I&D.

Enquadramento

O projeto tem como objetivo desenvolver e validar novos sistemas de cobertura e de fachadas verdes.

O crescimento das cidades tem ocorrido com uma evidente redução da relação entre a área verde e a área construída. Este facto produz impactes negativos no ambiente e nas populações, podendo-se destacar o maior risco de cheias e o efeito da ilha de calor. Uma das estratégias para contrariar estes efeitos passa pela promoção das coberturas e fachadas verdes, se possível com preocupações acrescidas ao nível da seleção de materiais mais sustentáveis.

Deste modo, este projeto visa a conceção, o desenvolvimento técnico, a prototipagem e a validação final de sistemas multifuncionais de coberturas verdes e fachadas vivas (GRLF). Estas soluções serão estudadas e desenvolvidas numa ótica de sustentabilidade, visando a proteção dos recursos, o aumento da eficiência energética dos edifícios e a mitigação de alguns efeitos das alterações climáticas, nomeadamente de picos de cheia e ondas de calor.

Com este projeto, pretende-se desenvolver um sistema mais sustentável, nomeadamente através da utilização de aglomerado de cortiça expandida (ICB) produzido a partir de resíduos da indústria. Nestes sistemas, com design ecológico, o ICB proporcionará simultaneamente: isolamento térmico do edifício; funções de drenagem; funções de retenção.

Objetivo Principais

Com este projeto pretendem-se desenvolver novos sistemas de cobertura e fachada verdes estruturados em aglomerado de cortiça expandida (ICB), um produto totalmente natural e com baixo impacte ambiental. O ICB será utilizado na fabricação de camadas de retenção de água, de drenagem e, simultaneamente, de isolamento. Estes sistemas devem, ainda, prevenir a colmatação da camada de drenagem e ser leves de modo a poderem ser aplicados como uma solução construtiva na remodelação de edifícios existentes. Podemos, então, sistematizar os seguintes objetivos para o projeto:

• criar um sistema inovador e sustentável com elevado valor funcional ao nível da conceção e construção de coberturas verdes e fachadas vivas;
• criar condições experimentais inovadoras que garantam a eficaz caracterização dos sistemas de cobertura e fachada verdes na presença de diferentes condições climáticas;
• explorar conceitos arquitetónicos e de pré-fabricação que garantam maior liberdade em termos de personalização geométrica da cortiça (e.g. conceção de canteiros, coberturas inclinadas);
• construir um protótipo em tamanho real que sirva de instalação experimental à validação das características funcionais e de sustentabilidade (e.g. energética e ambiental).

Atividades do Projecto e Resultados Esperados

A primeira atividade tem como principal objetivo definir as exigências funcionais dos sistemas em desenvolvimento. Desta análise resultará um conjunto de exigências que conciliem a personalização, a sustentabilidade, a estabilidade, a durabilidade, a capacidade para conferir conforto higrotérmico e acústico, e a capacidade de retenção de água, de drenagem (determinação de coeficientes de escoamento) e de captação de CO2. Nesta atividade proceder-se-á, ainda, à definição das características funcionais e de sustentabilidade do sistema em desenvolvimento.

A segunda atividade será dedicada ao desenvolvimento e caracterização dos elementos do novo sistema. Esta contemplará a caracterização dos componentes do sistema, nomeadamente do ICB, dos filtros para retenção de finos e substratos. Ainda nesta atividade se dará início à fase de projeto e conceção dos novos sistemas para materialização das coberturas verdes e das fachadas vivas. Nesta atividade, será, ainda, realizada uma caracterização exaustiva em termos físicos, mecânicos, hidráulicos, higrotérmicos, acústicos e de durabilidade das várias componentes dos novos sistemas. Serão, também, realizados estudos de compatibilidade dos sistemas com diferentes espécies vegetativas, face aos requisitos funcionais atrás definidos.

Na terceira atividade serão analisadas as condições de fabrico dos novos produtos. A utilização de tecnologias de corte e fresagem robotizada, do tipo CNC, exigirá uma avaliação das necessidades de adaptação das linhas de produção. A capacidade de adaptação do processo de fabrico aos novos sistemas em desenvolvimento será muito relevante para o sucesso do projeto, pois só assim a empresa promotora poderá integrar as novas soluções no seu catálogo.

A quarta atividade inclui as tarefas associadas à validação dos novos sistemas de coberturas verdes e fachadas vivas em laboratório e in-situ. Haverá lugar à produção dos componentes necessários à construção do protótipo. Estes componentes serão avaliados em laboratório, utilizando câmaras bioclimáticas, as quais replicarão condições climáticas (temperatura, pluviosidade, humidade, radiação solar e ventilação) existentes em diferentes lugares do planeta (mercados alvos) e em diferentes épocas do ano.
Para além da caracterização física, mecânica, hidráulica, higrotérmica e acústica dos vários sistemas, serão quantificados outros impactes, nomeadamente, com recurso a sensores de CO2 e O2. A atividade de prototipagem será concluída com o transporte e montagem final do sistema em instalações reais (Vendas Novas). Alcançado o objetivo de criação de novos sistemas de coberturas verdes e fachadas vivas, haverá lugar à validação das soluções de projeto preconizadas através da monitorização in-situ do protótipo. Esta atividade prevê, ainda, a avaliação da sustentabilidade ambiental do sistema, que se centrará num estudo de avaliação de ciclo de vida (ACV).

Este projeto englobará, na sua quinta atividade, um conjunto de ações de promoção e divulgação dos resultados, quer através da apresentação do conceito em eventos técnico-científicos, quer através da publicação de artigos científicos em revistas e conferências internacionais. A atividade de divulgação será complementada com a definição de regras de aplicação dos novos sistemas desenvolvidos de modo a permitir uma maior penetração das soluções desenvolvidas no mercado.

Principais Resultados Alcançados

Criaram-se novos sistemas de cobertura e fachada verdes estruturados em aglomerado de cortiça expandida, com valor comercial e com potencial de exportação. Nestes sistemas é explorada a capacidade de personalização geométrica tridimensional da cortiça, recorrendo a tecnologias de corte e fresagem robotizadas, do tipo CNC.

Exemplo de resultados alcançados para uma solução composta pela laje, tela anti-raízes, 100 mm de ICB técnico de média densidade 100 mm de substrato e relva ou sedum com herbáceas e gramíneas:

• Resistência térmica da solução da cobertura igual a 1.96 m2ºC/W, não contemplando as resistências superficiais e da laje. Valor de cálculo para materiais saturados;
• As simulações em câmara bioclimática revelam que, após um período de precipitação, o sistema recupera rapidamente para um comportamento semelhante ao registado em condições normais (sem precipitação);
• Capacidade de drenagem vertical máxima acima de 20 litros/(min.m2) ou 20 mm/min;
• Capacidade de retenção acima dos 17 litros/m2;
• Isolamento a sons aéreos, determinada em câmaras acústicas verticais (EN ISO 10140), RW = 59 (-2; -8; -1; -8) dB. Resultado obtido com uma laje de referência.

Lista de Comunicações

A. Silva-Afonso, C. Pimentel-Rodrigues, A. Tadeu, R. Almeida, N. Simões (2016) “Rainwater harvesting in buildings with green roofs: Runoff coefficients”, 42nd international symposium of CIB W062 on water supply and drainage for buildings – CIB W062, 29th August - 1st September, Košice, Slovakia.

R. Fino, N. Simões, A. Tadeu (2016) “Numerical and experimental evaluation of the drying behaviour of medium density expanded cork boards used as an external coating”, Eco-Architecture 2016 - 6th International Conference on Harmonisation between Architecture and Nature, 13th-15th July 2016, Alicante, Spain.

R. Almeida, A. Tadeu and N. Simões (2016) “Water permeability of insulation cork board”, 41st IAHS World Congress. Sustainability and Innovation for the Future, 13th-16th September 2016, Albufeira, Algarve, Portugal.

A. Tadeu, N. Simões and M. Gonçalves (2016) “Reflexão sobre a valorização da envolvente dos edifícios”, II Congresso Luso-Brasileiro de materiais de construção sustentáveis, 7th - 9th November 2016, João Pessoa, Brasil.

J. António, A. Tadeu, M. Ângelo, J. Nascimento, D. Tadeu (2016) “Absorção sonora de coberturas verdes – um estudo experimental”, II Congresso Luso-Brasileiro de materiais de construção sustentáveis, 7th - 9th November 2016, João Pessoa, Brasil.

C. Serra, A. Tadeu, N. Simões (2016) “3D heat diffusion modeling in defected multilayered media for IRT applications in building elements”, 13th International Conference on Quantitative InfraRed Thermography, 4th - 8th july 2016, Gdask, Poland.

J. António, A. Tadeu (2017) “3D Boundary element method modelling of sound absorbing surfaces in buildings”, International Conference on Computational & Experimental Engineering and Science - ICCES2017, 26th-30th June 2017, Funchal, Madeira, Portugal.

N. Simões, A. Tadeu, R. Almeida, J. Almeida (2018) “Energy performance assessment of green roofs: laboratory procedure”, 1st Latin American SDEWES Conference, 28th-31st January, Rio de Janeiro, Brazil.

Lista de Publicações

Artigos científicos publicados em revistas internacionais

• R. Fino, N. Simões and A. Tadeu (2017) “Numerical and Experimental Evaluation of the Drying Behaviour of Medium Density Expanded Cork Boards used as an External Coating”, International Journal of Sustainable Development and Planning, vol. 12 (02), pp. 315-325.

• L. Škerget, A. Tadeu and J. Ravnik (2017) “BEM numerical simulation of coupled heat, air and moisture flow through a multilayered porous solid”, Engineering Analysis with Boundary Elements, vol. 74, pp. 24-33.

Dissertações de mestrado

• Fábio José Xavier Carvalho (fevereiro 2017), “Coberturas verdes: estudo experimental da capacidade de drenagem de água no aglomerado de cortiça expandida”. Dissertação de mestrado em Engenharia Civil (Universidade de Coimbra), na área de especialização de Construções, sob orientação do Prof. Nuno Simões e Prof. António Tadeu.

• Mariana Busano Pinto Ângelo (fevereiro 2017), “Avaliação acústica de componentes que constituem as coberturas verdes”. Dissertação de mestrado em Engenharia Civil (Universidade de Coimbra), na área de especialização de Construções, sob orientação da Profª Julieta António e Prof. António Tadeu.

• Laura Raquel Lourenço de Sousa (setembro 2017) “Estudo da Atenuação Sonora Provocada por Coberturas Verdes”. Dissertação de mestrado em Engenharia Civil (Universidade de Coimbra), na área de especialização de Construções, sob orientação do Prof. António Tadeu e da Profª Julieta António.

• Stephanie dos Santos Capelas (setembro 2017) “Implementação de um modelo para simular o comportamento térmico de coberturas instaladas em câmara climática”. Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia do Ambiente (Universidade de Coimbra), na área de Especialização em Território e Gestão do Ambiente, sob orientação do Prof. Nuno Simões e Prof. António Tadeu.

Publicações em revistas nacionais da especialidade

• Foi publicada na revista Edifícios e Energia de julho/agosto de 2017,uma entrevista aos elementos do consórcio sobre o projeto.

Presença em feiras

• TEKTÓNICA 2018 – Feira Internacional da Construção e Obras Públicas, Lisboa.

• A divulgação do projeto foi efetuada na exposição “Materiais de Construção Sustentáveis”, que decorreu no ano de 2018 no Alma Shopping, através da exposição de um protótipo do sistema, acompanhado de um desdobrável explicativo.