Estratégias de Minimização de Pontes Térmicas em Paredes com Estrutura Metálica Leve

Abstract

Atualmente, a construção em aço leve, também denominada por Light Steel Framing (LSF), começa a ganhar força em edifícios habitacionais não só por toda a Europa, mas também em Portugal. Nestes edifícios com estrutura metálica, as pontes térmicas originadas pela elevada condutibilidade térmica do aço, necessitam ainda de mais atenção no sentido de as mitigar, visto que este é um material com piores características térmicas quando comparado com os materiais mais tradicionais como o betão ou o tijolo. As perdas de calor originadas pelas pontes térmicas podem representar uma importante parcela da energia consumida para aquecimento (30%), podendo estas serem superiores aos benefícios extraídos da utilização de coletores solares térmicos para produção de água quente sanitária. Ao longo desta dissertação são estudadas algumas estratégias de minimização de pontes térmicas em edifícios com estrutura metálica leve constituída por perfis enformados a frio. Para além da revisão do estado da arte sobre esta temática, analisa-se o valor do coeficiente de transmissão térmica de cada elemento, verificando-se assim qual a variação deste parâmetro térmico após a implementação de cada uma destas estratégias. Esta análise foi feita com o auxílio de um software de cálculo em elementos finitos, “THERM”, que foi também sujeito a uma validação ao longo deste trabalho. Com este trabalho conseguiram obter-se melhorias no comportamento térmico do elemento parede numa estrutura em LSF, sendo a espessura de isolamento térmico e a posição deste, os dois fatores mais preponderantes para a melhoria do seu comportamento térmico. Além disso, foi possível quantificar o erro das duas metodologias de cálculo do coeficiente de transmissão térmica (U), consoante o tipo de estrutura estudada.

Currently, the construction of lightweight steel, also called Light Steel Framing (LSF), starts to gain momentum in residential buildings not only across Europe but also in Portugal. In these buildings with steel structure, thermal bridges caused by the high conductivity of the steel, need further attention in order to be mitigated as this is a material with poorer thermal characteristics when compared to more traditional materials such as concrete or brick. Heat losses arising from thermal bridges may represent a significant portion of the energy consumed for heating (30%) at the point that these may be greater than the benefits derived from the use of solar thermal collectors for domestic hot water. Throughout this thesis, some minimization strategies of thermal bridges in buildings with light steel structure consisting of cold the shaped profiles were studied. In addition to reviewing the state of the art about this issue, it was analyzed the value of heat transfer coefficient of each element, checking up the variation of this thermal parameter after the implementation of each one of these strategies. This analysis was done with the aid of a calculation software for Finite Element, "THERM", which was also subject to a validation throughout this work. This work managed to obtain improvements in the thermal behaviour of a wall in LSF structure, with the thickness of insulation and his position revealing to be the most preponderant factors to obtain improvements in the thermal parameters. Furthermore, it was managed to understand which were the errors of the two calculation methods of U-value, depending on the type of structure studied.