Painéis sanduíche pré-fabricados de betão: Uma solução para a envolvente térmica em diferentes zonas climáticas de Portugal

16 dezembro 2024, segunda-feira
• ConstruçõesEficiência energética

Fotografia: bnashinsp/ pixabay

O setor da construção tem vindo a incrementar a automatização dos seus processos construtivos e a utilização de construção modular. Este tipo de construção permite o aumento do controlo da qualidade e segurança em obra, a redução dos desperdícios e, consequentemente, o aumento da sustentabilidade no setor da construção.

Acresce-se também o potencial de diminuir os custos e o tempo de execução da obra e facilitar a gestão entre todas as partes envolvidas [1] com a incorporação de diversos elementos ainda em fábrica, como sistemas de isolamento térmico e acústico, sistemas de ventilação e elétricos, entre outros.

Estas soluções de envolvente de construção modular deverão assegurar o cumprimento de requisitos térmicos e o conforto dos utilizadores [2] assim como prevenir o consumo elevado de energia [3] e mitigar as alterações climáticas [4, 5, 6, 7]. Refira-se que já foram desenvolvidos alguns manuais para implementação na construção modular tendo em atenção o comportamento térmico e a eficiência energética, como [8] e [9] desenvolvidos respetivamente na Austrália e Estados Unidos da América.

O projeto R2UTechnologies - Modular Systems (02-C05-i01.01-2022.PC644876810-00000019) financiado pelas Alianças mobilizadoras para a Reindustrialização, Plano de Recuperação e Resiliência - PRR, Dimensão Resiliência, Componente Investimento e Inovação, pretende desenvolver uma solução de construção modular em betão para a envolvente de edifícios, sendo imperativo analisar o seu comportamento térmico de modo a assegurar o conforto térmico dos utilizadores deste tipo de construção.

A solução preliminar dos painéis sanduíche pré-fabricados de betão desenvolvida no presente projeto é constituída por duas lâminas de betão e um núcleo de material de isolamento térmico, com o intuito de aumentar a resistência térmica ao painel [10, 11]. No entanto, é ainda necessário adicionar uma camada de isolamento térmico de modo a reduzir as trocas de calor indesejáveis em painéis pré-fabricados sanduíche de betão, assim como o efeito de pontes térmicas introduzida pela heterogeneidade de materiais e zonas de ligação entre painéis [12].

O presente trabalho incide assim na caracterização térmica de um protótipo preliminar de painéis sanduíche pré-fabricados de betão em estudo no projeto “R2UTechnologies – Modular Systems”, para as diferentes zonas climáticas de Portugal [13], com o intuito de analisar quais as espessuras mínimas necessárias de diferentes materiais de isolamento térmico de forma a se obter os coeficientes de transmissão térmica de referência regulamentares em edifícios de habitação [13]. Estes resultados serão obtidos através de simulações numéricas no programa THERM 7.8 [14], onde as propriedades térmicas de cada material são introduzidas, e assim permitir a escolha dos materiais de isolamento e suas espessuras a adotar no protótipo preliminar em estudo. (...)

Referências

• [1] D. R. P. B. Antunes, V. J. G. Lúcio and F. F. S. Pinho, “Modular construction as a promising alternative for the construction of affordable and quality housing,” in MATEC Web of Conferences. doi: 10.1051/matecconf/202440305009, 2024.
• [2] R. Sarmento, M. Posani, P. Fernandes, A. M. Rodrigues and M. Gomes, “Energy efficiency in modular emergency shelters: Impact of envelope finishings and shadowing,” Journal of Building Engineering, p. 110029. doi: 10.1016/j.jobe.2024.110029, 2024.
• [3] K. Konis, A. Gamas and K. Kensek, “Passive performance and building form: An optimization framework for early-stage design support,” Solar Energy, vol. 125, pp. 161-179. doi:10.1016/j.solener.2015.12.020, 2016.
• [4] European Council. Council of the European Union, “Fit for 55: making buildings in the EU greener,” [Online]. Available: https://www.consilium.europa.eu/en/infographics/fit-for-55-making-buildings-in-the-eu-greener/. [Accessed 4 May 2023].
• [5] European Comission, “Nearly-zero energy and zero-emission buildings,” [Online]. Available: https://energy.ec.europa.eu/topics/energy-efficiency/energy-efficient-buildings/nearly-zero-energy-and-zero-emission-buildings_en. [Accessed 20 05 2024].
• [6] United Nations, “The 17 Goal,” United Nations - Department of Economic and Social Affairs, [Online]. Available: https://sdgs.un.org/goals. [Accessed 04 05 2024].
• [7] T. Berger, C. Amann, H. Formayer, A. Korjenic, B. Pospischal, C. Neururer and R. Smutny, “Impacts of climate change upon cooling and heating energy demand of office buildings in Vienna, Austria,” Energy and Buildings, vol. 80, pp. 517-530. doi: 10.1016/j.enbuild.2014.03.084, 2014.
• [8] Monash University, Handbook for the Design of Modular Structures, Melbourne: The Modular Construction Codes Board (MCCB), 2017.
• [9] S. Pless, A. Podder, Z. Kaufman, N. Klammer, C. Dennehy, N. K. Muthumanickam, S. Rothgeb, J. Louis, C. Swanson, H. Wallace and C. Blazek, “The Energy In Modular (EMOD) Buildings Method: A Guide To Energy-Efficient Design For Industrialized Construction Of Modular Buildings,” doi: 10.2172/1875070, 2022.
• [10] T. P. Sah, A. W. Lacey, H. Hao and W. Chen, “Prefabricated concrete sandwich and other lightweight wall panels for sustainable building construction: State-of-the-art review,” Journal of Building Engineering, vol. 89, p. 109391. doi: 10.1016/j.jobe.2024.109391, 2024.
• [11] P. M. d. O. Fernandes, Caracterização térmica de painéis sanduíche em polímero reforçado com fibra de vidro (GFRP). Dissertação para a obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil. Orientadores: Gomes, Maria da Glória; Rodrigues, António, 2014.
• [12] T. Sorensen, S. Dorafshan and M. Maguire, “Thermal Evaluation of Common Locations of Heat Loss in Sandwich Wall Panels,” in 17th International Conference on Cold Regions Engineering, doi: 10.1061/9780784481011.017, 2017.
• [13] Diário da Républica, “Despacho n.º 6476-H/2021, de 1 de julho,” Diário da Républica, Lisbon, 2021.
• [14] Lawrence Berkeley National Laboratory, LBNL, THERM 7.8, Disponível para descarga em: https://windows.lbl.gov/therm-software-downloads, Acedido a 20 de Setembro de 2024.
• [15] ISO 15099:2003, Thermal performance of windows, doors and shading devices - detailed calculations, International Organization for Standardisation 2003..
• [16] R. Sarmento, H. Teixeira and M. da Glória Gomes, “Comportamento Térmico de Painéis Pré-Fabricados de Betão para a Construção Modular de Edifícios,” in 5ºCongresso Luso-Brasileiro de Materiais de Construção Sustentáveis, Congresso Construção 2024, Lisboa, 2024.

Por Maria da Glória Gomes¹ 
Raquel Sarmento¹ 
Henriqueta Teixeira¹ 
Albano Neves e Sousa^1 
1CERIS, DECivil, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa

Artigo completo na Construção Magazine nº 124, novembro/dezembro de 2024, dedicada ao tema Edifícios modulares pré-fabricados em betãos