ISQ QUER REVOLUCIONAR A FORMA COMO SE CONSTROEM CASAS ACESSÍVEIS
Coordenado pelo ISQ, o projeto SUREFIT, que obteve financiamento a nível da Comissão Europeia, demonstra a renovação rápida de edifícios domésticos através da integração de tecnologias pré-fabricadas inovadoras, rentáveis e ambientalmente suportáveis.
O objetivo é atingir um consumo de energia quase nulo por intermédio da redução das perdas de calor pela envolvente do edifício e do consumo de energia por aquecimento, arrefecimento, ventilação e iluminação, aumentando simultaneamente a utilização de energias renováveis nos edifícios.
O SUREFIT enquadra-se no programa de investigação e inovação Horizonte 2020, da União Europeia, e tem uma dotação de 3 424 000 € e vai disponibilizar soluções sustentáveis para a reabilitação economicamente acessível de edifícios residenciais.
“Espera-se que além da melhoria das condições internas dos edifícios, se obtenha uma significativa redução de energia primária e emissões de carbono em 60%, economia de 50% no custo da reabilitação e redução de 40% do tempo necessário para concluir o processo de renovação”, explica Sérgio Tadeu, project Manager, Research, Development and Innovation do ISQ.
O ISQ, principal infraestrutura tecnológica portuguesa, é o coordenador do projeto e irá desenvolver ferramentas de apoio à decisão de fácil utilização com vista a soluções de reabilitação energética mais adequadas, conforme critérios ambientais e económicos e para diferentes cenários de renovação.
O desempenho das novas tecnologias de renovação do projeto SUREFIT foi estudado através de simulações ao nível do edifício. Nestas simulações, as tecnologias foram classificadas em três pacotes de renovação, incluindo (1) um pacote passivo, consistindo em isolamento térmico de bio aerogel, janela de vácuo PV e material de mudança de fase (PCM); (2) um pacote de ventilação, que inclui uma membrana respirável isolante, uma janela de recuperação de calor (WHR) e (3) um pacote de geração de energia, que inclui um sistema fotovoltaico/térmico (PV/T), uma bomba de calor assistida por energia solar (SAHP) e uma nova aplicação para aproveitamento da luz diurna.
Numa fase de demonstração, estas tecnologias foram instaladas em 5 edifícios representativos de diferentes climas europeus, localizados em Portugal, Espanha, Grécia, Reino Unido e Finlândia.
Tecnologias investigadas:
– O isolamento térmico de bio aerogel é um novo material de ecológico feito de aerogel à base de amido. Pode reduzir significativamente as perdas de calor através das envolventes dos edifícios quando suas paredes exteriores e telhados são cobertos por isolamento térmico de bio aerogel, diminuindo assim as necessidades de energia para aquecimento ambiente.
– A janela de vácuo PV é um dispositivo de gestão da luz do dia com células solares fotovoltaicas incorporadas numa janela. Não só gera uma pequena quantidade de eletricidade durante o dia, como também diminui a transferência de calor através dos envidraçados, devido ao seu baixo valor U (parâmetro de transferência de calor). Assim, a instalação de uma janela de vácuo fotovoltaica significa uma redução no consumo de eletricidade e nas necessidades de energia para aquecimento ambiente dos edifícios.
– O material de mudança de fase contém uma substância que liberta ou absorve energia suficiente na transição de fase entre sólido e líquido para fornecer calor ou frio úteis. O produto PCM S27 foi escolhido para o projeto e consiste em um hidrato de sal que muda de fase entre 18-36 ℃. É utilizado como uma camada independente de PCM instalada sob o teto para absorver o excesso de calor durante o dia de verão, diminuindo a temperatura máxima interior e aumentando a massa térmica do edifício, reduzindo as necessidades de energia para aquecimento ambiente.
– A membrana isolante respirável é outro material de isolamento térmico, que também melhora a estanquidade do edifício e diminui a condutividade térmica da envolvente do edifício. Quando o isolamento com membrana respirável é instalado nas paredes exteriores e cobertura, as necessidades de energia para aquecimento ambiente são efetivamente reduzidas devido à diminuição das perdas de calor através da envolvente e das infiltrações de ar. Deve-se ter em conta que, devido à melhoria da estanquidade ao ar, nos espaços habitacionais que não estejam equipados com sistemas de ventilação mecânica, como as salas de estar e os quartos, o nível de concentração de CO2 poderá ser mais elevado.
A recuperação de calor nas janelas (WHR) é uma medida de ventilação mecânica eficiente, em termos energéticos, para resolver eventuais problemas da qualidade do ar interior, incluindo o que pode ser causado pela membrana isolante respirável. O dispositivo é instalado nas janelas e consiste em ventiladores e tubos de calor que transferem o calor do ar de exaustão para o ar fornecido. A instalação de WHR pode garantir que o nível de concentração de CO2 no interior seja sempre inferior a 1 200 ppm (partes por milhão), nos espaços habitacionais. No entanto, conduz a um aumento da necessidade de energia térmica para aquecer o ar de alimentação no inverno, bem como a um pequeno aumento do consumo de eletricidade para os ventiladores.
– O sistema fotovoltaico/térmico (PV/T) converte a radiação solar em energia térmica e elétrica utilizável. O sistema consiste em painéis coletores, um depósito de água quente e um aquecedor de reserva. O PV/T combina células solares fotovoltaicas, que convertem a luz solar em eletricidade, através de um coletor solar térmico, o qual transfere o calor residual não utilizado do módulo fotovoltaico para um fluido de transferência de calor. Por conseguinte, o consumo de eletricidade pelo edifício e as necessidades de energia para aquecimento diminuem, após a substituição do sistema de aquecimento existente por um sistema PV/T. O impacto do sistema PV/T no consumo de energia do edifício depende muito da radiação solar disponível no local.
– A bomba de calor solar assistida (SAHP) é uma bomba de calor, cujo evaporador está ligado a um coletor solar térmico através de um permutador de calor. A SAHP analisada no estudo é um sistema SAHP de expansão indireta, que cobre o aquecimento ambiente, o aquecimento de AQS ou ambos, no caso dos edifícios de demonstração. Como tem um COP (coeficiente de performance) muito mais elevado para a produção de calor do que os sistemas de aquecimento existentes, a procura de energia para aquecimento é reduzida significativamente, após a reabilitação. O coletor solar funciona mais como um permutador de calor ambiente do que como um coletor solar térmico, porque também transfere calor do ar ambiente através da convecção. Durante o tempo em que a radiação solar não está disponível, a SAHP adquire energia térmica do ar ambiente. Assim, em comparação com o sistema PV/T, o desempenho do SAHP é menos dependente da radiação solar local.
– A tecnologia de persiana de luz do dia utiliza grelhas óticas espelhadas com um contorno de reflexão sofisticado que une duas óticas diferentes numa grelha: a primeira parte da persiana, para o exterior, é em forma de V e reflete a luz solar diretamente para o céu, para evitar o sobreaquecimento, especialmente no verão. A parte adjacente, para o interior, forma uma superfície que orienta a luz difusa para o teto interior, para uma melhor iluminação interior diurna. A vantagem desta ótica bifocal é uma excelente visão através da posição de trabalho dos estores. Estas persianas são integradas na cavidade de uma janela composta, sem manutenção e protegidas do pó e da sujidade.