Avaliação numérica de estratégias de minimização de pontes térmicas em paredes LSF

Dissertação de Mestrado em Engenharia Civil apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia

As alterações climáticas, assim como a escassez e os elevados preços dos combustíveis fósseis, conduziram a uma crescente preocupação e exigência relativamente à eficiência energética nos edifícios. As perdas de calor originadas pelas pontes térmicas podem representar uma importante parcela da energia consumida para aquecimento (30%), podendo estas ser superiores aos benefícios extraídos da utilização de coletores solares térmicos para produção de água quente sanitária. Nos edifícios com estrutura metálica leve as pontes térmicas originadas pela elevada condutibilidade térmica do aço, são ainda mais penalizadoras, o que leva a uma preocupação no sentido de mitigar o seu efeito. Nesta dissertação pretende-se estudar diversas formas de minimização de pontes térmicas em edifícios em LSF. Para além da revisão do estado da arte sobre esta temática, nesta dissertação compara-se a eficácia de estratégias de mitigação de pontes térmicas existentes e verifica-se qual a melhoria consequente no comportamento térmico e na eficiência energética. É realizado um estudo paramétrico, com recurso a simulações numéricas, onde se avalia a influência de tiras de corte térmico e do isolamento contínuo pelo exterior, em função das suas dimensões e propriedades térmicas. Por último, avalia-se o desempenho de tiras de corte térmico do material compósito de borracha reciclada de pneu (em fim de vida) e aerogel criado no âmbito do projeto de investigação Tyre4BuildIns – “Borracha reciclada de pneus colada com resinas para sistemas de isolamento de edifícios eficientes energeticamente”. Nesta dissertação concluiu-se que as tiras de corte térmico e o isolamento contínuo pelo exterior são duas estratégias eficientes para minimizar as pontes térmicas em paredes LSF, quando constituídos por materiais de baixa condutibilidade térmica. A utilização de duas tiras de corte térmico do material compósito de borracha reciclada e aerogel, com o preenchimento total da caixa de ar (com lã mineral), conduz a uma melhoria do coeficiente de transmissão térmica superficial de 41 % em paredes LSF sem ETICS e 23 % em paredes LSF com ETICS.

Climate change, as well as the scarcity and soaring prices of fossil fuels, have led to a growing concern and demand regarding energy efficiency in buildings. Heat losses caused by thermal bridges can represent an important part of the energy consumed for heating (30%), which can be greater than the benefits obtained from the use of thermal solar collectors to produce domestic hot water. In lightweight steel framed buildings, thermal bridges caused by the high thermal conductivity of steel are even more penalizing, which leads to a concern to mitigate their effect. The main objective of this dissertation is to study strategies to minimize thermal bridges in LSF buildings. In addition to revision the state of the art on this topic, this dissertation compares the effectiveness of existing thermal bridge mitigation strategies and checks the consequent improvement in thermal behaviour and energy efficiency. A parametric study is conducted, using numerical simulations, where the influence of thermal break strips and external continuous insulation is evaluated, depending on their dimensions and thermal properties. Finally, the performance of thermal break strips of recycled tire rubber (end of life) and aerogel composite material created within the scope of the research project Tyre4BuildIns – “Recycled tire rubber resin-bonded for building insulation systems towards energy efficiency”. The main conclusions of this dissertation are that thermal break strips and external continuous insulation are two efficient strategies to minimize thermal bridges in LSF walls, buildings when made of materials with low thermal conductivity. The use of two thermal break strips of recycled rubber and aerogel composite material, with the total filling of the air cavity (with mineral wool), leads to an improvement in thermal transmittance of 41 % on LSF walls without ETICS and 23% on LSF walls with ETICS.