Aquecimento de Igrejas

AQUECIMENTO DE IGREJAS CRISTIANO DIOGO MARTINS AZEVEDO Dissertação submetida para satisfação parcial dos requisitos do grau de MESTRE EM ENGENHARIA CIVIL — ESPECIALIZAÇÃO EM CONSTRUÇÕES Orientador: Professor Doutor Vasco Manuel Araújo Peixoto de Freitas JUNHO DE 2016 Dissertação para Mestrado Integrado em Engenharia Civil “Aquecimento de igrejas” MESTRADO INTEGRADO EM ENGENHARIA CIVIL 2015/2016 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL Tel. +351-22-508 1901 Fax +351-22-5081446  [email protected] Editado por FACULDADE DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE DO PORTO Rua Dr. Roberto Frias 4200-465 PORTO Portugal Tel. +351-22-508 1400 Fax +351-22-5081440  [email protected]  http://www.fe.up.pt Reproduções parciais deste documento serão autorizadas na condição que seja mencionado o Autor e feita referência a Mestrado Integrado em Engenharia Civil - 2015/2016 - Departamento de Engenharia Civil, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Porto, Portugal, 2016. As opiniões e informações incluídas neste documento representam unicamente o ponto de vista do respetivo Autor, não podendo o Editor aceitar qualquer responsabilidade legal ou outra em relação a erros ou omissões que possam existir. Este documento foi produzido a partir de versão eletrónica fornecida pelo respetivo Autor. Dissertação para Mestrado Integrado em Engenharia Civil “Aquecimento de igrejas” Aos meus Pais, Irmão e Namorada "Que o calor da alma aqueça nossos corações em dias de Inverno" Roger Campos i AGRADECIMENTOS A realização desta dissertação representa o fim de uma etapa de alguns anos de trabalho. Gostaria de agradecer a todos os que me ajudaram na realização desta, no entanto, irei destacar pessoas importantes para o bom desenvolvimento da dissertação. Ao meu orientador, Professor Vasco Freitas, que me prestou todo o apoio sempre que necessário e me orientou num bom caminho. A sua confiança e a sua motivação que me passou ao longo das sessões também contribuíram para a concretização desta dissertação. Aos meus pais e ao meu irmão que sempre me apoiaram e deram força para concluir este curso. À minha namorada Rita que ajudou na procura interminável das igrejas do Porto. À minha amiga Ana Cristina pela informação que me disponibilizou de forma a fazer a dissertação com fontes de informação diversificadas. Aos meus amigos do Porto e de Vila do Conde que ao longo desta etapa da faculdade contribuíram para que tivesse diversos momentos; momentos de diversão, momentos de estudo e muitos outros. ii iii RESUMO Em Portugal existem cerca de 4700 igrejas e este tipo de edifício é destinado ao culto pelo que é fundamental atingir as condições de conforto para facilitar a concentração dos utilizadores pelo que neste trabalho será refletido o aquecimento de igrejas. O conforto térmico é um conceito abstrato, porque depende de fatores ambientais (temperatura do ar, humidade relativa, temperatura radiante média e a velocidade do ar) e fatores dependentes do Homem, como por exemplo: o seu metabolismo, a temperatura da pele e o vestuário. Nesta dissertação apenas iremos abordar a temperatura. Segundo alguns autores a temperatura de conforto é de 20ºC. Tendo em consideração esta temperatura de conforto analisamos o panorama do clima interior de duas igrejas do norte de Portugal. As igrejas não são aquecidas e foram considerados os registos horários das temperaturas dessas igrejas. Nas duas igrejas chegamos à conclusão que a temperatura é claramente inferior à de conforto e ronda os 14ºC. Para se compreender a necessidade de melhorar o conforto nas igrejas foi realizado um inquérito aos padres da vigararia de Trofa/ Vila do Conde da diocese do Porto. Com os inquéritos concluímos que a maioria dos padres considera necessário o aquecimento, mas que não há recursos para instalar e manter o sistema de aquecimento. Adicionando também o desconhecimento do investimento financeiro necessário para a instalação e manutenção dos diversos sistemas de aquecimento torna a aquisição de algum sistema de aquecimento mais difícil. Os sistemas de aquecimento existentes no mercado são diversos, no entanto apenas alguns são recomendados para igrejas. Os sistemas em análise nesta presente dissertação foram o ar condicionado, radiador, pavimento radiante, infravermelho, ventiloconvectores, aquecimento de assentos. Foram avaliados usando os critérios a temperatura atingida em altura, a manutenção necessária e a integração arquitetónica. No entanto, não foi possível chegar à conclusão do melhor sistema, pois é desconhecido o investimento inicial necessário para cada sistema de aquecimento e é desconhecido a eficiência dos diversos sistemas de aquecimento. Tendo em atenção a experiência de aquecimento de igrejas noutros países avaliou-se as consequências de instalação de sistemas na flutuação da temperatura, variação da humidade relativa, variações dimensionais dos objetos de madeira e órgãos. O aquecimento de igrejas gera patologias higrotérmicas que foram estudadas nesta dissertação. Finalmente, propôs-se uma plataforma de conhecimento com base nas tecnologias de informação que permite o registo da informação dos sensores instalados em igrejas, de forma a avaliar o risco de patologias e o conforto dos ocupantes. PALAVRAS-CHAVE: igrejas; conforto térmico; clima interior; sistemas de aquecimento; patologias; sistema de monitorização iv v ABSTRACT In Portugal there are about 4700 churches and this type of building is intended for worship so it is crucial to reach the comfort conditions to facilitate the concentration of users for which this work will be reflected heating churches. Thermal comfort and a concept abstract, because depends on environmental factors (air temperature, relative humidity, radiant temperature means and the air speed) and dependent human factors, such as your metabolism , skin temperature and your clothing . In this thesis we will only address the temperature. According to some authors the comfort temperature is 20º C. Taking into account this comfort temperature analyzed the panorama of the interior climate in two churches in northern Portugal. The two churches are not heated and were considered the records schedules of the temperatures of these churches. In the two churches we arrived to the conclusion that the temperature is clearly inferior will comfort and round 14ºC. To understand the need to improve comfort in the churches was conducted to the vicariate of priests Trofa\ Vila do Conde diocese of Porto. With the inquiries concluded that most priests considered necessary heating, but there are no resources to install and maintain the heating system. Adding also ignorance of financial investment required for the installation and maintenance of many heating systems makes the acquisition of a harder heating system. Existing heating systems on the market are many, but only a few are recommended for churches. The systems analysis in this present work were the air conditioning, radiator, underfloor heating, infrared, fan coils, seat heating. They were evaluated using the criteria the temperature reached in time, the necessary maintenance and architectural integration. However, it was not possible to reach the conclusion the best system because it is unknown the initial investment required for each heating system and it is unknown the efficiency of various heating systems. Taking into account the heating churches experience elsewhere we evaluated the consequences systems installation in the fluctuation of temperature, humidity variation, dimensional variations of the timber objects and organs. The heating churches generates hygrothermal pathologies that were studied in this dissertation. Finally, proposed is a knowledge platform based on information technology which allows recording of information sensors installed at churches, in order to evaluate the risk of pathologies and occupant comfort. KEY-WORDS: churches, thermal comfort, indoor climate; heating systems; pathologies ; monitoring system xii Fig. 3.16 - Existência de recursos para manter o sistema de aquecimento ......................................... 35 Fig. 3.17 - O tema aquecimento de igrejas foi abordados em alguma reunião diocesana ................... 38 Fig. 4.1 - Sistema de ar condicionado [38] ............................................................................................ 42 Fig. 4.2 - Modelos de ar condicionado, adaptado de [37] ..................................................................... 43 Fig. 4.3 - Igreja de Blumenau (Brasil) [39] ............................................................................................. 44 Fig. 4.4 - Tipos de sistema em bi-tubo, adaptado de [30] ..................................................................... 45 Fig. 4.5 - Sistemas de mono-tubo ou Tiechelmann, adaptado de [30] ................................................. 46 Fig. 4.6 - Distribuição do calor numa igreja através de um radiador ..................................................... 46 Fig. 4.7 - Mecanismos de transferência de energia, dados obtidos de [21] .......................................... 47 Fig. 4.8 - Estratificação da temperatura com o pavimento radiante [40] ............................................... 48 Fig. 4.9 - Esquema da tubagem do pavimento radiante a ar [20] ......................................................... 49 Fig. 4.10 - Esquema do pavimento radiante elétrico por resistências (esquerda) e película de carbono (direita) [41 e 42] .................................................................................................................................... 49 Fig. 4.11 - Sistema de controlo da temperatura do pavimento radiante elétrico, adaptado de [44] ..... 50 Fig. 4.12 - Esquema de um pavimento radiante hidráulico, adaptado de [45] ...................................... 51 Fig. 4.13 - Pavimentos e suas componentes: a) carpete, b) madeira e c) cerâmico, adaptado [43] .... 51 Fig. 4.14 - Avaliação do conforto dos revestimentos através da termografia, adaptado de [46] .......... 52 Fig. 4.15 - Corte de um pavimento radiante hidráulico, adaptado de [19] ............................................ 53 Fig. 4.16 - Espetro visível [48] ............................................................................................................... 55 Fig. 4.17 - Temperaturas provocadas por aquecimento infravermelho [48] ......................................... 55 Fig. 4.18 - Aquecimento por infravermelho de cerâmico [49] ............................................................... 56 Fig. 4.19 - Aquecimento por infravermelho de quartzo [47] .................................................................. 56 Fig. 4.20 - Exemplos de ventiloconvectores, adaptado de [33]............................................................. 58 Fig. 4.21 - Esquema de ventilação de um ventiloconvector .................................................................. 59 Fig. 4.22 - Aquecimento dos bancos do tipo almofada na Sé de Viseu [50] ......................................... 60 Fig. 4.23 - Funcionamento do aquecimento dos bancos por módulos: a) domingos, b) dias da semana e c) desligado, adaptado de [24] ........................................................................................................... 61 Fig. 4.24 - Sistemas de aquecimento organizados por mecanismo de transferência de energia ........ 62 Fig. 4.25 - Temperatura causada em altura pelos diversos sistemas de aquecimento, adaptado de [51] ......................................................................................................................................................... 63 Fig. 4.26 - Temperaturas efetivas do corpo provocadas por alguns tipos de aquecimento, adaptado de [52] ......................................................................................................................................................... 64 Fig. 5.1 – Interior e localização da igreja de St. Martinus em Weert [55] .............................................. 70 xiii Fig. 5.2 - Caraterísticas da igreja de St. Martinus não sujeita ao aquecimento [10] ............................. 71 Fig. 5.3 - Temperaturas e pressões de vapor na igreja de St. Martinus com aquecimento [10] ........... 72 Fig. 5.4 - Cálculo do ponto de orvalho através do diagrama psicométrico [10] ..................................... 73 Fig. 5.5 - Comparação das temperaturas de orvalho e superficial com aquecimento e sem aquecimento [10] ...................................................................................................................................................... 74 Fig. 5.6 – Localização da igreja de Walloon em Delft ............................................................................ 75 Fig. 5.7 - Gráfico das temperaturas medidas na frente do órgão monumental de Wallon [10] ............. 76 Fig. 5.8 - Gráfico das humidades relativas registadas na frente do órgão monumental de Wallon [10]76 Fig. 5.9 - Evolução da madeira após ser exposta a um ambiente húmido estando inicialmente seca, adaptado de [59] .................................................................................................................................... 77 Fig. 5.10 - Curva típica da humidade contida na madeira [10] .............................................................. 78 Fig. 5.11 - Direções que a madeira pode assumir na sua variação dimensional [10] ........................... 78 Fig. 5.12 - Órgão monumental de Braga (esquerda) e de Vila Real (direita) [60] ................................. 79 Fig. 5.13 - Foles do órgão monumental da igreja de Walloon [10] ........................................................ 80 Fig. 5.14 - Estrutura base de madeira do órgão monumental [10] ........................................................ 80 Fig. 5.15 - Encaixe da gaveta do vento do órgão monumental [10] ...................................................... 81 Fig. 6.1 - Sistema de monitorização por cabo ........................................................................................ 84 Fig. 6.2 - Sistema de monitorização por wireless .................................................................................. 85 Fig. 6.3 - Termohigrógrafo (regista temperatura e humidade relativa) [70] ........................................... 86 Fig. 6.4 - Higrómetro analógico [72] ....................................................................................................... 86 Fig. 6.5 - Datalogger [71] ........................................................................................................................ 87 Fig. 6.6 - Fotografia da igreja de São Cristóvão em Lisboa [67] ............................................................ 87 Fig. 6.7 - Esquema da igreja de S. Mamede de Vila Chã ....................................................................... 89 Fig. 6.8 - Localização dos sensores destinados às esculturas nos altares laterais .............................. 90 Fig. 6.9 - Localização dos sensores relativos às esculturas na capela mor (esquerda) e no corpo principal da igreja (direita) ............................................................................................................................ 90 Fig. 6.10 - Localização dos sensores de monitorização do conforto térmico ........................................ 91 Fig. 6.11 - Localização dos sensores de monitorização ........................................................................ 92 Fig. 6.12 - Localização dos sensores de monitorização que avaliam o conforto térmico...................... 92 Fig. 6.13 - Evolução da temperatura e humidade interior, exterior e no desvão da cobertura entre 01/11/2012 e 16/07/2013 [67] ................................................................................................................ 93 Fig. 6.14 - Evolução da temperatura e humidade nos sensores colocados no centro da nave [67] ..... 94 Fig. 6.15 - Evolução da temperatura e humidade ao longo de uma coluna vertical [67] ....................... 94 xiv Fig. 6.16 - Gráficos de temperaturas e humidades ao longo de cortes longitudinais a 3,90 metros (cima) e a 5,30 metros (baixo) [67] ........................................................................................................... 95 Fig. 6.17 - Mapeamento horizontal de temperaturas (esquerda) e de humidades (direita)a 2,85m de altura [67] ............................................................................................................................................... 96 Fig. 6.18 - Representação tridimensional de temperaturas (esquerda) e de humidade (direita) [67]... 96 xv ÍNDICE DE TABELAS Tabela 2.1 – Caraterísticas das dioceses de Portugal, adaptado de [16] ................................................ 12 Tabela 2.2 – Número de igrejas por distrito/ arquipélago, adaptado do sistema de informação ............ 14 Tabela 2.3 – Temperaturas caraterísticas do mês de outubro de 2015 ................................................... 23 Tabela 2.4 – Temperaturas caraterísticas do mês de novembro de 2015 ............................................... 23 Tabela 2.5 – Temperaturas caraterísticas do mês de dezembro de 2015 ................................................ 23 Tabela 3.1 – Últimas obras realizadas nas paróquias da vigararia Trofa/ Vila do Conde ...................... 35 Tabela 4.1 – Manutenções necessárias dos diversos sistemas de aquecimento ..................................... 64 Tabela 4.2 – Alterações arquitetónicas das igrejas provocadas pelos sistemas de aquecimento ........... 65 Tabela 4.3 – Tabela síntese de avaliação dos sistemas de aquecimento ................................................ 66 xvi xvii SÍMBOLOS, ACRÓNIMOS E ABREVIATURAS Θpo – Temperatura Ponto de Orvalho Θinterior – Temperatura interior da igreja ASHRAE – Sociedade americana de engenheiros do aquecimento, refrigeração e ar condicionado CIBSE – Instituto de engenheiros de construção de edifícios TIC – Tecnologias de informação e comunicação xviii 1 INTRODUÇÃO 1.1. CONSIDERAÇÕES INICIAIS “Igreja” é uma palavra de origem grega escolhida pelos autores da bíblia para traduzir o termo hebraico usado pelos judeus para designar a assembleia geral do povo reunido ao apelo de Moisés. Na atualidade, as igrejas têm como objetivo principal isso mesmo, reunir os participantes do culto católico. Estas reuniões periódicas surgem com o intuito de transmitir a cultura da Igreja ao seu povo, através de momentos de oração e canto. Para estes momentos acontecerem em pleno, é necessário que os participantes do culto estejam termicamente confortáveis para absorverem melhor a mensagem que lhes está a ser passada. Os processos de construção das igrejas têm sofrido alterações ao longo dos tempos, dependente do país e do ano em que eram construídas. Este estudo é feito para igrejas com plantas retangulares constituídas por nave, transepto e capela mor. A nave é a parte do edifício onde a assembleia se instala, o transepto corresponde aos “braços” do edifício da igreja e a capela mor é o local principal da igreja onde se encontra o altar principal. Há mais locais de culto de outras religiões, mas não têm a estrutura construtiva semelhante e não serão consideradas neste estudo. Para além dessa reunião de crentes, as igrejas são monumentos históricos construídos na sua maioria há mais de 100 anos. Em cada igreja há uma história diferente e são resultado das antigas populações. Cada igreja tem as suas caraterísticas: a forma como a nave principal está ligada ao presbitério, entre outras. Vários países na Europa avançaram rapidamente na instalação de sistemas de aquecimento nas igrejas. Atualmente, preocupam-se com as patologias que surgiram após a instalação deste tipo de sistema. Portugal é um país que ainda não avançou muito nesta área, apesar da grande oferta de serviços que já existe. A colocação de um sistema de aquecimento pode implicar a alteração da estrutura da igreja: abertura de rasgos nas paredes... Em Portugal, o aquecimento constituiu cuidado como objetivo, mas não como realidade. Algumas igrejas já avançaram com a instalação de sistemas de aquecimento, mas sem que exista consenso nacional de qual o melhor sistema de aquecimento para a nossa zona climática. O tema desta dissertação foi escolhido com o objetivo de desenvolver um estudo sobre a necessidade de aquecimento nas igrejas portuguesas e destacar quais os sistemas de aquecimento apropriados para esta tipologia de edifício. Há sistemas que se adaptam melhor a espaços amplos, outros a espaços mais 2 confinados. Cada sistema tem o seu funcionamento distinto visando atingir o conforto térmico em determinados locais. A instalação de um sistema de aquecimento provoca a alteração do ambiente interior de uma igreja. Este ambiente sendo alterado torna os elementos presentes no interior, desde altares, esculturas, pavimentos, bancos e outros sujeitos a variações de temperatura significativas. Estas variações podem provocar alterações das humidades relativas e variações dimensionais nestes materiais, portanto, antes de instalar um sistema de aquecimento é necessário ter em consideração as alterações posteriores que ocorrem das condições do clima interior e as suas consequências na preservação e conservação do património. 1.2. OBJETIVOS DESTA DISSERTAÇÃO Os objetivos desta dissertação são os seguintes: - Compreender o conforto térmico nas igrejas, identificando os parâmetros de que depende e a que níveis esses parâmetros devem estar para garantir o conforto térmico no interior do edifício; - Descrever o conforto térmico ou a sua inexistência na realidade portuguesa, caraterizando casos de ambientes interiores de igrejas portuguesas. Para além disso, indicar o número aproximado de igrejas existentes em Portugal de forma a justificar a existência de preocupação pela criação de conforto térmico neste tipo de edifícios; - Identificar e avaliar as tecnologias disponíveis para o aquecimento das igrejas. Tal avaliação passa por mostrar as vantagens e desvantagens dessas tecnologias e compara-las entre si para optar pelo sistema de aquecimento que se adeque melhor a uma determinada igreja; - O sistema de aquecimento depois de instalado altera o ambiente interior. Os materiais e elementos de construção que estavam habituados a determinadas temperaturas e humidade relativa ficam sujeitos a variações destes parâmetros. O ultimo objetivo é identificar as patologias resultantes da instalação dos sistemas de aquecimento; - Descrever a organização de uma possível plataforma de conhecimento que utilize as tecnologias de informação e contribua para uma melhor monitorização das igrejas portuguesas. 1.3. ORGANIZAÇÃO E ESTRUTURAÇÃO DO TRABALHO Esta dissertação está organizada em 7 capítulos: - No primeiro capítulo são explicados os motivos pela qual esta dissertação foi proposta, os objetivos iniciais a serem cumpridos e como se organiza a sua estrutura. - O conforto térmico é explicado no capítulo 2, isto é, são indicados os fatores que o influenciam e as condições de que as igrejas necessitam para atingir o conforto térmico. Para além disso, descreve a distribuição de igrejas pelo país e o conforto existente nessas mesmas igrejas. - No terceiro capítulo é abordada a importância por parte do clero para a colocação deste tipo de sistema. E para conhecer a importância da instalação de um sistema de aquecimento nas igrejas de Portugal foi realizado um inquérito aos padres da vigararia Trofa/ Vila do Conde da diocese do Porto para conhecer o que estes sacerdotes pensam em relação a este tema. 3 - No quarto capítulo são apresentadas as diversas tecnologias que permitem o aquecimento do interior das igrejas, e para além disso, são avaliadas as suas vantagens e desvantagens permitindo a escolha do melhor sistema de aquecimento de uma forma mais esclarecida. - Após a instalação de sistema de aquecimento é necessário ter noção das consequências resultantes deste e qual será a sua gravidade. Neste capítulo 5 são descritas as consequências da instalação da tecnologia de aquecimento. - No capítulo 6 apresenta-se um sistema possível de monitorização das igrejas e as condições que devem ser reunidas para uma monitorização otimizada, desde a localização dos sensores até aos possíveis gráficos realizados a partir dos valores obtidos. - No capítulo 7 apresentam-se as conclusões após o estudo realizado sobre este tema. Neste capítulo procura-se dar resposta a 3 perguntas: se realmente há um sistema de aquecimento ideal para qualquer igreja não tendo nenhuma condicionante na sua instalação; se as consequências da instalação de sistemas de aquecimento são drásticas e se é melhor não colocar aquecimento. 10 A humidade relativa, a uma determinada temperatura e pressão, é a relação entre a tensão de vapor atual do ar e a tensão do vapor saturado em relação à água [2]. Existindo um grau de evaporação superior ou inferior, este interfere com a nossa perda de calor. A temperatura radiante média é a temperatura da superfície dos elementos que constituem o espaço. Este parâmetro influencia o calor perdido através da radiação do corpo com a perda do calor por condução quando o corpo está em contato direto com a superfície. Os edifícios mal isolados ou com ausência de isolamento possuem superfícies interiores frias pelo que necessitam de temperaturas de ar mais elevadas para as compensar. Um conceito importante relacionado com a temperatura superficial é a condutibilidade térmica. A condutibilidade térmica depende da densidade, natureza química e da humidade do material. Esta propriedade é explicada no capítulo 4, mas para uma melhor compreensão, é a facilidade com que o calor é transferido de uma dada superfície para os pés ou mãos [11]. Os deslocamentos de ar provocam uma sensação de arrefecimento devido à perda de calor por convecção, no entanto, não baixam a temperatura. Dentro dos edifícios a velocidade do ar máxima é de 0,2m/s. A temperatura do ar é um fator importante para o conforto térmico. Este é o fator mais afetado pela instalação de sistemas de aquecimento nas igrejas. Este fator depende do isolamento das igrejas, da inércia dos seus elementos construtivos e da área de envidraçados. Num edifício a radiação solar, condução do calor através da cobertura e paredes e trocas de ar através das aberturas (janelas e portas) dependem das caraterísticas arquitetónicas e da escolha de materiais do isolamento. Paredes constituídas por materiais com elevada condutibilidade térmica são sensíveis a aos ciclos diários de temperaturas. As janelas podem permitir a penetração de raios solares e criar efeito de estufa, no entanto, tem grande importância nas perdas energéticas e trocas de ar com o exterior [5]. Num edifício as temperaturas são mais estáveis, sendo isto mais visível em pisos térreos, pois o solo é uma grande reserva de calor. Nos pisos em contato com a cobertura a temperatura é menos estável devido às trocas feitas pela cobertura – de dia recebe a radiação solar e à noite perde radiação infravermelha. O fator envolvido nesta diferença é a inércia. Um fator que contribui para as temperaturas baixas ou não é a área superficial das paredes, janelas, coberturas e outros. A uma grande área de envidraçados corresponde maiores perdas de calor para o exterior no Inverno e diminuição da temperatura interior. A perda de calor por unidade de tempo depende do tipo de envidraçado utilizado. 2.4. CONDIÇÕES DE CONFORTO EM IGREJAS O homem tem melhores condições de vida e de saúde quando seu organismo funciona sem ser submetido à fadiga ou stress e inclusive à térmica [3]. As igrejas são edifícios históricos com grande capacidade de armazenamento de calor. Este facto deve-se às suas paredes, normalmente, serem de espessura elevada. Para além de manter o equilíbrio, permite a estratificação constante da temperatura. A presença de pessoas e a iluminação, por exemplo, são fatores que alteram esse equilíbrio. A estratificação das temperaturas e a presença das correntes convectivas permitem verificar a estabilidade do ar. No inverno são geradas correntes convectivas devido à temperatura do teto ser baixa e tornar o ar mais denso, provocando uma descida deste. Ao descer este ar provoca a subida do ar que está a uma altura inferior e a uma temperatura superior. No verão, o teto está a uma temperatura supe- 11 rior e não provoca descida de ar, pelo que se mantem imóvel e não há movimentações de ar. Na imagem seguinte está demonstrado as correntes convectivas no inverno e a estratificação da temperatura no Verão. Fig. 2.6As correntes convectivas (inverno) e a estratificação da temperatura (verão), adaptado de [14] As igrejas podem ser consideradas como microclimas, porque as condições externas têm uma influência limitada nas condições interiores. A influência gerada pelo exterior tem mais impacto através das janelas, portas e outras aberturas. É normal que a temperatura interior e as paredes atinjam equilíbrio com temperaturas médias exteriores apenas no final do Verão e do Inverno [6]. Segundo o autor do livro “Heating your church”, o instituto de engenheiros de construção de edifícios (CIBSE) recomenda como valor projeto a temperatura seca resultante nas igrejas de 18ºC. A temperatura seca é um conceito de temperatura em que não é tido em consideração a radiação dos objetos na proximidade e os efeitos da humidade relativa e da velocidade do ar [12]. No entanto, o autor deste livro tendo já em consideração os restantes parâmetros assume que a temperatura de conforto nas igrejas é de 20ºC. 2.5. PANORAMA DAS IGREJAS PORTUGUESAS 2.5.1. QUANTIFICAÇÃO DAS IGREJAS PORTUGUESAS A Igreja em Portugal abrange 20 dioceses agrupadas em três províncias eclesiásticas. As três províncias são a de Braga, Évora e Lisboa. A província de Braga abrange 9 dioceses que são Braga, Aveiro, Bragança, Coimbra, Lamego, Porto, Viana do Castelo, Vila Real e Viseu. A de Évora inclui 3 dioceses: Évora, Algarve e Beja. A província eclesiástica de Lisboa abrange Lisboa, Angra, Funchal, Guarda, Leiria – Fátima, Portalegre – Castelo Branco, Santarém e Setúbal. 12 Fig. 2.7 - Dioceses de Portugal dividas nas três províncias [15] Segundo a Conferência Episcopal Portuguesa, a 31 de dezembro de 2012, em Portugal existiam 4424 paróquias. Na tabela seguinte são apresentadas as caraterísticas das dioceses de Portugal: número de arciprestados/ vigararias, paróquias, população e respetiva área geográfica. É importante salientar que a área geográfica da diocese não coincide com a área geográfica do distrito com o mesmo nome, visto que a diocese também não coincide com o distrito. Tabela 2.1 – Caraterísticas das dioceses de Portugal, adaptado de [16] Dioceses de Portugal Arciprestados/ Vigararias Paróquias População Área geográfica Braga 14 551 850000 2832 Aveiro 10 101 270000 1538 Bragança 4 326 136459 6545 Coimbra 10 269 50000 5300 13 Lamego 6 223 141000 2850 Porto 22 477 954500 3010 Viana do Castelo 10 291 224888 2108 Vila Real 8 264 210115 4273 Viseu 17 208 239906 3400 Évora 9 156 278000 13547 Algarve 4 80 270000 5071 Beja 6 120 175496 12300 Lisboa 15 284 1475133 3735 Angra 16 228 247066 106 Funchal 7 80 5 Guarda 15 361 235000 6770 Leiria-Fátima 9 75 266328 1700 PortalegreCastelo Branco 5 161 225910 9149 Santarém 7 112 200000 320382 Setúbal 7 57 545000 1500 Total 201 4424 6994801 406121 Os dados da tabela anterior são fornecidos pelo Anuário Católico de Portugal e podemos inferir a existência de 4424 paróquias. Cada paróquia tem pelo menos a sua igreja matriz, pelo que existem pelo menos 4424 igrejas em Portugal. Segundo o Serviço Episcopal de Portugal, muitos dos edifícios que funcionam como igrejas, a Igreja tem usufruto do edifício, mas está registada como propriedade do Estado. Um sistema de informação que possuí mais dados relativos ao número de igrejas em Portugal trata-se do Sistema de Informação para o Património Arquitetónico. Através deste sistema de informação foi recolhido o número de igrejas registadas e obteve-se a seguinte tabela. 14 Tabela 2.2 – Número de igrejas por distrito/ arquipélago, adaptado do sistema de informação Matriz Paroquial Santuário Catedral Catedral/ Igreja Matriz Convento/ Mosteiro Convento/ Mosteiro/ Templo Número de igrejas Aveiro 196 1 2 0 0 8 0 207 Beja 92 14 1 0 0 11 0 118 Braga 365 12 13 1 0 39 0 430 Bragança 408 11 4 2 0 9 0 434 Castelo Branco 157 12 1 1 0 7 0 178 Coimbra 156 5 3 1 0 17 0 182 Évora 69 17 3 1 0 33 0 123 Faro 56 21 0 1 0 19 0 97 Guarda 368 13 1 1 0 8 0 391 Leiria 103 32 6 0 1 11 0 153 Lisboa 162 57 2 0 1 60 0 282 Portalegre 89 23 1 2 0 17 0 132 Porto 382 19 6 1 0 50 1 459 Santarém 131 15 0 0 0 18 0 164 Setúbal 52 16 0 0 0 11 0 79 Viana do Castelo 274 12 2 0 0 32 0 320 Vila Real 262 2 2 0 0 5 0 271 Viseu 362 24 6 2 0 26 0 420 Arquipélago da Madeira 41 3 2 1 0 5 0 52 Arquipélago dos Açores 129 31 0 1 0 16 0 177 TOTAL 4669 15 O funcionamento da entidade Igreja tem por base as suas dioceses, mas não possui informação das igrejas que existem em Portugal. Todos os outros sistemas abordam as igrejas pelos distritos. Para simplificar, nesta dissertação as igrejas também serão abordadas por distritos. Este sistema de informação é o mais completo a nível nacional e a sua referência foi dada pela Conferência Episcopal Portuguesa. A procura de igrejas foi feita por igreja matriz, paroquial, santuário, catedral e convento. Nas igrejas catedrais existem as que são igrejas matriz, mas foi garantido pela secretaria do sistema de informação que não há repetição das igrejas, isto é, cada igreja tem a sua definição no sistema. A nível de convento e mosteiro há os que possuem igrejas abertas ao público (templo) e as dirigidas aos frades. Em paralelo, foi realizada a lista de igrejas existentes no distrito do Porto. A sua execução passou pela procura de igrejas em cada freguesia do distrito do Porto. A informação recolhida foi obtida através dos sites das juntas de freguesia e confirmada pelos sites das câmaras municipais. Esta lista de igrejas do distrito do Porto conta com 445 igrejas e está presente no anexo I. Para verificar a viabilidade deste sistema de informação do património arquitetónico comparou-se o número de igrejas da lista com o número de igrejas registadas no distrito do Porto. Recorda-se que no distrito do Porto o sistema encontra 459 igrejas e a lista encontrou 445 igrejas. Os valores não são iguais, mas próximos, pelo que pode ser considerado viável o sistema de informação do património arquitetónico. Esta diferença de número pode estar relacionada com a alteração do estatuto das igrejas. Atualmente, as capelas passaram a designar-se por igrejas e pode haver ainda conflito quanto à denominação destes edifícios. No entanto, a própria entidade gestora do Sistema de Informação para o Património Arquitetónica salientou que o inventário de igrejas existentes em Portugal está incompleto. Portanto, o número de igrejas existente em Portugal é superior às 4669 igrejas registadas neste sistema. 2.5.2. CARATERIZAÇÃO DO CLIMA INTERIOR DAS IGREJAS PORTUGUESAS Para conhecer as caraterísticas das igrejas portuguesas são apresentados os ambientes interiores de duas igrejas no norte do país, visto que a norte do país as condições atmosféricas são mais desfavoráveis como é demonstrado no mapa seguinte das zonas climáticas de inverno. 16 Fig. 2.8 - Zonas climáticas de inverno em Portugal Continental [17] O país é praticamente dividido em metade: a metade sul é I1 e a outra metade é I2 e I3. A zona de inverno I1 tem menos de 1300 graus dia para uma temperatura base de 18ºC. Graus dia é um método utilizado para a determinação das necessidades térmicas de aquecimento. A zona de inverno I2 e I3 são as zonas do país com condições mais adversas. Estas duas zonas são onde existem maior número de igrejas. No norte do país encontram-se 2932 igrejas (66%) comparando com 1091 igrejas no centro (25%) e 417 igrejas no sul (9%). Devido ao grande número de igrejas no norte do país os casos de estudo escolhidos localizam-se no norte do país. 17 Fig. 2.9Número de igrejas em cada parte do país, adaptado de [18] As duas igrejas apresentadas serão denominadas por A e B e não são identificadas por serem fornecidos dados de entidades que não permitem a sua exposição. Não serão apenas apresentados os valores do ambiente interior, mas também do ambiente exterior para posteriormente fazer uma comparação entre ambos. No mapa seguinte identifica-se a localização aproximada das duas igrejas. Os registos obtidos em ambos os casos não foram obtidos no âmbito desta dissertação, mas de outros estudos realizados e no caso B não é autorizado a divulgação da fonte dos registos. Fig. 2.10 - Localização das igrejas em estudo, adaptado de [18] 18 2.5.2.1. Caso A No caso A as medições foram feitas durante um período de cerca de 4 meses, desde o dia 7/11/2007 até 21/02/2008. Os resultados foram medidos de um quarto em quarto de hora para verificar mais facilmente as alterações da temperatura ambiente. O gráfico seguinte apresenta a distribuição das temperaturas médias diárias medidas no exterior. Fig. 2.11 - Temperaturas médias diárias do exterior ao longo dos 4 meses de recolha [6] Quanto ao ambiente interior, a variação das temperaturas médias no interior da igreja está representada no gráfico seguinte. Fig. 2.12 - Temperaturas médias diárias do interior ao longo dos 4 meses de recolha [6] Pelo gráfico anterior é possível constatar logo à partida que a temperatura inicialmente diminuiu, mas por volta de dezembro estabilizou e começou a subir por volta do mês de janeiro. Para uma melhor compreensão e leitura dos dados no gráfico seguinte estão representadas as curvas das temperaturas médias diárias interiores e exteriores. 19 Fig. 2.13 - Temperaturas médias interiores e exteriores ao longo dos 4 meses de recolha [6] Pela observação deste gráfico concluímos que o interior possui mais estabilidade que o exterior, pois apesar de as temperaturas interiores seguirem as temperaturas exteriores, não o fazem com grandes oscilações nem picos de temperatura máxima e mínima [7]. A temperatura interior da igreja é quase sempre, neste período de amostra, superior à temperatura exterior. A temperatura média interior desta igreja ronda os 14ºC. Esta temperatura é característica para o ambiente exterior descrito. Caso o ambiente exterior altere, esta temperatura média também altera. Podemos concluir então que a temperatura interior é fortemente afetada pelo ambiente exterior. Para além disso, a evolução das temperaturas médias interiores nunca alcançou a temperatura definida como conforto. Aliás, a temperaturas médias interiores chegam a atingir uma diferença com a temperatura conforto de 8ºC. Para uma avaliação de temperaturas podemos utilizar a média das temperaturas médias. No gráfico seguinte estão caraterizados os climas interiores e exteriores através da sua temperatura média neste período de estudo. 26 Fig. 3.1Cabeçalho do inquérito realizado A primeira pergunta pede para classificar a sensação de conforto térmico no interior da igreja durante o Inverno numa escala que vai de “Muito Frio” até “Quente”. Esta pergunta surge para os padres explicarem qual é a perceção deles quanto ao conforto das igrejas que estão à sua responsabilidade. E para acrescentar a segunda pergunta questiona se a temperatura deveria ser superior ou não à temperatura já existente. Fig. 3.2 – Perguntas 1 e 2 do inquérito realizado Os pontos principais do corpo do ser humano que detetam o frio são as extremidades. Na igreja, a extremidade em piores condições de temperatura são os pés, e nessa medida, a terceira pergunta é se sentem, normalmente, os pés frios. A temperatura dos pés depende de vários fatores, inclusivamente, o tipo de pavimento – quarta pergunta – e a temperatura do pavimento – quinta pergunta. A quinta pergunta pede para classificar a temperatura do pavimento numa escala de “Muito Frio” a “Neutro/ Confortável”. Apenas vai até esta escala visto que o pavimento não pode ser muito quente. 27 Fig. 3.3 – Perguntas 3, 4 e 5 do inquérito realizado Outro ponto fulcral abordado neste inquérito é a pergunta 6 que questiona se existe aquecimento ou não na igreja, como mostra a figura seguinte. Fig. 3.4 – Pergunta 6 do inquérito realizado Se a resposta for positiva, a pergunta seguinte é para indicar o tipo de aquecimento que existe e o grau de satisfação associado a este numa escala de “Muito insatisfeito” até “Muito satisfeito”, como exemplifica a figura seguinte da pergunta 6a) e 6b). Fig. 3.5 – Pergunta 6a) e 6b) do inquérito realizado 28 Se a resposta for negativa quanto à existência de aquecimento, não se preenchem as perguntas anteriores, mas pergunta-se se consideram que deveria ser colocado um sistema de aquecimento. Fig. 3.6 – Pergunta 7) do inquérito realizado E para concluir o inquérito, são feitas perguntas relativas a possuírem recursos para instalar o sistema de aquecimento, mas também, se há recursos para manter o sistema de aquecimento após a sua instalação. E a pergunta número dez é se o tema já foi abordado numa reunião diocesana, como é demonstrado com a figura seguinte. Fig. 3.7 – Pergunta 8), 9) e 10) do inquérito realizado 3.3. INTERPRETAÇÃO DOS INQUÉRITOS REALIZADOS 3.3.1. SENSAÇÃO DE CONFORTO TÉRMICO E A NECESSIDADE DE MELHORIA DA TEMPERATURA DA IGREJA O conforto térmico é um conceito muito complexo para a Térmica, mas para os inquiridos traduz-se na temperatura que o edifício apresenta. Portanto, a escala é feita de uma forma para que os sacerdotes que responderam entendam esta linguagem corrente de quente ou frio. 29 Fig. 3.8 – Sensação de conforto no interior da igreja Pela visualização do gráfico anterior, é possível constatar que mais de 50% dos inquiridos consideram as igrejas muito frias ou frias. Sendo que a moda desta distribuição é a igreja ser fria, o que nos leva a pensar que o desconforto não é total, mas próximo do total durante o Inverno. Os sacerdotes que responderam que a igreja é quente são responsáveis pelas três igrejas com sistema de aquecimento. Outro dado importante a relacionar com esta informação é o pé direito e as áreas de pavimento destas igrejas. As igrejas em que os padres consideram “ligeiramente frio” e “neutro/confortável” o pé direito e a área de pavimento da igreja são inferiores em comparação com as restantes igrejas. 30 Fig. 3.9 – Alteração da temperatura atual da igreja Este gráfico reforça a ideia de que a temperatura nas igrejas é baixa, e por isso, os sacerdotes consideram na sua maioria que a temperatura deveria ser superior. Os padres que optavam por não alterar a temperatura são os que expuseram que a temperatura da igreja está “neutra/ confortável” ou “quente”. 3.3.2. TIPO DE PAVIMENTO E IMPORTÂNCIA DA NATUREZA DO REVESTIMENTOS NA SENSAÇÃO DE PÉS FRIOS O tipo de pavimento usado nas igrejas da vigararia de Trofa/ Vila do Conde é na sua maioria soalho. Para muitos sacerdotes o pavimento é importante para o conforto no interior de uma igreja, e para eles o pavimento que transmite mais conforto é o soalho. Em nenhuma igreja desta vigararia o pavimento foi alterado nos últimos 20 anos, pelo menos não é referido por nenhum padre quando inquiridos das últimas obras realizadas nas últimas décadas. 31 Fig. 3.10 – Tipo de pavimento nas igrejas O segundo material mais utilizado como pavimento é o granito. Os padres responsáveis por igrejas com granito comentaram que é bom usar pavimentos em que sejam utilizados granito e soalho. O soalho na zona da nave para os participantes no culto e o granito para a zona do altar mor para tornar mais bonito, colocando carpetes onde estão mais tempo – perto do altar e zona dos assentos. Fig. 3.11 – Sensação de conforto nos pés no interior da igreja Como já foi referido anteriormente, a sensação de conforto nos pés é um indicador do conforto do utilizador num determinado lugar. Neste gráfico é percetível que os padres da vigararia sentem os pés mais frios do que quentes, no entanto, não é grande a diferença entre os padres que consideram que têm os pés frios ou não. 32 Fig. 3.12 – Importância do revestimento do pavimento na sensação de pés frios Para tirar conclusões deste gráfico é necessário explicar algumas condicionantes. A nível do granito, nas igrejas em que os padres consideram que não têm os pés frios são igrejas aquecidas, o que altera a ideia desta pergunta. Algumas das igrejas que tem o pavimento soalho possuem caixas de ar por baixo do pavimento, e por isso, este pavimento é afetado pela temperatura do ar que passa por baixo deste. Portanto, depois de consideradas estas condicionantes, é possível concluir que o soalho é sem dúvida o pavimento mais confortável e que o granito é o pavimento menos confortável. Para além disso, o granito é uma pedra que com o desgaste perde a sua cor original e fica mais escura. 3.3.3. EXISTÊNCIA DE AQUECIMENTO E POSSIBILIDADE DA SUA COLOCAÇÃO Esta dissertação aborda o aquecimento de igrejas, por isso, é necessário entender se existe ou não aquecimento na maioria das igrejas. 33 Fig. 3.13 – Existência de aquecimento nas igrejas da vigararia Trofa/ Vila do Conde No entanto, através do gráfico anterior é possível concluir que são poucas as igrejas apetrechadas com sistema de aquecimento. Nesta vigararia apenas três igrejas das vinte e cinco igrejas é que possuem sistema de aquecimento. Por sinal, estas três igrejas não são as maiores da vigararia Trofa/ Vila do Conde. Fig. 3.14 – Opinião sobre a colocação de aquecimento, caso este não exista Caso respondam negativamente à pergunta da existência de algum sistema de aquecimento na igreja, é lhes perguntado se consideram necessária a colocação de algum sistema de aquecimento. Pelo gráfico anterior concluiu-se que os padres consideram necessária a existência de aquecimento. 34 Caso respondam positivamente à pergunta da existência de aquecimento, é lhes perguntado o grau de satisfação do seu uso. A escala é de 1 a 4, em que 1 corresponde a “Muito insatisfeito” e 4 corresponde a “Muito satisfeito”. O sacerdote responsável pelas três paróquias com aquecimento demonstra-se satisfeito. Não está totalmente satisfeito, porque os sistemas de aquecimento gastam muita energia, e está a procurar alternativas para a fonte de energia de modo a aquecer a água que passa nos radiadores de forma a ter um custo mais baixo. É de salientar que dois estão descriminados quanto à sua fonte de energia e o terceiro não está. Isto acontece porque não há informação da fonte de energia deste último. 3.3.4. EXISTÊNCIA DE RECURSOS PARA INSTALAÇÃO E MANUTENÇÃO DO SISTEMA DE AQUECIMENTO A instalação de qualquer sistema de aquecimento implica um investimento económico inicial. A cada sistema de aquecimento está associado um custo inicial, mas também um custo previsto a longo prazo para a manutenção deste mesmo sistema de aquecimento. Para além do custo inicial e de manutenção, o custo mensal da energia gasta para o sistema de aquecimento estar em funcionamento tem de entrar em conta. Fig. 3.15 – Existência de recursos para instalar algum sistema de aquecimento Pelo gráfico anterior, a Igreja não possui recursos económicos para investir num sistema de aquecimento. A maior parte dos padres referiram que estavam a realizar outras obras na paróquia – a nível de centros sociais e construção de capelas mortuárias – e não podem investir num sistema de aquecimento por terem despesas avultadas nessas obras. 35 Fig. 3.16 – Existência de recursos para manter o sistema de aquecimento A instalação do sistema de aquecimento nem sempre é o mais difícil. A existência de um investimento inicial é pontual, mas no caso de um sistema de aquecimento tornar-se-ia um investimento a longo prazo na medida em que é necessário pagar a energia gasta a colocar o sistema em funcionamento, e para além disso, esporadicamente a existência de manutenção do sistema implicaria mais gastos económicos. Pelo gráfico anterior, dos 25 sacerdotes que responderam ao inquérito, 16 consideram não ter recursos para o manter. Portanto, é possível verificar que a maioria dos padres assume não terem recursos para manter o sistema de aquecimento em funcionamento e em bom estado para tal efeito. Num caso especifico de uma paróquia, a existência de zonas ajardinadas provoca gastos mensais para manter e preservar o jardim. Para o sacerdote desta paróquia este facto impede a instalação do sistema devido a não ter como o manter em funcionamento após a sua instalação. 3.3.5. IDENTIFICAÇÃO DAS OBRAS REALIZADAS NOS ÚLTIMOS ANOS Para a abordagem das remodelações que existiram nas igrejas implicadas neste inquérito, é necessário explicar que nem todos os párocos possuíam informação relativa às últimas obras realizadas e em que ano essas se deram. Na tabela seguinte são apresentados os elementos da igreja alterados nas últimas obras e o respetivo ano da obra. Tabela 3.1 – Últimas obras realizadas nas paróquias da vigararia Trofa/ Vila do Conde PARÓQUIA ELEMENTOS DA IGREJA ALTERADOS ANO DA ALTERAÇÃO 42 do ou não vácuo entre elas. A energia transferida é denominada por radiação térmica e é efetuada através de ondas eletromagnéticas. 4.2. AR CONDICIONADO 4.2.1. O SISTEMA O Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado (AVAC) refere as quatro funções básicas e principais destinada ao conforto interior e qualidade do ar interior [25]. O objetivo do projeto de sistemas de AVAC é equilibrar o conforto ambiental com outros fatores como os custos de instalação, a facilidade de manutenção e a eficiência energética [26]. O primeiro aquecimento central é “hypocauste” dos romanos. A sala de estar é construída sobre uma estrutura em alvenaria de pedra, constituindo uma caixa de ar entre o solo e aquela, onde se queimava o carvão a lenha e circulavam por convenção natural os fumos por ductos verticais localizados nas periferias da casa com aberturas na parte superior [27]. No inicio do século XX, nos Estados Unidos da América, surgem os primeiros aparelhos de ar condicionado com baterias de pré-aquecimento, reaquecimento e caixa de humidificação construídos por W. H. Carrier, que é considerado o pai do ar condicionado [27]. 4.2.2. PRINCIPIO DE FUNCIONAMENTO Os sistemas de ar condicionado englobam uma variedade de conceitos de Engenharia Mecânica tais como os princípios da mecânica de fluídos, transferência de calor e termodinâmica e são constituídos por equipamentos mecânicos e elétricos. A nível de componentes mecânicas engloba ventiladores, bombas, tubagem, condutas, entre outras e a nível de componentes elétricas possui motores, variadores de velocidade ou frequência, reguladores, sensores e outros [25]. O sistema de ar condicionado tem como objetivo absorver energia dum lugar e libertá-la noutro. O ar condicionado funciona através da remoção de calor. A definição de frio é a de “ausência de calor” e todos os sistemas de ar condicionado funcionam segunda esse principio básico. O calor pode ser removido através do conhecido “ciclo de refrigeração”. Os meios de condução são denominados de “refrigerantes” e podem ser água, ar, gelo ou químicos. Para este processo ser exequível é necessária uma unidade interna, uma unidade externa e os tubos de cobre a ligar as duas unidades. Através desses tubos é conduzido o fluido frigorígeno que circula entre as duas unidades. Este fluído é o responsável por absorver a energia de uma unidade e liberta na outra. Fig. 4.1 – Sistema de ar condicionado [38] 43 4.2.3. MODELOS DE AR CONDICIONADO Fig. 4.2 – Modelos de ar condicionado, adaptado de [37] Os tipos de ar condicionado que existem são os seguintes: a) janela, b) split, c) split hi-wall, d) multisplit, e) split cassete e f) split piso-teto. Os melhores modelos para serem instalados nas igrejas são os split, mas o número de dispositivos instalados depende da área a que estão destinados e do local onde serão instalados [37]. 4.2.4. TECNOLOGIAS DE APLICAÇÃO Os principais trabalhos a executar nas instalações de AVAC são o projeto dos AVAC tendo em conta o espaço ocupado pelas respetivas tubagens; montagem das condutas (apoios e alinhamentos de suporte), das tubagens (afixação das tubagens e montagem dos respetivos acessórios) e dos equipamentos (colocação conforme o projeto dos equipamentos e apoios antivibráticos e estabelecer as ligações elétricas necessárias). Para finalizar são realizados ensaios para comprovar que o sistema foi bem instalado [29]. 44 Fig. 4.3 – Igreja de Blumenau (Brasil) [39] 4.2.5. VANTAGENS E DESVANTAGENS O ar condicionado permite criar o conforto que o utilizador pretende, pois dá a possibilidade de ajustar a temperatura em qualquer altura do dia [28]. Multiplicidade de funções é uma das vantagens deste sistema, porque permite regular a temperatura, controlar a humidade e filtrar o ar [28]. Este sistema permite a limpeza do ar interior ao criar as correntes convectivas nos espaços permitindo melhor estado de saúde dos utilizadores [28]. A primeira desvantagem é o custo de exploração deste sistema em Portugal. O nosso país é dos países da União Europeia com o preço da energia mais elevada e contraria o sentido descendente que ocorre na Europa [28]. Outra desvantagem é o não aconselhamento por parte dos especialistas a instalar este tipo de sistema com a presença de pessoas com problemas respiratórios devido à variação causada pela circulação artificial de ar [28]. A manutenção é um fator inevitável para qualquer sistema que como já foi dito envolva componente elétrica e mecânica. A cada aparelho de ar condicionado é atribuído uma vida útil pelo seu fabricante [28]. Para além disso, é necessário a mudança de filtro regularmente. A instalação deste sistema provoca alterações nas paredes para a passagem de condutas, e necessita de espaço para a instalação das condutas alterando a arquitetura do local em causa. O edifício para qual este trabalho é realizado é caraterizado por pé direitos elevados, e para este tipo de edifício este sistema não é aconselhável porque apenas aquece uma zona intermédia e torna as temperaturas do chão e do tecto díspares. 45 4.3. RADIADORES 4.3.1. O SISTEMA Na década de 1880, o inventor Karl Benz construiu “carruagens sem cavalos” – o percursor dos carros. Usavam simples motores de combustão interna que aqueciam demasiado, e para combater este facto Benz desenvolveu um sistema de tubos em espiral em que a água aquecia passando o motor, mas esfriava antes de voltar ao motor provocando uma descida da temperatura do motor e aumentando o seu rendimento [31]. 4.3.2. PRINCIPIO DE FUNCIONAMENTO Os radiadores podem funcionar para arrefecimento (causa pela qual apareceram), mas funcionam também para aquecimento, e dado o tema desta dissertação apenas iremos referir o funcionamento de radiadores destinados ao aquecimento. Geralmente, os radiadores estão ligados a um circuito de aquecimento central. Este circuito de aquecimento central é constituído por uma fonte de energia (gás, eletricidade, biomassa, entre outros), respetivas tubagens e emissores de calor (neste caso, os radiadores). Nesta primeira abordagem apresentamos os tipos de circulação existentes com radiadores que funcionam em aquecimento central. Existem dois tipos de circulação num sistema central: bi-tubo e monotubo. A circulação bi-tubo, como pelo próprio nome indica, é constituída por um sistema de tubos paralelos. Neste sistema um tubo de saída da fonte de energia alimenta todos os radiadores e um tubo de retorno recolhe a água de cada radiador de volta à fonte de energia. Na circulação bi-tubo destaca-se também o esquema de retorno invertido e a única diferença entre o anterior e este é que o tubo de retorno apenas inicia no radiador após a fonte de energia [30]. Fig. 4.4 – Tipos de sistema em bi-tubo, adaptado de [30] A circulação mono-tubo carateriza-se por uma ligação da tubagem em série, em que a tubagem tem de ser colocada mais baixa que os radiadores e funciona através da força termodinâmica. 46 Fig. 4.5 – Sistemas de mono-tubo ou Tiechelmann, adaptado de [30] Numa segunda abordagem, os radiadores podem funcionar individualmente. Este tipo de sistema pode ser alimentado por corrente elétrica que provoca o aquecimento de uma resistência que aquece o fluído no seu interior e emite calor através da área de exposição do radiador. A distribuição do calor não é feita apenas por radiação – o nome cria uma noção errada – a maior parte do calor é transferido por convecção e a restante parte é por radiação. A temperatura perto do radiador atinge o valor que quisermos e que o sistema está preparado, mas através das correntes convectivas a temperatura começa a reduzir na própria subida, provocando desconforto no lado contrário ao radiador. Fig. 4.6 – Distribuição do calor numa igreja através de um radiador 4.3.3. VANTAGENS E DESVANTAGENS As vantagens deste tipo de sistema, é tratar-se de um sistema silencioso, que ao contrário da maioria dos sistemas de aquecimento, os radiadores não criam ruído durante o seu funcionamento. Outra característica importante é a possibilidade de adaptar-se à temperatura que for necessária em cada local e a sua vida útil é enorme. Este sistema permite adaptar-se facilmente à arquitetura dos edifícios, porque existem no mercado vários tamanhos e espessuras de radiadores. Em caso de queda o reservatório 47 mantém a estanquidade. Os radiadores são “saudáveis”, isto é, não queimam oxigénio nem produzem dióxido de carbono As desvantagens que este sistema proporciona são as seguintes: A existência de ar na tubagem do sistema de aquecimento impede o aquecimento uniforme em toda a área superficial do radiador. O ph da água que circula no radiador tem de ter um determinado valor (aconselhado entre 7 e 8), caso contrário, o aparelho pode deixar de funcionar. A sincronização entre o radiador e o aparelho de aquecimento deve estar bem regulada para aumentar a eficiência e diminuir os gastos energéticos. O processo de instalação deste sistema em edifícios já construído implica a abertura de roços nas paredes para a inserção da tubagem necessária e colocação dos radiadores. Para além disso, é necessário um espaço destinado aos equipamentos de produção de energia que abastece o sistema. 4.4. PAVIMENTO RADIANTE 4.4.1. O SISTEMA O pavimento radiante é utilizado desde os anos 100a.C., sendo aplicados pelos norte coreanos para melhorar o conforto térmico nas regiões mais frias do país. A cozinha era construída estrategicamente no piso inferior da edificação para que o calor resultante do cozinhar fosse usado para o aquecimento da casa. Na atualidade o pavimento radiante tem ganho vantagens competitivas em relação aos outros tipos de aquecimento [22]. O pavimento radiante pode funcionar para aquecimento e arrefecimento. Neste trabalho apenas será abordado o seu funcionamento na perspetiva do aquecimento. Um painel radiante é uma superfície normalmente plana que permite a transferência de energia em forma de radiação no mínimo de 50% da energia produzida total destinada ao aquecimento. Os painéis são unidades montadas na superfície ou incorporadas, que podem ter tubulações de água quente, cabos elétricos, fios e até tapetes [19]. Fig. 4.7 – Mecanismos de transferência de energia, dados obtidos de [21] 4.4.2. PRINCIPIO DE FUNCIONAMENTO O pavimento radiante provoca o aquecimento do chão através dos seus cabos ou tubos permitindo uma estratificação da temperatura no interior. Na proximidade ao chão a temperatura é mais alta, mas não 48 provoca um sobreaquecimento nem temperaturas muito elevadas quando em contacto com o acabamento do pavimento (madeira, cerâmicos, entre outros…). Fig. 4.8 – Estratificação da temperatura com o pavimento radiante [40] Para atingir o conforto térmico o ideal é uma temperatura em sentido ascendente em que o ponto de acumulação deve ser localizado perto da nuca (1,5 m a cima do piso deve ter 18,5ºC no mínimo). A temperatura máxima indicada na norma internacional é de 26,5ºC. Os pavimentos radiantes bem planeados consideram as diferentes utilidades das várias secções do edifício, conseguindo alterar as temperaturas em cada seção para proporcionar o conforto necessário. No caso de igrejas tem-se em consideração a igreja em si, a sacristia, sala de reuniões, entre outras. Nesta dissertação apenas se irá abordar a igreja em si. 4.4.3. MODELOS DE PAVIMENTO RADIANTE A nível geral, o pavimento radiante tem três formas de acondicionar a energia: piso radiante a ar quente, elétrico e hidráulico. Nesta dissertação optou-se pela descrição dos três tipos, mas apenas iremos estudar os pavimentos radiante elétricos e hidráulicos visto serem os mais eficazes e mais utilizados. 4.4.3.1. Pavimento radiante a ar O pavimento radiante a ar utiliza uma fonte de energia convencional que provoca o aquecimento do ar existente nas tubagens distribuídas ao longo do pavimento. Este sistema é pouco rentável visto que o ar não consegue manter grandes quantidades de calor. Este facto provoca a pouca ou quase nula aplicação deste sistema nos edifícios. Em último caso, recorre-se à combinação com sistemas de aquecimento solar, mas apenas funcionará durante o dia [20]. Sendo assim, não se abordará este tipo de pavimento radiante visto não ser de estimulante escolha. 49 Fig. 4.9 – Esquema da tubagem do pavimento radiante a ar [20] 4.4.3.2. Pavimento radiante elétrico O aquecimento por pavimento radiante elétrico consiste na colocação de uma rede de cabos colocados de forma uniforme por debaixo do pavimento do edifício ou por película de carbono. Esta rede funcional aciona resistências elétricas embutidas no piso tornando o pavimento todo uma fonte emissora de calor. Fig. 4.10 – Esquema do pavimento radiante elétrico por resistências (esquerda) e película de carbono (direita) [41 e 42] A temperatura do chão pode ser regulada automaticamente através de termostatos. A regulação automática compreende simultaneamente a temperatura externa e a temperatura na betonilha; comparandoas e adaptando conforme a temperatura externa. Este sistema de regulação permite a poupança de energia. 50 Fig. 4.11 – Sistema de controlo da temperatura do pavimento radiante elétrico, adaptado de [44] 4.4.3.3. Pavimento radiante hidráulico O pavimento radiante hidráulico no modo aquecimento impulsiona a água a uma temperatura quente moderada através de circuitos de tubos ao longo do chão. Os tubos envolvem-se numa camada de argamassa que se situa sob o pavimento. Esta irá absorver a energia térmica dissipada pelos tubos e transmiti-la para o pavimento que por sua vez emite a energia para o local através de radiação e convecção natural. Os circuitos emissores partem dos coletores de alimentação e retorno onde o caudal é regulado e impulsionado em função das necessidades térmicas de cada local. O aquecimento desta água pode ser feito recorrendo a diversas formas de energia (gás, eletricidade, lenha, entre outros). A água que percorre estes tubos atinge uma temperatura situada entre os 35ºC e os 55ºC transmitindo para o chão a uma temperatura de 19 a 26ºC. Nos esquemas do pavimento radiante hidráulico são representados os geradores de calor (painéis solares, bombas de calor, caldeiras…), as sondas, os diferentes circuitos de distribuição de calor existentes e os componentes hidráulicos: as bombas de circulação, as diversas válvulas, os permutadores de calor, os vasos de expansão. Cada elemento deste circuito é definido através das necessidades e caraterísticas de cada troço. 51 Fig. 4.12 – Esquema de um pavimento radiante hidráulico, adaptado de [45] Atualmente é possível controlar a temperatura ambiente de cada compartimento de forma independente, bastando para isso usar um termostato por cada divisão fazendo uso de circuitos hidráulicos independentes controlados por uma electroválvula. Há a possibilidade de associar coletores solares que aumentam consideravelmente o rendimento do pavimento radiante hidráulico já que este funciona a temperaturas relativamente baixas. Mas, como estamos a tratar de igrejas que tem um funcionamento intermitente torna impensável a sua utilização. Os principais parâmetros de projeto de um piso radiante são a distância entre as tubagens, diferença de temperaturas entre a água que entra e a água que sai (caso se trate de um pavimento radiante hidráulico) e a disposição das tubagens. 4.4.4. TIPOS DE ACABAMENTO DE SUPERFÍCIE Este sistema de aquecimento baseia-se na radiação de calor causando o aquecimento do ar em contacto com o solo. É compatível com qualquer tipo de material de acabamento: cerâmicos, tijoleira, mármore, madeira, entre outros. O tipo de acabamento de superfície influencia a temperatura possível de alcançar, o tempo que o sistema demora a atingir uma determinada temperatura pré-estabelecida. Fig. 4.13 – Pavimentos e suas componentes: a) carpete, b) madeira e c) cerâmico, adaptado de [43] As propriedades dos revestimentos que proporcionam uma melhor ou pior eficiência é a sua condutibilidade térmica e emissividade. Os materiais mais condutivos permitem uma resposta mais rápida do piso requerendo menor temperatura. Para além disso, permitem que as lajes desempenhem a função de reservatórios de calor [22]. 58 Fig. 4.20 – Exemplos de ventiloconvectores, adaptado de [33] Os ventiloconvectores incluem como parte dos mesmo um ventilador que inclui uma bobina através do qual o fluído refrigerante é bombeado. A bobina é normalmente suportada acima numa bandeja de condensação, tendo uma ou mais aberturas através das quais o ar é soprado por um ou mais ventiladores movidos por motores que são suportados abaixo da panela primária. O ar passa através da bobina criando condensação sobre a bobina que escorre para baixo, em cima da panela primária, de seguida é conduzida por uma tomada apropriada através de um tubo de descarga a um dreno associado [35]. Ao contrário do ar condicionado que o seu meio de propagação do calor é o ar, os aparelhos ventiloconvectores usam água como fluído de trabalho. Os ventiloconvectores são sistemas de climatização com funcionamento semelhante ao ar condicionado, mas apenas altera o fluído com que trabalham [33]. Este processo de climatização provoca a circulação forçada do ar permitindo uma maior eficácia e eficiência no aquecimento da área em questão. A transmissão de calor e absorção do calor do ar acontecem mais rapidamente [33]. A possibilidade de contaminação cruzada é baixa, dado que a exaustão do ar e a admissão do ar são realizadas de preferência em locais opostos [34]. Este sistema propaga o calor, como já referido, de forma semelhante ao ar condicionado, através de convecção. No esquema seguinte é demonstrado o poder que este sistema possui na criação de correntes de convecção criadas pelo próprio. 59 Fig. 4.21 – Esquema de ventilação de um ventiloconvector 4.6.3. TECNOLOGIAS DE APLICAÇÃO Como já referido, este sistema é constituído por panelas, e tais panelas convencionais são feitas de metal galvanizado. Os fixadores que ligam o ventilador à panela primária também são de metal. A nível de instalação é semelhante ao ar condicionado, mas as condutas que colocam o ar exterior no interior têm diâmetro maior, o que é uma desvantagem perante este sistema de aquecimento. 4.6.4. VANTAGENS E DESVANTAGENS Este sistema pode usar fontes de energia diversificadas: gasóleo, gás, caldeira a lenha, recuperador de calor, entre outros. Visto que toda a energia de calor é transmitida por intermédio da água ou fluído térmico pode ser usada a fonte de calor que se pretenda. Este sistema permite contrariar correntes de convecção e tem elevado tempo útil (aproximadamente 20 anos). Ocupa pouco espaço de aplicação e pode ser conjugado com outros sistemas de aquecimento [33]. Uma desvantagem deste sistema é a necessidade de manutenção (mudança de filtro de ar, por exemplo). Outro motivo pelo qual o sistema se torna desvantajoso é a facilidade que as suas componentes ganham ferrugem e podem impedir a saída água reduzindo a eficiência do sistema de aquecimento [35]. A implantação física deste equipamento de aquecimento torna muito difícil levar as condutas até aos ventiloconvectores e quando é possível existe a necessidade da criação de “couretes” e criar espaços de tecto falso para minimizar o impacto das condutas nos compartimentos [36]. 60 4.7. AQUECIMENTO PELOS ASSENTOS 4.7.1. O SISTEMA Em 1997, Martins Sandler instalou o primeiro aquecimento em almofada protótipo na igreja de São Stephen em Kleinkemnat. A reação excecionalmente positiva dos paroquianos e peritos sobre a proteção dos monumentos históricos, bem como os custos operacionais extremamente baixos, despertou o interesse noutras paróquias, e daí um crescimento do sistema. 4.7.2. PRINCIPIO DE FUNCIONAMENTO O sistema de aquecimento colocado nos bancos permite a irradiação de calor para os pés e pernas. Esta irradiação é feita de uma forma uniforme sobre a superfície inteira do aquecedor de assentos. Este dispositivo de aquecimento sofreu evolução: anteriormente eram tubos de água que passavam por baixo dos bancos, mas atualmente é baseado em aquecedores elétricos que podem ser colocados nas costas dos bancos ou sob os assentos. Este tipo de aquecimento tem um funcionamento semelhante ao infravermelho, isto é, as ondas de propagação são onde de infravermelho curtas. Esta localização do aquecimento permite criar correntes convectivas que aquecem os pés, mas também permitem aquecer até à altura necessária de tornar confortável o local de culto. Os bancos são isolados termicamente do calor para proteger a madeira de danos graves, tais como quebras ou superfície enegrecendo e também garante a dispersão do calor unidirecional que resulta em melhor utilização de energia. Fig. 4.22 – Aquecimento dos bancos do tipo almofada na Sé de Viseu [50] 4.7.3. VANTAGENS E DESVANTAGENS Este tipo de aquecimento permite criar condições de aquecimento uniformes ao longo da sua área superficial e com temperaturas mais baixas que os tipos de aquecimento convencional. O calor convencional criado por o aquecimento de assentos, ao contrário dos sistemas de ventilação forçada convencionais, reduz o risco de partículas de poeiras causarem alergias ou riscos de saúde para pessoas com problemas respiratórios. A nível de aplicação, este sistema é projetado para qualquer tipo de banco já existente na igreja [7]. E é possível a qualquer cor desejada para não contrastar com o mobiliário. 61 Estes sistemas são relativamente eficientes em relação à energia, pois transmitem a energia diretamente para os utilizadores do edifício. A capacidade de calor necessária é relativamente baixa. Para além disso, permite reduzir a energia gasta, pois pode adaptar-se ao número de ocupantes da igreja. No Domingo, em que há mais participantes no culto podem estar ativos todos, enquanto que em dias da semana apenas alguns estão ligados [24]. Fig. 4.23 – Funcionamento do aquecimento dos bancos por módulos: a) domingos, b) dias da semana e c) desligado, adaptado de [24] As desvantagens que este sistema apresenta são que o aquecimento efetuado pelos assentos gera fluxos de ar convectivos por baixo dos bancos provocando correntes de ar na parte inferior do corpo. Caso a temperatura da igreja seja baixa este aquecimento não é confortável pois são criados extremos de temperatura muito próximos principalmente quando o sistema acaba de ser ligado [68]. 4.8. ANÁLISE CRÍTICA O aquecimento de um edifício é muito importante, principalmente numa igreja. Na igreja é necessária concentração para poder disfrutar do culto em que participa. Caso não se atinja o conforto térmico essa sensação de concentração torna-se em desaconchego e desatenção. Para uma melhor síntese, o esquema seguinte representa os tipos de sistema de aquecimento abordados anteriormente. 62 Fig. 4.24 – Sistemas de aquecimento organizados por mecanismo de transferência de energia Estes sistemas de aquecimento foram abordados anteriormente, incluindo as suas vantagens e desvantagens. No entanto, para entendermos qual o melhor sistema de aquecimento a ser implementado num tipo de edifício como a igreja é necessário saber a frequência em que é usado e qual é a duração dessas utilizações. No panorama geral, a maioria das igrejas locais são utilizadas duas vezes por semana, e cada utilização é de, aproximadamente, duas horas. As igrejas que são bastante utilizadas são, na sua maioria, os santuários e nesta escolha do melhor sistema a instalar não são tidas em conta. O sistema de aquecimento pelos assentos é considerado a colocação da placa na parte de trás do banco direcionada aos pés e pernas. A avaliação dos sistemas de aquecimento vai ter em conta os seguintes parâmetros: - Temperatura atingida em altura; - Manutenção necessária; - Energia consumida; - Integração arquitetónica; - Adaptabilidade às igrejas. 63 4.8.1. TEMPERATURA ATINGIDA EM ALTURA Para a criação de conforto há uma curva ideal de temperatura. Neste parâmetro é tido em conta cada curva de temperaturas criadas pelo sistema de aquecimento em altura, e é comparado com a curva ideal. Fig. 4.25 – Temperatura causada em altura pelos diversos sistemas de aquecimento, adaptado de [51] Na imagem anterior não está representado o aquecimento por infravermelho, mas este assemelha-se ao aquecimento por ventiloconvectores. O aquecimento ideal está demonstrado pela curva a amarelo e o equipamento de aquecimento que se ajusta mais é o piso radiante, pelo que é o sistema mais eficiente no aquecimento. 64 Fig. 4.26 – Temperaturas efetivas do corpo provocadas por alguns tipos de aquecimento, adaptado de [52] Pela imagem das temperaturas efetivas no corpo, podemos comprovar de novo que é o piso radiante o mais próximo. Os sistemas de aquecimentos por ar condicionado, infravermelho e ventiloconvector proporcionam a temperatura mais baixa pelo nível dos joelhos. O aquecimento de assento é propício para os momentos em que os utilizadores das igrejas encontramse sentados, apesar de a temperatura atingida na cabeça ser aceitável. 4.8.2. MANUTENÇÃO NECESSÁRIA A manutenção necessária tem em conta a troca de filtros ou outras peças com vida útil reduzida. Na tabela seguinte são indicadas as manutenções necessárias a ter com cada tipo de aquecimento. As manutenções mais gerais dos equipamentos, isto é, que envolva a troca de peças por estarem danificadas, só acontecem se não houver todos os cuidados destes equipamentos. Um fator importante que permite uma vida útil superior é a limpeza, no caso dos radiadores, infravermelhos e o aquecimento pelos assentos. Tabela 4.1 – Manutenções necessárias dos diversos sistemas de aquecimento Manutenção necessária Ar condicionado - Mudança ou limpeza dos filtros do ar da unidade interior de 15 em 15 dias e limpeza da unidade exterior uma vez por ano [53] Radiador - Abrir as purgas de ar, mas não é aconselhável fazer qualquer tipo de intervenção na água ou substância que circula 65 nas tubagens; - A nível da caldeira deverá ser feita uma revisão anual e ao acumulador esta revisão depende da qualidade da água da zona em questão [54] Pavimento Radiante - Nenhuma manutenção necessária [19] Infravermelho - Não requer manutenção [47] Ventiloconvectores - Troca de filtros de ar [53] Aquecimento pelos assentos - Nenhuma manutenção necessária 4.8.3. INTEGRAÇÃO ARQUITETÓNICA A alteração da morfologia do edifício, como o próprio nome indica, avalia o espaço necessário para a instalação de cada sistema de aquecimento e a possibilidade de alteração da estética das igrejas, visto já serem edifícios construídos. Tabela 4.2 – Alterações arquitetónicas das igrejas provocadas pelos sistemas de aquecimento Morfologia do edifício Ar condicionado Espaço necessário A existência de condutas de ar entre os sistemas de admissão de ar e os sistemas de ar condicionado proporcionam elevado espaço ocupado. Estética da igreja Os aparelhos de ar condicionado são de grandes dimensões, o que altera a arquitetura. Para além disso, as condutas se passarem pelo interior da igreja alteram ainda mais o aspeto visual Radiador Espaço necessário Este sistema não necessita de grande espaço para os seus aparelhos. A tubagem deste tipo de sistema é de menores dimensões que as do ar condicionado, não sendo necessários rasgos de grandes dimensões das paredes. Estética da igreja Estes sistemas alteram um pouco a estética, porque têm de ficar à vista para o seu bom funcionamento. A tubagem deste sistema já pode ser embutida nas paredes de uma forma mais fácil. Pavimento Radiante Espaço necessário Não necessita de grande espaço devido a ser instalado sob o pavimento. A nível de ligações para funcionar também não é necessário muito espaço. 66 Estética da igreja Não altera a estética da igreja, mas a sua instalação é ideal quando for necessário alterar o pavimento da igreja. Infravermelho Espaço necessário Este sistema apenas necessita que chegue energia elétrica, e por isso, não é necessário espaço para tubagens ou algo do género. Os aparelhos ocupam pouco espaço. Estética da igreja Este sistema pouco altera a estética da igreja, visto que até alguns deles estão preparados para iluminação de espaços. Ventiloconvectores Espaço necessário A existência de condutas de ar entre os sistemas de admissão de ar e os sistemas de ar condicionado proporcionam elevado espaço ocupado. Estética da igreja Os ventiloconvectores são de grandes dimensões. Para além disso, as condutas se passarem pelo interior da igreja alteram o aspeto visual da igreja. Aquecimento pelos assentos Espaço necessário Não é necessário espaço, mas é necessário a adaptação dos bancos a este sistema caso não estejam preparados. Estética da igreja Não influenciam a estética da igreja, porque podem ser fabricados à cor que não afete a estética. A nível de alteração da arquitetura do edifício destaca-se o aquecimento pelos assentos. Este sistema não implica a alteração da arquitetura. Os sistemas que afetam mais a estrutura do edifício são o ar condicionado, os ventiloconvectores e os radiadores devido às suas condutas e dimensões dos aparelhos. O pavimento radiante só é vantajoso quando se tem em vista uma alteração do pavimento, caso contrário é o que tem pior adaptabilidade às igrejas. 4.8.4. ANÁLISE FINAL DOS DIVERSOS SISTEMAS DE AQUECIMENTO Em modo síntese, o quadro seguinte classifica os tipos de aquecimento explorados nesta dissertação numa escala de três graus: Bom (++), Médio (+) e Mau (-) para as três categorias possíveis de avaliar. Tabela 4.3 – Tabela síntese de avaliação dos sistemas de aquecimento Temperatura atingida em altura Manutenção necessária Integração arquitetónica Ar condicionado - + - 67 Radiador - ++ - Pavimento Radiante ++ ++ - Infravermelho - ++ + Ventiloconvectores - + - Aquecimento pelos assentos + ++ ++ Segundo os parâmetros analisados o sistema de aquecimento com mais vantagens é o sistema de aquecimento dos bancos. Este sistema, para além de não ter manutenção, é um sistema que se adapta facilmente às igrejas, porque a sua cor pode ser semelhante à cor do mobiliário onde estão colocados estes aparelhos de aquecimento. O segundo sistema de aquecimento que se destaca é o pavimento radiante. A instalação deste sistema de aquecimento necessita da alteração do pavimento das igrejas. Portanto, este sistema é vantajoso apenas quando está prevista uma restauração da estrutura do pavimento. O aquecimento de infravermelho é um sistema que não provoca muitas alterações na estrutura da igreja, no entanto, altera o aspeto visual. Este sistema de aquecimento não aquece nas temperaturas ideais na vertical, mas é um sistema que aquece rapidamente o local. Esta rapidez torna este sistema ideal para um aquecimento intermitente. Para o funcionamento intermitente o ar condicionado também se destaca, no entanto, implica alterações de grandes dimensões na estrutura da igreja e necessita de mais manutenção que outros sistemas de aquecimento. As três caraterísticas avaliadas não são suficientes para concluir qual o sistema de aquecimento mais apto para o aquecimento de igrejas. A energia consumida, o custo inicial e a adaptabilidade do sistema de aquecimento para a temperatura necessária para o conforto são fatores muito importantes para a escolha de um sistema de aquecimento. No entanto, pelos critérios avaliados o sistema de aquecimento dos bancos é o mais vantajoso. 74 Fig. 5.5 – Comparação das temperaturas de orvalho e superficial com aquecimento e sem aquecimento [10] O gráfico anterior mostra a simulação da evolução das temperaturas de orvalho calculadas e as temperaturas superficiais da parede interior ao longo de um ano com ou sem aquecimento. Os valores iniciais e os valores finais da temperatura são muitos distintos devido à evolução das temperaturas exteriores também ser distinta. O aquecimento em causa é realizado por um sistema de piso radiante com a temperatura de 15º e aquecimento central baseado na igreja de St. Martinus em Weert. Pelo gráfico podemos observar que a igreja sem aquecimento desde as 8100 horas até as 8760 horas tem condições favoráveis à ocorrência de condensações. A igreja com aquecimento anula essas condições para a ocorrência de condensações, pois aumenta a temperatura superficial. Logo, com aquecimento a uma determinada temperatura podemos garantir que não ocorrem condensações no interior das igrejas, portanto, o aquecimento intermitente é um aquecimento que deve ser bem estudado para não ocorrerem condensações quando este é desligado. 5.4. MUDANÇA DE HUMIDADE RELATIVA COM O EFEITO DO AQUECIMENTO Os mecanismos que condicionam o transporte da humidade em elementos de construção são complexos. Neste capitulo será abordado de uma forma breve a definição de higroscopicidade. Os materiais de construção podem ser classificados higroscópicos se a quantidade de água fixada por adsorção é importante ou não higroscópicos se a massa é praticamente constante independentemente 75 da humidade relativa do ambiente. Praticamente todos os materiais utilizados na construção de igrejas são higroscópicos, isto é, o seu teor de humidade varia consoante a humidade relativa do ambiente. Humidade relativa consiste no quociente entre a pressão de vapor existente e a pressão de saturação [56]. O aquecimento a elevadas temperaturas pode causar, por exemplo, uma grande estratificação térmica e, assim, elevar a temperatura a níveis mais altos, onde a maioria das igrejas tem o seu órgão monumental. A igreja escolhida para ser feito o estudo foi a de Walloon em Delft. Na imagem seguinte está representada a sua localização geográfica. A igreja tem uma área de pavimento de 210 m2 e um volume de 3000m3. Fig. 5.6 – Localização da igreja de Walloon em Delft Os gráficos seguintes mostram as temperaturas e a humidade relativa na proximidade do órgão da igreja de Walloon num típico domingo de inverno - mais especificamente no dia 17 de janeiro de 2000. É necessário indicar que o órgão está a 15 metros de altura onde se acumulam as temperaturas elevadas resultantes do aquecimento deste monumento. 76 Fig. 5.7 – Gráfico das temperaturas medidas na frente do órgão monumental de Wallon [10] Fig. 5.8 – Gráfico das humidades relativas registadas na frente do órgão monumental de Wallon [10] Pelos gráficos entendemos que a temperatura do ar interior e a humidade relativa são praticamente o inverso. Das 7 horas até às 13:00h o ar perto do órgão monumental atingia o extremo de temperaturas altar daquele dia (aproximadamente 30ºC) e o extremo de humidade relativa inferior registada naquele dia (aproximadamente 15%). O sistema de aquecimento é um sistema de ar quente introduzido na igreja através de grelhas e estando ligado introduz variações de temperatura de 15ºC e variações a nível da humidade relativa de 40%. 77 Estes baixos valores de humidade relativa podem provocar a secagem dos elementos em madeira presentes no interior da igreja, causando fissuras e outras indicações de encolhimento desses elementos. Nos subcapítulos seguintes serão abordadas as principais patologias existentes devido às grandes variações de temperatura e à baixa humidade relativa. 5.5. VARIAÇÃO DIMENSIONAL DA MADEIRA Em 1986, Thomson assegura que os materiais que absorvem humidade expandem-se em humidade relativa elevada, provocando deformações, deslocações em algumas partes, fissuras e por vezes rutura completa. Quando o teor de humidade é baixo, segundo ele estes objetos são alvo de contração. A madeira é um exemplo de material que adsorve e expulsa água adaptando-se à elevada ou baixa humidade relativa, respetivamente. Em 1996, Mascarenhas, no seu estudo sobre “Variações Dimensionais nos Bens Culturais em Madeira”, quando se refere à humidade mostra que após um corte de uma árvore ocorre uma redução de humidade, quando a mesma é deixada ao ar livre, e que nesse processo de dessorção de água, existe um ponto singular chamado o ponto de saturação de fibras. Este ponto carateriza-se pelas células apenas possuem apenas a água de adesão. Muitas teorias indicam que a humidade para a madeira estar nesse ponto é de aproximadamente 30% num clima temperado [57]. Contudo, o conhecimento deste ponto é importante pois é a partir deste ponto que ocorrem as alterações na madeira. A partir deste ponto, ocorrem a contração ou expansão (inchamento). Estas alterações provocam posteriormente fissuras e empenos nas madeiras. Apesar disso, o ambiente pode beneficiar, pois expondo uma madeira seca a um ambiente, esta absorve a humidade de forma a atingir o seu ponto de saturação das fibras [57]. Fig. 5.9 – Evolução da madeira após ser exposta a um ambiente húmido estando inicialmente seca, adaptado de [59] A retração da madeira surge normalmente quando esta atinge o ponto de saturação das fibras, e continuando de maneira regular e linear até a madeira estar completamente seca. Contudo, esta secagem não ocorre em todos os sítios da madeira ao mesmo tempo. A superfície da madeira é a primeira parte a sofrer a secagem. Quando a superfície atinge valores inferior ao ponto de equilíbrio a retração inicia. No entanto, o interior da madeira pode conter ainda bastante água e não retrair. Isto implica que a madeira pode começar a retrair sem ter atingido ainda a humidade média de retração. A figura seguinte demonstra a relação entre a retração e o teor de humidade presente na madeira, para uma madeira resinosa. A forma exata da curva depende da forma da madeira, espécie de madeira e condições de secagem usadas, mas em geral é da seguinte forma. 78 Fig. 5.10 – Curva típica da humidade contida na madeira [10] A denominação de tangencial e radial são as diferentes direções definidas no inicio da experiência tendo um ponto de origem também definido. No esquema seguinte mostra as direções possíveis em que pode haver variação de tamanho da peça de madeira [57]. Fig. 5.11 – Direções que a madeira pode assumir na sua variação dimensional [10] O gráfico da figura 5.9 permite descrever a retração que ocorre na madeira verde num ambiente com determinada humidade relativa. A cada valor de retração está associado a variação dimensional da madeira. Esta variação pode estar na causa de danos que ocorrem nos pavimentos de soalho, telas de pintura, entre outros elementos relevantes do interior da igreja. 5.6. EFEITO DO AQUECIMENTO NOS ÓRGÃOS MONUMENTAIS Nos países em que o aquecimento é instalado facilmente nas igrejas realizam-se estudos dos efeitos provocados em todos os elementos presentes no interior deste edifício. Num estudo de doutoramento um dos problemas graves que encontraram foi os danos da madeira da parte interior dos órgãos monumentais. Em Portugal, mais precisamente Braga, os órgãos monumentais são muito importantes e permitem a dinamização da Semana Santa porque que se realizam festivais de luta entre órgãos. Com a instalação 79 do aquecimento na sé de Braga estes órgãos poderiam ter problemas graves na sua madeira. Os órgãos musicais com probabilidade de ter problemas na madeira são os situados aproximadamente à altura dos órgãos monumentais da Sé de Braga, catedral de Vila Real e maioria das catedrais portuguesas, pois ficam localizados no coro onde as temperaturas mais quentes se acumulam. Fig. 5.12 – Órgão monumental de Braga (esquerda) e de Vila Real (direita) [60] Um estudo realizado na Europa, mais precisamente em Delft, na igreja de Walloon, avalia os danos causados pelo aquecimento nos órgãos monumentais. Este estudo serve de base para os pressupostos aqui referenciados [58]. O sistema de aquecimento desta igreja é um sistema de ar condicionado com capacidade de aquecimento de 115/77Kw (alto/ baixo). Este sistema proporciona uma renovação de 7400/ 5000 m3/h (alto/ baixo). O ar aquecido é colocado no interior através de uma grelha acima do solo 3 metros e a saída é através de outra grelha localizada no solo. Este sistema permite 100% de circulação do ar [58]. Este monumento é constituído por o púlpito, bancos e outros elementos em madeira, como a causa do estudo, o seu órgão monumental. O órgão musical desta igreja data de 1869 e a sua ultima restauração foi em 2000 [58]. Durante a restauração do órgão foram analisadas as partes internas do órgão monumental. Os foles foram severamente danificados; grandes rachaduras ocorreram na parte de madeira do fole; as peças de pele de carneiro foram rasgadas [10]. 80 Fig. 5.13 – Foles do órgão monumental da igreja de Walloon [10] A madeira de suporte do órgão estava tão danificada que até a pele de carneiro se infiltrava pelas fissuras como se pode observar na imagem seguinte. Fig. 5.14 – Estrutura base de madeira do órgão monumental [10] Um dos pontos fundamentais dos órgãos, considerado o coração deste instrumento musical, é a gaveta de vento. Neste órgão a gaveta de vento estava severamente danificada: o escapamento da gaveta do vento torna o som produzido pelo órgão como uma reprodução de vários tubos separados. 81 Fig. 5.15 – Encaixe da gaveta do vento do órgão monumental [10] Os tubos de órgão tinham fissuras nas tampas de ajuste devido ao encolhimento das bordas de madeira. Isto tornava o órgão fora de sintonia devido aos deslocamentos da madeira. Outro ponto importante que salienta a reduzida humidade resultante do aquecimento são os danos existentes no móvel perto do órgão que tem a porta empenada, madeira fissurada e as juntas mostram danos resultantes de encolhimento. O professor Leijendeckers da universidade de Andover também examinou alguns órgãos de igrejas da Holanda para estudar o efeito do aquecimento. Nos seus cálculos uma igreja com aquecimento varia a temperatura entre os -10ºC a 20ºC. O alongamento dos tubos alterando a sua frequência de funcionamento: uma mudança inaudível de 0,01 Hz a 15Hz. A temperatura, os efeitos da velocidade do ar criam mudanças audíveis de 876Hz a 16kHz. A conclusão é que os órgãos devem ser ajustados às temperaturas de ar em que são usados. Ao longo da altura dos tubos do órgão a variação da temperatura não deve ser elevada [10]. 5.7. SÍNTESE DO CAPÍTULO O aquecimento influencia as condições do clima interior. O aumento da temperatura interior provoca a diminuição do teor de humidade existente. Esta redução de humidade a valores extremos é prejudicial para os elementos presentes no interior, principalmente, os construídos em madeira que irão ter fissuras e outras patologias originárias da secagem da madeira. Essas fissuras que ocorrem devem-se à variação dimensional das células da madeira. A madeira tem o seu estado de equilíbrio que se chama ponto de saturação das fibras e sujeita à humidade do ambiente aumenta ou reduz o tamanho das suas células. O alongamento ou encolhimento da madeira é problemático para a função deste elemento: altera a frequência emitida pelo órgão alterando o som produzido por este instrumento musical. Segundo o estudo realizado pelo professor Leijendeckers, os órgãos devem ser sintonizados para a temperatura em que vão estar em funcionamento. Em jeito de conclusão, deve-se aquecer as igrejas, no entanto, tem que se ter consciência das patologias que podem existir e tentar evitá-las. Nas igrejas portuguesas os sistemas de aquecimento na sua maioria funcionarão de forma intermitente, o que é mais problemático. No entanto, deve ser na mesma instalado, mas com uma monitorização dos elementos construtivos da igreja avaliando as alterações destes. 82 83 6 IMPORTÂNCIA DA MONITORIZAÇÃO DO CLIMA INTERIOR DAS IGREJAS 6.1. INTRODUÇÃO Os edifícios antigos, particularmente os edifícios históricos, apresentam ambientes interiores característicos que nem sempre correspondem à situação ideal para a conservação dos elementos presentes no edifício seja a melhor. Como já concluímos anteriormente, estes elementos adaptam-se ao ambiente interior que existe no edifício: ficam fissurados, pintura defeituosa, entre outras patologias. Assim, é importante conhecer o ambiente anterior, o ambiente presente e o ambiente futuro. Mas quais serão as caraterísticas importantes para descrever este ambiente interior? Como são medidas essas caraterísticas e em que sítios devem ser colocados os aparelhos de medição? Será necessário apenas ter em consideração a temperatura atingida até à altura média de um humano para proporcionar conforto mínimo a todos os participantes e visitantes da igreja? Já existe algum modelo que alerta para os perigos causados por um clima interior desfavorável? A estas perguntas serão dadas as respostas ao longo deste capítulo. 6.2. MODELOS DE MONITORIZAÇÃO Para se poder garantir o conforto térmico nas igrejas é necessário um conhecimento perfeito do estado do clima interior das igrejas. Esse conhecimento pode ser obtido através da implementação de um programa de inspeção onde, através da observação e recolha de dados, é realizada a avaliação do clima interior da igreja. A adoção de um sistema de monitorização contínua na observação das caraterísticas do clima interior (temperatura, humidade relativa e velocidade do vento) permite, para além de detetar a possibilidade destas caraterísticas provocarem danos nos elementos e materiais constituintes da igreja, quantificar e avaliar a evolução do clima interior ao longo do tempo. Os objetivos de uma monitorização contínua são: - Avaliação dos vários parâmetros medidos nas igrejas (temperatura, humidade relativa, entre outros); - Analisar a existência ou inexistência do conforto térmico nas igrejas; - Indicar a adequação ou não do sistema de aquecimento instalado. 90 Fig. 6.8 – Localização dos sensores destinados às esculturas nos altares laterais Nos restantes santos terão de se colocar os sensores na base de cada um, como mostram as seguintes imagens. Fig. 6.9 – Localização dos sensores relativos às esculturas na capela mor (esquerda) e no corpo principal da igreja (direita) Para avaliar as caraterísticas próximas ao órgão monumental, caso exista, os sensores devem ser colocados perto da base do órgão. Na igreja em exemplo o órgão está no piso inferior e o sensor deve ser colocado na superfície do piso junto do órgão protegido à possibilidade dos pontapés. 91 Para monitorizar o conforto térmico dos utilizadores da igreja é necessário medir a temperatura dos pés, dos joelhos, das mãos e da cabeça. Portanto, aproximadamente, é necessário Fig. 6.10 – Localização dos sensores de monitorização do conforto térmico Na imagem anterior da capela mor as bolas vermelhas representam os sensores responsáveis pela monitorização do conforto térmico. O sensor mais alto responsável pela medição da temperatura perto da cabeça quando a pessoa está de pé será instalado na ripa de madeira colocada em todo o perímetro à mesma altura em toda a igreja. Este sensor será colocado em dois locais da capela mor e quatro no corpo da igreja. O sensor responsável pela monitorização da cabeça quando as pessoas estão sentadas fica na parte superior do banco e segue o mesmo número de sensores. Os sensores responsáveis por medir a temperatura perto dos pés ficam no joelheiro do banco e seguem o mesmo número. Se os sensores descritos neste subcapítulo forem todos instalados é possível garantir a conservação dos elementos principais da igreja. No entanto, se optarem por fazer um estudo mais profundo é necessário a instalação de mais sensores perto do tecto, pavimento e centro da igreja. Não entraremos em grande pormenorização visto que cada modelo 3D depende do programa a que está associado, e apenas inte- 92 ressa para esta dissertação alertar para a existência de condições ambientais que provoquem patologias nos elementos da igreja. Nos esquemas seguintes estão demonstrados os sensores necessários para uma monitorização mínima do conforto térmico das pessoas e o risco das patologias, tanto na planta da igreja como no corte longitudinal. Fig. 6.11 – Localização dos sensores de monitorização Fig. 6.12 – Localização dos sensores de monitorização que avaliam o conforto térmico 93 6.5. PERFIS DE TEMPERATURAS E HUMIDADES RELATIVAS Depois de instalados os sensores responsáveis por medir a evolução da temperatura e a humidade, começam a registar os dados e a junção desses dados permite criar perfis quer de temperaturas como perfis de humidades. Neste subcapítulo são apresentados diagramas obtidos na igreja de São Cristóvão de Lisboa para a dissertação de Carla Sofia Sampaio Leandro da Faculdade de Ciências e Tecnologia. Estes diagramas apenas servem como exemplo para uma abordagem metodológica na análise de diversas igrejas. Estas monitorizações não foram realizadas no âmbito desta dissertação devido à falta de tempo para a sua realização, e para além de que a maioria do tempo de realização desta dissertação não é durante o inverno. Os perfis de temperatura que podem ser obtidos são: - Evolução da temperatura ao longo do tempo; - Evolução da humidade ao longo do tempo. Fig. 6.13 – Evolução da temperatura e humidade interior, exterior e no desvão da cobertura entre 01/11/2012 e 16/07/2013 [67] Para cada sensor é possível resultar cada um dos gráficos anteriores. No entanto, a monitorização não é apenas avaliar as condições atmosféricas interior em cada sensor. O objetivo é coordenar os vários sensores e descrever o clima geral da igreja comparando e agrupando os sensores por grupos. 94 Um dos perfis que se pode obter é a evolução das temperaturas ao longo dos vários sensores localizados ao longo de uma linha contínua na planta, como é o caso do gráfico seguinte, que essa linha se localiza ao longo do centro da nave. Fig. 6.14 – Evolução da temperatura e humidade nos sensores colocados no centro da nave [67] Com este gráfico podemos definir a evolução da temperatura e da humidade ao longo de um corte transversal no centro da nave da igreja. No entanto, também podemos definir as temperaturas ao longo de uma coluna vertical como é o caso do gráfico seguinte. Fig. 6.15 – Evolução da temperatura e humidade ao longo de uma coluna vertical [67] Este gráfico já nos permite mais facilmente avaliar o conforto térmico nos pontos que já definimos anteriormente. Cada altura da igreja tem uma determinada temperatura, e isso, pode ser observado através deste gráfico. Para além disso, podemos observar a evolução das temperaturas e humidades ao longo de um corte longitudinal em várias seções da igreja e depois representar o clima interior da igreja em forma 3D. Na 95 avaliação do clima da igreja de S. Cristóvão em Lisboa foram desenhados os dois seguintes gráficos de temperaturas e humidades a 3,90 metros e 5,30 metros. Fig. 6.16 – Gráficos de temperaturas e humidades ao longo de cortes longitudinais a 3,90 metros (cima) e a 5,30 metros (baixo) [67] Dito já anteriormente, estes perfis de temperaturas e humidades obtidos por sensores colocados estrategicamente nas igrejas permitem descrever a evolução do clima interior destes edifícios em três dimensões. Nas imagens seguintes são representados os mapeamentos horizontais a 2,85 metros das temperaturas e humidades, e para além disso, é feita a representação tridimensional das temperaturas e humidades respetivamente. 96 Fig. 6.17 – Mapeamento horizontal de temperaturas (esquerda) e de humidades (direita) a 2,85m de altura [67] Fig. 6.18 – Representação tridimensional de temperaturas (esquerda) e de humidade (direita) [67] A realização deste tipo de gráficos 3D torna mais fácil a monitorização e a perceção da evolução destas duas caraterísticas relevantes para a presenças patologias estudadas anteriormente. Neste exemplo de registos, é possível observar pelo mapeamento horizontal e pela representação tridimensional das temperaturas que através das isolinhas observa-se que ao longo da nave principal a variação das temperaturas é reduzida, variando de 14,9ºC a 15,6ºC. Esta estabilidade de temperaturas é justificada pela igreja estar fechada a maioria do tempo. Junto da porta de entrada da sacristia e na zona central da nave principal as temperaturas são mais altas, contrastando com o altar-mor e a porta de entrada que são os locais com temperaturas mais baixas. 97 Pelos gráficos da direita das imagens anteriores – mapeamento horizontal de humidades e a representação tridimensional de humidades – pode-se constatar que a humidade relativa não varia muito, estando entre 76,4% e os 81%. Os valores mais baixos de humidade relativa localizam-se nos sítios em que ocorre as temperaturas mais elevadas, isto é, na sacristia e na zona central da nave principal. Os valores de humidade inferiores registam-se na entrada da igreja. Sendo assim, observando estes diagramas em 3 dimensões é possível constatar que os locais com piores condições higrotérmicas são a porta da entrada da igreja e no altar-mor. Como realizado neste exemplo, pode também ser realizado noutras igrejas tornando mais fácil o controlo das condições higrotérmicas. 6.6. PLATAFORMA DO CONHECIMENTO BASEADA NAS TIC Nas igrejas a existência de aquecimento é importante, mas a proteção do património cultural devido às possíveis patologias causadas pelo aquecimento ainda mais importante é. A criação de uma plataforma do conhecimento das temperaturas e humidades relativas existentes nas igrejas de Portugal seria importante para alertar para as condições favoráveis à criação de patologias no património existente no interior de uma igreja (desde o pavimento de madeira até à escultura mais alta). O património deve ser preservado em boas condições e este sistema permitiria que isso acontecesse. Os fatores principais que já foram aqui discutidos e que serão os mais importantes a controlar com esta plataforma são: 1) Risco de condensações; 2) Conforto térmico e desconforto; 3) Variação dimensional; 4) Consumo de energia. A monitorização da presença de condições propícias a condensações, a existência ou não do conforto térmico e a possibilidade de existir degradação das esculturas e pinturas passa por avaliar as temperaturas e a humidade relativa do clima interior das igrejas. Os gastos de energia têm em conta a energia gasta após o sistema de aquecimento entrar em funcionamento. Para garantir o controlo dos 3 principais fatores, como já foi referido anteriormente, é necessário ter em conta as temperaturas e a humidade existente na igreja. Estas temperaturas e humidades podem ser medidas através de datalogger colocados nos sítios chave que já foram descritos nos subcapítulos anteriores. Para a monitorização da energia gasta pelo sistema de aquecimento é necessário a instalação de um equipamento capaz de medir a energia elétrica, isto é, que funcione como um contador elétrico, mas para cada aparelho do sistema de aquecimento. Sendo uma monitorização individual tem se em atenção a possibilidade da deteção da existência de um funcionamento anormal de algum destes aparelhos de aquecimento. Já sendo conhecido o número aproximado de igrejas em cada distrito de Portugal, nesta fase seguinte é proposto a existência de igrejas piloto localizadas em vários pontos do país. Para além disso, seriam igrejas localizadas na proximidade de outras igrejas, tornando possível a descrição de ambientes semelhantes de outras igrejas. Os 6 pontos estratégicos para monitorização de algumas igrejas seriam: Bragança, Braga, Coimbra, Lisboa, Portalegre e Beja. 98 Esta análise das igrejas será feita através das tecnologias de informação e comunicação em que será criado um programa informático e alerta quando a temperatura superficial interior superior à temperatura de orvalho, quando as temperaturas nos pontos fulcrais de conforto são mais baixas que às que deveriam estar ou quando os gastos elétricos são mais elevados que ao sistema de aquecimento normalmente consome. Este sistema seria ideal se todas as igrejas ou a maior parte das igrejas de algum grupo adotasse um sistema de aquecimento. Para o atual panorama do aquecimento nas igrejas portuguesas esta plataforma não tem fundamento em existir. No entanto, esta plataforma pode ser aplicada a outro tipo de edifícios, como por exemplo, habitações, escolas, centros comerciais, entre outros. 6.7. SÍNTESE DO CAPÍTULO A monitorização do clima interior de uma igreja é importante para controlar o conforto térmico e o risco da existência de patologias. Esta monitorização pode ser feita pessoalmente, isto é, recolha de dados aparelho a aparelho, ou por wireless onde a recolha é feita numa central que recebe os dados recolhidos pelos aparelhos instalados nos locais de estudo. Estes aparelhos de medição começaram por surgir com o intuito para medir apenas uma grandeza, como é o caso do termómetro para medir a temperatura, e atualmente, já se consegue medir a temperatura e a humidade relativa apenas num aparelho de medida, como é o exemplo dos datalogger. Estes sensores devem ser instalados para garantir que não haja danos nas esculturas e para que haja conforto térmico dos utilizadores das igrejas. Por isso, os sensores para uma monitorização mínima devem ser colocados ao nível dos pés, mãos e cabeça quando as pessoas estão em pé garantindo o conforto térmico e devem ser colocados na base das esculturas e do órgão monumental para que não existam condensações perto destes elementos constituintes da igreja. Estes sistemas de monitorização são importantes para o controlo das condições interiores das igrejas, mas mais importante é a interpretação dos perfis da temperatura e da humidade e a verificação da existência de condições para a existência de patologias. A criação de uma plataforma de conhecimento a nível nacional que interpretasse as medições recolhidas seria uma forma de tratamento mais célere. 99 7 CONCLUSÃO 7.1. SÍNTESE DAS CONCLUSÕES OBTIDAS Esta dissertação surgiu da falta de informação sobre o aquecimento nas igrejas. De forma a abordar este tema foram definidos objetivos. Objetivos esses que passam pela discussão da necessidade dos sistemas de aquecimento. Os sistemas de aquecimento são importantes para melhorar o clima interior dos edifícios, mas a questão central desta dissertação é avaliar se o aquecimento é imprescindível para se atingir o conforto térmico nas igrejas em Portugal. Refere-se que através do sistema de informação para o património arquitetónico foi possível quantificar cerca de 4700 igrejas em Portugal. O conforto térmico depende de fatores ambientais e fatores dependentes do Homem. A temperatura do ar é um dos fatores preponderantes para o conforto térmico e concluiu-se que a temperatura de conforto para as igrejas é 20ºC. Tendo em conta esta temperatura de conforto e a análise dos registos de temperatura e humidade relativa das duas igrejas localizadas no norte do país concluiu-se claramente que as igrejas em Portugal não atingem as condições de conforto térmico. Para concluir, é necessário a instalação de sistemas de aquecimento para atingir o conforto nas igrejas portuguesas. Após a realização do inquérito aos sacerdotes da vigararia Trofa/ Vila do Conde concluiu-se que o tema do aquecimento não é de todo importante para os responsáveis pelo culto católico. As obras que tiveram prioridade nestes últimos anos foram o restauro da cobertura e a renovação dos altares. No entanto, quando questionados sobre este tema referem que não há informação suficiente sobre os diversos sistemas de aquecimento e que não há meios financeiros para a instalação e a manutenção dos sistemas de aquecimento. De forma a fomentar a informação sobre os sistemas de aquecimento foi realizada a análise de alguns dos sistemas de aquecimento: o ar condicionado, radiador, pavimento radiante, infravermelho, ventiloconvectores, aquecimento de assentos. Nesta análise foram tidos em conta a distribuição de temperaturas, a manutenção necessária e a integração arquitetónica. No entanto, a análise para ser completa devia ter em conta a energia consumida, o custo inicial e a adaptabilidade às igrejas, pelo que não foi possível chegar à conclusão sobre o qual melhor sistema de aquecimento. Com base em estudos realizados noutros países é possível concluir que o aquecimento de igrejas influencia as condições do seu clima interior. O aumento da temperatura interior provoca a diminuição da humidade relativa. Esta redução de humidade a valores extremos é prejudicial para os elementos e materiais em madeira que irão ter fissuras e outras patologias originárias da secagem da madeira. Por ANEXOS ANEXO I – LISTA DE IGREJAS DO DISTRITO DO PORTO FORMADA ATRAVÉS DE INFORMAÇÃO DISPONIBILIZADA PELOS SITES DAS JUNTAS DE FREGUESIA E CONFIRMADA PELOS SITES DAS CÂMARAS MUNICIPAIS AMARANTE ANSIÃES Igreja Matriz Igreja Paroquial de Ansiães/ Igreja de São Salvador CANDEMIL Igreja Paroquial de S. Cristóvão FREGIM Igreja Paroquial da Nossa Senhora do Rosário FRIDÃO Igreja Matriz de Fridão Igreja Paroquial de São Faustino de Fridão GONDAR Igreja Nova de São João Batista de Gondar (Igreja Matriz) Igreja Paroquial de Gondar JAZENTE Igreja de Santa Maria de Jazente LOMBA Igreja da Lomba LOUREDO Igreja Matriz de Louredo Igreja de S. João Batista - Louredo LUFREI Igreja de Salvador MANCELOS Igreja de São Martinho PADRONELO Igreja de Santo André - Padronelo REBORDELO Igreja de Rebordelo SALVADOR DO MONTE Igreja Matriz de Salvador do Monte GOUVEIA (S. SIMÃO) Igreja matriz de São Simão de Gouveia Igreja paroquial de São Simão de Gouveia TELÕES Igreja de Santo André de Telões TRAVANCA Mosteiro de Travanca (Igreja) VILA CAIZ Igreja paroquial de Vila Caiz VILA CHÃ DO MARÃO Igreja Matriz de Vila Chã do Marão ABOADELA, SANCHE E VÁRZEA Igreja Paroquial de Aboadela Igreja matriz de Sanche Igreja Matriz de Várzea AMARANTE (SÃO GONÇALO), MADALENA, CEPELOS E GATÃO Igreja e Convento de São Gonçalo Igreja de São Domingos Igreja de São Pedro Igreja paroquial da Madalena Igreja paroquial de Cepelos Igreja de São João Batista BUSTELO, CARNEIRO E CARVALHO DE REI Igreja paroquial de Bustelo Igreja paroquial de carneiro Igreja de Carvalho de Rei FIGUEIRÓ (SANTIAGO E SANTA CRISTINA) Igreja de Figueiró Santa Cristina Igreja Matriz Figueiró São Tiago FREIXO DE CIMA E DE BAIXO Igreja do Salvador (Freixo de Baixo) Igreja paroquial do Freixo de Cima OLO E CANADELO Igreja matriz de Olo Igreja matriz de Canadelo REAL, ATAÍDE E OLIVEIRA Igreja Salvador de Real Igreja românica de Real Igreja paroquial de Ataíde Igreja paroquial de Oliveira VILA GARCIA, ABOIM E CHAPA Igreja de Vila Garcia Igreja paroquial de Aboim Igreja paroquial de Chapa AROUCA ALVARENGA Capela da Senhora do Monte Capela da Senhora dos Aflitos Igreja do século XI Capela de Santo António CHAVE Igreja paroquial de Chave BAIÃO FRENDE Igreja Matriz de Frende GESTAÇO Igreja matriz de Gestaçô GOVE Igreja matriz de Gôve GRILO Igreja matriz de Grilo LOIVOS DO MONTE Igreja matriz de Loivos do Monte SANTA MARINHA DO ZEZERE Igreja matriz de santa marinha do Zêzere VALADARES Igreja paroquial de Valadares (Santiago de Valadares) VIARIZ Igreja matriz de Viariz ANCEDE E RIBADOURO Mosteiro de Santo André de Ancede Igreja matriz de Santo António do Ribadouro BAIÃO (SANTA LEOCÁDIA) E MESQUINHATA Igreja paroquial de santa Leocádia Igreja matriz de Baião Igreja paroquial de Mesquinhata CAMPELO E OVIL Igreja matriz de Campelo Igreja matriz de ovil LOIVOS DA RIBEIRA E TRESOURAS Igreja matriz de Loivos da Ribeira Igreja matriz de Tresouras SANTA CRUZ DO DOURO E SÃO TOMÉ DE COVELAS Igreja matriz de Santa Cruz do Douro Igreja matriz de São Tomé de Covelas TEIXEIRA E TEIXEIRÓ Igreja de São Pedro (Teixeira) Igreja de Teixeiró FELGUEIRAS AIÃO Igreja matriz de Aião AIRÃES Igreja de Santa Maria de Airães FRIANDE Igreja matriz de Friande IDÃES Igreja paroquial de Idães JUGUEIROS Igreja matriz de jugueiros PENACOVA Igreja de Penacova PINHEIRO Igreja matriz de Pinheiro POMBEIRO DE RIBAVIZELA Mosteiro de pombeiro de Riba Vizela REFONTOURA Igreja de Refontoura REGILDE Igreja matriz de Regilde REVINHADE Igreja matriz de Revinhade SENDIM Igreja paroquial de Sendim MACIEIRA DA LIXA E CARAMOS Igreja matriz da macieira da lixa Igreja matriz de Caramos MARGARIDE, VÁRZEA, LAGARES, VARZIELA, MOURE Igreja matriz de Várzea Igreja matriz de Margaride Igreja de Santa Quitéria Igreja matriz de Lagares Igreja de Lagares Igreja paroquial de Varziela Igreja de Pedra Maria Igreja matriz de Moure PEDREIRA, RANDE E SERNANDE Igreja matriz de Pedreira Igreja de Sernande Igreja paroquial de Rande TORRADOS E SOUSA Igreja matriz de Torrados Igreja de São Vicente de Sousa UNHÃO E LORDELO Igreja do Salvador de Unhão Igreja matriz de Lordelo VILA COVA DA LIXA E BORBA DE GODIM Igreja Velha de Vila Cova da Lixa Igreja matriz da Lixa Igreja de Borba de Godim VILA FRIA E VIZELA (SÃO JORGE) Igreja matriz de Vila Fria Igreja matriz de Vizela (São Jorge) VILA VERDE E SANTÃO Igreja de São Mamede de Vila Verde Igreja românico de Santão GONDOMAR LOMBA Igreja da Nossa Senhora do Rosário RIO TINTO Igreja matriz de Rio Tinto BAGUIM DO MONTE (RIO TINTO) Igreja de São Brás FÂNZERES E SÃO PEDRO DA COVA Igreja matriz de Fânzeres Igreja matriz de São Pedro da Cova FOZ DO SOUSA E COVELO Igreja Nova de Jancido Igreja paroquial da Foz de Sousa Igreja paroquial de Covelo GONDOMAR (SÃO COSME), VALBOM E JOVIM Igreja paroquial de São Cosme Igreja Matriz de Gondomar Igreja paroquial de Valbom Igreja matriz e paroquial de Jovim MELRES E MEDAS Igreja matriz de Melres Igreja paroquial de Medas LOUSADA AVELEDA Igreja do Salvador de Aveleda CAIDE DE REI Igreja matriz de Caide de Rei LODARES Igreja paroquial Santa Maria de Lodares MACIEIRA Igreja Velha de Macieira MEINEDO Igreja de Santa Maria de Meinedo NEVOGILDE Igreja matriz de Nevogilde SOUSELA Igreja paroquial de Sousela TORNO Igreja da Senhora da Aparecida VILAR DO TORNO E ALENTEM Igreja matriz de Vilar do Torno e Alentem CERNADELO E LOUSADA (SÃO MIGUEL E SANTA MARGARIDA) Igreja matriz de Cernadelo Igreja matriz de São Miguel Igreja Matriz de Santa Margarida CRISTELOS, BOIM E ORDEM Igreja matriz de Ordem Igreja de Santa Eulália Igreja paroquial de Cristelos FIGUEIRAS E COVAS Igreja matriz de Covas Igreja paroquial de Figueiras LUSTOSA E BARROSAS (SANTO ESTÊVÃO) Igreja do Mosteiro de Santo Estevão Mosteiro do Bom Jesus de Barrosas Igreja paroquial de Lustosa NESPEREIRA E CASAIS Igreja matriz de Casais Igreja matriz de nespereira SILVARES, PIAS, NOGUEIRA E ALVARENGA Igreja matriz de Pias Igreja de Santo Cristóvão de Nogueira Igreja matriz de Silvares Igreja Matriz de Alvarenga Igreja matriz de Nogueira MAIA AGUAS SANTAS Igreja de Nossa Senhora do Ó FOLGOSA Igreja de São Salvador MILHEIROS Igreja de São Tiago MOREIRA Igreja paroquial de moreira Mosteiro do Divino Salvador S. PEDRO FINS Igreja de São Miguel - o Anjo Igreja de S. Pedro de Avioso Igreja paroquial de S. Pedro Fins VILA NOVA DA TELHA Igreja de Santa Maria PEDROUÇOS Igreja de Nossa Senhora da Natividade CASTÊLO DA MAIA Igreja Santa Maria de Avioso CIDADE DA MAIA Igreja Nossa Senhora da Maia Igreja de Nossa Senhora do Rosário Igreja de Nossa Senhora do Bom Despacho NOGUEIRA E SILVA ESCURA Igreja matriz de Nogueira igreja de Santa Maria (Matriz de Silva Escura) MARCO DE CANAVESES BANHO E CARVALHOSA Igreja paroquial de Carvalhosa CONSTANCE Igreja românica de Constance SOALHÃES Igreja de São Martinho de Soalhães SOBRETAMEGA Igreja de Santa Maria de Sobretâmega TABUADO Igreja paroquial de Tabuado VILA BOA DO BISPO Igreja de Santa Maria Mosteiro de Vila Boa do Bispo ALPENDORADA, VÁRZEA E TORRÃO Igreja do Mosteiro de Alpendorada Igreja da Várzea Igreja da Nossa Senhora da Assunção AVESSADAS E ROSÉM Igreja matriz de Avessadas Igreja matriz de Rosém BEM VIVER Igreja paroquial de Bem viver MARCO Igreja do Marco de Canaveses Igreja de S. Nicolau de Canaveses PAREDES DE VIADORES E MANHUNCELOS Igreja matriz de Paredes de Viadores Igreja paroquial de Manhuncelos PENHALONGA E PAÇOS DE GAIOLO Igreja de Santa Maria Maior de Penhalonga Igreja paroquial de Paços de Gaiolo SANDE E SÃO LOURENÇO Igreja paroquial de Sande Igreja paroquial de São Lourenço do Douro VÁRZEA, ALIVIADA E FOLHADA Igreja paroquial de Várzea de Ovelha e Aviada Igreja Matriz de Folhada VILA BOA DE QUIRES E MAURELES Igreja de Santo André de Vila Boa de Quires Igreja paroquial de Maureles MATOSINHOS CUSTÓIAS, LEÇA DO BALIO E GUIFÕES Igreja paroquial de Custóias Igreja do mosteiro de Leça do Balio Igreja paroquial de Guifões MATOSINHOS E LEÇA DA PALMEIRA Igreja de Bom Jesus de Matosinhos Basílica Bom Jesus de Matosinhos Igreja paroquial de Leça da Palmeira PERAFITA, LAVRA E SANTA CRUZ DO BISPO Igreja paroquial de Perafita Igreja paroquial da Vila de Lavra Igreja paroquial de Santa Cruz do Bispo SÃO MAMEDE DE INFESTA E SENHORA DA HORA Igreja de São Mamede Infesta Igreja da Senhora da Hora Igreja das 7 bicas PAÇOS DE FERREIRA CARVALHOSA Igreja Senhora do Rosário EIRIZ Igreja de São João Evangelista FERREIRA Igreja de Paços de Ferreira Igreja do Mosteiro de São Pedro de Ferreira FIGUEIRO Igreja matriz de Figueiró FREAMUNDE Igreja matriz de São Sebastião MEIXOMIL Igreja matriz de Meixomil PENAMAIOR Igreja matriz de Penamaior RAIMONDA Igreja de São Pedro de Raimonda SEROA Igreja matriz de Seroa FAJOZES Igreja de São Pedro de Fajozes GIÃO Igreja paroquial de Gião GUILHABREU Igreja Paroquial de Guilhabreu JUNQUEIRA Igreja paroquial da Junqueira LABRUGE Igreja de S. Tiago de Labruge MACIEIRA DA MAIA Igreja paroquial da Macieira da Maia MINDELO Igreja Paroquial de S. Pedro MODIVAS Igreja Paroquial de Modivas VILA CHÃ Igreja Paroquial de S. Mamede VILA DO CONDE Igreja Matriz de S. João Igreja da Misericórdia de Vila do Conde Mosteiro de Santa Clara Igreja da Nossa Senhora dos Navegantes Igreja paroquial de Vila do Conde VILAR DE PINHEIRO Igreja Paroquial de Vilar do Pinheiro BAGUNTE, FERREIRÓ, OUTEIRO MAIOR E PARADA Igreja paroquial de Bagunte Igreja paroquial de Ferreiró Igreja paroquial de Outeiro Maior Igreja paroquial de Parada FORNELO E VAIRÃO Igreja Paroquial de Fornelo Igreja paroquial de Vairão MALTA E CANIDELO Igreja Paroquial de Santa Cristina (Malta) Igreja paroquial de Canidelo RETORTA E TOUGUES Igreja paroquial de Retorta Igreja paroquial de Tougues RIO MAU E ARCOS Igreja paroquial de Rio Mau Igreja paroquial de Arcos TOUGUINHA E TOUGUINHÓ Igreja paroquial de Touguinha Igreja paroquial de Touguinhó VILAR E MOSTEIRÓ Igreja Paroquial de Vilar Igreja paroquial de Mosteiró VILA NOVA DE GAIA ARCOZELO Igreja nova de Arcozelo Igreja velha de Arcozelo AVINTES Igreja matriz de S. Pedro de Avintes CANELAS Igreja matriz de canelas CANIDELO Igreja de Santo André de Canidelo MADALENA Igreja matriz de Madalena OLIVEIRA DO DOURO Igreja paroquial de Oliveira do Douro Santuário do Monte da Virgem S. FELIX DA MARINHA Igreja matriz de São Félix da Marinha VILAR DE ANDORINHO Igreja paroquial de Vilar de Andorinho GRIJÓ E SERMONDE Mosteiro de Grijó Igreja matriz de Sermonde GULPILHARES E VALADARES Igreja de Nossa Senhora de Gulpilhares (Matriz) Igreja paroquial de S. João de Valadares MAFAMUDE E VILAR DO PARAÍSO Igreja de S. Cristóvão de Mafamude Igreja matriz de Vilar do Paraíso PEDROSO E SEIXEZELO Mosteiro de Pedroso Igreja de São Brás Igreja matriz de Seixezelo SANDIM, OLIVAL, LEVER E CRESTUMA Igreja paroquial de Sandim Igreja matriz de Olival Igreja paroquial de Lever Igreja matriz de Crestuma SANTA MARINHA E SÃO PEDRO DA AFURADA Igreja matriz de santa marinha Igreja da Serra do Pilar Igreja paroquial de S. Pedro da Afurada SERZEDO E PEROSINHO Igreja paroquial de São Mamede de Serzedo Igreja matriz de Perosinho TROFA COVELAS Igreja de Covelas da Trofa MURO Igreja paroquial do Muro ALVARELHOS E GUIDÕES Igreja de Santa Maria de Alvarelhos Igreja paroquial de Guidões BOUGADO (SÃO MARTINHO E SANTIAGO) Igreja matriz de Santiago do Bougado Igreja matriz de São Martinho de Bougado Igreja Nova da Trofa CORONADO (SÃO ROMÃO E SÃO MAMEDE) Igreja paroquial de São Romão do Coronado Igreja matriz de São Romão do Coronado Igreja de São Mamede de Coronado Total de igrejas 445 ANEXO II – INQUÉRITO REALIZADO AOS PADRES DA VIGARARIA TROFA/ VILA DO CONDE Inquérito para a dissertação: Aquecimento de igrejas Paróquia: __________________________________________________________________ Tipo de igreja: paroquial/ matriz/ ____________ Ano da construção (ou década): ________ Pároco: ____________________________________________________________________ Últimas obras e respetivo ano: ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ 1) Como classifica a sensação de conforto térmico no interior da igreja durante o Inverno? Quente Ligeiramente quente Neutro/ confortável Ligeiramente frio Frio Muito frio 2) Como gostaria de ter a temperatura no interior da igreja? Superior Sem alteração Inferior 3) Sente os pés frios na igreja? Sim Não 4) Qual o tipo de pavimento da igreja? Soalho/ Tijoleira/ ___________________ 5) Como classifica a temperatura do pavimento da igreja no inverno? Ligeiramente frio Neutro/ Confortável Frio Muito frio 6) A igreja tem aquecimento? Sim Não a. Se respondeu sim à pergunta anterior, qual o tipo de aquecimento? __________________________________________________________ __________________________________________________________ ______ b. Se respondeu sim à pergunta anterior, indique o grau de satisfação com o aquecimento da igreja. Muito satisfeito Satisfeito Insatisfeito Muito insatisfeito 7) Se não tem aquecimento considera que deveria ser colocado? Sim Não 8) A igreja possui recursos para instalar um sistema de aquecimento? Sim Não 9) E depois de instalado há recurso para manter o sistema de aquecimento? Sim Não 10)Este tema já foi abordado numa reunião diocesana? Sim Não Observações: ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________