A sustentabilidade e o conforto das construções

Abstract

O ambiente construído produz grandes impactes no meio ambiente, na saúde humana e na economia. Adoptar estratégias de construção que garantam a Qualidade do Ambiente Interior e a sustentabilidade é uma forma de minimizar os impactes sócio-ambientais e maximizar o desempenho económico dos edifícios. Um ambiente interior saudável e confortável é uma premissa básica em todos os edifícios, é durante a fase de projecto que os conceitos de sustentabilidade dos edifícios devem ser aplicados, através da implementação de uma estratégia combinada que permita melhorar o conforto global e o comportamento energético, ao mesmo tempo que o impacte ambiental é reduzido, através de uma selecção judiciosa dos materiais, das tecnologias e dos métodos de construção a ser utilizados. A forma e configuração dos edifícios são o resultado de um processo complexo, em que devem ser considerados factores funcionais, técnicos e estéticos. A exposição aos ventos, o acesso solar, a protecção conferida pela envolvente, a qualidade do ar e o nível sonoro do local de implantação vão afectar a relação entre o edifício e o ambiente que o envolve, influenciando a forma do edifício. As exigências de aquecimento e arrefecimento, iluminação, qualidade do ar e de isolamento acústico devem ser consideradas pelos Arquitectos e Engenheiros logo na fase inicial do projecto de modo a serem asseguradas as condições de conforto nos edifícios ou seja garantir a Qualidade do Ambiente Interior e a sua sustentabilidade. Para atingir este objectivo é necessário utilizar materiais e produtos pouco poluentes (para minimizar a libertação de compostos orgânicos voláteis, COV, e outros poluentes), aplicar métodos e técnicas que permitam reutilizar os componentes do edifício ou a utilização de materiais reciclados e recicláveis, minimizar a aplicação de materiais ou componentes baseados em recursos materiais escassos, seleccionar materiais que conjuguem durabilidade e baixa energia incorporada e projectar, planear e pensar o edifício para a sua demolição e para a reutilização dos materiais e ainda minimizar os custos de operação e manutenção dos edifícios, nomeadamente os consumos energéticos para aquecimento, arrefecimento e para águas quentes sanitárias. Para garantir um comportamento térmico e acústico adequado, condições de iluminação natural suficientes e assegurar a qualidade do ar interior dos edifícios é necessário considerar o armazenamento térmico (inércia térmica), usando a estrutura de edifício e seleccionando sistemas construtivos para as paredes exteriores e níveis de isolamento de acordo com a zona climática. É igualmente necessário seleccionar a forma de fenestração correcta para cada orientação, de acordo com a latitude, iluminação e a ventilação natural, considerando igualmente os ganhos solares, as obstruções exteriores e seleccionando os dispositivos de protecção solar, para optimizar as exigências de conforto e reduzir os consumos energéticos e para assegurar as exigências de isolamento térmico e acústico, o conforto lumínico em função da tarefa visual a ser executada. É necessário optimizar a envolvente do edifício, melhorando o isolamento, as características dos vãos envidraçados e dos sistemas de sombreamento, optimizando as técnicas de iluminação e ventilação natural através dum projecto adequado, de modo a reduzir as perdas térmicas do edifício. As soluções adoptadas nos edifícios, geralmente, optimizam apenas uma das exigências de conforto. Em muitos casos, as melhores soluções para cumprir as diferentes exigências de conforto não são compatíveis, em especial no que se refere a estratégias de ventilação e de iluminação natural e ao desempenho acústico e térmico. Por exemplo, o tipo de janela usado pode ter uma influência forte e oposta no desempenho térmico e acústico do edifício, para não referir a sua intervenção na qualidade do ar interior. As soluções adoptadas nos edifícios são apenas compatíveis com uma ou duas das exigências necessárias e não respeitam as restantes (por exemplo a estanquidade das caixilharias é boa para o desempenho térmico e acústico, mas não para a ventilação natural e não interfere com a iluminação natural). É assim necessária uma análise integrada para assegurar o melhor comportamento global (por exemplo, a definição da área, da forma, a selecção dos dispositivos de sombreamento, da forma de abertura da caixilharia, o tipo de vidro e de material da caixilharia, considerando orientação do envidraçado, as condições ambientais exteriores, etc.). Assim, e uma vez que os edifícios são sistemas complexos, onde todos os aspectos estão interligados e se influenciam, é necessário realizar uma análise integrada do edifício, que deve optimizar a saúde, o bemestar e o conforto interior além da redução dos consumos energéticos da sustentabilidade do edifício, para assegurar o melhor comportamento global tendo em consideração as, por vezes incompatíveis, exigências do conforto global. O objectivo deste estudo é, assim, identificar um conjunto de soluções optimizadas (soluções construtivas para a envolvente, materiais usados, estratégias da fenestração e de ventilação, etc.), a fim melhorar o desempenho global dos edifícios garantindo todas as exigências de conforto, porque um edifício bem projectado tem o potencial de reduzir consumos energéticos e de melhorar o conforto global dos ocupantes. Este estudo consiste na optimização das condições globais de conforto através da análise e o controle dos parâmetros principais que afectam a Qualidade do Ambiente Interior, relativos ao nível de isolamento térmico, ao nível de isolamento acústico, aos níveis da iluminação natural, o número de renovações de ar por a hora e à percentagem de pessoas descontentes com a qualidade do ar interior, considerando os factores que têm maior influência no comportamento dos edifícios. Para cumprir este objectivo é necessário prever o comportamento higrotérmico, acústico, as suas condições de iluminação e potencialidades de ventilação natural e a qualidade do ar interior dos edifícios, na fase de projecto, de modo a ser possível tomar as opções mais correctas em relação à geometria, organização dos espaços, fenestração, escolha das soluções construtivas e selecção de materiais, de forma a reduzir os custos energéticos, garantir a sustentabilidade das construções e, ao mesmo tempo, melhorar as condições globais de conforto dos ocupantes (higrotérmico, acústico, lumínico, e a QAI). É assim necessário realizar uma análise integrada do projecto do edifício para garantir o desempenho optimizado do edifício, tendo em atenção as exigências por vezes incompatíveis, dos diferentes tipos de conforto e a sustentabilidade. Deve assim ser realizada uma análise multicritério de diversas soluções alternativas de projecto para seleccionar a que dá resposta às exigências definidas, de conforto e sustentabilidade.

A healthy and comfortable indoor environment is a basic premise in all buildings, it is during the design phase that the sustainable building concepts should be applied, through the implementation of a combined strategic action that allows improving the comfort and the energy performance, while reducing the environmental impact, by a judicious selection of materials, technologies and construction methods to be used. Building plan and shape are the result of a complex process. Functional, technical and aesthetic considerations all contribute to the building design. Wind, solar availability, shelter, exposure, air quality and noise conditions will affect the relationship between the building and its external environment and influence the shape and the design of the envelope. Materials selection, heating, cooling, daylighting, indoor air quality (IAQ), acoustic behaviour and energy strategies should be meshed at an early stage with the other requirements to ensure the buildings sustainability and overall comfort conditions. To achieve this goal it is necessary the use of environmental friendly products (to minimize the Volatile Organic Compounds - VOC - and other emissions), methods and techniques for buildings, re-use of components or use of recycled materials, minimize the use of materials or components that rely on scarce materials resources, select materials that balance durability and low embodied energy and design and plan the building for demolition and re-use and also to minimize the operation cost, namely the energy need for heating, cooling and domestic hot water. To guarantee an adequate thermal, acoustic and daylight behaviour and the internal air quality (IAQ) of the buildings it is necessary to consider thermal storage (thermal inertia) using the building structure, selecting exterior walls systems and insulation according to the climatic zone. It is also necessary to select the correct fenestration for each orientation, according to the latitude, lighting and natural ventilation, considering also the solar gains, the outdoor obstructions and choosing the shading devices to optimize the energy and comfort needs to ensure the acoustic and thermal exigencies, the indoor visual comfort related to the visual task to be performed. It is necessary to optimize the building envelope, by improving insulation, glazing, optimizing natural ventilation and daylighting techniques through appropriate design in order to reduce the thermal losses of the building. The solutions adopted in buildings, usually, only optimize no more than one of the necessary comfort requirements. In many cases, the best solutions to accomplish different comfort requirements are not compatible, especially in what concerns natural ventilation and lighting strategies and the acoustic and thermal performance. For instance, the type of window used can have a strong and opposite influence on the thermal and acoustic performance of the building, just not to mention its interference on the indoor air quality (IAQ). The solutions adopted on the buildings are only compatible with one or two of the necessary requirements, and don’t fulfil the others (for example the windows’ frame air tightness is good for the thermal and acoustic performance, but not to natural ventilation and doesn’t interfere with the natural lightning). Therefore, it is necessary an integrated analysis to ensure the best overall behaviour (for instance, the definition of the area, shape, shading device, way of opening, type of glazing of a window, considering its orientation, the external environment, etc.). Therefore, and as the buildings are complex systems, where all aspects are interconnected and influence each other, it is necessary to have an integrated approach to the building, that should enhance indoor health and comfort besides the energy savings and environmental sustainability, to ensure the best overall behaviour taking into account all of the, sometimes incompatible, comfort requirements. The aim of this study is, then, to identify a range of optimized solutions (envelope construction solutions, materials used, fenestration and ventilation strategies, etc.), in order to improve the overall performance of buildings accomplishing all the comfort requirements, because a well designed building has the potential to reduce energy costs and also to improve the occupants’ comfort. This study will consist on the optimization of the overall comfort conditions throughout the analysis and control of four major parameters related to the thermal insulation level, the acoustic insulation level, the illuminance levels (taking into account the indoor daylight requirements) the number of air changes per hour and the percentage of people dissatisfied with the indoor air quality (related to the indoor air quality), considering the factors that have influence on the buildings behaviour. To accomplish this goal it is necessary to predict the thermal, acoustic, lighting and IAQ behaviour of the buildings, on the design phase, in order to be able to do the right choices, regarding, for instance the geometry, fenestration strategies, construction solutions and materials, to improve the occupants overall comfort and, simultaneously, to reduce the energy costs and increasing the sustainability of the buildings. So it is necessary to have an integrated approach to ensure the best overall behaviour taking into account all of the, sometimes incompatible, comfort and sustainability requirements. A multicriteria analysis of several solutions should be performed to select the most adequate for each case, according to the criteria that were defined.