A casa Radu de Gulia - conceção estrutural e configuração energética de uma casa passiva

O que se pode aprender com o artigo

A reunião que tive com Cătălin Caraza, da Engenharia criativa teve como motivo e ponto de partida do nosso debate o projeto de conformidade estrutural e energética da casa de Ioana e Ciprian Radu, construída por Litarh em Gulia, perto de Bucareste, um projeto em que esteve diretamente envolvido. Serão feitas muitas referências a primeiro artigo sobre esta casa (em que falei com o arquiteto e apresentei a construção), pelo que aconselho a sua leitura prévia. A construção de casas com a maior eficiência energética possível e a redução do consumo de energia para aquecimento e arrefecimento são temas muito actuais, pelo que a nossa discussão foi mais ampla, muito técnica e tocou em muitos tópicos de interesse nas casas com estrutura de madeira. Falámos do percurso que o futuro proprietário tem de percorrer antes de iniciar a construção da casa, dos princípios de eficiência, dos custos, de quanto representa o custo da estrutura no custo total da casa e de outros tópicos semelhantes.

Etapas até à fase de construção da estrutura da casa

Começámos o debate sobre este tema porque Pierre Bortnovski (Team Built), o arquiteto e diretor de obra da casa Gulia, estava a dizer que muitas pessoas que querem construir uma casa recorrem primeiro à Engenharia Criativa (graças à informação na Internet), mas que esse não deve ser o primeiro passo. Pedimos a Catalin que nos dissesse A quem deve um futuro proprietário dirigir-se em primeiro lugar?

"O primeiro passo é encontrar um arquiteto. As pessoas vêm diretamente ter connosco sem saberem o que fazemos. Lidamos com a estrutura e a conformidade energética, sendo que a conformidade energética significa dimensionar a estratificação, projetar para a eficiência energética se se quiser uma casa passiva. Porque é preciso saber como se chega a uma casa passiva. Como é que se sabe quais devem ser as janelas, se são demasiado grandes ou demasiado pequenas, como é que se sabe o que características da carpintaria respetivo?

Se quer uma casa, vá primeiro ao arquiteto A quem se diz, por exemplo, "quero uma sala de estar grande e luminosa, 3 quartos, 2 casas de banho", é mais ou menos isso que se pretende. O arquiteto elabora o esquema funcional, a volumetria, e depois entram as equipas especializadas - estruturas, instalações, paisagistas.

Sem o projeto técnico, apenas o projeto do arquiteto, a construção não pode começar, de acordo com a lei. É necessário projeto técnico com pormenores de execução, materiais, tudo. O construtor aparece no final, após a conclusão do projeto, com pormenores de execução, quantidades, eventualmente um modelo 3D.

Com Vlad Liteanu (Litarh) É simples, trabalhamos no mesmo software e enviamos-lhe diretamente o modelo 3D. Enviamos o mais claramente possível os pormenores da execução, os gabaritos das vigas, os gabaritos dos pilares ou o que mais houver no projeto do ponto de vista estrutural, elementos que dimensionamos e pelos quais somos responsáveis, e ele, com base nesse projeto, faz uma proposta de preço ao cliente. A proposta ao cliente é feita depois de o arquiteto ter feito o projeto e o projeto estrutural. Várias equipas trabalham no projeto completo - o construtor que faz a estrutura, os que fazem e colocam as janelas, a equipa de instalação, etc.

Há muitas pessoas envolvidas no projeto até a casa estar pronta. Pierre chegou a fazer uma lista de todas as pessoas que trabalharam na casa Gulia e o resultado foi mais de 100 pessoas envolvidas. Para que tudo corra bem, alguém tem de assumir o papel de gestor do projeto".

Em que consistiu o projeto de Engenharia Criativa para a casa Gulia?

"No que diz respeito à casa em Gulia, nós (Engenharia Criativa) Efectuei os cálculos de conformidade estrutural e energética. A conformidade é a estratificação, a razão pela qual são utilizadas determinadas espessuras de isolamento de paredes, telhados ou pavimentos. O cliente escolhe o nível de consumo anual que pretende atingir, no máximo 15 kWh/m²/ano se se tratar de uma casa passiva. A partir daí, efectuámos os cálculos a partir da fundação. A parte estrutural envolveu o dimensionamento das vigas, o pavimento, a disposição das paredes interiores. Nas casas com estrutura de madeira, as paredes interiores, mesmo que sejam mais finas, podem ser utilizadas como paredes de suporte para aliviar certas forças do telhado. E mesmo que não descarreguem forças, as paredes reforçam a casa e têm assim um papel estrutural. Também damos os contraventamentos, os cantos. Após os cálculos, dizemos ao construtor se as vigas das paredes devem ter um comprimento superior a 625 mm, que é a inclinação habitual. Também fazemos os pormenores dos detalhes de fixação - os cantos da fundação, as paredes, o chão da parede, o chão da parede, a parede do chão - os cálculos da resistência ao vento e sísmica também são feitos por nós."

Pelo que Catalin disse, compreendo que um casa concebida para resistir aos sismos ou vento, ela resistirá, quer seja feita de madeira, tijolo ou betão. A construção é o resultado de cálculos, que indicam a espessura das paredes e o tipo de cantos e fixações a utilizar.

"Fizemos também o estudo de conformidade energética. Neste estudo, modelamos a casa tendo em conta os possíveis vizinhos. Mesmo que não existam, a casa pode ser simulada de acordo com os regulamentos de zonamento. Qualquer construção pode ter um impacto no sombreamento. Atualmente, a casa não tem vizinhos e se todos os que construírem nas proximidades tiverem em conta os regulamentos de proximidade e altura, não deverá haver problemas no futuro. Tendo em conta a orientação em relação aos pontos cardeais e os dados climáticos, as janelas foram escolhidas, a envolvente foi dimensionada, o isolamento térmico do rodapé, das paredes e do telhado foi calculado.

Também fazemos modelação por zonas. Fazemos modelação local e variamos a espessura do isolamento. Depende da localização da casa. O cálculo é efectuado estritamente no local, estritamente com a geometria e a posição calculada. Esta casa, no mesmo terreno, mas com uma rotação de 20°, não teria os mesmos coeficientes. Muito importante é a orientação - a sul ficam as grandes aberturas, e a norte, apenas as estritamente necessárias. Isto ajuda muito no inverno, quando quase não é necessário aquecimento, mas no verão pode levar ao sobreaquecimento. É por isso que são necessários elementos de sombreamento (riffling, estores).

Depois de todos estes cálculos e simulações estarem concluídos, o construtor pega no modelo 3D e faz um projeto tecnológico. Os materiais são dimensionados, sempre com o acordo do projetista de que a estrutura deve ser resistente. O construtor pode introduzir certas tolerâncias para permitir a montagem. As alterações são muito pequenas e não alteram os cálculos, mas são muito úteis durante a montagem. Se houver alterações ao projeto, estas são feitas antes do início da construção, muito raramente depois. No entanto, se forem necessárias, as alterações implicam custos porque os cálculos de resistência têm de ser refeitos."

O que é a conformidade energética dos edifícios?

O desempenho energético de um edifício é uma caraterística importante, uma vez que a energia utilizada numa casa aumenta os custos de manutenção e cria uma quantidade significativa de poluição por gases com efeito de estufa - a causa principal das alterações climáticas. Por isso, não é surpreendente que agora, mais do que nunca, a eficiência energética seja uma parte importante do projeto e da construção de edifícios. Para o efeito, todos os novos edifícios, independentemente da sua dimensão, terão de cumprir requisitos mínimos de desempenho energético adaptados ao clima em que são construídos. Trata-se de requisitos destinados a reduzir o consumo de energia necessário à manutenção dos edifícios, que as alterações climáticas nos obrigam a seguir. As medidas de poupança de energia beneficiarão o ambiente, melhorarão a qualidade do ar, melhorarão a qualidade de vida das pessoas no interior dos edifícios e reduzirão as facturas de energia.

A discussão com Cătălin continuou com os requisitos de eficiência energética, especialmente porque cada vez mais beneficiários estão a ser informados e querem construir casas passivas ou com a maior eficiência energética possível. Assim, como deverão ser as casas que serão construídas a partir de 2021 e quão eficientes podem ou devem ser?

"A resposta seria muito simples. Agora, a partir de 2021, as casas têm de se enquadrar em Normas nZEBou seja, não podem ser nada mais do que energeticamente eficientes. Para além disso, teriam também de utilizar alguma energia renovável para cumprir a norma. Em termos de eficiência, existem vários níveis. Se olharmos para o gráfico abaixo, vemos que uma casa passiva tem um consumo máximo de 15 kWh/m² por ano, mas uma casa muito eficiente é também uma casa muito eficiente com 30 kWh/m², podendo mesmo ser certificada. Se as pessoas não querem necessariamente uma casa passiva, mas querem que seja energeticamente eficiente, recomendamos este nível, 30 kWh/m² por ano. É suficiente em termos de consumo e, embora possa parecer uma pequena diferença, o esforço financeiro para atingir o nível de uma casa passiva é muito maior. As diferenças residem nos materiais certificados, que são muito mais caros".

Quando se faz a reabilitação energética de uma casa, os princípios a seguir são os mesmos que os da casa passiva, mas quando a casa é apenas energeticamente eficiente, os valores são mais permissivos, menos rigorosos. Os princípios que nos interessam são:

• muito bom isolamento térmico
• o menor número possível de pontes térmicas
• janelas de alto desempenho
• envelope estanque testado com porta de insuflação
• qualidade do ar através da ventilação e da recuperação de calor".

Isolamento térmico é fundamental para minimizar as perdas de calor. O isolamento térmico permite que o interior de uma casa seja independente da temperatura exterior, tornando muito mais fácil manter um conforto térmico constante. Uma vez atingida a temperatura correcta no interior da casa, esta deve ser mantida durante o máximo de tempo possível, evitando a perda de calor através de um bom isolamento das fundações, paredes e telhado. Numa casa com eficiência energética ou passiva, a espessura do isolamento é consideravelmente maior do que numa casa convencional. Quanto mais fino for o isolamento, maior será a troca de calor.

"Pontes térmicas (zonas de troca de ar não controlada) devem ser totalmente quebrados, mas esse é o ideal. Se não puderem ser eliminadas, devem ser minimizadas. Por exemplo, nas vigas lamelares da casa Gulia, há uma ponte térmica que não pode ser totalmente eliminada, porque a madeira atravessa a parede e sai, e a energia perde-se através da madeira. Mas pode ser minimizada. Duas folhas de PURENIT, um material com um coeficiente de transferência de calor mais baixo (0,08), foram colocadas entre a parede e a viga. A peça metálica que segura a viga foi fixada pelo PURENIT e o PURENIT pela parede. O tabuleiro não foi retirado, mas foi diminuído. Sem esta intervenção, a perda nesta zona teria sido muito mais elevada.

O janelaExiste uma diferença de preço entre a caixilharia certificada e a não certificada, e a diferença não é pequena. A caixilharia tem 3 componentes importantes que influenciam a sua eficiência - o caixilho, o vidro e a forma como é fixada. O caixilho pode ser de PVC, madeira, madeira com alumínio no exterior ou alumínio. Tem materiais de baixa transmitância, visíveis na secção transversal, que quebram a ponte térmica entre o interior e o exterior. As janelas mais caras são as de alumínio e as certificadas. Para serem muito boas, devem ter um coeficiente de transferência de calor inferior a 0,8 W/m²K. É também muito importante certificar-se de que a janela e a parede estão hermeticamente fechadas uma contra a outra, pois é aqui que podem ocorrer pontes térmicas significativas, que podem ser detectadas por varrimento térmico.

Embrulho é tudo o que entra em contacto com o ambiente exterior - paredes, fundações, telhado. Podem perder-se 20% de energia através da fundação, 25% através das paredes, 10-20% através das janelas e 25-35% através do telhado. É por isso que a camada do sistema térmico do telhado é mais espessa. Não deve haver qualquer troca de ar descontrolada, porque pode levar à condensação, muito perigosa para as casas de madeira. É por isso que todas as folhas e camadas utilizadas para o isolamento são fechadas para o interior e abertas para o exterior, para que a água dos processos húmidos possa ser removida. Por esta razão, o OSB não é utilizado no exterior porque é uma barreira. Na casa Gulia foi utilizado DWD no exterior, um material com um coeficiente de permeabilidade bastante bom que deixa sair os vapores. O DWD foi coberto com uma barreira de vapor basáltica, colada com adesivo. O adesivo foi escolhido de forma a permitir a saída dos vapores. Depois vem o reboco permeável ao vapor. Todo o sistema tem de ser permeável ao vapor para deixar sair o vapor".

A certificação do domicílio é útil?

"Para já, ter uma casa certificada não traz qualquer vantagem em termos de impostos ou de incentivos estatais. A certificação é, no entanto, uma garantia da qualidade dos produtos utilizados e da mão de obra; é a garantia de uma casa bem projectada e bem executada. No que diz respeito à certificação das casas passivas, um grande problema para nós e para os arquitectos é a falta de certificação dos materiais utilizados, mesmo entre alguns dos principais fabricantes. Para a certificação de casas passivas ou muito eficientes do ponto de vista energético, precisamos de um ficheiro com os documentos dos materiais utilizados, a documentação técnica, fotografias da construção, resultados de testes".

Quanto é que a construção propriamente dita (a estrutura) representa no preço final da casa?

"A estrutura tem um grande impacto visual, mas representa apenas 20-40% da construção. O mesmo acontece com o preço. A proposta de preço apresentada pelo construtor é apenas para a construção elevada. A isso juntam-se muitos outros custos. No final, com os interiores semi-acabados, ou seja, sem acabamentos que podem influenciar muito o custo (parquet, azulejos, acabamentos especiais nas paredes, etc.), o preço final pode atingir 1800 euros/m² para uma casa passiva num terreno de CLT e cerca de 1500 euros/m² para uma casa com estrutura de madeira energeticamente eficiente (até 90 kWh/m² por ano). Uma casa de tijolo custa cerca de 1400 euros/m². Também temos um filme realizado por Marius (choflete.ro) sobre quanto custa a mesma casa em diferentes estruturas".

Falar com um especialista sobre a eficiência das casas é muito informativo e convincente, de modo a que, no final, queira construir a casa mais eficiente em termos energéticos ou passiva que puder, porque compreende realmente a importância que isso tem para o seu conforto futuro. Mas, para isso, é preciso encontrar o arquiteto, o designer e o construtor certos e planear com antecedência.