Caracterização de paredes de elevada inércia térmica em pedra tradicional Portuguesa para aquecimento solar passivo de edifícios

Abstract

A habitação foi, durante milénios, uma harmoniosa conjunção entre materiais disponíveis, tecnologias dominadas e conceitos estéticos longamente maturados, tudo isto, harmoniosamente moldado pelo factor clima. Na realidade, estes factores foram determinantes na forma que as habitações vieram a tomar em todas os pontos do globo. Até à revolução industrial houve a preocupação de adaptar as habitações de forma a aproveitar ao máximo as energias disponíveis localmente o vento, a lenha, o sol, etc. na tentativa de dotar essas habitações de condições de conforto térmico. Foi principalmente após o início da revolução industrial, e mais tarde com a progressiva electrificação do território, que se foi abandonando a harmonia existente entre a construção da habitação e a própria natureza. A disponibilidade de grandes reservas de energia fóssil barata e que se julgavam ilimitadas, levou por um lado ao abandono do aproveitamento doméstico da energia solar e outras, e por outro, tornaram disponíveis uma séria de materiais e técnicas que tornaram a habitação completamente desligada do contexto climático em que se insere, tornando-a mesmo excessivamente dependente do factor energético para manter padrões aceitáveis de conforto. Por outro lado, a arquitectura alterou-se drasticamente, quer pela importação de modelos estranhos ao nosso contexto, quer pelo uso de novos materiais, muitos deles mal conhecidos nas suas características e qualidades sendo outros, para não dizer a maior parte, mal usados e mal aplicados, resultando numa alteração da paisagem construída (urbana e rural) e na degradação geral do nosso património arquitectónico e aumentando ainda mais a nossa dependência em relação às energias fósseis importadas por desadaptação dos modelos arquitectónicos ao nosso clima. Esta transformação resultou assim, numa opção por materiais cada vez mais leves, com uma consequente diminuição da inércia térmica das habitações, que associadas ao pouco hábito do uso de isolamentos na construção, levou a um pior omportamento térmico das habitações, de tal modo, que cada vez dependem mais da energia fornecida para se manterem quentes no Inverno e (contrariamente ao que era hábito) confortavelmente frescas no Verão. A situação do nosso país é conhecida como de extrema dependência das energias fósseis, petróleo, gás natural e Carvão, com as fraquezas que tal situação nos aporta. Neste contexto e tendo em conta o peso crescente do consumo de energia doméstica no total nacional e dentro deste o consumo especificamente para o aquecimento dos edifícios, torna-se pois premente começar a equacionar, seriamente, o aumento do uso da energia solar no conforto dos lares portugueses. Impõe-se porem, que uma nova abordagem da questão do aproveitamento da energia solar, deva ser feita do ponto de vista da construção do edifício ou seja do uso passivo da energia solar e não do ponto de vista de novas importações de sistemas e tecnologias vindas de fora. Mais ainda, propomos, neste estudo, uma abordagem da energia solar passiva do ponto de vista da utilização de materiais nacionais tradicionais como as rochas de granito, xisto ou calcário, procurando simultaneamente um aumento da inércia térmica dos edifícios, e o retorno a valores tradicionais da nossa arquitectura, tornando-a mais sustentável quer do ponto de vista energético quer do ponto de vista construtivo. Um maior uso da madeira e a aplicação da cortiça no isolamento, como materiais renováveis em substituição do alumínio e do poliestireno menos ecológicos. Procuramos demonstrar, por comparação com o betão armado (para o qual tem sido mais desenvolvidos os cálculos para os edifícios solares passivos), como se comportariam esses mesmos edifícios se em vez do betão, fossem aplicadas rochas mais tradicionais e como adaptar os modelos arquitectónicos à arquitectura portuguesa (do norte e centro) de forma a desenvolver uma arquitectura solar passiva, capaz de conter em si valores da arquitectura tradicional e usando materiais tradicionais renováveis, recicláveis e reutilizáveis. O estudo foi feito com recurso a um modelo de simulação informática, também ele um conceito inovador na abordagem destes temas.

During centuries, housing was a smooth mixture of available materials, mastered technologies, and largely matured aesthetical concepts, harmoniously molded by climate conditions. Actually, these were the key-factors in evolution of dwelling throughout the globe. Until the industrial revolution, adapting the houses to maximizing the use of locally available energies (e.g. wind, wood, sun, etc.) was the major concern; the objective was to provide the necessary thermal comfort. Mainly after the beginning of the industrial revolution, and later with the progressive electrification of the territory, harmony between building and nature itself was abandoned. The availability of large stocks of cheap and presumably unlimited fossil energy resulted in abandoning the domestic use of solar energy and others. Moreover, this made available a range of materials and techniques, making housing completely disconnected from the climate context to which it belonged; thus, to maintain acceptable comfort standards, housing became excessively dependent on energy. There were deep changes in architecture, both because of the import of alien models, and because of the use of new materials. Many of those new materials were partially unknown in their characteristics and qualities, while others (not to say the majority) were misused and misapplied. These factors resulted in a change in the urban and rural built landscape, a general degradation of our architectural heritage, and an increase of our dependence on imported fossil energy, as a consequence of the bad adaptation of the architectural models to our climate. The transformation resulted in a selection of lighter materials, and consequently a decrease in the thermal inertia of the houses. Together with the little use of isolating materials in building, this conducted to a worse thermal behavior of the dwelling, in such a way that they become more and more dependent on the provided energy to be warm during winter and comfortably cool during summer (as opposite of what was common before). It is known that our country is extremely dependent on fossil energy (oil, gas, and coal), creating well-known weaknesses. In this context, and taking into account the contribution of the domestic energy in the total energy consumption of the country, and within this, the specific consumption for heating, it becomes strictly required to start seriously planning the increase of solar energy usage in Portuguese homes. However, it is important that a novel approach in the exploitation of solar energy is taken trough the way houses are built, or in other words the passive use of solar energy, and not with new imported systems and technologies. Furthermore, in this study it is proposed a passive approach to solar energy, through the use of traditional native materials, such as granite, schist, or limestone, targeting simultaneously the increase of the thermal inertia of buildings and the coming-back to the traditional values of our architecture, making it sustainable both energetically, as well as from the construction point of view. It is also suggested to increase the use of recyclable materials such as wood and cork (for isolation), substituting non-ecological materials such as aluminum and polystyrene. We try to demonstrate how similar buildings would behave if, instead of concrete, our traditional rocks were used, and how to adapt architectural models to our architecture (North and Centre) in order to develop a passive solar architecture, which shall be able of containing our traditional architecture itself, and shall also make use of renewable, recyclable, and reusable traditional materials. The study was performed with the support of a computing simulation model, which is also an innovative approach.

L’habitation a été pendant des siècles une harmonieuse conjonction entre les matériaux disponibles, les technologies dominées et par des concepts esthétiques, tout ça harmonieusement modelé par le climat. En réalité, ces facteurs ont été fondamentaux dans la forme que les habitations ont pris par toute la planète. Jusqu’ à la Révolution Industrielle on a eu la préoccupation d’ adapter les habitations, de façon à profiter au maximum des energies disponibles localement comme le vent, le soleil, le bois, etc., pour que ces habitations eussent des conditions favorables à un confort thermique. Il, a été surtout après la Révolution Industrielle et, plus tard, avec la progressive électrification du territoire que l’harmonie qui existait entre la construction des habitations et la nature a été abandonnée. La disponibilité de grandes réserves d’énergie fossile pas cher et qui on pensait inépuisables a passé, d’une part par l’abandon de l’usage domestique de l’énergie solaire et d’autres, et d’autre part ont disponibilisé tout une sorte de matériaux et techniques qui ont rendu l’habitation complètement hors du contexte climatique dans lequel elle est insérée et elle a Même passé à être excessivement dépendent du facteur énergétique de façon à mantenir un confort acceptable. Par contre, l’architecture s’est drastiquement modifiée, soit par l’importation d’autres modèles, soit par l’usage de nouveaux matériaux, beaucoup d’entre eux peu connus dans leurs caractéristiques et qualités, la plu part mal utilisés et mal appliqués et dont le résultat, c’est le changement du paysage urbain et rural et la dégradation générale de notre patrimoine architectonique. Tout ça a fait augmenter encore plus notre dépendance relativement aux énergies fossiles importées par désadaptation des modèles architectoniques à notre climat. Ainsi, avec cette transformation, on a adopté des matériaux de plus en plus légers ayant comme conséquence une diminution de l’inertie thermique des habitations que á cause de la manque d’habitude de l’usage d’isolateurs dans la construction a empiré le comportement Thermique des habitations d’une telle façon qu’elles dépendent de plus en plus de l’énergie fournie pour qu’elles deviennent chaudes en hiver et fraîches en été. On sait que notre pays dépend des énergies fossiles comme le pétrole, le gaz naturel et le charbon avec toutes les faiblesses qu’une telle situation nous apporte. Ainsi, le poids de plus en plus important de la consommation d’énergie domestique à niveau national spécifiquement pour le chauffage des bâtiments, nous fait penser sérieusement à l’usage plus fréquent de l’énergie solaire dans le confort des foyers portugais. Il faut surtout aborder le problème de l’emploi de l’énergie solaire du point de vue de la construction du bâtiment, c'est-à-dire de l’usage passif de cette énergie et pas du point de vue de l’importation de nouvelles technologies et systèmes qui viennent de l’étranger. Dans cette étude, nous proposons l’utilisation des matériaux traditionnellement usagés dans la construction au Portugal comme le granite, le schiste ou le calcaire, cherchant en même temps augmenter l’inertie thermique pour qu’elle devienne plus soutenable du point de vue constructif, ça veut dire, un plus grand usage du bois et du bouchon pour isoler, en substitution de l’aluminium et du polystyrène beaucoup plus moins écologiques. On cherche à démontrer par comparaison avec le béton (pour lequel on vient de faire des calculs pour les bâtiments solaires passifs), quel serait la conduite de ces bãtiments-lá si on remplaçait le béton par des roches les plus traditionnelles et comment adapter les modèles architectoniques solaires á notre architecture (du nord et du centre) en développant une architecture solaire passive qui soit capable d’avoir en soi les valeurs de l’architecture traditionnelle en faisant l’usage des matériaux traditionnels renouvelables, recyclables et réutilisés. Cette étude a été fait avec l’aide d’un modèle de simulation informatique, lui aussi, un concept innovateur dans l’abordage de ces thèmes-là.