Evaluation of the air change rate of dwellings

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia CivilEm meados dos anos de 1970, com o culminar da primeira crise energética a nível mundial devido à ocorrência da crise do petróleo e consequente subida dos preços dos combustíveis, conduziu a uma mudança nos projetos de construção de novos edifícios. Este acontecimento levou a uma política de redução de consumos energéticos, essencialmente por parte dos países ocidentais, relacionadas com a necessidade de aquecimento e automatização dos sistemas de climatização. Então para conservação e redução de energia em edifícios novos e grandes reabilitações, a atual regulamentação de eficiência energética nos edifícios de habitação é baseada nos princípios da Diretiva Europeia relativa ao Desempenho Energético de Edifícios 2002/91/EC (EPBD – Energy Performance of Buildings Directive) que pretende implementar medidas de melhoria de desempenho energético. A eficiência energética em edifícios não só reduz o consumo de energia, como também melhora as condições de conforto térmico interior e as condições ambientais nas áreas urbanas. Para a correta avaliação da eficiência energética e condições de conforto é necessário controlar as variações de temperatura e a humidade relativa, de forma a favorecer a qualidade do ar interior (humidade relativa e baixas concentrações de poluentes provenientes dos materiais de construção e das próprias atividades humanas). A regulamentação portuguesa na área da térmica de edifícios e da qualidade do ar interior, de acordo com o regulamento RCCTE de 2006, contribuiu para ajudar a solucionar o problema com o objetivo de implementar níveis de exigência relativamente ao comportamento higrotérmico da envolvente dos edifícios e as condições de ventilação do ar interior. Desta forma, para otimizar a eficiência energética de um edifício e assegurar a qualidade do ar interior o conhecimento da taxa de renovação do ar reveste-se de extrema importância de forma assegurar as trocas de ar nas condições adequadas. Em Portugal, a maioria dos edifícios do subsetor residencial promovem infiltrações indesejáveis que são controladas através de uma vedação adequada da envolvente, contudo, nem sempre é possível a sua eliminação. No entanto, para promover as trocas de ar sob condições normais e melhorar o desempenho energético geral do edifício de habitação em condições de rentabilidade económica, devem utilizar-se dispositivos de ventilação. Dos vários métodos existentes para a determinação das taxas de renovação horárias de ar, o de pressurização é o mais simples. Este método recorre ao uso de um ventilador reversível, indicando para diferentes diferenciais de pressão os respetivos caudais de ar e designa-se como indireto. Para além disso, uma outra aplicação é a previsão de valores médios da taxa de infiltração (Rph). A presente dissertação pretende determinar as taxas de infiltração das várias frações autónomas de duas habitações multifamiliares para uma condição de melhoria da permeabilidade ao ar, utilizando o referido método e extrapolando os resultados para os restantes edifícios de habitação. Do trabalho experimental resultaram taxas de renovação de ar elevadas nas várias frações autónomas, tendo em conta o requisito mínimo implementado no Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios (RCCTE). Conclui-se que a caixilharia é um dos elementos que contribui para a taxa de infiltração, bem como as grelhas de admissão do ar, uma vez, que são dispositivos de ventilação inseridos na envolvente e estão em contacto com o exterior. Verifica-se que a permeabilidade ao ar destas frações é elevada e poderá ser melhorada, nomeadamente a vedação das juntas das janelas e com a colocação de grelhas de admissão do ar autorreguláveis.Due to the first oil crises, by the 70s, the first world energy crisis peaked, fuel prices soared, therefore conducting to a change in the new building construction projects. This behaviour lead to a policy of reducing the energetic consumption, especially by the western countries, related to the need of warming and automation of climatization systems. To preserve and reduce the energy in new buildings and rehabilitation, the actual energetic efficiency regulation in residential buildings is based in the principles of the 2002/91/EC Energy Performance of Buildings Directive (EPBD), which envisages implementing measures to improve the energetic performance. The energetic efficiency in buildings not only reduces the energy consumption, but also improves the interior thermal comfort conditions and the environment conditions in urban areas (EPBD, 2010). It is necessary to control the temperature fluctuations and relative humidity to correctly evaluate the energy efficiency and comfort conditions, in order to promote interior air quality (relative humidity and low pollutants concentration coming from the construction materials as well as human activities). The Portuguese regulation in the sector of building thermal and interior air quality, according to the regulation RCCTE of 2006, contributed to solve the problem with the objective to implement enforcing levels in respective to the hygrothermal behaviour of the building surroundings and the ventilation conditions of internal air. Therefore to optimise the energy efficiency of a building and to assure the interior air quality, the knowledge of the air renewal rate is of extreme importance to ensure air flows in adequate conditions. In Portugal, most of the buildings from the residential sub-sector allow unwanted infiltrations, which are controlled by a adequate sealing of the surroundings; however its elimination is not always possible. To promote the air flows under normal conditions and better general energetic performance from the residential building with economic profitability, ventilation devices should be used. From the multiple methods that exist to determine the hourly air renewal rates, the most simple is the pressurisation. This method uses a reversible ventilator, indicating for different pressure differentials the respective flows, and is designated as indirect. There is also a different application, the prediction of average values of the infiltration rate (Ach). The present dissertation intends to determine the infiltration rates of the various autonomous divisions of a multifamily residential building leading to an improvement of air permeability using the abovementioned method and extrapolating the results for the remaining residential buildings. From the experimental work high air flow rates were found from the autonomous divisions, taking into account the minimum requirements implemented on the Regulamento das Caraterísticas de Comportamento Térmico dos Edifícos (RCCTE). It can be concluded that the framework is one of the elements which contributes for the infiltration rates, as well as the air admission grids, once ventilation devices which are inserted into the engaging and are in contact with the outside. Moreover it can be verified that the air permeability in these divisions is high and can be improved, namely on the windows joint sealing as well as installing auto adjustable air admission grids