Projeto térmico e análise energética de um edifício de madeira

O projeto desenvolvido incide no estudo do desempenho térmico e energético de um edifício do sector dos serviços (hotelaria), construído em madeira, e teve como principal objetivo avaliar, através de ferramentas computacionais de simulação dinâmica, o impacto da utilização extensiva de madeira e derivados de madeira enquanto material de construção no conforto e desempenho térmico e energético deste tipo de edifícios. Após a análise cuidada dos resultados, foi estudado o potencial de diferentes medidas de eficiência energética com o intuito de reduzir o consumo de energia associado à climatização sem pôr em causa o conforto dos ocupantes reduzindo deste modo a sua pegada de carbono. Foi realizado um estudo prévio, de caráter concetual, considerando uma célula de ensaio virtual, focado na análise da madeira enquanto material de construção, com a intenção de estudar de forma comparativa a resposta térmica de um edifício em madeira por oposição a um edifício de betão e que permitiu compreender de que forma as propriedades térmicas e mecânicas da madeira contribuem para a resposta térmica de um edifício onde estas sejam usadas como alternativa a materiais mais convencionais de origem inorgânica e mineral como a pedra, cimento e/ou argila. A análise do edifício em estudo assentou na sua simulação (incluindo espaços envolventes) usando o software DesignBuilder, uma ferramenta de simulação que usa o EnergyPlus como motor de cálculo, permitindo avaliar as condições de conforto e o consumo de energia e água de edifícios, numa dada localização/clima em ambiente virtual. Os resultados obtidos, nomeadamente no que se refere a consumos energéticos, foram sujeitos a diferentes tipos de avaliação, quer em termos absolutos quer em termos relativos, segundo diferentes métricas reconhecidas nacional e internacionalmente, como “classe energética no âmbito do Sistema Nacional de Certificação Energética de Edifícios”, o conceito de edifício de balanço energético quase nulo, “nZEB” e a norma de projeto “passive house”, de modo a avaliar qualitativa e quantitativamente os consumos energéticos obtidos. Foram ainda testadas e avaliadas técnica e economicamente medidas de eficiência energética com o propósito de reduzir o consumo energético do edifício, garantindo o mesmo nível de serviço aos ocupantes do edifício. Este projeto permitiu concluir que apesar da madeira estar associada a um material leve, tal não implica que o edifício se comporte como um típico edifício de classe de inércia fraca, bem pelo contrário. Para além disso, o bom isolamento de um edifício de madeira permite atenuar os consumos energéticos relativos ao aquecimento, sendo, contudo, exigido algum cuidado com o consumo energético associado ao arrefecimento, devido à dificuldade em eliminar as cargas internas do edifício para o exterior.The developed project focuses on the study of the thermal and energy performance of a timber building in the services sector (hotels), and its main objective was to evaluate, through computational dynamic simulation tools, the impact of the extensive use of timber and timber derivatives as a construction material in the comfort and thermal and energy performance of this type of buildings. After careful analysis of the results, the potential of different energy efficiency measures was studied to reduce the energy consumption associated with air conditioning without compromising the comfort of the occupants, thereby reducing their carbon footprint. A previous conceptual study was carried out, considering a virtual test cell, focused on the analysis of timber as a building material, to comparatively study the thermal response of a timber building against a concrete building allowing to understand how timber thermal and mechanical properties contribute to the thermal response of a building where they are used as an alternative to more conventional materials of inorganic and mineral origin such as stone, cement and/or clay. The analysis of the building under study was based on its simulation (including surrounding spaces) using the DesignBuilder software, a simulation tool that uses EnergyPlus as a calculation engine, allowing to assess the comfort conditions and energy and water consumption of buildings, in a certain location/climate in a virtual environment. The results obtained, namely concerning energy consumption, were subject to different types of assessment, either in absolute or relative terms, according to different metrics recognized nationally and internationally, as "energy class within the scope of the National Energy Certification System of Buildings”, the concept of building with almost zero energy balance, “nZEB” and the design standard “passive house”, to assess qualitatively and quantitatively the energy consumption obtained. Energy efficiency measures were also tested and technically and economically evaluated to reduce the building's energy consumption, ensure the same level of service to the building's occupants. This project allowed us to conclude that although timber is associated with a light material, this does not imply that the building behaves as a typical building of a weak inertia class, quite the contrary. In addition, the good insulation of a timber building makes it possible to attenuate energy consumption related to heating, although some care is required with the energy consumption associated with cooling, due to the difficulty in eliminating the building's internal loads to the outside.Mestrado em Engenharia Mecânic