Desempenho térmico e energético de edifícios de habitação com estrutura metálica leve

Abstract

A utilização de estruturas leves em aço, do inglês “Light Steel Framing” (LSF), na construção de edifícios, para habitação, tem vindo a aumentar nos últimos anos um pouco por toda a Europa, mas também em Portugal. Estas estruturas utilizam como principal material resistente o aço galvanizado que, por sua vez, apresenta diversas vantagens relativamente às estruturas tradicionais em betão armado e alvenaria de tijolo, designadamente o baixo peso, a rapidez de construção, elevada resistência e durabilidade, flexibilidade arquitetónica e baixos impactos ambientais.Com o intuito de avaliar o desempenho térmico e energético de um edifício de habitação unifamiliar com estrutura leve de aço enformado a frio, teve-se como referência uma habitação de construção tradicional (betão armado e alvenaria de tijolo) construída em Portugal. Para essa avaliação foi utilizada a metodologia de cálculo prevista no Regulamento de Desempenho Energético dos Edifícios de Habitação (REH), (Decreto-Lei n.º 28/2016 de 23 de junho).Compararam-se três métodos de cálculo do coeficiente de transmissão térmica U para a construção em LSF. Posteriormente, este coeficiente relativo à construção em LSF foi ajustado por forma a que seja igual à construção tradicional, para que a análise do desempenho energético dependa apenas de outros fatores, como por exemplo a inércia térmica, do fator de ganhos η, do fator global máximo admissível dos vãos envidraçados gTmáx, e da área das superfícies, mais concretamente as paredes. Realizou-se uma comparação energética entre os dois sistemas construtivos, para a determinação das necessidades anuais de “energia” do edifício, particularmente os ganhos e as perdas térmicas, e a correspondente classificação energética.Nesta dissertação, concluiu-se que tanto na estação de arrefecimento como na estação de aquecimento, a estrutura em LSF apresenta um consumo energético superior à construção tradicional, admitindo valores de U iguais. Estas diferenças situaram-se em cerca de 11% de maiores necessidades relativas à energia útil para aquecimento e 73% relativas à energia útil para arrefecimento. Relativamente às necessidades nominais anuais globais de energia primária, a construção em LSF apresenta cerca de 64% de maiores necessidades comparativamente à construção tradicional.

The use of Lightweight Steel Framing (LSF) structures in residential buildings has been increasing in recent years, a bit throughout all Europe, but also in Portugal. These structures use galvanized steel profiles as main resistant material which, in turn, presents several advantages over the traditional reinforced concrete structures and brick masonry, namely lightness, construction speed, high resistance and durability, architectural flexibility and low environmental impacts.In order to evaluate the thermal and energy performance of a LSF single-family residential building, a traditional reinforced concrete and brick masonry building built in Portugal was used as reference. For this assessment, the calculation methodology provided by the Regulation on the Energy Performance of Residential Buildings (REH) was used, (Decree-Law no. 28/2016 of June 23).Three methods for the calculation of the thermal transmission coefficient U for the LSF elements were subjected to comparison. Posteriorly, this coefficient relative to the LSF construction system was adjusted in order to equalize the traditional construction, so that the energy performance analysis only depends on other factors, such as thermal inertia, gain factor η, maximum glazed spans global factor gTmáx, and surface areas, more specifically walls. An energy comparison between the two building systems was carried out to determine the “energy” annual building requirements, particularly the thermal gains and losses, and the corresponding energy classification.In this dissertation, it was concluded that in both the cooling and heating seasons, the LSF structure shows a higher energy consumption than the traditional one, when using the same U-value. These differences stood at about 11% higher heating energy needs and 73% cooling. Regarding the annual nominal primary energy, the LSF construction system presents about 64% greater needs, compared to the traditional one.