Estudo de sustentabilidade energética e ambiental de um edifício residencial de arquitetura não convencional: earthship

Abstract

Este trabalho descreve a investigação e análise de desempenho energético de uma arquitetura não convencional, com origem e desenvolvida nos EUA há cerca de 40 anos, conhecida como Earthship, um conceito onde se reivindica que não é necessário recorrer a sistemas ativos de aquecimento e arrefecimento. Com este estudo pretende verificar-se a viabilidade de sustentabilidade e eficiência energética e ambiental de um edifício residencial e apurar se, com este tipo de construção, é possível garantir o conforto térmico, respeitando, para o coeficiente de transmissão térmica, U, os requisitos da legislação em vigor em Portugal. Nesta dissertação foi elaborado um modelo de cálculo de resistências térmicas e coeficiente de transmissão térmica de elementos construtivos não homogéneos para verificação perante a legislação. Recorreu-se a um software de simulação dinâmica de edifícios, o Energy Plus, de forma a ser realizada uma previsão do comportamento térmico da habitação para o clima de Arganil. Foi criado um modelo de estudo que segue os princípios e características desta tecnologia de construção, onde foram analisados os contributos para uma melhor eficiência energética, as características de design, os detalhes e os pormenores construtivos. O modelo criado para o cálculo de resistências térmicas dos elementos não homogéneos mostra que uma parede com garrafas tem um coeficiente de transmissão térmica inferior a uma parede com latas e que ambas, com isolamento pelo exterior, respeitam os valores de referência, para o U, da legislação, para paredes exteriores. As simulações energéticas apresentam algum sobreaquecimento no verão, apesar de durante o período de ocupação, nos quartos, se verificarem temperaturas de conforto térmico e no inverno haver necessidade de recorrer a um sistema de aquecimento. Em dias de meia estação, enquanto que em setembro as temperaturas estão dentro dos parâmetros de conforto, em março há necessidade de aquecimento nos quartos, nos períodos noturnos.

This study illustrates the investigation and analysis of the energy performance of a radical and unconventional architecture, which was originally developed in the USA, 40 years ago, known as earthship: a concept which affirms that it is unnecessary to rely on current systems of heating and cooling. This research attempts to verify the viability of sustainability, energy and environmental efficiency of a residential building and to prove that, with this type of construction, it is possible to guarantee thermal comfort while respecting the requirements for the heat transfer coefficient, U, of the legislation in force in Portugal. In this dissertation, was developed a model, which calculates thermal resistance and heat transfer coefficient in non-homogeneous construction elements, to verify with the legislation. This work relies upon energy simulation software, Energy Plus, to simulate thermal residential behaviour under the climate of Arganil. A study model which adheres to the principles and characteristics of this construction technology was created, in which the contributions for better energy efficiency, design characteristics, and construction details will be analysed. The developed model for thermal resistances shows that a bottle walls have a lower heat transfer coefficient than can walls and both types of walls with exterior insulation respect the reference U values of the legislation for exterior walls. According to the Energy Plus thermal model, earthships cannot always provide a comfortable living environment solely through passive solar heating. The energy simulations present some overheating in summer despite during occupation periods in rooms thermal comfort temperatures are achieved and in winter a heating system will be needed. In mid-season days, while in September temperatures are within of thermal comfort parameters, in march heating in rooms will be needed for night periods.