No âmbito do presente trabalho, um dos objectivos prende-se com a avaliação experimental das características térmicas das paredes de um edifício “Gaioleiro”, através do método do fluxímetro. Nesse sentido torna-se fundamental a recolha de informação acerca dos trabalhos já realizados através da aplicação do referido método e com isso retirar informação importante acerca das metodologias utilizadas, tratamento de dados e principais resultados, assim como os possíveis erros que possam estar associados às leituras dos equipamentos. Os trabalhos experimentais aqui referidos têm por base a determinação das características térmicas de elementos utilizados na construção de edifícios (paredes, coberturas e isolamentos), nomeadamente do coeficiente de transmissão térmica (U). O método do fluxímetro que está igualmente na base da determinação das características térmicas das paredes do “Gaioleiro” será abordado em detalhe no subcapítulo 4.2 do presente trabalho.
2.5.1. Medição do Coeficiente De Transmissão Térmica - Edifícios Tradicionais
Este estudo foi realizado por Baker (2007) [48] e teve como objectivo a medição do coeficiente de transmissão térmica (U) em edifícios tradicionais, realizado entre as datas de 2007 e 2010 de modo a caracterizar os desempenhos térmicos de elementos de construção tradicionais de paredes de pedra e argamassa de cal antigas. O estudo envolveu medições “in situ” e posteriormente procedeu-se à sua comparação com os valores de U calculados a partir de programas de cálculo como o BuildDesk6 ou BRE U-Value Calculator7. Estes programas utilizam frequentemente valores por defeito para elementos da envolvente com estas características, assumindo que possuem um carácter homogéneo em toda a sua espessura. Os valores de U que resultam do cálculo dos softwares térmicos, são normalmente direccionados para a construção não-tradicional pelo que era necessário ajustar os valores, quando usados para avaliar edifícios tradicionais. A investigação realizada teve como principal propósito dar a conhecer resultados que irão certamente ajudar os profissionais da construção e avaliadores do desempenho energético, na tomada de decisões com base em informações experimentais. O estudo levado a cabo por Paul Baker, consistiu na medição “in situ” e cálculo dos coeficientes de transmissão térmica de 67 elementos da envolvente com e sem isolamento (57 paredes, 9 coberturas e 1 pavimento), utilizando fluxímetros para leitura do fluxo de calor e de sensores de temperatura nas faces dos elementos. O estudo permitiu então a comparação entre os U medidos e os seus equivalentes calculados, tendo sido concluído que os softwares utilizados como auxiliares de cálculo tendem a sobrestimar os valores de U de elementos de construção tradicionais. Assim sendo, os elementos medidos possuem um comportamento melhor do que o inicialmente esperado, evidenciando a necessidade de recorrer a estudos “in situ” para caracterizar convenientemente as propriedades
térmicas de materiais de construção tradicionais e não-tradicionais e os seus componentes de construção.
2.5.2. Avaliação do Comportamento Térmico de Edifícios de Habitação
O trabalho experimental da autoria de Ribeiro (2009) [49] teve por base a “Avaliação do Comportamento Térmico de Edifícios de Habitação com Recurso a um Termofluxímetro”, no âmbito de uma tese de mestrado. Este estudo teve então como principal objectivo, a comparação entre os valores convencionais calculados em projecto do coeficiente de transmissão térmica (U) das paredes exteriores de edifícios de habitação e os valores medidos experimentalmente “in situ” na cidade de Vila Real.
Os ensaios foram realizados durante os meses de Novembro de 2008 e Julho de 2009 e incidiram em oito tipos de parede de diferentes habitações. As paredes alvo de estudo possuem diferentes características, foram analisadas paredes simples de alvenaria e paredes duplas com e sem isolamento térmico pelo exterior e na caixa-de-ar das paredes. Neste trabalho experimental não foram realizadas alterações forçadas de temperatura no interior das habitações, uma vez que os ensaios ocorreram na sua maioria com temperaturas baixas no exterior e estando as habitações ocupadas, por si só garante o gradiente térmico entre interior e exterior. De referir também que neste trabalho não foram consideradas correcções ao fluxo medido pelos equipamentos devido à inércia térmica das paredes.
O trabalho experimental, demonstrou acima de tudo a existência de uma convergência entre os valores obtidos de U pelo ensaio “in situ” e os calculados, reforçando por outro lado a ideia de que o método do fluxímetro pode ser utilizado no sentido de aferir as reais características térmicas de um elemento desde que se estabeleça um diferencial de temperatura entre o interior e o exterior das habitações. Na prática, o referido trabalho é mais um valioso contributo no âmbito da avaliação e certificação energética de edifícios, uma vez que contribui para a validação dos valores indicados nos regulamentos em vigor.
2.5.3. Fontes de Erro na Medição Experimental do U
No âmbito da tese de mestrado da autoria de Simioni (2005) [50], foi realizada uma análise dos erros associados à medição do coeficiente de transmissão térmica em elementos através do método experimental do fluxímetro, realizada em laboratório.
Neste trabalho experimental, o estudo incidiu particularmente em materiais de construção conhecidos, cuja condutibilidade térmica varia entre os 0,04 e 1,0 W·m-1·K-1. Para os referidos materiais foi criado um modelo matemático, onde é estudada a influência do material, da espessura da amostra, do isolamento lateral da amostra e do fluxímetro, do coeficiente de troca de
calor por convecção e do material que constitui o fluxímetro. Deste trabalho experimental resultaram indicações importantes acerca dos erros que poderão estar associados a leituras através do método do fluxímetro. Através das simulações realizadas, verificou-se que a principal fonte de erro nas medições tem a ver com a espessura e o material da amostra. Quanto maior a condutibilidade térmica da amostra, menor é o erro, ao passo que quanto maior a espessura de amostra, maior é o erro na medição da condutibilidade térmica. Outra das conclusões que pode ser retirada deste trabalho experimental é o facto do coeficiente de trocas de calor por convecção ter influência significativa nos erros de medição uma vez que quanto mais elevados forem, maiores são os erros gerados.
De uma forma geral as principais conclusões do trabalho experimental consultado, revelam que as grandes fontes de erro podem ser diminuídas, sendo fundamental maximizar o isolamento lateral e a dimensão do anel de guarda do fluxímetro, reduzir o coeficiente de trocas de calor por convecção bem como a condutibilidade térmica do fluxímetro. Estes aspectos tornam-se muito importantes ter em conta no sentido de diminuir o erro das leituras experimentais a realizar a partir deste método, de modo a obter leituras das condutibilidades térmicas dos materiais que correspondam ao verdadeiro comportamento do mesmo.