removida periodicamente aumenta entre 250 a 400 a sua produ o e aparecimento neste aumentando tamb m desta forma a sua capacidade de reten o de CO2 Gil 1998 Relativamente ao processo de extrac o em si este n o sofreu grandes altera es ao longo do tempo visto ser ainda o m todo mais r pido e eficiente Consiste na remo o manual das pranchas de corti a por trabalhadores
65. az de o fazer Nesta solu o estas s o coladas ou afixadas face exterior da parede sendo depois aplicado um revestimento que proteja estas de ac es mec nicas que a podem deteriorar tais como a chuva ou at mesmo vandalismo e que proporcione o acabamento final da fachada do edif cio As suas caracter sticas t rmicas Tabela 5 3 permitem lhe oferecer um isolamento t rmico ao n vel dos isolantes sintetizados mais vulgarmente utilizados como o caso do poliestireno expandido com valores de coeficiente de condutibilidade t rmica entre 0 037 e 0 044 W m C e o poliestireno extrudido entre 0 027 e 0 034 W m C 70 Massa Volumica 100 140 Kg m3 Coeficiente de Condutibilidade T rmica 0 039 0 045 W m C Calor Especifico a 20 C 1 7 1 8 KJ Kg C Difusividade T rmica 0 18 0 20 10 6 m s Permeabilidade ao Vapor de gua 0 002 0 006 g m h mmHg Tabela 5 3 Caracter sticas m dias do aglomerado de corti a expandida Fernandez 1987 Torna se mesmo mais eficiente do que estes devido sua maior massa vol mica e calor espec fico que conduzem a n veis de difusividade t rmica inferiores permitindo uma melhor barreira entrada de calor e sa da de frio dos espa os interiores no Ver o e vice versa no Inverno Fernandez 1987 As ICB permitem uma boa protec o face humidade visto que a corti a cont m na sua constitui o v rios compostos hidrof gos caso da suberina e das resi
66. brita que participou neste projecto na arquitectura de raiz os j dissertados sistemas de climatiza o passivos O desafio de projectar um edif cio com um programa fundamentalmente orientado para a experimenta o e testabilidade de estrat gias solares passivas e activas tornou se desde o in cio uma tarefa de grande responsabilidade tendo em conta as expectativas de criar um exemplo paradigm tico de integra o arquitect nica destes sistemas A metodologia de desenho procurou assim conciliar a complexidade t cnica de cada sistema proposto com necessidades espec ficas na orienta o de fachadas e dimensionamento de v os sem perder a ideia de projecto de arquitectura isto sem esquecer que o desenho de um edif cio sempre um acto criativo que prop e espa os formas e materiais numa interac o como utilizador que ultrapassa a mera express o b sica de usos e fun es Desde os primeiros esqui os tornou se claro que o conceito arquitect nico do edif cio solar XXI deveria investigar uma s ntese onde os sistemas propostos funcionassem como instrumentos na defini o da l gica formal do todo ao contr rio de uma simples constru o com sistemas adicionados na fase final do processo Se por um lado a m trica standart e abstracta dos pain is fotovoltaicos que estrutura tanto o ritmo da fachada sul como toda a geometria interna de espa os e alinhamentos por outro a implementa o do edif cio n
67. chada tais como as zonas da laje e de pilares compostas por bet o armado e sem isolamento A utiliza o dos estores exteriores regul veis permite tamb m um controlo muito maior no que respeita entrada de calor Tamb m neste caso estes constituem uma barreira incid ncia solar directa nos envidra ados prevenindo o seu aquecimento e consequente transmiss o de calor para o interior do edif cio por radia o assim como impedem tamb m ganhos solares directos por incid ncia da luz solar nos espa os interiores o que provoca tamb m o aquecimento do ar circulante nestes Extremamente importante foi a cria o de um po o central Figura 6 14 que se comporta como uma chamin solar que permite a comunica o entre os tr s pisos e que devido s aberturas motorizadas no seu topo permite a ascens o do ar quente do interior do edif cio para o seu exterior Todas as salas est o em contacto com este po o central atrav s de bandeiras superiores de l minas regul veis colocadas quer nas portas quer nos v os interiores Este contacto permite uma ventila o natural que ao mesmo tempo arrefece todo o espa o interior por ascens o como j referido do ar quente e como tal menos denso e sua liberta o para o espa o exterior pelas aberturas localizadas no topo da chamin solar Figura 6 15 A coloca o de abertura nas diferentes fachadas para entrada de ar foi pensada para permitir uma ventila o natural transversal
68. chniques of the esplanade theatre Acedido em Setembro de 2012 EMBRAPA 2012 http www agencia cnptia embrapa br gestor especies arboreas brasileiras arvore CONTOOOfupt11fxO2wyiv80166sqf174bnbs html Acedido em Dezembro de 2012 EMPRESAVERDE 2013 http empresaverde blogspot pt 2013 04 energia hidraulica agua html Acedido em Maio de 2013 Energias alternativas 2013 Biomassa http energiasalternativas webnode com pt energias renovaveis biomassa Acedido em Mar o de 2013 ESOLAR 2013 http www esolar pt solar_termico htm Acedido de Mar o de 2013 Europa 2003 Acesso ao direito da Uni o Europeia http eur lex europa eu smartapi cgi sga doc smartapilcelexplus prod DocNumber amp type doc D ecision amp an doc 2003 amp nu doc 6328lg pt Acedido a Mar o de 2013 Europa 2012 Constrution http europa eu legislation summaries internal markets single market for goods cons trution en0021 en htm Acedido em Setembro de 2012 FABUTE Faculty of Architecture of Budapest University of Technology and Economics Fundamentals of Building Physics and Fundamentals of solar Architecture Budapest 2003 FAQ Forest Products 1996 2002 FAQ Forestry Series 35 Rome 2002 Fehrenbacher J Biomimetic Architecture Green Building in Zimbabwe Modeled After Termite Mounds Novembro 2012 http inhabitat com building modelled on termites eastgate center in zimbabwe Acedido em Outubro de 2012
69. correspondendo este valor a uma emiss o de 4 5 milh es de toneladas de C02 para a atmosfera INE P DGEG 2011 Pode se verificar no gr fico 2 1 o peso que cada uma das diferentes actividades e necessidades dom sticas tem nesta fatia de consumo lamina o heck 4 5 el tricos Mat do ambiente 10 9 271 5 Equipamentos Aquecimento Arrefecimento do ambiente 0 5 Aquecimento Cozinha 39 1 de guas 23 5 Gr fico 2 1 Distribui o do consumo energ tico por actividades dom sticas INE I P DGEG 2011 Neste cap tulo ser o abordadas duas formas de reduzir este consumo excessivo recorrendo a uma climatiza o natural das edifica es Uma delas refere se utiliza o de sistemas passivos de climatiza o e a outra por recurso a uma nova filosofia que come a a tornar se influente no sector da constru o a Biomim tica Tanto os sistemas passivos de climatiza o como a Biomim tica s o duas formas de rentabilizar as condi es atmosf ricas envolventes das edifica es e os fen menos de transfer ncia de calor para redu o do consumo energ tico 2 1 Sistemas Passivos de Climatiza o Um dos grandes desafios que se coloca a quem projecta uma edifica o a sua climatiza o e ventila o ou seja o projectar de forma a permitir que a temperatura e a qualidade do ar nos seus espa os interiores correspondam s designadas condi es de conforto t rmico e de boa s
70. da o das resinas da corti a para a superf cie dos mesmos com consequente aumento de volume e aglomera o entre si Durante este processo os gr nulos est o colocados em autoclave e sujeitos a uma ligeira compress o para adquirir uma forma plana Finalmente o aglomerado cortado em placas de diferentes espessuras e dimens es sendo que o p de corti a e detritos resultantes da serra o s o tamb m aproveitados para produ o de energia de biomassa nas fases da produ o descritas anteriormente Gil 2005 FALCAS S REFUG EXTRAC O FAL AS BOGADOS EUSO SETAE UE aero EMPILHAMENTO SECAGEM ARMAZENAMENTO LOTEAMENTO TRITURA O M DENTES MARTELO CRIVOS LIMPEZA MESAS DENSIMETRICAS SECAGEM ENSILAGEM ARMAZENAMENTO COZEDURA VAPOR SOBRE AQUECIDO AUTOCLAVE ARREFECIMENTO CHUVEIRO ESTABILIZA O ESQUADRIAMENTO CORTE SECCIONAMENTO ACABAMENTOS LIXAGEM EMBALAGEM Figura 5 11 Etapas da produ o das placas de aglomerado de corti a expandida Gil 2005 Em todo este processo de produ o de placas de aglomerado de corti a expandida a emiss o de CO2 acaba por ser praticamente nula visto que na queima dos res duos para obten o de energia t rmica apenas libertado o CO2 anteriormente retido pelos mesmos Este o princ pio da energia de biomassa j referido no cap tulo inicial desta disserta o e o mesmo que se verifica na ind stria dos produtos em madeira 74 Com
71. da madeira enquanto material estrutural de uma edifica o o facto de como j referido esta ser um material anisotr pico ou seja esta apenas apresenta uma boa resist ncia a cargas impostas segundo uma direc o paralela s suas fibras A resist ncia oferecida quando estas cargas s o impostas de forma perpendicular consideravelmente menor sendo que nessa direc o esta n o consegue oferecer seguran a estrutural Com o aparecimento de alguns produtos derivados da madeira tais como os pain is laminados colados este problema foi contornado As diferentes camadas de fibras colocadas de forma perpendicular umas s outras permitiram como j referido a obten o de um comportamento isotr pico O aparecimento destes produtos permitiu a constru o em altura de estruturas de madeira A melhoria em termos de resist ncia estrutural que estes proporcionaram possibilitou o aparecimento cada vez mais comum em pa ses como a Inglaterra ou o Canad de habita es multifamiliares com v rios pisos constru das exclusivamente em madeira Um dos melhores exemplos destas edifica es em altura o Stadthaus Murray Grove composto por nove pisos oito dos quais constru dos estruturalmente por recurso a um produto derivado da madeira os pain is CLT Cross Laminated Timber Este edif cio ser alvo de estudo mais frente nesta disserta o aquando da apresenta o dos casos de estudo no cap tulo 6 Estes produtos permite
72. da sua exsuda o permite a aglomera o natural dos gr nulos n o recorrendo para tal qualquer tipo de composto sint tico Figura 5 8 Placas ICB Gil 1998 Figura 5 9 Aplica o como isolante t rmico exterior Gil 1998 A aplica o das ICB s nas edifica es estende se s coberturas pavimentos e paredes sendo que no caso das coberturas podem sobre elas ser directamente aplicadas as membranas betuminosas de impermeabiliza o A grande amplitude t rmica a que este produto resiste permite lhe o contacto e a colagem directa destas membranas por aquecimento com magarico sem que tal comprometa a sua integridade estrutural No isolamento t rmico de paredes este produto pode ser aplicado quer pelo exterior quer na caixa de ar quando se trata de parede de alvenaria dupla As placas de ICB podem ocupar total ou parcialmente o espa o interm dio de uma parede dupla O preenchimento total de mais f cil coloca o em obra no entanto existe um maior risco de contacto entre a placa e gua de por exemplo chuva que se possa infiltrar atrav s do pano exterior da parede dupla Desta forma ser prefer vel colocar a placa apenas em contacto com a face exterior do pano interior da parede dupla deixando o restante espa o interm dio preenchido por ar Outra forma de realizar o isolamento t rmico colocando as placas de aglomerado de corti a expandida pelo exterior sendo que esta a forma mais efic
73. de um edif cio Dentro dos sistemas passivos de climatiza o podemos distinguir dois g neros os de aquecimento e os de arrefecimento 2 1 1 Sistemas Passivos de Aquecimento No inverno necess rio promover o aquecimento dos espa os interiores das edifica es por forma a que estes ofere am condi es de conforto t rmico aos seus utilizadores Este aquecimento pode ser efectuado por recurso aos j referidos sistemas passivos de aquecimento de tr s formas distintas por ganhos solares directos indirectos ou isolados Paul 1979 De referir que muitos dos sistemas estudados em seguida permitem tamb m promover o arrefecimento dos espa os interiores apesar de o seu rendimento ser superior para o aquecimento das edifica es 2 1 1 1 Ganho Directo Os sistemas passivos de aquecimento por ganho directo consistem num conjunto de op es construtivas que permitem o aquecimento dos espa os interiores por incid ncia directa da radia o solar Destas referem se Figura 2 1 Ganho directo Fabute 2003 e Orienta o a Sul da fachada com uma maior rea total e de envidra ado Desta forma maximiza se a rea e a capacidade de absor o de radia o solar pelo edif cio visto que no inverno o n vel de radia o solar m ximo nesta direc o Tamb m o uso de clarab ias e lanternins na cobertura promove uma maior entrada de radia o solar permitindo n o s o aquecimento mas tamb m
74. descri o deste material e das suas caracter sticas naturais e mec nicas ser o aprofundadas algumas das suas propriedades que a tornam num material nico em termos ecol gicos sendo real ada a sua capacidade de reten o de CO2 a sua baixa energia incorporada a efici ncia energ tica que permite na fase de utiliza o das constru es e finalmente o seu potencial de reutiliza o reciclagem Ser o tamb m abordados os principais produtos derivados da madeira e a melhoria em termos de resist ncia estrutural que permitem 5 A Corti a como Material de Isolamento T rmico Sustent vel Depois de uma descri o da estrutura e propriedades da corti a ser o aprofundadas as suas caracter sticas sustent veis real ando se tal como na madeira a sua capacidade de reten o de CO2 Ser o descritos os principias produtos com base neste material sendo focado o caso das placas de aglomerados expandidos de corti a e promovendo se para este um estudo de sustentabilidade que engloba todas as suas fases de vida enquanto material de constru o 6 Casos de Estudo Realiza se neste cap tulo o estudo e an lise de tr s edif cios que recorrem s op es construtivas e materiais defendidos ao longo desta disserta o Pretende se demonstrar a redu o do recurso energia de origem f ssil que os sistemas passivos de climatiza o natural e de produ o de energias renov veis permitiram obter no caso do edif cio solar XXI o p
75. designados sistemas de recupera o de calor Os recuperadores de calor Figura 3 14 s o utilizados para o aquecimento dos espa os interiores possuindo uma caixa de combust o fechada ao contr rio da tradicional lareira aberta Desta forma conseguem um rendimento de at 88 muito superior ao 10 do sistema tradicional constru o sustent vel 2012 34 Figura 3 14 Recuperador de calor e sua aplica o numa habita o constru o sustent vel 2012 O facto de a queima da biomassa se dar numa caixa fechada permite tamb m melhorar a salubridade do ar interior e eliminar as correntes de ar t picas das lareiras abertas Estes sistemas aquecem n o s os locais onde s o instalados como tamb m atrav s de tubagens podem distribuir o calor gerado para outras divis es da habita o Existem tamb m caldeiras para sistemas de aquecimento central que utilizam biomassa para o aquecimento das guas dom sticas 3 5 Novos Sistemas de Energias Renov veis Existem actualmente diversos estudos e avan os tecnol gicos a respeito de novas fontes e sistemas de aproveitamento de energias renov veis Estes estando ainda numa fase embrion ria de desenvolvimento poder o representar uma grande mais valia para um futuro mais sustent vel proporcionando uma maior gama de alternativas energia de origem nos combust veis f sseis Destes refere se um que pretende recriar o processo de produ o energ tica da
76. dif cio Desta forma o ar quente direcionado para esta e torna constante o efeito de refrigera o 25 Marel extant hore clicar Heat asong LETETT COOLA Som prb tent atar arent Merih fone share mineg Trevi rama of cametero Cent bes tolera dino dnr Cuneta teer veh mad lecovhg sr md Figura 2 22 Compara o da estrutura interior do ninho de t rmitas com a do edif cio Fehrenbacher 2012 De referir que o bom funcionamento do sistema natural utilizado s conseguido em ambientes tal como o verificado em Harare com grande amplitude t rmica S desta forma os processos naturais de convec o e o efeito de chamin conseguem ser eficientes pois s desta forma estes processos se d o com a velocidade necess ria para o fim desejado Esta inspira o na natureza por aplica o dos princ pios da Biomim tica permitiu uma poupan a anual de cerca de 3 5 milh es de euros em ar condicionado sendo que as suas necessidades quer de aquecimento ou arrefecimento artificiais s o inferiores em 10 s de um edif cio convencional de dimens o semelhante Fehrenbacher 2012 Desta forma as rendas dos espa os neste complexo s o 20 inferiores s verificadas em edif cios circundantes Fehrenbacher 2012 Este um exemplo pleno da melhoria que a Biomim trica pode trazer s edifica es futuras quer em termos funcionais e econ micos como principalmente em t
77. dos 12 Estrutura da corti a Ceroides 6 Impermeabiliza o Taninos 6 Cor e protec o conserva o Cinza 4 Nenhuma relevante Tabela 5 1 Constituintes qu micos da corti a Gil 1998 Cada um destes constituintes qu micos da corti a conferem lhe uma determinada capacidade e s o tamb m respons veis pelo enorme potencial desta mat ria prima no sector da constru o A suberina seu principal composto qu mico proporciona lhe impermeabilidade elasticidade e compressibilidade aumentando a capacidade de deforma o das suas c lulas Gil 1998 A resist ncia mec nica da corti a lhe conferida pelos polissac ridos e pela lenhina sendo esta a respons vel pela rigidez das paredes celulares 5 2 A Corti a como Recurso Natural Sustent vel Em termos ambientais a corti a possui imagem da madeira duas qualidades que a tornam num dos mais ecol gicos e sustent veis materiais que podem ser utilizados na constru o uma mat ria prima renov vel e ret m o CO2 da atmosfera O facto de ser um recurso renov vel adv m da sua fonte o montado de sobro que se encontrar em constante crescimento No entanto tal como se verificava na explora o da industria da madeira para se manter este recurso sustent vel necess ria uma criteriosa e cuidada gest o florestal Em Portugal a corti a explorada predominantemente pela empresa Amorim Esta apesar de n o ser a propriet ria das florestas que
78. e a natureza j solucionou muitos dos problemas com os quais nos debatemos energia produ o de comida climatiza o produtos qu micos n o nocivos transporte entre outros Imitando o simples e l gico design natural existente no nosso planeta podemos aproximar a nossa de tecnologias que consomem menos energia usando as formas para os prop sitos pretendidos Esta respeitosa imita o uma abordagem totalmente nova Diferente da revolu o industrial a revolu o biomim tica inaugura uma era cujas bases assentam n o naquilo que podemos extrair da natureza mas no que podemos aprender com ela Janine Benyus no pref cio do seu livro Biomim tica Inova o Inspirada pela Natureza Apesar de muitas vezes passar despercebida ao conhecimento geral esta rea produziu j muitos produtos que representam um avan o em termos de desempenho e inova o o velcro foi inspirado numa caminhada em que o seu criador observou que pequenos vegetais de espinho ficavam agarrados s suas cal as Tamb m o aparecimento de adesivos n o t xicos teve a sua inspira o nas subst ncias produzidas pelas salamandras e a planta de Lotus atrav s dos seus mecanismos de auto limpeza inspirou a cria o de tintas e ceras para aplicar em vidros e revestimentos de carros e outras superf cies 21 2 2 1 Exemplos da Biomim tica na Constru o Existem j in meras edifica es e sistemas para climatiza o e ventila o nat
79. e a zona possua uma boa taxa de insola o ou seja que tenha bastante luz solar durante o ano No entanto e a t tulo de exemplo pode se referir que ao n vel da linha do equador a incid ncia solar ao meio dia corresponde a uma energia de aproximadamente 1 KW m o que se traduz em que 1 m de painel fotovoltaico consegue gerar uma pot ncia de 150 W neste hor rio o suficiente para alimentar por exemplo duas l mpadas de 75 W cada Andiv 2009 28 Os colectores solares permitem o abastecimento de agua quente para fins de consumo dom stico nas habita es O seu funcionamento tal como no caso dos pain is fotovoltaicos depende da incid ncia da radia o solar Nestes equipamentos a gua aquecida atrav s da energia t rmica sendo posteriormente armazenada num ou mais reservat rios dependendo do consumo da habita o Este sistema permite uma redu o do peso do consumo energ tico de origem f ssil para aquecimento de guas sanit rias por via quer de esquentadores e caldeiras murais a g s quer de termoacumuladores a g s e el ctricos Implica tamb m uma redu o no peso da factura mensal de electricidade pois apesar de um investimento inicial mais pesado financeiramente estes equipamentos rentabilizam se a m dio logo prazo Sistema Solar T rmico y LP 0 1 4 Figura 3 3 Colectores solares WIKIENERGIA 2013 Figura 3 4 Sistema de funcio
80. e amorim 09 pdf Acedido em Fevereiro 2013 Cruz H Nunes L A madeira como material de constru o N cleo de Estruturas de Madeira LNEC 2005 Vers o digital dispon vel em http academia edu 1359438 A madeira como material de construcao Acedido em Dezembro de 2012 DERN 2013 http www dern pt index php pg 19 Acedido em Mar o de 2013 DFORCESOLAR 2013 http www dforcesolar com pt turbinas eolicas Acedido em Maio de 2013 DGGE Direc o Geral de Geologia e Energia Utiliza o de colectores Solares para Aquecimento de Agua no Sector Dom stico ISNB 972 8268 29 7 DGGE IP AQSpP 2004 http www aguaquentesolar com publicacoes 9 domestico pdf Acedido em Outubro de 2012 E364 Seguran a contra inc ndio Resist ncia ao fogo de elementos de constru o M todos de ensaio e crit rios de classifica o LNEC 100 E365 Seguran a contra inc ndio Reac o ao fogo dos materiais de constru o Crit rios de classifica o LNEC E371 Seguran a contra inc ndio Reac o ao fogo dos materiais de constru o Ensaio no calor metro LNEC ECOCASA 2013 http www ecocasa com br energia fotovoltaica asp Acedido em Mar o de 2013 EFI presentation 2004 Impact of accession countries on the forest wood industry EHSAAN 2010 Biomimetic shading techniques of the Esplanade Theatre Novembro 2010 http Awww biomimetic architecture com 2010 biomimetic shading te
81. e do elemento de madeira esta ltima pode mesmo ser reduzida a zero Como tal ser importante que se evite a aplica o de esfor os nesse sentido da pe a em madeira Cruz e Nunes 2005 Resist ncia ao Corte No caso dos esfor os de corte verifica se que a resist ncia ao corte axial que assume valores menores cerca de 3 a 4 vezes aos apresentados pela resist ncia ao corte transversal Aqui a maior resist ncia ent o oferecida quando as ac es de corte s o aplicadas perpendicularmente direc o das suas fibras Cruz e Nunes 2005 Resist ncia Flex o A madeira apresenta uma resist ncia flex o mais elevada do que a maioria dos materiais de constru o com a excep o do a o que o que apresenta valores mais elevados para esta resist ncia Uma forma de avaliar esta por an lise do m dulo de ced ncia ou do m dulo de rotura Este valor o do m dulo de ced ncia deste material situa se entre os 55 N mm e os 160 N mm valores elevados os quais s o fruto em parte da boa rela o resist ncia peso da madeira Cruz e Nunes 2005 4 4 Factores que Influenciam a Resist ncia Mec nica Como j referido a madeira enquanto material natural apresenta um conjunto de particularidades e de caracter sticas pr prias que tornam extremamente dif cil o controlo de qualidade da pe a construtiva final De seguido referem se os factores que mais interferem na obten o de uma boa qualidade final e que
82. e isolamento t rmico que permitem mas sobretudo devido capacidade nica que ambas possuem em reter o CO2 da atmosfera durante a sua vida til Palavras Chave Climatiza o Natural Energias Renov veis Materiais Sustent veis vi Abstract This work aims to study how the environmental impact of the construction industry can be reduced being this industry the one that requires a higher fossil based energy and limited natural resources consumption This reduction is studied according to three fundamental points natural heating and cooling of buildings the use of renewable energy production systems and the use of sustainable construction materials The first part will deal with all the different existing passive systems and Biomimicry as ways to obtain a natural heating and cooling as well as how the existing renewable energy systems can be incorporated in the constructions and what will be the sustainable gain of using timber and cork as constructive materials Secondly and finally three case studies that put into practice the covered topics will be presented The main conclusions are that a natural heating and cooling allow a great reduction in fossil based energy consumption as well as the correspondent carbon dioxide CO2 emissions being this reduction also achieved by using renewable energy as an alternative energy source and by using timber and cork as construction material not only due to their thermal insulation effic
83. e juntar o facto de que os cerca de 900 m de madeira da estrutura absorver o 188 toneladas de carbono chegamos a uma poupan a comparativamente a uma constru o de bet o armado de 312 toneladas de carbono TRADA 2009 O espa o necess rio para o estaleiro foi muito reduzido visto que estamos a falar de elementos totalmente prefabricados assim como o pr prio tempo de constru o que foi reduzido em 30 comparativamente com uma constru o em bet o armado Um edif cio em bet o armado com dimens es semelhantes teria exigido 72 semanas de constru o Esta solu o permitiu uma redu o deste tempo para apenas 49 semanas LIDDELL 2013 Se tivermos em conta a seguran a e conforto dos trabalhadores tamb m aqui esta se revela uma melhor e mais segura solu o do que as tradicionais visto que n o exige muita da maquinaria extremamente pesada e dif cil de manusear tal como martelos pneum ticos que quer pelo barulho que produzem ou pelo esfor o f sico que exigem tornam se prejudiciais para a sa de dos trabalhadores que as utilizam Outra grande vantagem o facto de se ter utilizado apenas um guindaste m vel e n o o normal guindaste de torre que requer um maior espa o em estaleiro A utiliza o deste guindaste foi apenas necess ria para a coloca o do revestimento da fachada exterior do edif cio estando tamb m muito menos tempo em obra do que o guindaste de torre numa constru o semelhante em bet o armado 93
84. e para o seu meio envolvente e Outro ganho de sustentabilidade prende se com o facto de a ind stria quer da madeira quer da corti a usar os res duos da sua pr pria explora o como biomassa para produ o de energia Esta consumida e utilizada no processo de transforma o do seu estado natural para material de constru o S o portanto duas ind strias praticamente auto suficientes em termos energ ticos e em que a emiss o de CO2 em termos de balan o com a quantidade deste g s que retido durante a vida til do material praticamente nula e A constru o em CLT permite uma grande redu o de tempo de obra de espa o de estaleiro do n mero de trabalhadores necess rios e da produ o de res duos em estaleiro visto que os diferentes elementos v em j preparados de f brica para serem directamente incorporados na constru o e Na fase de utiliza o os diferentes sistemas passivos de climatiza o que permitem um aquecimento e arrefecimento natural das edifica es sem recurso a consumo energ tico de origem f ssil assumem um papel crucial na sustentabilidade das edifica es Permitem que os fen menos naturais de transfer ncia de calor tais como a condu o a convec o e a radia o t rmicas promovam a climatiza o necess ria aos edif cios reduzindo desta forma o recurso a climatiza o artificial que comporta grandes consumos energ ticos 97 Esta mesmo a fase da vida das edifica
85. e um dispositivo colocado na cobertura Este dispositivo est tico localizado na cobertura quando atravessado pelo vento cria suc o e consequente liberta o do ar interior por efeito de Venturi Gon alves e Mariz 2004 Figura 2 10 Aspirador est tico Fabute 2003 Estes dispositivos possuem diversas formas e tamanhos podendo ser facilmente adaptados a diferentes tipos de coberturas Apresenta caudais de extrac o muito vari veis e dependentes 19 da velocidade do vento da zona de implementa o No entanto em zonas com alguma intensidade de vento gera facilmente mais de 10 renova es por hora Serra e Coch 2004 2 1 2 4 Arrefecimento pelo Solo poss vel tirar partido do facto de a uma determinada profundidade do solo cerca de 4 6metros este manter temperaturas mais frescas do que o ar exterior no ver o Como potencial de frio o solo apresenta uma varia o em termos de temperatura entre os 16 e os 18 C Como tal existem sistemas de arrefecimento pelo solo no qual tubos ligam o interior do edificio a um po o localizado no exterior deste estando estas tubagens enterradas a profundidade referida Figura 2 11 Arrefecimento pelo solo Gon alves e Mariz 2004 O ar que entra no po o arrefecido nestes tubos constitu dos preferencialmente por material que permita uma boa troca t rmica com o exterior sendo depois libertado nos espa os interiores do edif cio por co
86. efecimento passivo pelo solo Com a utiliza o destas estrat gias espera se que as condi es de conforto t rmico do edif cio sejam asseguradas reduzindo ou anulando quaisquer consumos energ ticos para esse efeito Espera se que o edif cio solar XXI seja um exemplo a seguir na constru o de edif cios em Portugal conduzindo a uma mudan a tecnol gica que necessariamente ocorrer no presente s culo H lder Gon alves em Brochura Solar XXI 78 6 1 1 Caracteriza o do Edificio O edif cio solar XXI constitu do por tr s andares sendo um que um deles se encontra semi enterrado Com uma rea de 1 500 m distribu da pelos tr s pisos este edif cio possui fun es de servi o como salas e gabinetes de trabalho e laborat rios LNEG 2012 Figura 6 2 Planta do edif cio solar XXI LNEG 2012 As salas de ocupa o permanente localizam se na fachada orientada a sul insola o directa e ganhos t rmicos no inverno e as de ocupa o menos permanente tais como os laborat rios encontram se na fachada virada a norte Figura 6 4 Planta Orienta o Figura 6 3 Fachada Norte e Oeste IEFP 2012 Figura 6 4 Planta com orienta o das fachadas IEFP 2012 Na zona central do edif cio existe uma clarab ia ampla que estabelece comunica o entre os tr s pisos e que proporciona espa o de circula o e uma boa distribui o de l
87. eira como material de constru o Figuras 6 25 e 6 26 O piso t rreo de bet o armado reservado para explora o comercial 89 tendo tamb m um escrit rio pertencente associa o de moradores do edif cio Os restantes oito pisos s o de ocupa o residencial perfazendo cada um uma rea de 2 352 m Figura 6 25 Caixa de escadas LIDDELL 2013 Figura 6 26 Caixa para elevador LIDDELL 2013 O custo total de constru o foi estimado em 3 milh es de libras cerca de 3 8 milh es de euros calculados taxa de c mbio actual 24 de Setembro de 2013 A escolha da sua constru o com recurso aos pain is CLT passou pela inten o dos arquitectos respons veis em mostrar que a constru o em altura com uso de madeira poss vel e permite obter resultados finais n o apenas mais sustent veis e com a mesma ou superior qualidade dos tradicionais sistemas em bet o armado mas tamb m mais econ micos numa perspectiva de longo prazo contabilizando toda a vida til da estrutura 6 2 1 Descri o Estrutural e Construtiva A escolha de construir o piso t rreo em bet o amado prendeu se com o facto de ser necess rio precaver o movimento ascencional da gua desde o solo at estrutura em madeira Poderiam tal como referido nos regulamentos de constru o para este material ser deixado apenas um intervalo de 20 cm desde o solo at ao in cio dos pain is CLT no entanto os projectistas acharam que se
88. endendo no entanto da esp cie e da massa vol mica da madeira em an lise Cruz e Nunes 2005 Verifica se ent o que abaixo deste valor quando a humidade reduzida d se um aumento da resist ncia mec nica e vice versa 4 4 2 Inclina o do Fio O fio da madeira a designa o atribu da direc o predominante das suas fibras Quanto maior for o ngulo que este faz em rela o ao eixo longitudinal do elemento de madeira menor ser a sua capacidade resistente Isto deve se j referida anisotropia que a madeira apresenta no seu comportamento estrutural Cruz e Nunes 2005 4 4 3 Tempo de Actua o de Cargas A madeira oferece uma resist ncia diferente consoante o tempo de aplica o de uma mesma carga Existem ensaios e estudos realizados por investigadores americanos da U S forest products laboratory que demonstram uma redu o de 40 da capacidade de suporte de uma 46 carga continuamente aplicada ao longo de 10 anos Desta forma aquando do dimensionamento de estruturas em madeira necess rio ter este factor em aten o e utilizar tabela fornecida para o efeito onde aplicado um coeficiente que permite prever de forma relativamente rigorosa qual a capacidade resistente de um elemento de madeira a uma mesma carga passados por exemplo 20 anos desde o in cio da sua aplica o Tom s 1978 4 4 4 Defeitos na Madeira Os defeitos ou tamb m designados por singularidades representam um decr sc
89. endo por isso considerados como fidedignos Uma segunda fase correspondente ao sexto cap tulo onde se efectuou o estudo de tr s edifica es o edif cio solar XXI o Stadthaus Murray Grove e finalmente o pavilh o portugu s da exposi o mundial de 2010 realizada em Shangai Estes tr s casos de estudo pretendem demonstrar de que forma os conhecimentos aprofundados s o colocados na pr tica e quais os reais ganhos desta aplica o 2 Climatiza o Natural de Edif cios A redu o do consumo energ tico das edifica es na fase de utiliza o uma das grandes metas do sector da constru o civil Cada vez mais ao entrarmos num espa o comercial escrit rio ou habita o constatamos que estes espa os se encontram artificialmente climatizados Os sistemas de climatiza o artificial utilizados permitem um controlo total e exacto da temperatura interior pretendida representando no entanto um enorme consumo energ tico Tamb m actividades como o aquecimento ou transporte de gua nas edifica es a ilumina o dos espa os interiores e a utiliza o de diversos aparelhos el ctricos tais como computadores televis es electrodom sticos entre outros representam uma grande parcela da fatia correspondente ao consumo de energia na fase de utiliza o dos edif cios actuais De acordo com dados de 2010 em Portugal a fase de utiliza o das edifica es corresponde a cerca de 30 do total de consumo energ tico
90. eneidade na capacidade resistente e comportamento anisotr pico e higrosc pico Relativamente sua heterogeneidade em termos de capacidade resistente temos que esta depende muito da esp cie de onde a madeira tem origem e da idade da rvore aquando do seu abate Existem essencialmente dois g neros de rvores as resinosas Softwoods e as folhosas Hardwoods De notar que a terminologia inglesa Softwood e Hardwood traduzidas a letra correspondem a madeira macia e madeira dura respectivamente No entanto o facto de uma madeira ser proveniente de uma Softwood n o significa que ela seja macia nem uma que provenha de uma Hardwood seja dura Esta terminologia refere se apenas a origem botanica da arvore de onde a madeira extraida As arvores resinosas possuem um crescimento mais rapido do que as folhosas podendo ser abatidas ap s 30 anos de crescimento No entanto as folhosas devido ao seu crescimento mais lento podem levar at 100 anos para oferecer uma boa qualidade enquanto material estrutural Apresentam assim uma maior densidade e por consequ ncia uma maior capacidade resistente Cruz e Nunes 2005 Como exemplo de rvores resinosas temos o pinheiro bravo o cipreste o cedro e o pinheiro branco e como exemplos das folhosas temos o carvalho o castanheiro e a faia A madeira apresenta tamb m como j referido um comportamento anisotr pico relativamente imposi o de cargas sendo este um dos seus maiores defeitos
91. enquanto material estrutural As principais direc es de uma pe a de madeira relativamente orienta o das suas fibras s o e Direc o tangencial perpendicular tangencialmente orienta o das fibras e Direc o radial perpendicular radialmente orienta o das fibras e ao anel de crescimento que elas formam e Direc o axial no sentido das fibras Este comportamento anisotr pico significa que ela possui diferentes capacidades resistentes consoante a direc o da aplica o das cargas relativamente orienta o das suas fibras Como tal a resist ncia oferecida pela madeira segundo a direc o axial significativamente superior apresentada segundo as outras direc es Finalmente refere se a capacidade higrosc pica da madeira Esta possui a tend ncia natural de equilibrar o teor de humidade do seu meio envolvente absorvendo ou restituindo vapor de gua ao ambiente consoante a necessidade Esta propriedade por um lado uma qualidade pois quando utilizada nas constru es a madeira permite que se mantenha um bom n vel de conforto higrot rmico para os utilizadores mas por outro representa um problema pois ao absorver ou libertar gua os elementos de madeira ficam sujeitos ao intumescimento ou retrac o respectivamente Quer o intumescimento da pe a que representa o aumento do seu 41 volume quer a retrac o que representa a diminui o do mesmo podem provocar nos elementos fendas
92. ente acumulada at que seja necess rio o seu consumo o permutador que assegura a 29 transfer ncia da energia t rmica captada pelos colectores para a gua quente de consumo e o apoio energ tico que constitui um equipamento convencional caldeiras termo acumuladores el ctricos ou resist ncia el ctrica por exemplo para fazer face aos per odos de insola o ou de menor incid ncia de radia o solar 3 2 Energia E lica A energia e lica tem sido utilizada desde a antiguidade quer para impulsionar as velas dos barcos quer para proceder engrenagem dos moinhos por movimenta o das suas p s Nos moinhos de vento a energia e lica era transformada em energia mec nica permitindo a moagem de gr os ou o bombeamento de gua para drenagem de canais Na Holanda poss vel verificar a exist ncia de muitos desses moinhos ainda sendo que actualmente assumem uma fun o meramente representativa e cultural do passado deste pa s Na actualidade a energia e lica utilizada a uma escala bastante maior com convers o da energia produzida pelo vento em energia el ctrica Este processo poss vel devido aos sistemas de energia e lica dispon veis actualmente p Mutiplicador de velocidade Figura 3 5 Torres olicas dforcesolar 2013 Figura 3 6 Componentes de uma torre e lica Layton 2011 As torres e licas Figura 3 5 possuem p s que por movimento conferido por ac
93. eram para ficar http www andiv com br downloads rep esp ovidroplano 440 ago09 fotovoltaicos pdf Acedido em Outubro de 2012 e Andreis L et al Gest o Diferenciada de Res duos da Constru o Civil uma abordagem ambiental ISBN 978 85 7430 843 2 Edipucrs Porto Alegre 2009 http www pucrs br orgaos edipucrs Acedido em Novembro de 2012 e APCOR 2009 Sector da Corti a em N meros 2009 http apcor pt userfiles File Estatisticas 20Sector 20da 20Cortica 202009 pdf Acedido em Fevereiro de 2013 e APCOR 2011 Manual Materiais de Constru o e Decora o http www apcor pt userfiles File Publicacoes Manual MCD PT pdf Acedido em Fevereiro de 2013 e APREN 2010 Roteiro Nacional das Energias Renov veis Aplica o da Directiva 2009 28 CE http www repap2020 eu fileadmin user upload Roadmaps Roadmap APREN Vfinal p df Acedido em Outubro de 2012 e AROCHA 2013 http www arocha org pt pt 10884 DSY version default part ImageData data sobreiro jpg language default Acedido em Janeiro de 2013 e ASKNATURE 2013 http www asknature org product 373ec79cd6dba791bc00ed32203706a1 Acedido em Fevereiro de 2013 e BCORK 2011 Pavilh o de Portugal da Expo Xangai ganha pr mio de design http www bcork amorim com pt news portugal pavilion of expo shanghai wins design award Acedido em Abril de 2013 e Benyus J Innovation Inspired by Nature ISBN 0 688 16099 9 New York 199
94. ermos ambientais 26 3 Sistemas de Produ o de Energias Renov veis Para al m de todas as op es construtivas e sistemas passivos de climatiza o j referidos existem tamb m sistemas de produ o de energias renov veis que se assumem como um passo em frente em termos de sustentabilidade das edifica es Estes permitem que a energia consumida provenha de fontes naturais e inesgot veis como o sol o vento e a gua em detrimento das habituais fontes de combust veis f sseis que para al m de constitu rem recursos finitos s o tamb m extremamente poluentes Estes sistemas de energias renov veis permitem o fornecimento de energia limpa sem produ o de res duos poluentes e n o contribuindo para o aumento da concentra o de CO2 na atmosfera uma das principais causas do efeito de estufa respons vel pelo aquecimento global Portugal apresenta se como um pa s onde por exemplo a disponibilidade do recurso solar muito elevada sendo que o seu n mero anual de horas de sol varia entre as 2500 e as 3200 Tamb m se verifica que varia o da radia o solar entre o norte e o sul do pa s difere apenas em 18 valor comparativo entre o Porto e Faro sendo poss vel uma recorrente utiliza o de energia solar em todo o territ rio nacional Apren 2010 Por exig ncia da Comiss o Europeia e tamb m fruto de v rias iniciativas nacionais de promo o utiliza o de sistemas de produ o de energia renov vel
95. errr rer coer rr er ree eter rer eae E reper Ter reer rence cr a CL errr ery 32 3 4 Energia da Biomassa ioaren A asa dade EE cc thadia a vee feras a dis a botasgan hadi at 34 3 5 Novos Sistemas de Energias Renov veis errar 35 Fotossintese Artificial senigi a becensaheda sted a a a ra e a AR aTa 35 4 A Madeira como Material de Constru o Estrutural ccsccccsecceseeeeeeeeseeeseseeeenseeeeeeeeens 39 4 1 Fisiologia da rvore e Produ o de Madeira cs cscsssscssessceessessssssceessesesscsssesesseaseeeees 39 4 2 Propriedades Naturais da Madeira rear rarenaa 41 4 2 1 Contribui o para a redu o de CO2 na Atmosfera 42 4 2 2 Recurso Renov vel iria creeanaara aaa naaaaaarra near aaa aannaaans 42 4 3 Resist ncia Mec nica da Madeira serie araraa arara nannanae 44 Resist ncia Compress o cccccceceeeceenceceeeeeceaeeeeaaeeeeeeeceaeeesaaeseeaaeseeeeescaeeseaeeneneeseaees 44 Resist ncia Trac o ir raraacreeanaraa aaa aa aaaaananea arara aaasaannaaans 45 Resist ncia ao Corte e bofensaiieapas ias ee diese nate mses a a A E aes 45 Resist ncia Flex o a a a A LS 45 4 4 Factores que Influenciam a Resist ncia da Madeira 45 4 4 1 Teor de Humidade E ERT E OTOR 46 4 4 2 Inclina o do FIO iss spas ossdo irei a a A E EA 46 4 4 3 Tempo de Actua o de CargaS s ssseesees
96. erta o organiza se ent o segundo os seguintes cap tulos 1 Introdu o Presente cap tulo onde a tem tica desta disserta o enquadrada e s o expostos os seus objectivos estrutura e metodologia de trabalho utilizada na sua elabora o 2 Climatiza o Natural de Edif cios Neste cap tulo ser o aprofundados os principais sistemas passivos de climatiza o natural descrevendo se o seu funcionamento e aplica o nas constru es Introduz se tamb m a tem tica da Biomim tica apresentando se alguns exemplos da sua aplica o na constru o civil que permitiram obter grandes redu es do consumo energ tico de origem f ssil para climatiza o artificial 3 Sistemas de Produ o de Energias Renov veis Aqui ser o descritos os princ pios e funcionamento dos sistemas de produ o de energias renov veis das quatro principais fontes naturais a solar a e lica a h drica e a de biomassa assim como a sua aplicabilidade nas habita es e rendimento que permitem obter Ser tamb m apresentado um novo e promissor sistema baseado na produ o de energia atrav s da fotoss ntese artificial 4 A Madeira como Material de Constru o Estrutural Sustent vel Neste cap tulo pretende se demonstrar de que forma a madeira pode constituir uma alternativa sustent vel e ecol gica enquanto material de constru o estrutural aos mais vulgarmente utilizados bet o a o e alum nio Desta forma depois de uma
97. esta fase apenas necess rio um sistema de v lvulas designado por rvore de natal no topo do po o que permita o contacto entre este e um sistema de transporte tubular que encaminha o petr leo para armazenamento e Extrac o secund ria Utilizada quando a press o no reservat rio desce ao ponto de a ascens o do petr leo superf cie exigir o recurso a injec o de gua ou de outro fluido que provoque de novo o aumento da press o a n veis que permitem a eleva o do petr leo Por vezes s o tamb m utilizadas bombas de extrac o para auxiliar a extrac o e Extrac o terci ria Ocorre quando a secund ria j n o permite o fluxo de petr leo considerado ideal Nesta utilizada uma turbina a g s para gerar electricidade sendo o calor deste processo utilizado para produzir vapor de gua que depois injectado no reservat rio mais uma vez com o intuito de elevar a press o no mesmo Esta uma das t cnicas TEOR thermally enhanced oil recovery methods poss veis para maximizar o aproveitamento de um reservat rio Percebe se desta forma que comparativamente com o processo de extrac o da corti a os do petr leo descritos em cima envolvem gastos n o apenas de gua e energia incomparavelmente superiores originando tamb m a destrui o de maci os rochosos n o apenas na perfura o para extrac o como tamb m na primeira fase de prospec o devido ao uso de explosivos claro nes
98. fotovoltaicos tamb m designados por pain is solares conseguem converter a luz solar em energia el ctrica S o um sistema de produ o de energia limpa pois utilizam um recurso renov vel para a produ o energ tica a luz solar e n o produzem res duos com o processo Estes pain is s o compostos por quatro camadas de materiais diferentes cada uma com a sua fun o espec fica Existe uma primeira camada a que se encontra em contacto directo com a radia o solar composta por vidro plano A camada seguinte constitu da por pel cula antirreflectiva cuja fun o minimizar o reflexo da luz pelo vidro o que permite maximizara efici ncia na convers o A terceira camada a mais importante e constitu da pelas c lulas solares que s o as respons veis m ximas pela produ o energ tica Estas c lulas s o constitu das por duas camadas de material semicondutor o sil cio enriquecidas com materiais diferentes uma com f sforo e outra com boro A ltima camada pode ser de vidro tal como a primeira ou de um pol mero como por exemplo o poli ster Figura 3 1 Pain is fotovoltaicos Dern 2013 Figura 3 2 Aplica o de pain is fotovoltaicos numa cobertura Ecocasa 2013 A capacidade deste mecanismo de produ o energ tica depende de muitos factores sendo que talvez um dos mais importantes seja a radia o na zona de implementa o do sistema Para se ter uma boa produ o necess rio qu
99. gnada suberina e por resinas existentes na sua composi o Este material apresenta uma percentagem de vazios na ordem dos 85 a 90 sendo estes os espa os interiores das c lulas que perderam o seu conte do no processo de suberiza o estando agora preenchidos por uma mistura de ar e azoto Gil 1998 ede terci ria parede terciaria camada suberinica co Parede secund ria z lamela m dia composta ag Suberina ER po Ss lamela m dia e ceras Parede secund ria se parede prim ria y parede prim ria parede terci ria lamela m dia canais de pontua es Figura 5 4 Estrutura microsc pica da corti a Gil 1998 O elevado volume de vazios e a reduzida dimens o das c lulas da corti a s o os dois factores determinantes para o seu excelente comportamento enquanto isolante t rmico O primeiro permite lhe reduzir a transfer ncia de calor por condu o visto que este processo depende da quantidade da mat ria s lida presente na estrutura celular do material O segundo minimiza a transfer ncia de calor por convec o e por radia o pois quanto menor for a dimens o das c lulas mais vezes o calor absorvido e re irradiado por estas Em termos de constitui o qu mica a corti a constitu da pelos seguintes compostos Gil 1998 65 Impermeabilizagao compressibilidade pabelne m e elasticidade Lenhina 27 Estrutura das paredes celulares Polissac ri
100. ha Africa 650 M ha North America 471 Mha Gr fico 4 1 Distribui o mundial das reas florestais Jular 2010 Esta enorme rea encontra se em constante crescimento estimando se que por ano as florestas europeias aumentam a sua rea em cerca de 510 000 ha EFI Presentation 2004 A excelente gest o florestal que se verifica na Europa permite que apenas 64 deste crescimento anual seja consumido e utilizado na ind stria da madeira Parviainem J 1999 Esta gest o aplicada a mais de 80 das florestas europeias MCPFE 2003 e consiste na certifica o destas de acordo com dois programas estabelecidos pela uni o europeia o The Programme for the Endorsement of Forest Certification Schemes PEFC e o Forest Stewardship Council FSC Estes estabelecem linhas de ac o que conduzem a uma manuten o sustent vel deste bem precioso e essencial para a harmonia e equil brio da natureza 43 4 3 Resist ncia Mecanica da Madeira Como ja referido anteriormente a madeira enquanto material resistente apresenta um comportamento anisotr pico Desta forma quando analisada relativamente s suas capacidades de resist ncia compress o trac o corte e flex o dever se sempre diferenciar se estes esfor os est o a ser aplicados radial ou transversalmente orienta o das fibras Tangentiat Longitudinal Figura 4 5 Principais direc es relativamen
101. he MCPFE report on sustainable forest management in Europe Horn Vienna 2003 Mendon a P Habitar sob uma segunda pele Estrat gias para a redu o do impacto ambiental de constru es solares passivas em climas temperados Tese de Doutoramento em Engenharia Civil Universidade do Minho 2005 Mendes S Avalia o t cnica e econ mica de casas pr fabricadas em madeira maci a Mestrado Integrado em Engenharia Civil 2007 2008 Departamento de Engenharia Civil Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Porto Portugal 2008 Mitj A Esteve J Escobar J Estalvi d energia en el disseny d edificis Generalitat de Catalunya Departament d Ind stria i Energia Barcelona 1986 Moret A T rmica de edif cios transmiss o do calor e necessidades energ ticas em slides te ricos da cadeira F sica das Constru es do Instituto Superior T cnico 2010 Nabuurs et al Future wood supply from European forests implications for the pulp and paper industry Alterra report 927 Alterra EFI SBH for CEPI Wageningen The Netherlands 2003 Negr o J Faria A Projecto de Estruturas de Madeira ISBN 9728953364 9789728953362 Pubind stria Novembro 2009 Parviainen J Strict forest reservs in Europe Efforts to enhance biodiversity and strengthen research related to natural forests in Europe COST Action E4 Forest Reserves Research Network 1999 Paul J Passive Sola
102. iency but mostly due to their unique ability to retain CO2 from the atmosphere Keywords Natural Heating and Cooling Renewable Energy Sustainable Materials vii viii Indice Agradecimentos anseia USE IO ana ATATEN ECAN EAA EEN a AAEE REANA E EEEE ANSA AEREN iii ROSUO n a v ADSI C ea a A T SRP PRECE AR vii EE CE T e E le E E E E a A E E xii ndice de Gr licos ass Re Eno xiii ndice de FlquiaS ads E a ra cata ea eran xiv ndice de Abreviaturas eisisisscatisccssssssescscossscacuessssesacu niccsusesossusevaiouscsossessnsucdnasesunsescossscacadeaaands xviii SS oligo o OE o E E A E ca cnc ce sate E E A A ETA 1 TAP Considera es CaSe a reae aia aa a aa aaae aaea a a aA aE a gota so aa aaia Sha Aa aA 1 1 2 Objectivos Propostos e EStrutura cccccccceceeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeceeeeeeaaeeseaeeseeeeeseaeeesaeeeeeeseeneees 3 T3 Metodologia UihzaA d aeien sng AR AE AEREE E RAEE OTA A N E 5 2 Climatiza o Natural de EqificiOS cseeceesecesseeseseeeeeeeeeeeeeseseaesenneeeneeeeseeseseaeseseaeeeseeeneas 7 2 1 Sistemas Passivos de Climatiza o tera aaraaaaaaaanenanas 8 2 1 1 Sistemas Passivos de Aquecimento rrenan 10 2 1 1 1 Ganho DIFGCLO x sssegasiairaseaairsao A A et nbepdievtare 10 2 1 1 2 Ganho Indirecto iin tiie eel tt en tees 11 2511 21 Paredes de Trombe ourer a e E A AT a Ea E grossa senhas 11 2 1 1 2 2 Paredes e Cobertura de Agua aiccteicitcccintiicchacntanldstitaehietinte
103. igura 6 23 Stadthaus Murray Grove rr raraa aeee caeaanarea aaa naaaaaaaaneanas 89 Figura 6 24 Estrutura do edif cio por camadas terra 89 Figura 6 25 Caixa de escadas taum ra aa aa taei a aa a ea e aa Ea aa ae ilove picada panda 90 Figura 6 26 Caixa para elevador err araraa arara naaaanarea aaa naaaaa areas 90 Figura 6 27 Assemblagem dos pain is CLT durante a obra 91 Figura 6 28 Detalhe das liga es met licas entre placas CLT 91 Figura 6 29 Composi o transversal do pavimento arara 92 Figura 6 30 Constru o do edif cio com recurso a guindastre m vel 94 Figura 6 31 Vista exterior do pavilh o rare eaeaaaacararaaaaananaa 95 Figura 6 32 Revestimento exterior em ICB rrenan 95 xvi Indice de Abreviaturas ANPC Autoridade Nacional de Protec o Civil CLT Cross Laminated Timber FAPESP Funda o de Amparo Pesquisa do Estado de S o Paulo FR Fire Retardant FSC Forest Stewardship Council GEE Gases de Efeito de Estufa ICB Insulation Cork Board INETI Instituto Nacional de Engenharia Tecnologia e Informa o IPCC Intergovernmental Panel on Climate Change IVALSA Istituto per la Valorizzazione del Legno e delle Specie Arboree LNEC Laborat rio Nacional de Engenharia Civil PEFC Programme for the Endorsement of Forest Certification P
104. imento do EdifiCio eeccecececeeeeeceeeeeceeeeeeaeeeeaeeseneeecaeeesaaeeseeeeseeeesaeeeeeeseeeees 83 6 1 6 Arrefecimento do Edif cio cccceccceseeceeeeeceeeeeeeaeeeeaeeseneeesaeeesaaeeeeeeeseeeesaeeeeeeseeeees 85 6 17 lumina o Natural orae A des dundhcaaeiesdaca tua acess iavaneadasisscaudevGecatasd inet 88 6 2 Edif cio Stadthaus Murray Grove rr raraa arara aaeeaaaraa aaa nanananeaa 89 6 2 1 Descri o Estrutural e Construtiva serra aerea 90 6 2 2 Isolamento T rmico e Ac stico erre eearaereeearr aan nana 92 6 2 3 Comportamento ao Fogo eee earaa nana arena near naanananaa 93 6 2 4 Vantagens Comparativamente com outras Solu es ceccsceeeesteeeesesteeeeeeneeeeeeaes 93 6 3 Pavilh o de Portugal na Expo Shangai 2010 re ntreaa 94 7 Considera es Finais ss rsaeeeceeenasenaaornasaannacennas sena sacnnacennacanaa aa 97 8 Refer ncias Bibliogr ficas cccescsseeeeeseeeeeseeeseeeeeseeeeneneeseaeseseaeeesneeeeeeeessaeseseaesaseeeeeeneess 99 xi Indice de Tabelas Capitulo 4 Tabela 4 1 Valores da condutibilidade t rmica da madeira e outros materiais 50 Tabela 4 2 Classes portuguesas de reac o dos materiais ao fogo 57 Tabela 4 3 Compara o entre as classes de reac o ao fogo portuguesas e europeias 58 Cap tulo 5 Tabela 5 1 Constitu
105. imo da qualidade da pe a de madeira Sendo a esta como j referido um material natural existem um grande n mero de singularidades que se podem encontrar na sua estrutura Algumas delas representam uma perda acentuada de qualidade e influenciam a resist ncia oferecida pelas pe as De entre estes defeitos potencialmente gravosos destacam se e As bolsas de resina cuja gravidade para a estrutura varia consoante as suas dimens es e Os n s que s o os defeitos mais gravosos para a capacidade resistente especialmente se existirem nos pontos onde as pe as s o mais esfor adas pois perturbam a direc o do fio e As fendas provocadas pelas tens es internas diferenciais que surgem no processo de secagem por retrac o dos elementos de madeira Estas representam uma redu o da rea resistente do elemento e Os descaios que consistem na falta de material nas arestas dos elementos Estes resultam de falhas no processo de serragem onde a forma circular do toro de madeira n o completamente eliminada Apesar de n o representar uma redu o representativa na resist ncia mec nica reduz a rea til para as liga es das pe as necess rio portanto um apertado controlo de qualidade das pe as finais de madeira de forma a se precaver poss veis problemas em termos de capacidade resistente que possam advir da exist ncia destes defeitos na sua estrutura 4 5 A Madeira como Material Sustent vel Existem tr s aspec
106. intes qu micos da corti a eter eeeeeeeeeeeeeeeeeseaeeetaeeneeeseeneees 66 Tabela 5 2 Massas vol micas das placas de corti a consoante a sua finalidade 68 Tabela 5 3 Caracter sticas m dias do aglomerado de corti a expandida 71 Capitulo 6 Tabela 6 1 Composi o do pavimento e valores de isolamento ac stico e vibr tico 92 xii Indice de Graficos Capitulo 1 Gr fico 1 1 Distribui o do consumo energ tico por sector de actividade 1 Cap tulo 2 Gr fico 2 1 Distribui o do consumo energ tico por actividades dom sticas 7 Cap tulo 4 Gr fico 4 1 Distribui o mundial das reas florestais ea 43 Gr fico 4 2 Distribui o do consumo energ tico do ciclo de vida das constru es 49 Cap tulo 5 Gr fico 5 1 Distribui o da produ o mundial de corti a e 67 xiii Indice de Figuras Capitulo 1 Figura 1 1 Esquema dos campos dissertados reatar 3 Cap tulo 2 Figuira 2 4 Ganho directo saspi e aeae teea bodes cla daa rias dias ava tits 10 Figura 2 2 Ganho indirecto ir reeeeerr arara aaa aa aaa anaraa aaa aa aaaaaannaans 11 Figura 2 3 Parede de trombe ventilada e esquema do seu funcionamento 12 Figura 2 4 Cobertura de gua
107. ista como um material fr gil de pouca durabilidade e extremamente suscept vel ocorr ncia de inc ndios Procura se neste cap tulo demonstrar que estes pressupostos est o errados possuindo este material n o apenas uma excelente capacidade resistente como tamb m excelentes propriedades ambientais e ecol gicas Este ganho ambiental ser analisado sob a perspetiva de todas as fases crucias da vida de uma edifica o desde a fase inicial da sua constru o passando pela fase da sua utiliza o e terminando no final da sua vida til 4 1 Fisiologia da rvore e Produ o de Madeira A madeira um material cuja produ o realizada pelas rvores de forma totalmente natural sendo utilizados apenas CO2 gua sais minerais e luz solar Estes s o os compostos necess rios para que no processo de fotoss ntese das rvores sejam produzidas a celulose e a lenhina principais constituintes da mat ria org nica a que designamos por madeira Os nicos res duos desta ind stria natural s o o vapor de gua e oxig nio ambos libertados para a atmosfera Estes n o s n o s o poluentes como s o elementos essenciais para a vida no nosso planeta A rvore um ser vivo cuja constitui o assenta em tr s elementos a raiz o tronco e a copa A raiz o ponto de contacto entre a rvore e o solo e por ela que a gua com sais minerais dissolvidos existente neste absorvida 39 Figura 4 1
108. izar estes nos per odos de temperaturas altas Figura 6 7 Fachada Sul do edif cio IEFP 2012 81 Para reduzir os ganhos solares no per odo de ver o e visto que nessa altura a zona da fachada sul pode facilmente atingir temperaturas elevadas apostou se num sistema de protec o por estores exteriores regul veis A sua aplica o pelo exterior aumentou em muito a sua efici ncia visto que impede a incid ncia solar nos v os e consequentemente o aquecimento dos espa os interiores Tamb m as reas das fachadas a Este e Oeste foram minimizadas visto serem as que no Ver o est o sujeitas a uma maior incid ncia solar Nestes paramentos minimizou se tamb m a exist ncia de aberturas e envidra ados para se prevenir ganhos t rmicos excessivos por trocas com o exterior e incid ncia solar 6 1 4 Sistema Fotovoltaico Uma das grandes premissas deste edif cio foi a utiliza o de sistemas solares quer passivos quer activos Como tal a utiliza o de pain is fotovoltaicos Figura 6 8 foi desde o primeiro momento uma solu o adoptada ficando apenas a quest o da localiza o dos mesmos LNEG 2012 A decis o repartiu se entre a cobertura ou a fachada virada a sul a com maior rea de v o e com maior exposi o solar no Inverno Esta quest o ficou resolvida quando se constatou que se poderia aproveitar o aquecimento dos pain is fotovoltaicos para aquecer tamb m o ar interior do edif cio Desta forma consegue se
109. lado o envidra ado deve ser protegido por um sistema de sombreamento para que se evitem ganhos t rmicos em excesso No caso das paredes de trombe ventiladas a abertura do orif cio inferior da parede interior e do orif cio superior do envidra ado favorece a ventila o das divis es a arrefecer isto durante o dia Durante a noite ambos os orif cios do envidra ado devem estar abertos para que se proceda ao arrefecimento quer da caixa de ar quer da parede acumuladora de calor Mitja et al 1986 2 1 1 2 2 Paredes e Coberturas de Agua As paredes de gua t m um funcionamento semelhante ao das paredes de trombe sendo que nestas a gua o elemento acumulador de calor estando contida em recipientes de colora o escura para que se absorva o m ximo de radia o solar Estes recipientes n o devem ser totalmente preenchidos por gua pois necess rio ter em aten o a sua dilata o aquando do seu aquecimento Como tal deve ser deixado aproximadamente 10 do seu volume total vazio para atender a este fen meno Mitja et al 1986 Devido ao elevado calor espec fico e grande capacidade condutora a transfer ncia de calor para os espa os interiores efectuada de forma muito mais r pida do que o verificado nas paredes de trombe Torna se ent o necess rio um controle mais apertado com recurso a isolamento m vel do sistema para regrar e controlar a distribui o de calor para o interior do edif cio Mitja et al
110. lementos met licos de liga o dos pain is contribu ram tamb m para estes excelentes resultados pois permitiram uma melhor e mas uniforme distribui o das ac es horizontais do sismo por toda a estrutura resistente do edif cio FPInnovations 2010 62 5 A Corti a como Material de Isolamento T rmico Sustent vel Tal como tem vindo a ser referido ao longo desta disserta o uma das preocupa es crescentes da comunidade cient fica internacional o efeito que a actividade e ac o humana t m vindo a exercer no ambiente Sendo a constru o civil um dos sectores onde se verifica uma maior contribui o para a destrui o dos recursos naturais e deteriora o da salubridade atmosf rica do nosso planeta torna se de extrema import ncia analisar todos os aspectos que possam atenuar este impacto Analisa se neste cap tulo o ganho em sustentabilidade pela utiliza o de isolantes t rmicos com base na corti a um material 100 natural e ecol gico A grande barreira s trocas t rmicas entre o meio exterior e interior de uma edifica o o seu isolamento t rmico Este o grande respons vel pela conserva o do calor nos espa os interiores no Inverno e pelo impedimento da sua entrada nestes no Ver o Como tal a sua qualidade extremamente importante para que a sua utiliza o se reflicta numa redu o de consumo energ tico destinado climatiza o das edifica es Actualmente em Portugal os isolan
111. lor este consegue acumular Desta forma quando a temperatura exterior elevada o calor da proveniente para os espa os interiores das habita es como que absorvido numa primeira inst ncia pelos elementos construtivos impedindo se desta forma que os espa os interiores das edifica es sofram um aumento excessivo da sua temperatura do ar Quando a temperatura exterior desce como por exemplo durante o per odo nocturno o calor acumulado nos elementos libertado por radia o de forma gradual para o meio envolvente promovendo o aquecimento dos espa os interiores nos per odos mais frios Moret 2010 e A condutibilidade t rmica que representa a permeabilidade de um material passagem do calor pela sua estrutura ou seja a resist ncia que este oferece transmiss o interna de calor atrav s da sua estrutura Um material com baixa condutibilidade t rmica representa um bom isolante t rmico visto que impede a transmiss o de calor do exterior para o interior do edif cio no ver o assim como a perda deste do interior para o exterior do mesmo no inverno A espessura do elemento influ ncia tamb m esta propriedade dos materiais e a capacidade que estes oferecem enquanto isolantes t rmicos Moret 2010 ent o por recurso aos princ pios referidos e tomando especial aten o s propriedades t rmicas dos materiais utilizados que os sistemas passivos de climatiza o permitem o aquecimento ou arrefecimento
112. lu o tem a particularidade de permitir tamb m o arrefecimento dos espa os interiores sendo que para se controlar este sistema para ganhos ou para perdas t rmicas crucial o sistema de ventila o incorporado no mesmo Figura 6 13 Funcionamento da parede de trombe para aquecimento LNEG 2012 Quando a necessidade de aquecimento o que acontece que o aquecimento do painel solar provoca tamb m um aquecimento do ar que se encontra no espa o interm dio entre este e a parede exterior Figura 6 13 No per odo de Inverno ao abrir a ventila o do topo e do fundo do lado interior ou seja do lado da parede exterior o que acontece que o ar frio vai entrar no espa o interm dio puxado pela sa da por convex o do ar aquecido Cria se assim um efeito de chamin em que o ar frio do interior entra no espa o entre a parede exterior e o painel pela ventila o de fundo e volta a entrar aquecido pela ventila o de topo Neste per odo os orif cios de ventila o exteriores devem estar fechados Figura 6 13 Z No per odo da Primavera o ar aquecido o exterior devendo ser abertos o orif cio de ventila o exterior inferior e o interior superior Figura 6 13 84 6 1 6 Arrefecimento do Edificio O arrefecimento do edif cio solar XXI como se pode verificar pelo valor da necessidade de arrefecimento no per odo de ver o mais dif cil de se atingir de forma natural que o seu aquecimento e
113. m boards 2 x 15mm 26 62 aS KRALL AAA AAA The second configuration provided ratings exceeding code requirements These values are adequate for multt family buildings Tabela 6 1 Composi o do pavimento e valores de isolamento ac stico e vibratico LIDDELL 2013 92 Foram no entanto utilizadas tr s camadas diferentes de isolante ac stico nos pisos e uma caixa de ar com 75 mm de espessura para que se atingir um bom conforto ac stico aos utilizadores do edif cio 6 2 3 Comportamento ao Fogo Em termos de combate a inc ndios os 60 minutos de resist ncia exigidos pela regulamenta o brit nica foram excedidos tendo se atingido 90 minutos de resist ncia s chamas nos testes e ensaios realizados para esta solu o construtiva isto com a adi o das placas de gesso cartonado como acabamento interior TRADA 2009 Em edif cios altos de madeira o uso de pain is CLT com 5 camadas permite uma maior garantia de seguran a e estabilidade da estrutura na fase de inc ndio em pleno desenvolvimento S o necess rios 72 minutos para que estes elementos percam tr s das suas cinco camadas portantes por combust o TRADA 2009 6 2 4 Vantagens Comparativamente com Outros Sistemas Em termos ambientais este edif cio permitiu uma poupan a de emiss o de carbono para a atmosfera de cerca de 124 toneladas isto durante a fase de constru o do edif cio Se a este valor s
114. m tamb m uma maior industrializa o do sector da constru o em madeira n o s pelo facto de serem produzidos com dimens es e espessuras especificas e padronizadas mas tamb m pelo facto de eliminarem os habituais defeitos dos elementos de madeira maci a como o caso de n s das fendas e dos descaios 52 A eliminagao destes defeitos permite que se assegure uma melhor qualidade final do produto e que as respectivas caracteristicas de resist ncia sejam mais fidedignas 4 6 1 Contraplacados Este produto formado por tr s elementos a folha a alma e a cola que as aglutina entre si As folhas s o colocadas sob press o em n mero mpar umas sobre as outras de acordo com determinados ngulos que permitem a obten o de isotropia o aumento da capacidade de resist ncia flex o e uma maior estabilidade estrutural A alma a zona central do elemento e possui uma espessura superior s folhas que a revestem Figura 4 8 A cola utilizada deve possuir boas caracter sticas de resist ncia ao fogo e humidades para assegurar a seguran a e qualidade da constru o final Figura 4 8 Detalhe da sec o transversal de um contraplacado Cruz e Nunes 2005 Nos contraplacados pode utilizar se n o apenas as lenhas e os toros dos troncos mas tamb m aparas e outros desperd cios provenientes do processamento das pe as de madeira maci a Desta forma como j referido rentabiliza se todo este processo de produ
115. move uma redu o na utiliza o de climatiza o artificial reduzindo tamb m e por consequ ncia o consumo energ tico das edifica es na sua fase de utiliza o Os sistemas de produ o de energias renov veis apresentam se tamb m como um factor chave na redu o do consumo energ tico de origem f ssil das edifica es Eles rentabilizam os recursos inesgot veis que a natureza nos disponibiliza tais como a radia o solar o vento ou a gua e originam energia limpa sem produ o de res duos nocivos para o ambiente Tamb m no fim da vida til das constru es evidente o ganho ambiental que se obt m por uso da madeira e da corti a Tanto as placas CLT como as ICB s o facilmente recicladas sendo que muitas vezes a sua longa durabilidade permite mesmo a sua reutiliza o em novas constru es especialmente as placas ICB Mesmo n o sendo reutilzadas ou recicladas podem sempre ser utilizadas como biomassa na produ o de energia das respectivas ou de outras ind strias 98 8 Refer ncias Bibliogr ficas e Ag ncia FAPESP 2011 Folha artificia http agencia fapesp br 13638 Acedido em Outubro de 2012 e AICEP 2011 Aglomerado de corti a expandida da Corticeira Amorim integra TOP10 da Building Green dos EUA http www portugalglobal pt P T PortugalNews Paginas NewDetail aspx newld BED EC5599 0A28 4896 976C DE46517E4C40 7D Acedido em Abril de 2013 e ANDIV 2009 Os fotovoltaicos vi
116. namento de colectores solares Esolar 2013 Tamb m em termos de emiss o de CO2 estima se que um sistema solar para aquecimento de gua com 4 m permite uma poupan a de 3 4 toneladas deste g s por ano isto para uma fam lia de quatro elementos e considerando os valores m dios de incid ncia solar em Portugal de consumo de gua quente e de rendimento dos sistemas Esta poupan a representa aproximadamente o valor de CO2 emitido por esta mesma fam lia na utiliza o de um autom vel familiar cujo valor estima se em 3 3 toneladas de CO2 para uma quilometragem de 15 000 km Gon alves et al 2002 Existem dois tipos de sistema solar para aquecimento de gua sanit ria que s o os mais utilizados para consumo dom stico em Portugal os monoblocos que s o sistemas compactos em que a capta o e o armazenamento formam uma unidade destinando se a habita es unifamiliares e os sistemas colectivos que se destinam a habita es multifamiliares Em qualquer destes sistemas poss vel instalar bombas de circula o sendo que se dispensa a sua utiliza o quando poss vel colocar o dep sito de acumula o de gua num n vel superior ao do colector Os seus componentes b sicos s o o j referido captador que transforma a radia o solar incidente em energia t rmica pelo aquecimento do fluido de transfer ncia de calor que nele circula o dep sito de armazenamento revestido com material isolante t rmico onde a gua qu
117. nas naturais que dificultam a entrada e a reten o da humidade para o interior do edif cio Relativamente ao comportamento ao fogo este produto apresenta uma excelente resist ncia igni o sendo que quando exposto chama e tal como no caso da madeira produzida uma camada superficial carbonizada que torna a placa praticamente incombust vel Um teste realizado num bloco de aglomerado de corti a expandido com duas polegadas de espessura mostrou que s o necess rias quatro horas para que a chama de um bico de Bunsen a 1 500 Fahrenheit atravesse um bloco com as caracter sticas referidas Gil 1998 As placas de aglomerado de corti a expandida proporcionam tamb m um bom isolamento ac stico pois a sua superf cie irregular cheia de cavidades permite a absor o de uma parte da energia total do som reflectido As reflex es das ondas sonoras s o aumentadas ocorrendo perda de energia em cada uma No entanto a maior vantagem deste produto a sua sutentabilidade e o seu contributo para uma constru o mais ecol gica e ambiental reduzindo n o apenas a pegada de CO2 das edifica es como sendo mesmo ben fica para a captura e reten o deste g s da amosfera Estes factos ser o de seguida aprofundados realizando se um estudo de sustentabilidade aos mais importantes ciclos de vida deste produto 71 5 5 Estudo de Sustentabilidade das Placas de Aglomerados de Corti a Expandida De forma a aprofundar as caracter stic
118. nergia e lica captada no exterior tem se o processo natural de convec o que ocorre no interior do ambiente da escola que ao accionar a h lice deste sistema torna o conjunto at tr s vezes mais r pido do que seria somente com a velocidade do vento no local O sistema Vawtex para controlo t rmico por energia e lica possui as vantagens de para al m de n o representar qualquer consumo energ tico ser tamb m mais silencioso que os sistemas convencionais com um custo de instala o igual worldaware 2002 2 2 1 3 Eastgate Center Constru do tamb m na cidade de Harare no Zimbabu fica o complexo de lojas e escrit rios Eastgate Center Esta cidade localizada a uma altitude de 1500 metros possui uma varia o t rmica que pode alternar dos 10 aos 30 C Esta varia o acentuada exige s constru es locais uma boa prepara o e comportamento t rmico Figura 2 19 Edificio Eastgate Center Asknature 2013 Figura 2 20 Vista interior do edif cio Skyscrapercity 2010 Projectado pelo arquitecto Mick Pearce em conjunto com a equipa Arup e finalizado no ano de 1996 este complexo recria o sistema de climatiza o natural utilizado por t rmitas nos seus ninhos Desta forma foi solucionado o problema da climatiza o do edif cio reduzindo se uma 24 grande parcela do consumo energ tico do mesmo destinado ao arrefecimento aquecimento e ventila o artificiais Figura 2 21 Chamin solar
119. nov veis permitem a obten o de uma energia limpa e sem emiss es de CO2 O recurso energia solar e lica h drica de biomassa e mesmo a novas formas de energias renov veis tais como a fotoss ntese artificial apresenta se como uma alternativa sustent vel energia de origem f ssil Finalmente a utiliza o da madeira e da corti a como materiais de constru o permite uma enorme redu o do impacto ambiental das edifica es n o s por estes provirem de fontes renov veis que se encontram em constante crescimento as florestas e os montados de sobro mas tamb m pela sua capacidade nica de reter CO2 na sua estrutura S o tamb m materiais com uma baixa energia incorporado e com um excelente comportamento t rmico o que permite tamb m reduzir o recurso climatiza o artificial Que se estude que se discuta que se promova a quest o da sustentabilidade que se use toda a sapi ncia humana para reequilibrar a balan a natural do planeta n o apenas pelas actuais mas por todas as futuras gera es If you tolerate this then your children will be next Manic Street Preachers 1 2 Objectivos Propostos e Estrutura A presente disserta o apresenta um objectivo muito claro o estudo da redu o da pegada ambiental das edifica es por climatiza o natural recurso a energias renov veis e utiliza o de materiais sustent veis Climatiza o Natural Sistemas Passivos de Energia Solar Climati
120. nterior Em primeiro lugar no projecto e planeamento da edifica o dever o ser tomadas algumas op es construtivas que bem aplicadas podem promover uma temperatura dos espa os interiores amena e confort vel para os seus utilizadores mesmo quando a temperatura exterior elevada Entre estas podem se referir e Prestar especial aten o s fachadas Este e Oeste que s o as que no Ver o sofrem uma maior incid ncia solar procurando minimizar a rea total e de envidra ados destas Desta forma reduzem se os ganhos solares directos e por convec o dos materiais Gon alves e Mariz 2004 e Utilizar sistemas de sombreamento pelo exterior do envidra ado ao inv s do interior Consegue se desta forma um aumento da efici ncia do arrefecimento sendo que os sistemas de sombreamento interiores reduzem apenas at 20 do consumo energ tico para o efeito Schittich 2001 e O recurso a vidros duplos permite uma redu o em cerca de 10 do consumo energ tico das habita es permitindo tamb m uma maior insonoriza o dos espa os interiores Gon alves e Mariz 2004 e Utiliza o de cores claras nas fachadas do edif cio que promovam a refrac o da radia o solar tornando a acumula o de calor pelos elementos estruturais do edif cio menor Gon alves e Mariz 2004 Existem tamb m sistemas passivos de arrefecimento que utilizam diferentes princ pios para proceder ao arrefecimento do edif cio como a ventila o
121. ntos em contacto f sico ou entre diferentes zonas de um mesmo elemento Consiste na condu o de calor por transfer ncia de energia cin tica das mol culas com temperatura mais elevada para as com temperatura mais baixa Este processo d se em meios s lidos e n o implica o transporte de mat ria para que se processem as trocas t rmicas Moret 2010 e A convec o t rmica consiste no deslocamento de uma massa de ar ou de l quidos Estes quando aquecidos apresentam uma densidade inferior ao seu estado normal o que propicia a sua ascens o e consequente forma o de correntes de convec o de calor Moret 2010 Conv m tamb m abordar aqui tr s propriedades dos materiais constituintes de uma edifica o que representam um importante factor na sua capacidade em p r em pr tica os princ pios f sicos de trocas t rmicas acima mencionados Como tal referem se e A emissividade t rmica que a capacidade que um corpo possui de emitir calor por radia o Quanto maior a emissividade de um corpo mais calor este liberta por radia o Como tal no que toca a necessidades de aquecimento a utiliza o de elementos com grande emissividade torna se um aspecto importante do projecto construtivo e do planeamento de materiais a utilizar na edifica o Moret 2010 e A in rcia t rmica que a capacidade que um elemento possui de armazenar energia t rmica na sua estrutura Quanto maior a in rcia t rmica de um material mais ca
122. nvec o e aux lio de sistemas mec nicos de ventila o proporcionando o seu arrefecimento Figura 2 11 2 1 2 5 Radia o Nocturna Os sistemas passivos de arrefecimento por radia o nocturna baseiam se na elabora o de mecanismos que permitem a emiss o de calor para o espa o exterior ao edif cio durante a noite altura em que a temperatura exterior mais baixa do que a que se verifica no interior do edif cio Podem tamb m promover a refrigera o dos elementos acumuladores de calor por ventila o natural permitindo a passagem de ar fresco por estes durante a noite Como exemplos temos os m todos de ventila o nocturna e de radia o nocturna Colocando na cobertura do edif cio material com capacidade de armazenamento t rmico como j referido nas coberturas de gua poss vel proceder ao arrefecimento dos espa os interiores por condu o t rmica e posterior radia o do calor para o meio exterior Estes 20 elementos s o cobertos durante o dia com isolamento t rmico sendo que noite este retirado para que a radia o do calor possa ser processada Estes sistemas apresentam um melhor rendimento quando o diferencial t rmico entre o dia e a noite superior a 10 C e quando a noite apresenta c u limpo As nuvens reduzem a capacidade de radia o da energia t rmica para o c u Mitja et al 1986 tamb m importante notar que na cobertura onde estes sistemas apresentam melhor rendimento vi
123. o da sua vida til Como visto anteriormente cerca de 72 Jular 2010 do total deste valor dispendido ao longo do per odo de utiliza o das constru es nesta fase do ciclo de vida da constru o que temos portanto um maior consumo energ tico Este consumo corresponde em grande parte climatiza o das edifica es para que no inverno elas nos possam proporcionar calor e no ver o ar refrescante A o Aluminio Bet o inertes correntes Bloco cer mico Argamassa base de cimento Portland Cobre Madeira maci a semi densa Pedra de granito Poliestireno expandido extrudido Tabela 4 1 Valores da condutibilidade t rmica da madeira e outros materiais Santos e Matias 2006 A estrutura celular da madeira confere lhe excelentes propriedades enquanto isolante t rmico Estima se que a sua capacidade em isolar termicamente um espa o cerca de seis vezes superior do tijolo quinze vezes do bet o quatrocentas vezes do a o e mil setecentos e 50 setenta vezes a do aluminio Esta baixa condutividade t rmica permite que uma parede com uma espessura de 2 5 cm de madeira proporcione o mesmo isolamento t rmico de uma parede com 11 4 cm de bet o Santos e Matias 2006 Esta capacidade de isolamento permite n o s reduzir o consumo energ tico das edifica es evitando o recurso a sistemas de climatiza o artificiais como tamb m reduzir at cerca de
124. o por radia o Eles possuem tamb m uma cobertura de isolamento t rmico m vel cuja fun o a de n o permitir 13 que o calor acumulado pela massa de agua se perca para o exterior durante a noite quando a temperatura exterior menor do que a verificada na agua O calor transmitido ent o por radia o sendo uma parte dele imediatamente libertado para os espa os interiores durante o dia e outra parte que fica acumulada na massa libertada durante a noite Fabute 2003 Figura 2 4 Cobertura de gua Fabute 2003 Este sistema de aquecimento passivo pode tamb m promover o arrefecimento do edif cio no per odo de ver o O segredo para tornar este num sistema quer de aquecimento quer de arrefecimento consiste na cobertura de isolamento t rmico m vel dos reservat rios onde se encontra a gua Mitja et al 1986 e Durante o inverno esta cobertura retirada recebendo a gua energia t rmica por radia o solar Esta energia ent o irradiada para os espa os interiores do edif cio quer durante o dia quer durante a noite pois parte do calor acumulado na massa de gua e n o libertado imediatamente Nas noites de inverno colocada a cobertura m vel para que n o existam perdas t rmicas do reservat rio para o exterior e Durante o ver o a cobertura m vel colocada durante o dia n o permitindo que a radia o solar incida sobre a massa de gua Como tal a temperatura da
125. o procura apenas o sol mas resulta igualmente de uma aten o aos dados do s tio relacionando se activamente com a geometria do bloco adjacente e com o tra ado de percursos pedonais existentes Pedro Cabrito Arquitecto Assistente de projecto na FAUTL em Brochura Solar XXI Tamb m o Coordenador do projecto de investiga o H lder Gon alves fala um pouco sobre esta experiencia inovadora em Portugal O edif cio solar XXI concretiza os esfor os do departamento de energias renov veis do INETI de projectar e construir de raiz um edif cio que possa constituir um ex libris da efici ncia energ tica em edif cios e da utiliza o das energias renov veis Este projecto resulta pois do esfor o conjunto dos investigadores t cnicos e conselhos directivos do INETI que continuadamente apresentaram propostas e projectos para financiamento a v rias entidades nacionais e internacionais Em boa hora o projecto foi apoiado pelo PRIME sem o qual teria sido imposs vel a sua concretiza o pelo que ficam aqui os nossos agradecimentos Deste projecto de investiga o e deste edif cio espera se que possa constituir um exemplo e um caso de estudo dos sistemas e tecnologias nele integrados O mesmo associa uma estrat gia de optimiza o da envolvente utiliza o de sistemas solares activos e passivos onde se destaca a integra o de sistemas fotovoltaicos nas fachadas com aproveitamento t rmico e um sistema de arr
126. o tal temos que a industria das ICB consome energia que ela propria produz e que representa um saldo nulo de emiss o de CO2 tendo em conta que o CO2 libertado na queima do p de corti a o mesmo que foi previamente absorvido por esta 5 5 3 Utiliza o A par da madeira a corti a o nico material de constru o que tem a capacidade de reter CO2 tal como foi j referido anteriormente Esta capacidade n o se esgota no seu meio natural sendo que continua a reter este g s numa quantidade de cerca de metade do seu peso seco aproximadamente 57 37 mesmo ap s ser processada Estima se que em Portugal s o utilizados cerca de 150 000 m3 ano de corti a para isolamento t rmico sob a forma de ICBs com uma massa vol mica m dia de 120 Kg m3 Sabendo que o teor m dio de carbono na corti a de 57 37 e que a raz o entre o CO2 e o carbono C de 3 664 podemos calcular a reten o anual de CO2 que este produto permite obter Gil 2005 e CO2 C 3 664 e 150 000 120 18 000 toneladas de corti a anualmente utilizadas para isolamento e 18 000 3 664 0 5737 37 836 66 toneladas de CO2 sequestrado por ano Aliado a esta capacidade nica entre os isolantes t rmicos est tamb m a baixa difusividade t rmica das placas de aglomerados de corti a expandida Como j referido esta permite lhes uma Optima conserva o do calor ou do frio consoante as necessidades t rmicas nos espa os interiores das edifica es Reduz se des
127. o tenham sido contaminados com colas tintas ou argamassas O processo de reciclagem consiste na sua ess ncia ao mesmo utilizado para a produ o de placas de aglomerado novas sofrendo uma nova tritura o e dando origem de novo a gr nulos Como tal n o representa um consumo energ tico extra relativamente ao normal processamento da corti a e a qualidade do produto reciclado praticamente igual ao do utilizado para placas de aglomerado novas Estes gr nulos reciclados podem ser utilizados quer para a produ o destas placas quer para outros produtos de constru o civil nomeadamente bet es e argamassas leves servindo como inerte Gil 2002 Das placas contaminadas estima se que 9 s o utilizadas como biomassa para produ o de energia t rmica atrav s da sua queima e apenas 5 s o depostas em aterros sendo que s o totalmente biodegrad veis n o contaminando nem o solo nem poss veis camadas fre ticas subterr neas isto para al m de n o libertarem qualquer tipo de g s nocivo para a sa de humana e ambiental 76 6 Casos de Estudo Interessa agora perceber a aplica o pr tica de todos os conhecimentos e mat rias abordadas at aqui Ser o portanto apresentados tr s casos de estudo de edif cios que se pretende que exemplifiquem e comprovem o ganho ambiental e de sustentabilidade que a utiliza o quer dos sistemas de climatiza o estudados quer dos materiais de constru o referidos permite obter O p
128. odos o meu muito obrigado Resumo Este trabalho visa o estudo da redu o do impacto ambiental do sector da constru o civil sendo este o que exige um maior consumo energ tico de origem f ssil e de recursos naturais finitos Esta redu o estudada de acordo com tr s pontos fundamentais climatiza o natural das edifica es utiliza o de sistemas de produ o de energias renov veis e utiliza o de materiais de constru o sustent veis S o abordados numa primeira fase os diferentes sistemas passivos e a linha de pensamento da Biomim tica como formas de climatizar naturalmente as constru es os diferentes sistemas de produ o de energias renov veis e de que forma estes se incorporam nas edifica es e finalmente a madeira e a corti a enquanto materiais de constru o de elevada sustentabilidade Numa segunda e ltima fase s o apresentados tr s casos de estudo de edif cios que colocam em pr tica as mat rias abordadas As principais conclus es a reter s o que a climatiza o natural permite uma grande redu o do consumo energ tico de origem f ssil e consequentes emiss es de di xido de carbono CO2 o principal e mais nocivo dos gases de efeito de estufa GEE E sta redu o tamb m obtida pela utiliza o de energias renov veis como alternativa energ tica limpa e livre de res duos e a utiliza o da madeira e corti a enquanto materiais de constru o n o apenas devido efici ncia d
129. odos os anos em climatiza o artificial a direc o da escola conseguiu assegurar a contrata o de mais um professor para os seus quadros woodforgood 2013 51 4 5 3 Potencial de Reutiliza o e Reciclagem A madeira como material de constru o apresenta um enorme potencial quer de reutiliza o quer de reciclagem Estas depender o sempre do estado de preserva o dos seus elementos que caso garantam a conserva o das suas propriedades resistentes poder o ser reutilizados em novas constru es depois de um pequeno restauro e manuten o Jular 2010 Se por outro lado o estado de conserva o n o permitir a sua reutiliza o estes podem ser facilmente reciclados dando origem a produtos derivados deste material O seu processo de reciclagem representa um consumo energ tico muito inferior ao necess rio para reciclar a o ou bet o sendo que o material reciclado muitas vezes apresenta melhores caracter sticas do que o original por jun o de colas e resinas de alta resist ncia e pela j abordada disposi o alternada das suas fibras Em ltimo caso a madeira pode tamb m ser utilizada como fonte de energia de biomassa sendo que na sua queima como j referido anteriormente a quantidade de CO2 emitida a mesma que foi acumulada durante o per odo de vida til deste material n o contribuindo assim para o acr scimo da polui o atmosf rica 4 6 Produtos Derivados da Madeira Um dos grandes problemas
130. omerado de madeira de m dia ou alta densidade respectivamente 68 O lin leo utilizado sobretudo para revestimentos sujeitos a um elevado desgaste e cuja limpeza se pretenda f cil e r pida resulta da aglomera o dos gr nulos de corti a com leo de linha a oxidado resina serradura e xidos met licos podendo ainda ser adicionados corantes Gil 1998 Figura 5 5 Pain is de lin leo Gil 1998 Figura 5 6 Aplica o de pain is de lin leo em pavimento Gil 1998 Finalmente o corkrubber composto pela aglomera o dos gr nulos de corti a com borracha podendo ainda ser adicionados por exemplo agentes de vulcaniza o anti oxidantes ou aceleradores de polimeriza o Figura 5 7 Pain is de corkrubber Gil 1998 A sua aplica o sobretudo enquanto juntas de dilata o ou compress o dada a sua elevada compressibilidade e elasticidade ou em pavimentos com uma elevada intensidade de tr fego 5 4 2 Placas de Aglomerados de Corti a Expandida Enquanto isolante t rmico a corti a utilizada sob a forma de placas de aglomerados expandidos tamb m designados por ICB s A grande particularidade deste produto e o que o distingue dos aglomerados compostos o facto de na sua constitui o utilizar apenas e 69 somente falca que uma corti a virgem origin ria dos primeiros descortigoamentos Esta possui um elevado teor de resina natural que atrav s
131. oretes centrais do edif cio at cada uma das salas do piso t rreo e do primeiro piso Figura 6 19 injectando o ar fresco nestas Em cada sala desboca duas tubagens com as respectivas sa das de ventila o que s o controladas pelo utilizador Figura 6 20 Figura 6 19 Conex o das tubagens s coretes LNEG 2012 Figura 6 20 sa das de ventila o para entrada do ar LNEG 2012 O papel do utilizador para um bom funcionamento deste sistema extremamente importante visto que este n o compar vel a um ar condicionado que fica ligado todo o dia providenciando o arrefecimento dos espa os Para que funcione com efici ncia a entrada de ar a partir dos tubos deve ser efectuada a partir do meio da tarde que a altura onde a necessidade de arrefecimento do ar mais not ria exigindo assim um papel activo do utilizador no funcionamento do sistema 6 1 7 Ilumina o Natural O conceito de efici ncia energ tica do edif cio solar XXI vai mais al m do que apenas a climatiza o e ventila o natural e instala o de sistemas fotovoltaicos Os seus projectistas pensaram tamb m em formas de promover a ilumina o dos espa os interiores da forma mais natural poss vel recorrendo ao m nimo de ilumina o artificial poss vel Como tal foram tomadas decis es construtivas que permitem esta entrada de luz solar para o interior do edif cio As salas localizadas na zona sul do edif cio possuem grandes v o
132. percity com showthread php t 1528057 amp page 3 Acedido em Fevereiro de 2013 TNSUSTENTAVEL 2011 http www tnsustentavel com br noticia imprimir id 5642 Acedido em Fevereiro de 2013 Tomas J O emprego da Madeira de pinho bravo em estruturas edi o 500 memoria LNEC Lisboa 1978 TRADA 2009 Case study Stadthaus Murray Grove http www trada co uk casestudies overview StadthausMurrayGrove Acedido em Setembro de 2012 VEJA ABRIL 2009 http veja abril com br 40anos blog ronaldo franca 158254 comentarios shtml Acedido em Mar o de 2013 Vhn 2003 3 Wood Product as Carbon Stores htip www vhn org pdf Eurofact3 Wood as Carbon Stores pdf Acedido em Dezembro 2012 WIKIENERGIA 2013 http www wikienergia pt edp index php title Colector solar t C3 A9rmico Acedido em Fevereiro de 2013 WIKIP DIA 2001 Petr leo https pt wikipedia org wiki Petroleo Acedido em Mar o de 2013 WIKIP DIA 2011 Revolu o Industrial https pt wikipedia org wiki Revolu C3 A7 C3 A30_ industrial Acedido em Janeiro de 2013 WIKIPEDIA 2013 Kiyomizu dera https pt wikipedia org wiki Kiyomizu dera Acedido em Janeiro de 2013 105 Woodforgood 2013 Case Studies Kingsmead Primary School Cheshire England http woodforgood com case studies case study Kingsmead Acedido em Janeiro de 2013 WORDPRESS 2010 http aedesign wordpress com 2010 03 19 the esplanade singapore e
133. por atribui o de um escal o temporal normalmente 15 30 45 60 90 120 180 240 e 360 minutos Estes valores correspondem a um limite inferior do intervalo de tempo obtido sendo que desta forma um material que corresponda classe R e que nos ensaios mostrou manter a sua resist ncia ao fogo durante 40 minutos designado por EF30 relativamente a esta classifica o Neste campo a madeira apresenta melhores caracter sticas do que o bet o e o a o Depois de entrar em combust o forma se na madeira uma camada superficial de carv o que pelas suas propriedades de isolamento t rmico protege as camadas interiores dos elementos reduzindo a velocidade de carboniza o para valores que rondam em m dia os 0 6 a 0 7 mm minuto valores referentes a madeira n o protegida Cruz e Nunes 2005 Esta velocidade de carboniza o aumenta de forma inversa densidade do tipo de madeira utilizado Quando mais densa for a esp cie em causa menor ser a velocidade da frente de carboniza o Esta camada protectora de carv o permite n o s que o inc ndio se propague de forma mais lenta mas tamb m faz com que o seu desenvolvimento se d de forma mais previs vel e controlada do que noutros ambientes compostos por outros materiais construtivos Para se ter uma no o da melhoria que este material permite em termos de resist ncia ao fogo a madeira mant m a totalidade da sua capacidade resistente num inc ndio onde s o atingidos os
134. que comparativamente aos contraplacados apresentam uma melhor qualidade a um pre o inferior 4 6 3 Pain is de Madeira Lamelada Colada Os pain is de madeira lamelada colada ou tamb m designados por CLT cross laminated timber s o compostos por camadas de madeira laminada colocados perpendicularmente entre si e em n mero mpar Figura 4 11 Os elementos dispon veis no mercado possuem habitualmente 3 5 ou 7 camadas Tal como os outros produtos referidos anteriormente esta orienta o das fibras permite obter uma melhor capacidade resistente e estabilidade estrutural comparativamente aos elementos de madeira maci a 54 Figura 4 11 Pain is de madeira lamelada colada Jular 2010 No caso especifico dos pain is CLT a sua maior espessura e densidade permitem lhe realizar um melhor isolamento t rmico assim como aumentar a in rcia t rmica de uma constru o em madeira colmatando assim uma das principais desvantagens deste tipo de constru o a sua baixa capacidade de acumular calor na sua estrutura 4 7 Durabilidade da Madeira A madeira apesar de n o estar sujeita carbonata o ataque dos cloretos e oxida o como o bet o armado suscept vel ac o e ataque de fungos e insectos xil fagos Esta ac o pode ser prevenida de duas forma que por um correcto dimensionamento da estrutura que promova a ventila o e a protec o humidade dos elementos de madeira quer pela aplic
135. r Energy Design and Materials Noyes Data Co Park Ridge New Jersey 1979 PROJECTO PROFINATURA 2010 http projecto profinatura blogspot pt Acedido em Janeiro de 2013 Quick D 2012 basei s Cappa provides hydroelectricity on a small scale Www gizmag com cappa compact hydropower generator 25430 Acedido em Mar o 2013 Samuel R Especifica o de protec o ao fogo para estruturas de Madeira Mestrado Integrado em Engenharia Civil 2009 2010 Departamento de Engenharia Civil Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Porto Portugal 2010 Santos C Matias L Coeficientes de transmiss o t rmica de elementos da envolvente dos edif cios vers o actualizada 2006 LNEC Lisboa 2006 Schittich C Bulding skins Concepts layers materials Birkhauser Edition Detail Muchen 2001 104 Serra R Coch H Arquitectura y energia natural ISBN 8498800099 9788498800098 Edicions de la UPC S L 204 Singh T 2012 VengerWind Unveils world s largest rooftop wind farm in Oklahoma City http inhabitat com venger wind unveils worlds largest rooftop wind farm in oklahoma city Acedido em Fevereiro 2013 Solomon S et al Climate Change 2007 The Physical Science Basis Contribution of Working Group to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change Cambridge University Press 2007 SKYSCRAPERCITY 2010 http www skyscra
136. r este edif cio o arrefecimento pelo solo Este sistema consiste na constru o de um po o de alimenta o que ficou localizado a 15 metros da zona de implementa o do edif cio Figura 6 17 A comunica o entre ambos efectuada atrav s de tubagens enterradas no ch o a uma profundidade de 4 6 metros IEFP 2012 Como j referido anteriormente no cap tulo dos sistemas passivos de climatiza o o solo tem um potencial de fonte fria extremamente interessante apresentando temperaturas entre os 16 e os 18 C quando no exterior se podem sentir temperaturas da ordem dos 35 C Foram ent o colocados 32 tubos de manilha de cimento a escolha deste material de grande condutibilidade t rmica permite que a troca de calor com o solo se processasse de forma mais r pida cada um com um di metro de 30 cm que realizam a comunica o entre o po o onde o ar entra e o espa o interior do edif cio onde o ar sai mais fresco Figura 6 18 Ao chegar ao piso enterrado do edif cio esta tubagem passa a ser composta por PVC pois no seu interior a quest o da troca t rmica com o solo j n o se coloca Po o de admiss o Tubos de manihas de cimento f Cobertura vegetal ATE SETS sey Sistema de areleciment do a atrav s do tubos enterados Figura 6 17 Po o de alimenta o LNEG 2012 Figura 6 18 Sistema de arrefecimento pelo solo LNEG 2012 87 Estas tubagens sobem ent o pelas c
137. resultam numa perda de capacidade resistente das pe as Cruz e Nunes 2005 45 4 4 1 Teor de Humidade Depois do abate da rvore a seiva que nela circulava passa a existir sobre a forma de agua no elemento de madeira Esta pode acumular se em diferentes zonas da sua estrutura sendo que existem tr s designa es poss veis consoante o local onde se verifica a sua presen a e gua de constitui o que a que faz parte da pr pria estrutura celular da madeira e como tal n o pode ser removida e gua de impregna o que a que se acumula entre as fibras e as c lulas lenhosas provocando o intumescimento da madeira Quando esta gua de impregna o preenche a totalidade destes espa os diz se que a madeira atingiu o ponto de satura o das fibras PSF e gua livre que preenche o espa o dos vasos capilares aparecendo depois de atingido o PSF O teor de humidade o factor que mais condiciona a capacidade de resist ncia mec nica da madeira A distribui o de gua pelas paredes das c lulas de lenho origina o aparecimento de tens es internas diferenciais na sua estrutura Esta influ ncia verifica se sobretudo quando o valor de humidade varia entre valores abaixo do designado ponto de satura o das fibras PSF O ponto de satura o das fibras aquele em que a gua de impregna o atinge o seu valor m ximo ao mesmo tempo que a quantidade da gua livre m nima O PSF ronda em m dia os 28 dep
138. ria mais seguro iniciar a utiliza o destes a partir do primeiro piso TRADA 2009 A estrutura de madeira n o possui vigas nem pilares sendo que as cargas impostas s o totalmente suportadas pelas paredes e pisos compostos pelos pain is CLT A sua constru o foi efectuada em sequ ncia sem a utiliza o de sistemas de cimbramento ou coloca o de andaimes visto que depois de montadas as paredes era colocado o piso superior conferindo a plataforma de constru o para o piso seguinte Apenas na fase final de revestimento exterior do edif cio foram utilizados andaimes 90 Figura 6 27 Assemblagem dos pain is CLT durante a obra LIDDELL 2013 Os elementos de madeira s o unidos por placas met licas angulares e por parafusos met licos Figura 6 28 o que ajuda na distribui o de esfor os por todos os elementos e permite um retund ncia estrutural que confere uma maior seguran a estrutura Na figura seguinte poss vel ver uma pormenoriza o das conex es met licas utilizadas neste edif cio Mechanical Faing Propnetary steel angle bracket Figura 6 28 Detalhe das liga es met licas entre as placas CLT LIDDELL 2013 A fachada do edificio composta transversalmente do interior para o exterior por placas de gesso cartonado que conferem o acabamento interior pain is CLT de 5 camadas com uma espessura de 146 mm isolamento t rmico com 70 mm de espessura uma caixa de ar par
139. rimeiro caso de estudo apresentado Pretende se tamb m apresentar as vantagens construtivas e poupan a na emiss o de CO2 que o Standthaus Murray Grove atingiu pelo recurso madeira como material estrutural demonstrando que a constru o em altura com este material j uma realidade vi vel tendo para isso contribu do o aparecimento de um produto seu derivado as placas de madeira lamelada colada CLT cross laminated timber Finalmente o ultimo caso de estudo refere se ao pavilh o de Portugal na exposi o mundial de Shangai em 2010 Este um exemplo demonstrativo da aplicabilidade da corti a como material de constru o principalmente como revestimento exterior atrav s das placas de aglomerados de corti a expandida ICB insulation cork board 7 Considera es Finais Neste ltimo cap tulo ser o apresentadas as principais conclus es retiradas de todos os assuntos dissertados 1 3 Metodologia Utilizada A elabora o deste trabalho assentou em duas fases distintas Uma primeira correspondente ao terceiro quarto e quinto cap tulo onde existe uma intensa pesquisa em diversos documentos livros disserta es e na World Wide Web de forma a recolher informa es respeitantes aos t picos propostos Procurou se sempre apresentar dados concretos e quantific veis comprovativos das posi es defendidas Estes proveem de diversos estudos efectuados por entidades oficiais e especialistas das mat rias referidas s
140. rimeiro caso de estudo apresentado ser o do edif cio Solar XXI que utiliza diversos dos sistemas de climatiza o natural e de produ o de energias renov veis referidos no segundo e terceiro cap tulos desta disserta o O segundo caso de estudo refere se ao edif cio Stadthaus Murray Grove a primeira constru o para habita o com nove andares estruturalmente constru da em madeira Finalmente o terceiro caso apresentado o do pavilh o de Portugal utilizado na Exposi o mundial de Shangai em 2010 Este foi revestido exteriormente inteiramente por corti a tendo diversas aplica es diferentes deste material no seu interior 6 1 Edif cio Solar XXI O edif cio solar XXI planeado e constru do pelo departamento de energias renov veis do Instituto Nacional de Engenharia Tecnologia e Informa o INETI surge numa vertente experimental O seu objectivo o de estudar e quantificar em que medida uma boa climatiza o natural aliada a um elaborado sistema de produ o de energias renov veis permitem uma redu o do consumo energ tico numa edifica o Figura 6 1 Edificio Solar XXI IEFP 2012 Todo o conceito por detr s da constru o deste edif cio o de demonstrar que a sustentabilidade pode ser atingida com proveitos econ micos e que se podem construir edif cios energeticamente eficientes projectando de forma respons vel e incorporando tal 77 como refere o Arquitecto Pedro Ca
141. rior quer do envidra ado Mitj et al 1986 Estes orif cios permitem que se criem correntes de convec o t rmicas que consoante a necessidade tanto poder o ajudar no aquecimento como no arrefecimento dos espa os interiores Figura 2 3 Figura 2 3 Parede de trombe ventilada e esquema do seu funcionamento Gon alves e Mariz 2004 No inverno os orif cios de termo circula o da superf cie envidra ada devem estar fechados durante a noite e o dia para que se minimizem as perdas t rmicas Os orif cios da parede interior devem estar abertos durante o dia para que se criem correntes de convec o onde o ar frio entra pelo orif cio inferior aquecido na zona da caixa de ar da parede de trombe sendo libertado de volta para os espa os interiores pelo orif cio de termo circula o superior Desta forma o aquecimento conseguido n o pela condu o do calor ao longo da parede e radia o desta para o ambiente interior da divis o como tamb m pela cria o destas correntes de convec o t rmicas do ar interior das divis es Quando a radia o solar deixar de ter uma intensidade significativa os orif cios de ventila o da parede interior acumuladora de calor devem ser fechados para que se evite perdas de calor 12 por invers o da circula o do ar e deve ser colocado o j referido sistema de oclus o exterior no envidra ado No ver o quer para o caso ventilado quer para o n o venti
142. rmicas para que a varia o de temperatura na estufa seja menos acentuada Esta uma solu o que se adequa a habita es unifamiliares e n o para edifica es de maior porte Mitj et al 1986 2 1 1 3 2 Sistemas de Termossif o Os sistemas de termossif o s o compostos por um captador t rmico cuja fun o a de aquecer o ar no interior de um compartimento Este ar aquecido ent o transferido para o interior dos espa os a climatizar atrav s de um circuito de condutas No interior destes compartimentos poderemos ter mat ria t rmica tal como um leito de britas Desta forma teremos tamb m armazenamento de energia t rmica nestes elementos que continuar a proporcionar um aquecimento dos espa os a climatizar mesmo durante o per odo nocturno Mitja et al 1986 Figura 2 7 Sistema de termossif o Fabute 2003 16 E importante que se coloquem estes sistemas a um nivel inferior ao dos compartimentos a climatizar visto que o seu funcionamento baseia se na ascens o do ar quente devido sua menor densidade 2 1 2 Sistemas Passivos de Arrefecimento No ver o quando as temperaturas exteriores s o elevadas as necessidades das edifica es alteram se Neste per odo necess rio o arrefecimento dos espa os interiores e n o o seu aquecimento Existem diversas formas de proceder a este arrefecimento assim como o de evitar ganhos solares em excesso que provocam o aumento exagerado da temperatura i
143. s acumuladores feita de uma forma gradual e d se quando a temperatura do seu meio envolvente inferior verificada na sua estrutura Figura 2 2 Ganho indirecto Fabute 2003 Como exemplos mais significativos destes sistemas temos as paredes de trombe as paredes e coberturas de gua e os pavimentos de armazenamento t rmico Construlink 2006 2 1 1 2 1 Paredes de Trombe As paredes de trombe s o constitu das por uma parede interior de material com boa in rcia t rmica como pedra bet o ou terra compacta por exemplo uma superf cie exterior em 11 envidragado e uma caixa de ar com cerca de 5 a 20 cm existindo duas variantes deste sistema as ventiladas e as nao ventiladas Mitja et al 1986 Nas paredes de trombe n o ventiladas o aquecimento obtido atrav s da transfer ncia de calor da face da parede interior para as divis es a aquecer Devido s altas temperaturas geradas na caixa de ar desenvolvem se fluxos de calor que por condu o t rmica atravessam a parede No per odo nocturno o calor ai acumulado ent o emitido gradual e lentamente para os espa os interiores por radia o t rmica crucial que neste per odo se utilize um sistema de oclus o exterior para minimizar as perdas t rmicas Mitja et al 1986 As paredes de trombe ventiladas para al m da estrutura j descrita possuem ainda orif cios de termo circula o na parte superior e inferior quer da parede inte
144. s envidra ados que permitem a entrada de luz natural nos seus espa os interiores Estes v os possuem ainda os j referidos estores exteriores regul veis que permitem um controlo do utilizador no que respeita permiss o da passagem da luz O po o central com a clarab ia de topo atravessa o edif cio zenitalmente permitindo a ilumina o natural dos espa os comuns dos tr s pisos Figura 6 22 Como j referido anteriormente as salas comunicam com estes espa os atrav s de bandeiras de l minas que por serem transl cidas permitem a entrada de luz para o seu espa o interior Desta forma as 88 salas que se situam na zona norte do edif cio conseguem tamb m obter uma boa ilumina o natural Figura 6 21 Ilumina o natural no po o de escadas LNEG 2012 Figura 6 22 Ilumina o natural pela clarab ia LNEG 2012 6 2 Edif cio Stadthaus Murray Grove Com nove pisos perfazendo uma altura de 29 75 metros de altura o Stadthaus Murray Grove considerado actualmente como o maior edif cio do mundo a utilizar madeira como material estrutural Este edif cio localizado na cidade de Hackney Inglaterra composto estruturalmente por um primeiro piso em bet o armado e por oito pisos constru dos exclusivamente por pain is CLT Figura 6 23 Stadthaus Murray grove LIDDELL 2013 Figura 6 24 Estrutura por camadas LIDDELL 2013 Tamb m as caixas de elevadores e de escadas utilizam mad
145. scimento interm dios que se formam de forma distinta na primavera ver o e no outono inverno e pela barriga ou ventre ltimo anel de crescimento que constitui a camada interior de uma tirada de corti a A raspa possui uma textura seca e endurecida apresentando diversas fendas que s o provocadas pelo aparecimento dos an is de crescimento Estes an is apresentam uma maior ou menor espessura consoante s o formados no Outono inverno ou na primavera ver o respectivamente Este facto relaciona se directamente com a dimens o das c lulas da corti a e suas membranas celulares que no primeiro per odo referido possuem uma espessura de 2 a 2 5 um e no segundo per odo referido de 1 a 1 25 um Gil 1998 64 Figura 5 3 Esquema do crescimento da corti a no sobreiro sec o transversal Gil 1998 A barriga apresenta uma menor elasticidade comparativamente com os restantes an is de crescimento possuindo os designados orif cios de canais lenticulares que atravessam radialmente todas as camadas referidas Estes orif cios constituem transversalmente os poros A porosidade da corti a a par da cor lisura e macieza um dos factores que permite atestar a qualidade da mesma atrav s da observa o exterior A n vel microsc pico a corti a constitu da por um tecido de c lulas mortas compactadas entre si que se encontram impermeabilizadas quer a gua quer a gases por uma subst ncia desi
146. splanade skin Acedido em Dezembro de 2012 Worldaware 2002 Renewable Energy System Scoops Worldaware Award for Innovation http www worldaware org uk awards press 2002 01 html Acedido em Setembro de 2012 Yano C Fotossintese sint tica 2011 http cienciahoje vol com br noticias 20 1 1 04 fotossintese sintetica Acedido em Outubro de 2012 106
147. srrssrrssrrssrrsstnssinsstnssinsstnnstnnstnnsnnnsnnnnnnn nt 46 AAA DETOMOS sara seriasisiniiat sopas A DERA onda ARENA A Adap ide shelf oedasieceadts abetasddcchasvaeds 47 4 5 A Madeira como Material Sustent vel erre eaeaaaaranaananana 47 4 5 1 Energia NCOrpOrad a oeg ina E tac bedaadceaenagaea Doda AS 48 4 5 2 Poupan a Energ tica e a aaa ae a Aaaa aaia 50 4 5 3 Potencial de Reutiliza o e Reciclagem errar 52 4 6 Produtos Derivados da Madeira eee ccceceeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeaeeeeeeaaeeeeeeaaeeeeeeaaeeeeneaeeeeeeaas 52 4 6 Contra pla a dOS scgy sc obesas a a a vide ct aa aa haste sf a a Daae AE a one eae 53 4 6 2 Aglomerados de Part culas Longas e Orientadas 54 4 6 3 Pain is de Madeira Lamelada Colada rara 54 4 7 Durabilidade iss hla eine eset ct dh ded Lecce lee deeded aeesedleag E AN Aa EERE 55 4 8 Comportamento ao FOJO ieir ai aa aa aaa a aih aa aa 56 Reac o ao FOGO irern n i a a N EANA EEE NE ea ae cee eine 57 Resist ncia ad FOGO vsevccis aiani i a e a a a a i Na 58 4 9 Protec o da Madeira ao Fogo arara near araras 60 Protec o com Retardantes de Fogo erraram 60 Sistemas de Protec o Mec nica ereeeare arara aaaraananaananaa 61 4 10 Comportamento S smico ii errrarrananaearea near aaa aanaanananaa 61 5 A Corti a como Material de Isolamento T rmico Sustent vel
148. sto que as superf cies horizontais irradiam mais 50 de energia t rmica acumulada que as verticais Mitja et al 1986 2 2 Biomim tica Uma outra forma de se obter uma climatiza o natural e consequente redu o do consumo energ tico das edifica es por aplica o dos princ pios de uma nova linha de pensamento a Biomim tica A vida no planeta terra tem vindo a sofrer desde h 3 6 bili es de anos um processo de selec o natural de tentativa e erro que culminou no refinamento das esp cies que habitam os diferentes habitats terrestres Estes bili es de anos de teste e selec o culminaram portanto na sobreviv ncia dos mais fortes e como tal na sobreviv ncia dos que melhor se adaptaram s condi es que lhes foram impostas deste ponto de partida que parte a Biomim tica A Biomim tica surge assim como o estudo e observa o da natureza dos seus organismos e estruturas para obter respostas a problemas contra os quais a civiliza o humana luta A melhor descri o talvez dada por uma das suas grandes impulsionadoras a dra Janine Benyus co fundadora e presidente do Instituto da Biomim tica A Biomim tica a aprendizagem da natureza e a imita o de formas processos e ecosistemas naturais para a cria o de um design e tecnologia mais sustent veis Ela estuda a folha para produzir uma melhor c lula solar ou os recifes de corais para produzir superf cies resilientes A ideia principal a de qu
149. ta fase de vida das ICB comparativamente com o poliestireno expandido e o extrudido o ganho de sustentabilidade e a redu o do impacto ambiental que a sua utiliza o primeiras permite obter 5 5 2 Processo de Produ o A efici ncia da ind stria de produ o de placas de aglomerados de corti a e o seu aproveitamento de todos os res duos resultantes da explora o desta mat ria prima contribuem para o cunho ambiental e ecol gico deste produto A corti a no processo de produ o das ICB triturada e limpa de impurezas sobretudo lenho e entrecasco Esta limpeza efectuada com separadores densim tricos vibrat rios crivos e eventualmente separadores pneum ticos ou mantas rotativas 73 Depois de limpo o granulado armazenado em silos onde se volta a promover a sua secagem para que se atinja o teor de humidade ideal para a cozedura da mat ria prima Esta efectuada com recurso a vapor de gua produzido em caldeiras a vapor que s o alimentadas em grande parte pela queima dos pr prios res duos provenientes do processo de manufactura o das placas de aglomerados sendo que o principal res duo utilizado para produ o de energia t rmica o p de corti a Gil 2005 Esta queima fornece 93 da energia total utilizada no processo de secagem sendo que os restantes 7 prov em da rede el ctrica Gil 2005 O vapor de gua proveniente das caldeiras atravessa ent o a massa dos gr nulos e produz a exsu
150. ta forma a necessidade de consumo energ tico para climatiza o destes representando tamb m aqui uma poupan a em termos de impacto ambiental das edifica es Fernandez 1987 5 5 4 Reutiliza o Reciclagem A durabilidade de uma material de constru o e o seu potencial de reutiliza o directa tamb m um dos grandes contributos que este pode dar na redu o do impacto ambiental do sector da constru o Para tal necess rio que este apresente uma boa conserva o das caracter sticas inicias chegado o fim da vida til da constru o onde se insere Caso tal n o se verifique extremamente importante do ponto de vista ambiental que este seja recicl vel de forma a ser utilizado em futuros produtos de constru o isto sem que o processo de reciclagem implique grandes consumos energ ticos A corti a como j visto aquando da sua descri o um material imputresc vel que n o sofre ataque de cloretos nem carboniza o e que n o suscept vel a ataques de organismos biol gicos como fungos ou outros Como tal apresenta uma durabilidade virtualmente ilimitada sendo tamb m 100 recicl vel De acordo com informa es provenientes dos operadores de res duos de constru o e demoli o estimado que 86 dos produtos de aglomerados de corti a expandida utilizados na constru o s o ou reutilizados ou reciclados isto caso o seu estado de conserva o se 15 apresente em bom estado ou caso na
151. tar profundamente enraizada n o apenas na cultura como tamb m na economia nacional levou sua utiliza o e lugar de destaque sendo como que a face vis vel da mensagem que a organiza o portuguesa pretendia passar nesta exposi o mundial Estrutura Em termos construtivos a fachada exterior revestida por um total de 3 640 m de placas de aglomerado de corti a expandida perfazendo mais de 24 toneladas deste material Estas foram fixadas mecanicamente estrutura met lica do pavilh o atrav s de chapas e liga es met licas tendo sido deixado um espa o de ar para sua ventila o BCORK 2011 Estas placas foram colocadas em contacto directo com o exterior n o sendo revestidas por reboco ou por outro material Desta forma atestou se a excelente capacidade de impermeabiliza o deste material e a sua resist ncia s condi es ambientais exteriores A rea revestida interiormente por corti a atingiu os 1 100 m tendo tamb m sido utilizados 780 m de um produto com base em corti a e com acrescento de borracha para isolamento ac stico da sala de projec o de um v deo promocional ao uso de energias renov veis e materiais sustent veis em Portugal BCORK 2011 Todos os produtos de corti a utilizados no pavilh o foram cedidos pela Corticeira Amorim a maior empresa a explorar esta mat ria prima em Portugal 95 96 7 Considera es Finais Todos os sistemas de climatiza o natural sistemas de produ
152. te as fibras de madeira Jerrold 1994 Relativamente resist ncia trac o e compress o a madeira apresenta um comportamento an logo ao bet o O esqueleto de cadeias de mol culas de celulose conferem ao tecido lenhoso uma capacidade de resist ncia trac o muito elevada Quando comparada com a resist ncia compress o esta representa o dobro deste valor No bet o passa se exactamente o contr rio este possui uma excelente resist ncia compress o mas uma resist ncia trac o extremamente reduzida Cruz e Nunes 2005 Resist ncia Compress o O valor da resist ncia compress o radial cerca de 15 vezes superior verificada compress o transversal Dependendo da esp cie os valores da primeira podem alternar entre os 25 a 95 N mm sendo que no caso da segunda estes alternam entre o 1 e os 20 N mm Verifica se assim a grande discrep ncia entre os valores de resist ncia compress o axial e transversal Cruz e Nunes 2005 44 Resist ncia a Trac o Tal como o j visto para a compress o tamb m para a trac o os valores de resist ncia axial s o bastante superiores s da resist ncia transversal Neste caso o desn vel ainda maior sendo que quando o esfor o feito na direc o das fibras a madeira apresenta uma resist ncia mec nica 50 vezes superior a quando este feito transversalmente orienta o das fibras Caso ocorram fendas que reduzam a rea resistent
153. teriais como por exemplo madeira Os aglomerados expandidos utilizam apenas gr nulos de corti a na sua produ o sendo a aglutina o entre estes realizada atrav s de resinas naturais embutidas na sua pr pria constitui o que s o exsudadas no processo de produ o S o portanto os mais ecol gicos e sustent veis de todos os produtos de constru o baseados em corti a 5 4 1 Placas de Aglomerados Compostos de Corti a Na produ o dos aglomerados compostos para al m dos gr nulos de corti a s o utilizadas resinas sint ticas que promovem a aglomera o destes As mais utilizadas s o as de poliuretano as fenolicas fenol formaldeido e as melaminicas sendo por vezes utilizadas tamb m resinas de origem vegetal Gil 1998 Dependendo do seu prop sito final a massa vol mica da placa varia entre os seguintes valores Gil 1998 Decorativo 200 350 Revestimento de pisos 450 600 Juntas de dilata o 250 350 Tabela 5 2 Massas vol micas das placas de corti a consoante a sua finalidade Podem ser utilizados outros materiais auxiliares que potenciem determinadas caracter sticas que se pretendem para o produto final Como exemplos temos os pain is de piso flutuante o lin leo e o designado corkrubber Os pain is de piso flutuante s o regra geral constitu dos por duas camadas de aglomerado de corti a sendo uma delas decorativa intercaladas por uma camada de MFD ou de HDF agl
154. tes t rmicos mais utilizados tais como o poliestireno expandido e o extrudido e as l s minerais de rocha e de vidro recorrem a mat rias primas f sseis e minerais para a sua produ o Todos estes fazem uso de recursos naturais n o renov veis na sua constitui o e como tal logo partida significam um elevado impacto ambiental importante ent o promover a utiliza o de alternativas sustent veis e com baixo impacto ambiental a estes produtos que mantenham um eficiente isolamento t rmico de forma a representar tamb m uma redu o do consumo energ tico para climatiza o das edifica es Surgem assim os designados isolantes t rmicos naturais que usam na sua produ o materiais ecol gicos e renov veis nos quais se encontram as designadas placas de aglomerados de corti a expandida ou ICB que utilizam apenas corti a na sua produ o Pode citar se a l de ovelha a palha ou casca de arroz como outros exemplos de materiais naturais utilizados para a produ o de isolantes t rmicos 100 naturais Todas estas s o mat rias primas renov veis e a sua extrac o implica n o s baixas emiss es de CO2 e um baixo consumo energ tico mas tamb m como o caso da corti a apresenta se mesmo como um processo ben fico para a manuten o desses mesmos recursos Este cap tulo procura ent o aprofundar as caracter sticas da corti a que lhe permitem mantendo uma alta efici ncia em termos de isolamento representar um
155. tos fundamentais a ter em conta quando se afere a respeito da sustentabilidade de um material de constru o e Ovalor da energia incorporada do material e O potencial de poupan a energ tica que este pode representar na fase de utiliza o e A possibilidade da sua reutiliza o ou reciclagem depois de atingido o fim da vida til da edifica o 47 Cada um destes pontos refere se a diferentes fases da vida das constru es acompanhando o percurso dos materiais de constru o desde a sua extrac o e produ o at ao fim da vida til da constru o onde se incorporam A madeira enquanto material de constru o e como ser em seguida dissertado permite elevados ganhos de sustentabilidade em todas estas fases ordon dode carbon Figura 4 6 Ciclo de vida da madeira na constru o Jular 2010 Em todo o seu ciclo de vida este material minimiza n o s a cria o de res duos sendo estes aproveitados para a produ o de produtos derivados de madeira ou para a produ o energ tica como biomassa como a emiss o de CO2 para a atmosfera Como j visto nesta disserta o a madeira possui a capacidade nica de reter CO2 Como tal enquanto recurso natural a quantidade deste g s que emitido pela ind stria da madeira acaba por ser absorvido pela fonte de origem desta as florestas tornando o balan o de emiss o de CO2 praticamente nulo Aprofundam se em seguida as propriedades sustent veis da
156. uma boa luminosidade natural no interior do edif cio Mitja et al 1986 e Um bom isolamento t rmico dos espa os opacos das fachadas exteriores e a utiliza o de vidros duplos permitem um maior controlo no que a perdas t rmicas diz respeito Estes diminuem as trocas t rmicas com o exterior e consequente perda de calor No caso dos vidros duplos a l mina de ar existente entre os dois vidros para 10 al m de reduzir as trocas t rmicas por convec o confere ainda uma redu o na condutibilidade t rmica verificada nos vidros simples Al m disso conferem isolamento sonoro s divis es proporcionando conforto ac stico aos utilizadores Mitja et al 1986 e Ao utiliza o de cores claras nas paredes interiores do edif cio permite uma maior reflex o da radia o solar para todo o espa o interior e consequentemente a distribui o de calor d se de forma mais uniforme e abrangente Neste caso deve se tamb m utilizar cores escuras nos pavimentos n o s para maximizar a absor o de radia o como tamb m para que o calor seja armazenado a um n vel mais baixo Mitja et al 1986 2 1 1 2 Ganho Indirecto Nos sistemas passivos de aquecimento por ganho indirecto o calor acumulado em elementos construtivos com boa in rcia t rmica sendo depois libertado para os espa os a aquecer por radia o t rmica ou por cria o de correntes de convec o t rmica Figura 2 2 A liberta o de calor pelos elemento
157. ural das mesmas pensadas e constru das de acordo com os princ pios da Biomim tica Entre elas d o se tr s exemplos o centro cultural Esplanade Theatre constru do em Singapura o sistema de ventila o utilizado na Escola Internacional de Harare localizada no Zimbabu conhecido como Vawtex e finalmente o centro comercial Eastgate Center situado tamb m na cidade de Harare 2 2 1 1 Complexo Cultural Esplanade Theatre z O Esplanade Theatre um complexo cultural localizado na Marina Bay em Singapura e idealizado por uma equipa formada pela DP Architects e pela Michael Wilford amp partners Figura 2 12 Vista exterior do edif cio Esplanade Wikimedia 2005 Figura 2 13 Vista interior do edificio Biomimetic architecture 2010 Este complexo utiliza vidro como elemento principal da sua fachada No entanto devido as elevadas temperaturas verificadas no local os ganhos t rmicos seriam extremamente elevados tornando a estrutura dependente de um elevado consumo energ tico para climatiza o artificial dos espa os interiores Por inspira o na Biomim tica surgiu ent o a ideia de recriar a superf cie de um fruto denominado Durian Figura 2 14 bastante popular na Singapura Biomimetic architecture 2010 Figura 2 14 Fruto Durian Wikip dia 2012 Figura 2 15 Pormenor do sombreamento exterior Wordpress 2010 22 Neste edif cio a solu o adoptada foi a de criar pain
158. urso habitual fonte de energia f ssil Quick 2012 sendo tamb m que os materiais utilizados no seu fabrico s o totalmente recicl veis 33 3 4 Energia da Biomassa No meio natural o termo biomassa representa toda a mat ria viva animal e vegetal existente num determinado ecossistema Quando aplicado produ o energ tica este termo assume um significado diferente passando a representar os res duos oriundos da explora o florestal e agr cola A sua rentabiliza o energ tica passa pela queima destes res duos org nicos existindo j muitas ind strias tais como a da madeira e da corti a que aproveitam esta fonte energ tica para o consumo necess rio ao processo de produ o A energia da biomassa pode ser considerada como renov vel visto que a sua fonte encontra se em constante crescimento sendo tamb m menos poluente do que a queima de combust veis f sseis De facto tal como se pode verificar na figura 3 13 o balan o da quantidade de CO2 emitido pela queima da biomassa acaba por ser nulo visto que esta quantidade a mesma que foi retida pelas plantas e rvores maiores fontes de biomassa no processo fotossint tico Energias alternativas 2013 CICLO ENERG TICO DA BIOMASSA a 2 aoe aim rd Figura 3 13 Ciclo da Biomassa enquanto fonte energ tica Energias alternativas 2013 Quando incorporada nas habita es esta fonte energ tica renov vel pode ser utilizada nos
159. uturas tratadas com este qu mico e seres humanos e apenas depois de garantida a permiss o das entidades reguladoras que este poder ser aplicado Enterprise Europe Network 2011 Tal como a resist ncia mec nica a durabilidade deste material varia muito consoante a esp cie da rvore de onde prov m Varia tamb m com a zona do tronco de onde extra da visto que a madeira do borne por se encontrar numa zona mais exterior do tronco mostra se bastante mais vulner vel ao ataque biol gico As principais normas respeitantes a durabilidade e preserva o da madeira s o e EN 351 1 durability of wood and wood based products Preservative treated solid wood part1 classification of preservative penetration and retention e PrEN 599 1 durability of wood and wood based products Performance of preventive wood preservatives as determined by biological tests part1 specification according to hazard classes e PrEN 599 2 durability of wood and wood based products Performance of preventive wood preservatives as determined by biological tests part2 classification and labeling 4 8 Comportamento ao Fogo Um dos grandes entraves a um maior uso da madeira como material de constru o estrutural o facto de esta ser considerada pela opini o p blica ou seja pelos potenciais compradores e utilizadores das edifica es como um material de f cil combust o e de forte susceptibilidade aquando de exposi o ao fogo
160. uz a todo o seu interior Este espa o amplo e clarab ia permitem tamb m uma boa ventila o do edif cio 19 6 1 2 Detalhes Construtivos As paredes do edificio sao de alvenaria de tijolo de 22 cm de espessura sendo isoladas pelo exterior por 6 cm de poliestireno expandido Esta solu o apresenta um coeficiente de transmiss o t rmica de K 0 5 W m C IEFP 2012 CONSTRU O Estrutura em bet o ad alvenariade tijo okom isolamento pelo exterior 6 cm pared 10 cm na dobertura Figura 6 5 Constru o dos panos de alvenaria do edif cio IEFP 2012 A laje de cobertura maci a e isolada tamb m pelo exterior com 10 cm de isolamento 5 cm de poliestireno expandido 5 cm de poliestireno extrudido apresentando um coeficiente de transmiss o t rmica de K 0 3 W m C IEFP 2012 h polistireno expandido eas Figura 6 6 Coloca o do isolamento t rmico na cobertura do edif cio IEFP 2012 Tamb m o pavimento em contacto com o solo isolado com uma camada de 10 cm de poliestireno expandido Relativamente aos v os estes s o compostos por vidro duplo incolor e s o protegidos por estores exteriores de l minas regul veis A transmissibilidade t rmica dos vidros duplos de K 2 6 W m C e a op o da coloca o de estores pelo exterior conduziu a factores solares de ver o na ordem de Fs 0 004 IEFP 2012 80 6 1 3 Comportamento T rmico Em termos t rmicos o edif cio
161. za o Natural t Energia E lica Biomim tica gt Energia H drica Recurso a Energias Renov veis Utiliza o de Materiais Sustent veis Madeira como Material Estrutural Corti a como Isolante T rmico Energia da Biomassa Novas fontes Renovaveis Figura 1 1 Esquema dos campos dissertados Como tal esta para cada um dos dom nios referidos prop e se a e Climatiza o Natural Estudar os diferentes sistemas passivos de climatiza o natural e o seu funcionamento assim como introduzir o conceito da Biomim tica aplicada constru o e Recurso a energias renov veis Demonstrar o funcionamento e rendimento de sistemas de produ o de energia solar e lica h drica e de biomassa fazendo tamb m refer ncia a uma poss vel aplica o da tecnologia de fotoss ntese artificial no sector da constru o e Utiliza o de materiais sustent veis Estudar as caracter sticas mec nicas e sustent veis da madeira como material estrutural alternativo ao bet o armado e a o e da corti a como isolante t rmico alternativo aos habituais isolantes sintetizados A an lise do ganho de sustentabilidade dos pontos anteriores ser enquadrada nas respectivas fases da vida das constru es em que cada um interfere e em que possibilitam uma redu o do impacto ambiental das mesmas A estrutura desta diss

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