CARACTERIZAÇÃO DO COMPORTAMENTO HIGROTÉRMICO DE SOLUÇÕES CONSTRUTIVAS NÃO TRADICIONAIS

Abstract

Atualmente, o setor da construção é um dos principais consumidores de energia a nível mundial. Representa cerca de 30% do consumo de energia final global, dos quais, aproximadamente 26%, estão associados à emissão de CO2 para a atmosfera, sendo 8% emissões diretas dos edifícios e 18% emissões indiretas resultantes da produção de eletricidade e aquecimento no seu interior [1]. No entanto, tem-se vindo a verificar recentemente um importante esforço e atenção, direcionados para reduzir o mais significativamente possível os impactos ambientais provenientes deste setor. O desafio passa, essencialmente, por duas grandes vertentes, a diminuição do consumo de energia dos edifícios durante a sua utilização e a redução de energia incorporada nos edifícios a nível dos materiais utilizados e energia consumida durante a sua fase de construção e desconstrução. Ao longo das últimas décadas, no que diz respeito ao isolamento térmico dos edifícios, verifica-se uma utilização dominante de materiais sintéticos produzidos através de processos petroquímicos, contendo aditivos tóxicos. Para além destes materiais serem altamente poluentes, a energia associada à sua produção é considerada elevada [2]. Torna-se, por isso, essencial, testar materiais alternativos que potenciem melhores condições higrotérmicas, diminuição do consumo de energia e aumento do conforto no interior dos edifícios, respeitando ao mesmo tempo os requisitos regulamentares para os diferentes tipos de edifícios e as metas propostas de aumento de eficiência energética dos vários países. A abordagem proposta na presente dissertação, passa pelo estudo higrotérmico de três soluções construtivas monolíticas para a construção modular, com enfoque na envolvente exterior em zona opaca vertical. As soluções construtivas estudadas, foram desenvolvidas com fundamento em resultados de estudos anteriores, nos quais foram incorporados materiais de origem natural considerados fortemente sustentáveis e conceitos transversais à área da construção modular. O processo de simulação e análise numérica das soluções construtivas, foi realizado com recurso ao software WUFI, mais especificamente a versão WUFI2D, que permite avaliar o comportamento higrotérmico de soluções construtivas individuais e compostas por vários materiais, submetidas a condições ambientais exteriores e interiores especificadas, no domínio de duas dimensões. Neste contexto, é possível realizar uma análise comparativa do conjunto de resultados obtido, salientando tanto as principais vantagens como desvantagens, de modo a tornar a escolha dos materiais mais informada, sustentável ambientalmente e tecnicamente mais eficiente, preservando o tempo de vida útil da construção, garantindo conforto para os ocupantes e diminuindo níveis de consumo de energia. Em contexto de conclusões obtidas para o presente estudo, a solução construtiva contendo isolamento térmico à base de fibras de madeira sem introdução de barreira ao vapor, demonstrou ser a solução com a resposta geral mais estável e promissora perante a variação das diferentes grandezas higrotérmicas impostas. Nos quadros de risco de ocorrência de condensações internas e vulnerabilidade ao desenvolvimento de microrganismos fúngicos, esta solução apresentou a resposta mais promissora e a que assegura melhores condições dos vários materiais de construção ao longo da espessura da parede, pelo que, intervém como a solução mais praticável para o clima tipo de Portugal continental. As restantes soluções, sem introdução de barreira ao vapor, apesar de exibirem resultados aceitáveis em termos de performance higrométrica, demonstraram, face à solução com fibras de madeira, uma resposta de carácter mais irregular, com amplitude de valores obtidos de teor de água, humidade relativa, temperatura e pressão parcial do vapor de água, ligeiramente acrescida tanto para a solução integral como para a consideração individual do material isolante.

The construction sector is one of the world's largest consumers of energy. It accounts for around 30% of global final energy consumption, of which about 26% is associated with CO2 emissions into the atmosphere, of which 8% are direct emissions from buildings and 18% are indirect emissions resulting from the production of electricity and heating in buildings [1]. Much effort and attention are currently being devoted to reducing the environmental impacts of this sector as much as possible. The challenge essentially involves two main issues: reducing the energy consumption of buildings during their use and reducing the energy incorporated into buildings in terms of the materials used and the energy consumed during their construction and deconstruction phases. Currently, synthetic materials produced through petrochemical processes and containing toxic additives are used to insulate buildings. Not only are these materials being highly polluting, but the energy required to produce them is considered to be high [2]. It is therefore essential to test alternative materials that provide better hygrothermal conditions, reduce energy consumption and increase comfort inside buildings, while respecting the regulations im- plemented for buildings and the proposals for increasing energy efficiency in various countries. The proposed approach in this dissertation, involves the hygrothermal study of three monolithic construction solutions in the exterior wall area, developed on the basis of studies carried out in which materials of natural origin considered to be highly sustainable and concepts that are transversal to the area of modular construction were incorporated. The simulation and numerical analysis process associated with the construction solutions, was carried out using the WUFI software, more specifically the WUFI2D version, which makes it possible to evaluate the hygrothermal behavior of individual regions and regions made up of various materials, subjected to specified exterior and interior environmental conditions, in the two- dimensional domain. In this context, it is possible to carry out a comparative analysis of the set of results obtained, highlighting both the main advantages and disadvantages, in order to make the choice of materials more informed and sustainable, preserving the useful life of the building, guaranteeing comfort for the occupants and reducing energy consumption levels. In the context of the conclusions reached for this study, the construction solution containing wood fiber insulation without the introduction of a vapor barrier proved to be the solution with the most stable and promising overall response to the variation of the different hygrothermal parameters imposed. In terms of the risk of internal condensation and susceptibility to the development of fungal microorganisms, this solution presented the most advantageous response and the one that ensures the best conditions for the various construction materials throughout the thickness of the wall, making it the most feasible solution for the climate type associated with mainland Portugal. The remaining solutions, without the introduction of a vapor barrier, despite showing positive results, showed a more irregular response compared to the wood fiber solution, with the range of values obtained for water content, relative humidity, temperature and partial pressure of water vapor, slightly increased both for the integral solution and for the individual consideration of the insulating material.