Desenvolvimento de uma metodologia para avaliação do efeito de escala na rentabilidade das intervenções de reabilitação do edificado, com o objetivo nZEB

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil
Face ao elevado consumo de energia e emissão de gases com efeito de estufa do parque edificado, existe, como consequência, a necessidade de fomentar políticas que providenciem uma melhoria do desempenho energético do mesmo. Nesta perspetiva, a reabilitação de edifícios existentes e o aumento da eficiência energética dos mesmos é de uma importância fundamental para o alcance dos objetivos definidos em termos de desenvolvimento sustentável. Em 2010, com a reformulação da EPBD, a Comissão Europeia tomou uma posição bastante exigente neste sentido, estabelecendo o conceito de edifícios de necessidades quase nulas de energia (nZEB), que se caracterizam como edifícios com elevado desempenho energético e baixas necessidades energéticas, suportadas por fontes de energia renovável, produzida preferencialmente no local. Em termos de reabilitação energética de edifícios existentes, existem evidências de que uma intervenção ao nível de um grupo de edifícios pode trazer vantagens significativas do ponto de vista de combinação entre medidas de eficiência energética e fornecimento de energia renovável, para além da possibilidade de obtenção de economias de escala. Assim, o objetivo do desenvolvimento desta dissertação é a definição de uma metodologia para a avaliação do efeito de escala na rentabilidade de intervenções de reabilitação, com vista ao objetivo nZEB. Como objetivo adicional, a investigação pretende ainda a determinação de pacotes de soluções de reabilitação com o nível ótimo de rentabilidade à escala de bairro, com o intuito de aproveitar as potenciais sinergias entre as medidas a adotar nos diferentes cenários de reabilitação. Com o propósito de pôr em prática a metodologia desenvolvida, foi selecionado um grupo de edifícios num contexto de habitação social como caso de estudo – O Bairro de Santa Tecla em Braga. O estudo realizou-se através da utilização de uma tipologia representativa (fração com maior representação no bairro) e posterior avaliação do seu desempenho energético e financeiro com o intuito de apoiar a transição para a escala de bairro. Os resultados, decorrentes da aplicação da metodologia, sugerem que uma intervenção integrada, que contempla medidas de melhoria na envolvente, sistemas de climatização e fontes de energia renovável, é extremamente vantajosa e pode atingir valores interessantes de rentabilidade, em comparação com a intervenção de referência. Para uma perspetiva privada, com vista ao apoio de escolha de soluções, nos cálculos efetuados para a tipologia representativa desenvolvida para este estudo, a intervenção que contempla uma solução ETICS com EPS de 60 mm, vão envidraçado duplo com caixilharia de PVC e o conjunto de Sistemas S3 (bomba de calor) é a solução de custo ótimo. Quando se considera uma intervenção no grupo de edifícios, os cálculos sugerem que a solução de custo ótimo é a mesma solução de envolvente e envidraçados com o sistema S3, verificando-se que a intervenção ao nível do grupo de edifícios permitiu uma redução de custos globais de cerca de 46% devido à alteração de sistemas técnicos e consequente diminuição nas quantidades dos mesmos, e ainda às economias de escala conseguidas pela compra de elevadas quantidades de materiais utilizados em soluções de paredes exteriores e de vãos envidraçados.
In view of the high energy consumption and greenhouse gas emissions of the existing buildings stock, there is, as consequence, the need to promote policies that provide an improvement of their energy performance. In this perspective, the retrofitting of existing buildings and the increase of their energy efficiency are of fundamental importance for achieving the objectives defined in terms of sustainable development. In 2010, with the EPBD recast, the European Commission took a very demanding position in this regard, establishing the concept of nearly zero-energy buildings (nZEB), which are characterized as buildings with high energy performance and low energy needs, sustained by renewable energy sources, preferably produced on site or neaby. In terms of energy retrofitting of existing buildings, there is evidence that an intervention at the group of buildings level can bring significant advantages from the point of view of a combination between energy efficiency measures and renewable energy supply, in addition to the possibility of obtaining economies of scale. Thus, the objective of the development of this dissertation is the definition of a methodology for the assessment of the scale effect on the retrofitting interventions cost-effectiveness, towards the nZEB objective. As an additional objective, the research also aims to determine the cost-optimal packages of renovation solutions at the neighbourhood level, in order to take advantage of the potential synergies between the measures to be adopted in the different retrofitting scenarios. With regard to the development of the methodology, a group of buildings was selected in the context of a social housing as a case study - The Neighbourhood of Santa Tecla in Braga. The study was carried out through the use of a representative typology (building unit with most representation in the neighbourhood) and subsequent evaluation of its energy and financial performance in order to support the transition to the group of buildings level. The results, arising from the application of the methodology, suggest that an integrated intervention that includes retrofitting measures in the envelope, air conditioning systems and renewable energy sources is extremely advantageous and cost-effective when compared to the reference intervention. For a private perspective, in order to support the selection of solutions, in the calculations made for the representative typology developed for this study, the intervention that contemplates an ETICS solution with EPS of 60 mm, double glazed windows with PVC frames and the set of S3 systems (heat pump) is the cost-optimal solution. When considering an intervention in the group of buildings, the calculations suggest that the cost-optimal solution is the same envelope and window solution with the S3 system, verifying that the intervention at the group of buildings level allowed a reduction of global costs of around 46% due to the alteration of technical systems and consequent decrease in their quantities, and also to the economies of scale provided by the purchase of high quantity of materials used in solutions of exterior walls and windows.