Baixar arquivo completo

Transcrição

Desempenho Térmico de Fachada
dezembro/2015
1
Mateus Rodrigues Oliveira - [email protected]
Projeto, Controle e Execução de estruturas e fundações.
Instituto de Pós-Graduação - IPOG
Goiânia, GO, 12 de Maio de 2015.
Resumo
A questão ambiental já se tornou sumariamente importante em todos os âmbitos da
sociedade. Na construção civil, a problemática é ainda mais proeminente por ser porta de
entrada para toda e qualquer evolução tecnológica, desenvolvimento econômico e, porque
não, mudança de hábito, costume, maneira de viver etc. Em resumo, trata-se do
Desenvolvimento Sustentável: consumir hoje, sem comprometer o consumo de amanhã.
A construção sustentável está relacionada à redução do impacto ambiental da edificação, à
busca da racionalização da gestão das fontes naturais, à análise total do ciclo de vida dos
materiais, bem como a energia consumida na fabricação, conforto ambiental, energias
renováveis, dentre outros aspectos.
Paralelamente à preocupação com o meio ambiente, o bem estar de quem ocupa as
edificações também toma proporções consideráveis e, inclusive, normatizadas. É o que
garantirá a norma de Desempenho de Edificações, a ABNT (Associação Brasileira de
Normas Técnicas) NBR (Norma Brasileira Regulamentadora) 15575, que entrou em vigor em
2010.
Esta norma de desempenho é estabelecida buscando atender às exigências dos usuários com
respeito a sistemas que compõem edifícios habitacionais de até cinco pavimentos,
independentemente dos seus materiais constituintes e do sistema construtivo utilizado.
A NBR 15575 delimita, dentre outros requisitos, que a edificação habitacional deverá reunir
características que atendam às exigências de desempenho térmico, sendo necessário para
isso mensurar grandezas de capacidade térmica e transmitância térmica dos elementos
constituintes da fachada, cobertura e piso. Dentre esses elementos, a fachada possui
fundamental importância e relevância no sistema construtivo, principalmente por ser grande
receptor de insolação solar.
Juntamente ao advento de tecnologias inovadoras para os mais diversos sistemas
construtivos, a fachada vem ganhando uma aliada ainda pouco difundida no Brasil, mas que
é amplamente utilizado em países nórdicos, principalmente por melhorar o isolamento
térmico das fachadas, seu mais expressivo apelo técnico, proporcionando maior conforto
térmico às edificações: a Fachada Ventilada.
A fachada ventilada, em termos práticos, reduz o fluxo de calor do ambiente interno da
edificação para o ambiente externo, e vice e versa, permitindo manter a temperatura interna
da edificação por um tempo mais prolongado e reduzindo, por consequência, a utilização de
sistemas de calefação3. O emprego de revestimento cerâmico em fachadas vem crescendo em
todo o país, por possuir ótimas características técnicas e estéticas. Quando aliado à fachada
ventilada, além disso, algumas de suas desvantagens podem ser abrandadas ou até mesmo
eliminadas.
ISSN 2179-5568 – Revista Especialize On-line IPOG - Goiânia - Edição nº 10 Vol. 01/ 2015 dezembro/2015
dezembro/2015
2
Nada mais oportuno que avaliar as novas exigências normativas que entrarão em vigor em
breve, a NBR 15575, relacionando-as com a utilização de um sistema construtivo inovador
no país, a Fachada Ventilada, verificando os benefícios estéticos, ergonômicos e ambientais
que pode proporcionar frente ao contexto nacional.
Palavras-chave: Fachada. Desempenho Térmico. Sustentabilidade.
Introdução
A questão ambiental já se tornou sumariamente importante em todos os âmbitos da sociedade.
Na construção civil, a problemática é ainda mais proeminente por ser porta de entrada para
toda e qualquer evolução tecnológica, desenvolvimento econômico e, porque não, mudança
de hábito, costume, maneira de viver etc. Em resumo, trata-se do Desenvolvimento
Sustentável: consumir hoje, sem comprometer o consumo de amanhã.
A construção sustentável está relacionada à redução do impacto ambiental da edificação, à
busca da racionalização da gestão das fontes naturais, à análise total do ciclo de vida dos
materiais, bem como a energia consumida na fabricação, conforto ambiental, energias
renováveis, dentre outros aspectos.
Paralelamente à preocupação com o meio ambiente, o bem estar de quem ocupa as
edificações também toma proporções consideráveis e, inclusive, normatizadas. É o que
garantirá a norma de Desempenho de Edificações, a ABNT (Associação Brasileira de Normas
Técnicas) NBR (Norma Brasileira Regulamentadora) 15575, que entrou em vigor em 2010.
Esta norma de desempenho é estabelecida buscando atender às exigências dos usuários com
respeito a sistemas que compõem edifícios habitacionais de até cinco pavimentos,
independentemente dos seus materiais constituintes e do sistema construtivo utilizado.
A NBR 15575 delimita, dentre outros requisitos, que a edificação habitacional deverá reunir
características que atendam às exigências de desempenho térmico, sendo necessário para isso
mensurar grandezas de capacidade térmica e transmitância térmica dos elementos
constituintes da fachada, cobertura e piso. Dentre esses elementos, a fachada possui
fundamental importância e relevância no sistema construtivo, principalmente por ser grande
receptor de insolação solar.
Juntamente ao advento de tecnologias inovadoras para os mais diversos sistemas construtivos,
a fachada vem ganhando uma aliada ainda pouco difundida no Brasil, mas que é amplamente
utilizado em países nórdicos, principalmente por melhorar o isolamento térmico das fachadas,
seu mais expressivo apelo técnico, proporcionando maior conforto térmico às edificações: a
Fachada Ventilada. A fachada ventilada, em termos práticos, reduz o fluxo de calor do
ambiente interno da edificação para o ambiente externo, e vice e versa, permitindo manter a
temperatura interna da edificação por um tempo mais prolongado e reduzindo, por
consequência, a utilização de sistemas de calefação3. O emprego de revestimento cerâmico
em fachadas vem crescendo em todo o país, por possuir ótimas características técnicas e
estéticas. Quando aliado à fachada ventilada, além disso, algumas de suas desvantagens
podem ser abrandadas ou até mesmo eliminadas.
Nada mais oportuno que avaliar as novas exigências normativas que entrarão em vigor em
breve, a NBR 15575, relacionando-as com a utilização de um sistema construtivo inovador no
dezembro/2015
3
país, a Fachada Ventilada, verificando os benefícios estéticos, ergonômicos e ambientais que
pode proporcionar frente ao contexto nacional.
Desenvolvimento
Avaliando os dados atuais de consumo energético, bem como a projeção de cenário futuro, é
notório a necessidade de otimização do uso de energia elétrica em todos os setores, ou seja,
utilizar o bem de consumo de maneira sustentável.
Em se tratando de construções civis, a energia elétrica está intimamente ligada a praticamente
tudo que as cercam, desde o processo de construção, até sua utilização, principalmente no
caso de edificações, que possui uma participação de 27% do consumo total de energia elétrica
no mundo, correspondendo ainda a quase 7% de toda a emissão de CO2 no planeta (IEA,
2006). No Brasil, esse valor é ainda mais significativo desde 1997: 42% da energia elétrica é
consumida pelas edificações, sendo 23% residenciais, 11% comerciais e 8% públicas,
segundo o LabEEE (Laboratório de Eficiência Energética em Edificações).
LabEEE, citado pela PROCEL (Programa Nacional de Combate ao Desperdício de Energia
Elétrica) afirma que, em 1997, 72% do uso de energia elétrica em escritórios são destinados a
iluminação artificial e ao condicionador de ar em 1997. Em edificações residenciais, o
condicionador de ar corresponde a apenas 7% do consumo total de energia elétrica (mas tende
a aumentar com o barateamento do produto e aumento do poder aquisitivo da população) e o
chuveiro a 23%.
É evidente a contribuição do condicionador de ar para o consumo de energia elétrica,
primeiramente por se tratar de um equipamento cada vez mais utilizado em número e em
horas diárias e, em segundo lugar, pelo fato de a eficiência energética do mesmo ser reduzida,
consumindo elevada quantidade de energia elétrica por tempo de uso. Observando a questão
pelo prisma ecológico, o equipamento é um dos mais insustentáveis movidos à eletricidade,
pois é empregado no resfriamento de ambientes por meio da utilização de energia elétrica,
que por sua vez contribui significativamente para o aquecimento global.
Frente a toda instabilidade do meio ambiente observada e significativa contribuição das
edificações para o consumo de energia elétrica, torna-se sumariamente importante o
desenvolvimento urgente de medidas que minimizem os impactos àquele. Surge então a
necessidade do desenvolvimento de construções mais sustentáveis.
A construção sustentável, ou Ecohouse12, está relacionada à redução do impacto ambiental da
edificação, à busca da racionalização da gestão das fontes naturais, à análise total do ciclo de
vida dos materiais, bem como a energia consumida na fabricação, conforto ambiental,
energias renováveis, dentre outros aspectos.
dezembro/2015
4
Segundo Lichtenberg (2006), as ecohouses são apoiadas sobre nove pilares inter-relacionados
que garantem a denominada sustentabilidade de uma edificação: conforto hidrotérmico e
qualidade interna do ar, eficiência energética, paisagismo, conforto acústico, conforto
lumínico, automação predial, coleta seletiva e reciclagem, estruturas e eficiência do uso de
água.
O conceito de ecohouse foi criado para denominar uma edificação mais sustentável, uma vez
que na prática não existe uma edificação totalmente sustentável. O uso do inglês, casa
ecológica máximo de sustentabilidade atingível consiste no que os teóricos alemães chamam
de “casa zero”: experiência que entende o edifício como algo fechado em si mesmo,
autônomo.
Portanto, não se deve almejar a sustentabilidade absoluta, mas pode-se chegar a condições
razoáveis.
Norma de Desempenho das Edificações – NBR 15.575/08
Iniciando uma gradual mudança intelectual e comportamental da construção civil no Brasil,
uma norma estabelecida pela ABNT foi publicada em 12 de maio de 2008 e entrará em vigor
vinte e quatro (24) meses após publicação, estabelecendo o desempenho mínimo obrigatório
para alguns sistemas de edificações ao longo de uma vida útil mínima obrigatória.
A ABNT NBR 15.575/08, visa de um lado incentivar e balizar o desenvolvimento tecnológico
e, de outro, orientar a avaliação da eficiência técnica e econômica dessas inovações. De
maneira sintetizada, exige segurança, habitabilidade e sustentabilidade.
Segurança:
• Segurança estrutural;
• Segurança contra o fogo;
• Segurança no uso e na operação.
Habitabilidade:
• Estanqueidade;
• Desempenho térmico; (objeto de estudo)
• Desempenho acústico;
• Desempenho lumínico;
• Saúde, higiene e qualidade do ar;
• Funcionalidade e acessibilidade;
• Conforto tátil e antropodinâmico.
Sustentabilidade:
• Durabilidade;
• Manutenibilidade;
• Impacto ambiental.
A norma é subdividida em seis partes:
• Parte 1: Requisitos gerais;
• Parte 2: Requisitos para os sistemas estruturais;
• Parte 3: Requisitos para os sistemas de pisos internos;
• Parte 4: Requisitos para os sistemas de vedações verticais internas e externas;
• Parte 5: Requisitos para os sistemas de coberturas;
• Parte 6: Requisitos para os sistemas hidros sanitários.
dezembro/2015
5
A avaliação de desempenho busca analisar a adequação ao uso de um sistema ou de um
processo construtivo destinado a cumprir uma função, independentemente da solução técnica
adotada.
“Para atingir esta finalidade, na avaliação do desempenho é realizada uma investigação
sistemática baseada em métodos consistentes, capazes de produzir uma interpretação objetiva
sobre o comportamento esperado do sistema nas condições de uso definidas, em função disso,
a avaliação do desempenho exige o domínio de uma ampla base de conhecimentos científicos
sobre cada aspecto funcional de uma edificação, sobre materiais e técnicas de construção,
bem como sobre as exigências dos usuários nas mais diversas condições de uso.” (ANBT
NBR 15.575-1, 2008, p. 9).
A sustentabilidade (durabilidade, manutenção e impacto ambiental) está intimamente
relacionada a todos os demais requisitos da norma, uma vez que diz respeito à vida útil dos
componentes e desempenho propriamente dito. Segundo a ABNT NBR 15.575/08, a forma de
estabelecimento do desempenho é comum e internacionalmente pensada por meio da
definição de requisitos (qualitativos), critérios (quantitativos ou premissas) e métodos de
avaliação, os quais sempre permitem a mensuração clara do seu cumprimento.
Ressalta-se que esta norma é considerada como complementar as normas prescritivas, sem
substituí-las. A utilização simultânea delas, portanto, visa atender às exigências do usuário
com soluções tecnicamente adequadas. Além do mais, ela não é aplicável a obras em
andamento ou a edificações concluídas até a data de entrada em vigor (12/05/2010), nem a
projetos protocolados nos órgãos competentes até seis meses após esta data, assim como
também não se aplica a obras de reformas nem retrofit. Apesar de ter sido desenvolvida para
edifícios de até cinco pavimentos, os requisitos e critérios estabelecidos nela podem ser
aplicados a edifícios habitacionais ou sistemas com mais pavimentos, excetuados aqueles que
dependem diretamente da altura do edifício habitacional.
Desempenho térmico das edificações
O desempenho térmico de uma edificação está intimamente relacionado ao nível de conforto
térmico proporcionado ao usuário mediante utilização de certa quantidade de energia. Para
Lamberts et al. (1997), obter conforto térmico utilizando o mínimo possível de energia define
a eficiência energética das edificações. A eficiência energética não é um valor absoluto
atribuído a uma edificação ou outra, mas um conjunto de valores que relacionados e
comparados torna uma edificação mais ou menos eficiente energeticamente, ou seja, uma
edificação ao proporcionar o mesmo conforto térmico que outra edificação, mas com menor
consumo energético, é denominado mais eficiente termicamente.
A fim de avaliar se uma edificação é ou não eficiente energeticamente, Meier et al. (2002)
citados por Lamberts et al. (1997) sugeriram que ela deve: · conter equipamentos e materiais
que estejam de acordo com o local e condições do ambiente, e que sejam eficientes;
· proporcionar conforto aos usuários;
· consumir menos energia quando comparada a outra semelhante. Segundo Melo (2007), o
desempenho térmico de uma edificação está diretamente relacionado, dentre outros
parâmetros, às características dos componentes que compõem a estrutura, à densidade de
carga interna, ao padrão de uso, ao fator de proteção dos brises e às características
bioclimáticas da região onde está inserida. O desenvolvimento do projeto é o primeiro passo
rumo à busca pela maior eficiência energética. Todavia, também é possível propiciar aumento
de eficiência energética em edificações já existentes, por meio de técnicas de restauração e
dezembro/2015
6
modernização de edificações, os retrofits. Melo (2007) explica ainda que os dados climáticos
referentes a cada cidade é um parâmetro extremamente importantes para projetos, novos ou
restaurados, de edificações mais eficientes. As estratégias bioclimáticas devem, portanto,
aproveitar as características do clima para gerar edificações mais confortáveis e com menos
desperdício de energia.
A norma NBR 15.575/08 delimita que a edificação habitacional deverá reunir características
que atendam às exigências de desempenho, considerando-se a região de implantação da obra e
as respectivas características bioclimáticas definidas na ABNT NBR 15.220-3/05 e
considerando-se que o desempenho térmico do edifício depende do comportamento interativo
entre fachada, cobertura e piso.
Em se tratando de conforto térmico, oito elementos estão incluídos: condutividade térmica,
calor específico, densidade de massa aparente, emissividade, fator solar, atraso térmico,
absorbância à radiação solar, resistência ou transmitância térmica e capacidade térmica dos
elementos. Destes, apenas os últimos dois foram abordados na norma.
Para fazer uma avaliação global de desempenho térmico, a norma NBR 15.575/08 dividiu os
requisitos, critérios e métodos de avaliação em:
• exigências de desempenho no verão;
• exigências de desempenho no inverno.
Para o verão, as condições térmicas no interior do edifício habitacional deverão ser melhores
ou iguais às do ambiente externo, à sombra, para o dia típico de verão. E ainda, o valor
máximo diário da temperatura do ar interior de recintos de permanência prolongada, como,
por exemplo, salas e dormitórios, sem a presença de fontes internas de calor (ocupantes,
lâmpadas, outros equipamentos em geral), deve ser sempre menor ou igual ao valor máximo
diário da temperatura do ar exterior. Do mesmo modo, no inverno, as condições térmicas no
interior do edifício habitacional devem ser melhores que as do ambiente externo, em um dia
típico. Os valores mínimos diários da temperatura do ar interior de recintos de permanência
prolongada devem ser sempre maiores ou iguais à temperatura mínima externa acrescida de
3ºC.
Ambas as situações podem utilizar medição in loco ou simulação computacional como
método de avaliação. Para a avaliação do desempenho térmico de edificações via simulação
computacional, utiliza-se o software Energy-Plus, a partir de dados climáticos fielmente
aferidos. É importante ressaltar que a cada exigência da norma quanto à eficiência térmica
deve ser levado em consideração o zoneamento bioclimático brasileiro, que é dividido em oito
zonas pré-estabelecidas conforme norma ABNT NBR 15.220-3/05.
Conceitos, Definições e Simbologias do Comportamento Térmico.
Para melhor compreender o comportamento térmico dos materiais, a seguir serão descritos
conceitos, definições e simbologias, segundo NBR 15.220/05, das principais características
térmicas dos materiais abordadas no presente estudo. Demais definições estão expostas em
tabela anexa.
l = Condutividade térmica [W/(m.K)] Propriedade física de um material homogêneo e
isótropo, no qual se verifica um fluxo de calor constante, com densidade de 1 W/m2, quando
submetido a um gradiente de temperatura uniforme de 1 Kelvin por metro (1).
dezembro/2015
7
R = Resistência térmica de elementos e componentes [(m2.K)/W] Quociente da diferença de
temperatura verificada entre as superfícies de um elemento ou componente construtivo pela
densidade de fluxo de calor, em regime estacionário.
Rsi = Resistência superficial interna [(m2.K)/W Resistência térmica da camada de ar
adjacente à superfície interna de um componente que transfere calor por radiação e/ou
convecção.
Rse = Resistência superficial externa [(m2.K)/W] Resistência térmica da camada de ar
adjacente à superfície externa de um componente que transfere calor por radiação e/ou
convecção.
RT = Resistência térmica total [(m2.K)/W] Somatório do conjunto de resistências térmicas
correspondentes às camadas de um elemento ou componente, incluindo as resistências
superficiais interna e externa.
U = Transmitância térmica ou Coeficiente global de transferência de calor [W/(m2.K)]
Inverso da resistência térmica total. Quando existe transferência de calor por condução,
convecção e radiação em materiais porosos recomenda-se usar o termo “condutividade
térmica aparente”.
C = Capacidade térmica [J/K] Quantidade de calor necessária para variar em uma unidade a
temperatura de um sistema.
c = Calor específico ou Capacidade térmica específica [J/(kg.K)] Quociente da capacidade
térmica pela massa.
CT = Capacidade térmica de componentes [J/(m2.K)] Quociente da capacidade térmica de um
componente pela sua área.
r = Densidade de massa aparente [kg/m3]Quociente da massa pelo volume aparente de um
corpo.
j = Atraso térmico [h] Tempo transcorrido entre uma variação térmica em um meio e sua
manifestação na superfície oposta de um componente construtivo submetido a um regime
periódico de transmissão de calor.
FSo = Fator de ganho de calor solar de elementos opacos ou Fator solar de elementos opacos
[sem unidade]
Quociente da taxa de radiação solar transmitida através de um componente opaco pela taxa da
radiação solar total incidente sobre a superfície externa do mesmo.
e = Emissividade [sem unidade] Quociente da taxa de radiação emitida por uma superfície
pela taxa de radiação emitida por um corpo negro, à mesma temperatura.
a = Absortância à radiação solar [sem unidade] Quociente da taxa de radiação solar absorvida
por uma superfície pela taxa de radiação solar incidente sobre esta mesma superfície.
Para que esta grandeza seja completamente definida, é necessário que o tipo de transformação
seja especificado. O atraso térmico depende da capacidade térmica do componente
construtivo e da ordem em que as camadas estão dispostas.
Todas as grandezas relativas às propriedades radiantes dos componentes devem fazer
referência ao comprimento de onda da radiação e à sua direção de incidência ou de reflexão
ou de emissão. Quando estas informações forem omitidas, trata-se de propriedades totais
hemisféricas. A radiação solar está com entrada na região do espectro eletromagnético
compreendida entre comprimento de onda de 0,2 mm e 3,0 mm.
Fachada Ventilada
dezembro/2015
8
Cada vez mais utilizado na construção moderna, o sistema de fachada ventilada é tido,
atualmente, como uma solução eficiente na resolução de problemas de isolamento térmico dos
edifícios, ao mesmo tempo em que permite conceber projetos de elevada qualidade estética e
funcional.
Segundo Schweizer Ingenieur und Architekt (1985), citado por Muller (2003), o sistema de
revestimento externo de edificações denominado fachada ventilada diferencia-se de uma
fachada convencional por possuir seu revestimento externo espaçado da parede mediante
fixação por uma estrutura metálica, formando uma câmara por onde circula ar.
Frente diferenças de temperatura entre o ar do interior da câmara e o ar ambiente exterior,
origina-se um fluxo de ar ascendente no interior da mesma. Diferenças de pressão, devido à
ação do vento, também contribuem para com a ventilação da fachada.
A ventilação somente existe no interior da câmara de uma fachada ventilada pelo fato de nela
existir uma abertura na parte inferior e outra na parte superior da fachada, consistindo na entra
e saída do ar, respectivamente. Caso essas aberturas não existam, o fluxo de ar natural ou
ventilação deixa de existir, a fachada, portanto, deixa de ser ventilada, e passa a ser
denominada como curtain wall, ou parede cortina, passando a ser somente uma fachada com
uma câmara de ar entre os elementos.
Segundo Muller (2003), o sistema já é amplamente empregado em outros países,
principalmente os nórdicos, devido sua principal característica: o isolamento térmico,
indispensável ao clima frio peculiar local. Além disso, o sistema possibilita a utilização de
placas cerâmicas de grandes dimensões; a restauração de fachadas, fácil manutenção,
dispensa junta de assentamento e de dilatação, possibilita a colocação das instalações elétricas
e sanitárias no espaço entre a parede e o revestimento, etc. Nela podem ser empregados
diferentes materiais de revestimento tais como placas cerâmicas, pedras naturais, vidro, etc.
O sistema de fachada ventilada não tem uma aplicação específica, podendo ser utilizado em
qualquer tipo de edifício, quer se trate de uma construção nova ou de um trabalho de
recuperação, sendo habitacional, comercial, industrial ou desportivo.
Como elementos principais que constituem a fachada ventilada têm-se:
• o revestimento exterior, que tem principalmente uma função estética e de proteção da parede
do edifício;
• a câmara de ar, que permite a ventilação natural da parede, sendo a condição essencial para
o funcionamento do sistema;
• a estrutura de fixação onde é aplicado o revestimento, que poderá ser de metal ou de madeira
e tem como função dar estabilidade ao sistema, e é através desta estrutura que se consegue o
afastamento necessário para criar a câmara de ar;
• e a capa isolante, quando existir, que deverá ser aplicada na parede do edifício por garantir a
sua estabilidade térmica.
Convém salientar que todos os materiais utilizados na construção de uma fachada ventilada
deverão ser protegidos de acordo com o ambiente onde estarão expostos, de modo a evitar a
sua corrosão, apodrecimento ou outras patologias.
Tipos de fixação
dezembro/2015
9
Uma fachada ventilada pode ser aplicada com fixações visíveis ou oculta. A escolha da
melhor forma deverá ter em conta diversos aspectos, entre eles o projeto da fachada em
termos estéticos, explica Construlink.com (2006).
Fixação para revestimentos de grande espessura
Segundo Construlink.com (2006), quando se trata de colocar na fachada materiais com uma
espessura superior a 20 mm, o sistema descrito a seguir é o ideal. Fixa-se a peça sobre a
margem superior e inferior, para que os perfis horizontais a possam acomodarem e fixando-a
assim ao resto da estrutura dos perfis verticais mediante grampos de aço. Embora este sistema
tenha sido desenvolvido para pedra natural, também permite a colocação de uma variedade de
revestimentos tais como peças de fibrocimento, painéis cerâmicos ou elementos de grande
calibre.
Fixação à vista para espessura fina
Construlink.com (2006) explica que estes sistemas são aqueles em que os tipos de encaixe
para fixar o painel à perfilaria são visíveis. Normalmente, neste tipo de sistemas, utilizam-se
grampos de aço inoxidável que seguram o painel unindo-o ao perfil metálico, sendo da
mesma cor que o próprio revestimento, com o objetivo de reduzir o impacto visual e estético.
O sistema foi criado especificamente para cerâmica, mas pode também ser aplicado com
peças de pedra natural delgada, laminadas ou placas de alumínio.
Sistema sobreposto para painéis cerâmicos
Consegue-se uma sobreposição dos painéis mediante a disposição de peças, formando
escamas levemente sobrepostas, tornando-se uma maneira muito eficiente de garantir a
estanquiedade das juntas. O sistema foi desenvolvido para utilização de cerâmica, mas pode
também ser aplicado com peças de pedra natural delgada, laminadas ou placas de alumínio.
Fixação oculta para espessura fina
No sistema oculto, os encaixes de fixação da peça de revestimento não são visíveis. Deve-se
ao fato de serem feitos, no dorso da peça, rasgos que permitem a colocação de elementos de
aço inoxidável, que se aparafusam a um perfil de alumínio que, por sua vez, fica fixado
através de grampos de pressão ao perfil horizontal. O sistema foi especialmente desenvolvido
para cerâmica, mas pode também ser aplicado para peças de pedra natural delgada, laminadas
ou placas de alumínio.
Tipos de materiais de revestimento exterior
Betão polímero
Segundo Construlink.com (2006), o Betão polímero utiliza uma seleta combinação de
agregados de sílica e quartzo, ligados mediante resinas de poliéster estável. Essa mistura
resulta em um material com resistência mecânica quatro vezes superiores à do Betão
convencional. A leveza do Betão polímero facilita em grande escala a sua utilização, e a sua
reduzida percentagem de absorção de água garante uma estanqueidade completa. Os préfabricados de Betão polímero, com uma composição totalmente homogênea mediante a sua
dezembro/2015
10
combinação de áridos de sílica, quartzo e resinas de poliéster estável, conseguem manter
excelentes características físicas e mecânicas.
O sistema de fachada ventilada em Betão polímero é um sistema que aumenta a superfície útil
do projeto. Um sistema que constrói planos perfeitos permitindo assim corrigir as possíveis
irregularidades das paredes da fachada tradicional e estrutural. Um sistema seguro e leve que
reparte as suas cargas sobre os elementos resistentes do edifício, não sobre os planos.
Alumínio perfilado
Construlink.com (2006) explica que este sistema baseia-se na utilização de perfis contínuos
em alumínio extrudado. Tais perfis são utilizados para construir a subestrutura e os elementos
de acabamento. As cantoneiras são arredondadas assemelhando-se ao perfil inicia através de
esquadrias e acessórios. Podem ser fixados à subestrutura com encaixes especiais que
permitem a perfeita regulação e adaptação ao paramento sem a necessidade de fixação
mecânica à vista. O resultado estético obtido é muito satisfatório, proporcionando a fachada
linhas polidas e acabamentos de grande qualidade.
No que diz respeito à estrutura, o sistema também apresenta satisfatórios resultados devido
aos seus perfis em barras, que se comportam como uma viga de apoio contínuo melhora
notavelmente a resposta estática à ação do vento, tanto na zona de pressão como na de sucção.
As características especiais deste sistema são:
• resistência aos agentes atmosféricos (água, gelo, sol, mudanças de temperatura);
• resistência à corrosão e aos agentes químicos;
• escasso impacto ambiental.
Vidro
Segundo Construlink.com (2006), a fachada ventilada totalmente em vidro assemelha-se no
seu aspecto visual a uma fachada cortina, diferenciando-se apenas no sistema construtivo. A
fachada ventilada em vidro pode apresentar função estrutural de modo que o suporte se
apresente totalmente oculto quando observado do exterior. É um sistema composto por
perfilagem de suporte com vidro duplo no pano interior, seguido de câmara de ar com 10 a 15
cm e um pano simples colocado à face exterior dos perfis de suporte. Assim como nos outros
sistemas, a câmara de ar permite à ventilação no sentido ascendente da fachada, reduzindo
deste modo as trocas térmicas entre interior e exterior. A estanqueidade da fachada ventilada é
satisfatória, conseguida através de uma tripla barreira formada por vedantes. O sistema de
fixação é composto por duas peças de elevada espessura que garantem uma total regulação da
fachada no momento da sua fixação.
O vidro pode ser utilizado ainda como pele externa de uma edificação, envolvendo a
tradicional solução de pano de alvenaria. Esta fachada ventilada em vidro não apresenta
função estrutural, constituindo apenas uma pele. É um sistema composto por uma capa
exterior, geralmente em vidro laminado, fixado em perfis de alumínio originando um espaço
de ar naturalmente ventilado entre o isolamento e o revestimento de vidro. O material
utilizado pode, dependendo do efeito visual que se pretenda ter acabamento opacificado,
translúcido ou serigrafado.
Pedra
Neste tipo de revestimento, as juntas entre placas são quase sempre de topo, explica
Construlink.com (2006). Existe a possibilidade de inserção de isolamento térmico entre o
dezembro/2015
11
revestimento e a parede, conferindo-lhe, portanto, características de sistemas de isolamento
térmico. As placas resistentes possuem capacidade para se apoiarem umas nas outras pelos
topos horizontais, sendo montadas segundo a técnica de execução de paredes de alvenaria,
com juntas de assentamento de argamassa de cal ou argamassa bastarda. A estabilidade de um
painel destas placas é assegurada por gatos que asseguram a ligação à parede, servindo apenas
para evitar movimentos que possam vir a originar o derrube das placas, não tendo, portanto
qualquer função de suspensão das placas.
Alguns fabricantes fazem algumas ponderações quanto ao uso deste revestimento em fachada
ventilada, tais como quanto à dimensão das placas, que não devem ultrapassar 1,40 m no
maior lado, sendo que a superfície máxima da placa não deve ultrapassar 1 m². A altura do
edifício deve ser inferior a 28 m. Geralmente, placas pétreas com dimensões máximas chegam
a pesar até 80 kg, o que requer uma instalação com meios mecânicos adequados, tornando a
colocação mais complexa.
Por ser um elemento robusto, cada placa está sujeita a ação de variações dimensionais por
dilatações térmicas ou contrações higroscópicas. Para evitar patologias nas fachadas, cada
pedra deve ser considerada como um elemento completamente independente, podendo dilatarse nas três dimensões, o que implica na obrigação de deixar as juntas desobstruídas ou de
enchê-las com um mastique maleável em elastômero ou plástico.
Fenólico
Os compostos fenólicos são substâncias naturais a partir das quais se pode produzir resina
plástica de alta resistência, podendo também ser utilizada como adesivo interior para as fibras
no processo de transformação de aglomerados de madeira, conferindo lhes propriedades de
grande resistência química e mecânica. Estes painéis são constituídos essencialmente por três
partes:
• núcleo: composto por folhas de papel impregnadas com resinas fenólicas para conferir
estabilidade e rigidez;
• folha decorativa: composta por uma folha de papel com o desenho pretendido ou folha de
madeira natural que é impregnada em resina melamínica, dotando-a assim de elevada
resistência à abrasão;
• película protetora: película impregnada em resina melamínica.
A fixação destes painéis ao suporte pode ser feita com recurso a montantes metálicos ou de
madeira.
Os painéis podem também ser fixados através de perfis metálicos de encaixe.
Madeira modificada
Este tipo de solução faz uso de um material natural - a madeira em estado bruto. Para que
adquira propriedades que a permitam resistir em casos de aplicação exterior, a madeira
precisa ser devidamente modificada de modo a manter-se inalterada mesmo em condições
adversas. O processo de modificação submete a madeira em bruto a elevadas temperaturas
para que a maior parte da umidade desapareça e a torne mais resistente. Em comparação à
madeira convencional, a madeira modificada apresenta as seguintes características: elevação
da resistência térmica em 30%; redução do índice de equilíbrio da umidade entre 10 e 15%;
redução da absorção de água; redução de peso; aumento da estabilidade dimensional.
dezembro/2015
12
Cerâmica (estudo de caso)
A fachada ventilada em cerâmica associa as vantagens do sistema construtivo com as
características técnicas e estéticas do elemento cerâmico. As características de inércia térmica
da cerâmica em conjunto com o conceito de fachada ventilada originam um sistema muito
eficiente ao nível do comportamento hidrotérmico de um edifício. O sistema mais comum
para aplicação de uma fachada ventilada em cerâmica é composto por uma perfilaria de
suporte que, por sua vez, é fixa ao pano de parede devidamente isolado pelo exterior. Os
painéis são posteriormente acoplados aos perfis por meio de encaixes metálicos.
Nos últimos anos tem-se observado na Europa o desenvolvimento de sistemas de fixação de
grandes peças na fachada cuja finalidade é garantir maior conforto na habitação, facilidade de
manutenção e aplicação e maior segurança para as pessoas. Em resumo, as vantagens mais
significativas são:
• aplicável sobre qualquer suporte existente;
• rápida substituição de peças;
• desmontagem fácil de pequenas áreas;
• ausência de condensações;
• ventilação eficaz de todos os elementos;
• ausência de eflorescências;
• bom comportamento das fachadas aos agentes atmosféricos.
Existem atualmente no mercado diversos sistemas de fixação.
A fachada ventilada deve permitir proteção contra os agentes meteorológicos, que constituem
uma das maiores causas de deterioração das fachadas. Uma proteção eficaz aumenta o tempo
de vida útil de um edifício sem aumentar os custos na manutenção. Uma das formas de
garantir essa proteção, mesmo nos sistemas com junta aberta, é induzir o escoamento das
águas das chuvas, ainda que sob grande pressão de ventos, de modo a não permitir a
infiltração, o que é obtido com peças cerâmicas com os bordos a 45º.
Melhoria do isolamento térmico
O isolamento térmico de uma fachada ventilada pode ser analisado em dois estágios de
utilização: verão e inverno. Na figura 25, Muller (2003) demonstra como, no verão, grande
parte do calor proveniente do exterior da edificação é transferida do material de revestimento
para a câmara de ar (qt), sobe por meio do fluxo ascendente de ar provocado pelo efeito
chaminé e é eliminado do sistema de fachada ventilada (qe). Assim, apenas uma pequena
parcela do calor que é transferido pelo material de revestimento chega até o interior da
edificação (qi).
No inverno, o calor proveniente de cargas internas, dentre elas os sistemas de aquecimento ou
calefação dos ambientes internos das edificações, tem sua dissipação dificultada pela
utilização de isolante térmico no sistema de fachada ventilada.
Muller (2003) afirma que a utilização de sistemas de fachada ventilada com emprego de
isolante térmico representa uma redução da utilização de energia elétrica para fins de
refrigeração ou aquecimento dos ambientes de edificações.
Eliminação de patologias
dezembro/2015
13
Mibielli (1994), Bauer (1995) e Hartog (2000), citados por Muller (2003), explicam que, do
mesmo modo como que vem aumentando a utilização de revestimento cerâmico em fachadas
em todo o mundo, cresce o número de patologias destas, principalmente relacionadas à
aderência do revestimento ao substrato. São problemas relacionados à fixação da cerâmica
pela argamassa colante devido à má qualidade dos materiais empregados, revestimento e/ou
argamassa, ou por intermédio de esforços tangencias e normais atuantes na interface entre os
mesmos. Estes esforços podem ter suas origens associadas principalmente à ocorrência de
variações dimensionais diferenciais, ocasionadas pela dilatação higroscópica e dilatação
térmica dos materiais. Muller (2003) afirma que o emprego do sistema de fachada ventilada
com placas cerâmicas possibilita a eliminação de tais patologias, uma vez que dispositivos de
fixação metálicos substituem a camada de argamassa.
Grandes dimensões de placas nas fachadas
Assentar placas cerâmicas com dimensões superiores a 30x30 cm em fachadas é dificultado
em função da possível ocorrência de patologias relacionadas à perda de aderência, pois a
possível queda destas placas representaria uma ameaça aos pedestres. A fachada ventilada,
portanto, “representa uma possibilidade de expansão da aplicação de placas cerâmicas de
grandes dimensões, uma vez que este sistema tem se mostrado seguro em outros países”
(Muller, 2007). Além disso, a utilização de placas cerâmicas de grandes dimensões possibilita
que a produtividade na execução do sistema de fachada possa ser mais satisfatória, tendo em
vista a redução do tempo de serviço.
Propriedades Térmicas dos Materiais
A condutividade térmica de um material nada mais é que a taxa de transferência de energia
pelo processo de difusão (em Wm-1K -1). Esta propriedade depende das estruturas atômicas e
moleculares do material, as quais estão relacionadas ao estado físico da matéria.
Dentro de cada estado físico existem fases de organização, que pode ser amorfa ou cristalina.
A proporção, a distribuição e a conectividade destas fases presentes em cada material
apresentam um efeito significativo sobre a condutividade térmica. Além do mais, a presença
de vazios na estrutura ou poros no material, acarreta diferenças no valor da condutividade.
Pequenos poros esféricos isolados, por exemplo, apresentam influência pouco significativa,
ao passo que à medida que a porosidade aumenta, diminui a condutividade térmica do
material cerâmico, pois o ar não é bom condutor de calor (Callister, 1997, citado por Muller,
2003).
O calor específico é outra propriedade térmica fundamental dos materiais, consistindo no
quociente entre a capacidade térmica e a massa do material (em J kg -1K -1), onde a
capacidade térmica representa a quantidade de calor necessária para variar a temperatura deste
em uma unidade (em J K -1).
A radiação incidente na superfície de um material, como a radiação solar, também possui
suma relevância no estudo de transferência de calor em fachada ventilada. Essa radiação pode
ser divida em radiação refletida, absorvida ou transmitida. As propriedades relacionadas a
essa subdivisão da radiação são chamadas, respectivamente, de absortividade, refletividade e
dezembro/2015
14
transmitância. Tais propriedades dependem de características superficiais do material, como
coloração e rugosidade.
Comportamento Térmico da Fachada Ventilada
Uma das funções do sistema de fachada ventilada é colaborar na melhoria do isolamento
térmico de fachadas, as quais se encontram em contato direto com o meio externo (Watson et
al. 1983, citado por Muller, 2003), e possibilita uma redução da quantidade de energia elétrica
consumida em equipamentos de refrigeração ou aquecimento dos ambientes internos de
edificações. Mendes et al. (1999), citado por Muller (2003), mostra que a norma brasileira
(NBR15.220/05), que na época já era projeto de norma, é conservador em relação às
resistências térmicas estabelecidas, principalmente nas condições de verão, não
correspondendo ao comportamento térmico real normalmente verificado em fachadas
ventiladas. Os estudos foram feitos considerando-se diferentes tipos de parede com tijolos
cerâmicos, ou seja, parede simples, parede dupla com câmara de ar não ventilada (curtain
wall) e parede com câmara de ar ventilada. Foram calculadas as transmitâncias térmicas das
paredes (inverso da resistência térmica total) a partir das recomendações do projeto de norma
brasileiro.
Heindl et al. (1984) apresenta equações que permitem obter-se valores mais precisos de
transmitância térmica (K) e de resistência térmica (R = 1/K) para paredes com câmara de ar
ventiladas, considerando-se que estes valores variam com a velocidade do ar. Estas equações
são voltadas para determinação dos valores de transmitância térmica adotados
especificamente por normas alemãs.
Meroni et alii. (1991) citado por Muller (2003) explicam o comportamento hidrotérmico de
edificação desenvolvida para estudos com fachada ventilada. Para simular as condições de um
edifício habitado, manteve-se a temperatura próxima a 20º C nos ambientes internos dos três
andares usando um sistema de aquecimento. Constatou-se um gradiente de temperatura
superficial na fachada ventilada entre os andares da edificação, em horários com insolação,
em virtude do fluxo de calor ascendente na câmara de ar executada de forma contínua que
eleva a temperatura em andares superiores. Desta forma, os autores recomendam a utilização
de fachadas ventiladas com interrupções ao longo da altura da câmara de ar, evitando-se fluxo
contínuo. Em um dia típico de inverno, medições de temperatura mostram que, para uma
temperatura externa mínima de aproximadamente 3,0 °C, às 5:00 h (sem insolação), a
temperatura no interior da câmara de ar ventilada é próxima a 4,0 °C, nos três andares
considerados. Já quando a temperatura externa máxima é de 11,0 °C, às 15 horas (com
insolação), as temperaturas internas na câmara de ar são aproximadamente 13,0 °C, 16,0 °C e
18,5 °C, no primeiro, segundo e terceiro andares respectivamente.
No Brasil, em estudo realizado sobre o comportamento hidrotérmico em condições de verão
de uma fachada ventilada revestida com madeira e com fibra de vidro como material de
isolamento térmico, Barth (2001) citado por Muller (2003) verificou valores médios de
temperatura máxima em ambiente interno de uma edificação de 29,9 °C e de temperatura
externa máxima de 32,8 °C (diferença de 2,9 °C) na condição de câmara de ar pouco
ventilada. Os valores médios das temperaturas interna e externa máximas dos dias analisados
na condição de câmara de ar muito ventilada foram 29,1 °C e 32,4 °C (diferença de 3,3 °C),
respectivamente. Este valor médio das temperaturas interna e externa máxima são similares
dezembro/2015
15
aos obtidos na condição de câmara de ar pouco ventilada. A fachada ventilada foi executada
na parede externa com orientação oeste em uma edificação construída em madeira.
Lorente (2002) citado por Muller (2003) apresenta estudo sobre a transferência de calor em
parede ventilada com vidro como material de revestimento. Os resultados obtidos em
condições de verão demonstram que, na parede ventilada, verificam-se temperaturas
superficiais internas inferiores às verificadas em uma parede convencional durante todas às 24
horas. Contudo, a diferença entre estas temperaturas superficiais internas na parede ventilada
e na parede convencional torna-se mais significativa à medida que aumenta a radiação solar.
Analisando-se os mecanismos de transferência de calor no sistema de fachada ventilada,
constata-se que, além do fluxo de calor oriundo da radiação solar, ocorrem mecanismos de
transferência de calor por convecção entre o ar do ambiente externo e a superfície externa do
material de revestimento. Na camada de revestimento ocorrem mecanismos de transferência
de calor por condução. Ocorre transferência de calor por convecção entre a superfície interna
do material de revestimento e a câmara de ar ventilada, havendo eliminação de parte do calor
em virtude da ventilação. Ocorrem mecanismos de convecção na transferência de calor entre a
câmara de ar ventilada e a superfície do material de isolamento térmico. Ocorrem também
mecanismos de transferência de calor por radiação entre o material de revestimento e o
material de isolamento térmico. Já a transferência de calor no material de isolamento térmico
e na parede externa é governada por mecanismos de condução. Ocorre, ainda, transferência de
calor por convecção entre o ar do ambiente interno da edificação e a superfície interna da
parede.
Para casos de convecção natural (devido a variações de densidade do fluido) em câmaras
verticais com paredes paralelas, a equação 6 permite a análise do fluxo do fluido (Bejan,
1984, citado por Muller, 2003):
Contudo, em fachadas ventiladas, as paredes da câmara vertical normalmente não apresentam
temperaturas iguais, explica Muller, 2003. Deste modo, estas equações analíticas não se
aplicam adequadamente em câmaras de ar do sistema de fachada ventilada, mas somente as
curtain wall.
Vêm sendo desenvolvidos estudos buscando analisar e simular numericamente a transferência
de calor em paredes com câmara de ar ventilada. Em seus estudos, Breton (1986), citado por
Muller, 2003, modelou numericamente o comportamento térmico, em regime transiente, de
paredes externas com câmara de ar ventilada e revestidas exteriormente com vidro. Este
sistema denominado parede Trombe e parede heliodinâmica, permite aproveitar o calor
oriundo da radiação solar incidente na edificação para aquecimento do ar no interior da
câmara ventilada e dos ambientes internos, ou seja, como uma maneira de aproveitamento de
calor, e não para fins de resfriamento, que seria objetivo principal para o clima nacional.
Mootz et al. (1996), citado por Muller (2003), analisaram o aproveitamento de energia solar
através de painel de fachada revestido com vidro e com placas de material absorvente e de
material isolante, intercaladas por uma câmara de ar ventilada.
Desenvolveu-se um modelo numérico e procedeu-se com a simulação computacional da
transferência de calor no painel de fachada. Validou-se o modelo numérico desenvolvido
comparando-se os resultados da simulação com os valores de ganho de calor por convecção
medida experimentalmente, verificando-se uma concordância adequada entre os mesmos. Os
melhores resultados em relação ao aproveitamento da radiação solar incidente foram obtidos
dezembro/2015
16
para larguras maiores da câmara de ar ventilada. As larguras da câmara de ar ventilada
analisadas foram entre 1,0 mm e 40,0 mm.
Gervais et alii (1991), citado por Muller (2003), estudaram uma parede com câmaras de ar
ventiladas em contato com um trocador de calor (figura 31), que permite redução da perda de
calor dos ambientes internos em edificações. Simulou-se o desempenho térmico desta parede
usando programa computacional, a partir de modelo numérico desenvolvido pelos autores. Os
resultados mostram que a parede equipada com trocador de calor é mais eficiente na retenção
de calor dos ambientes internos do que paredes com sistemas convencionais de ventilação
mecânica.
Uma análise numérica do comportamento térmico de um ambiente em uma edificação com
parede externa ventilada foi realizada por Ciampi et a. (1998), citado por Muller (2003),
considerando condições de variação de temperatura externa, de radiação solar e da potência
consumida no sistema de condicionamento do ar no ambiente interno. Foi desenvolvido um
método de cálculo para estimar o comportamento térmico da parede externa ventilada nestas
condições. Contudo, apesar de analisarem casos simples de ventilação na câmara de ar, as
fórmulas obtidas são complexas e o número de parâmetros envolvidos é elevado.
Um estudo sobre o desempenho térmico de diferentes geometrias de fachada ventilada, com
utilização de material de isolamento térmico, foi desenvolvido por Balloco (2002) e citado por
Muller (2003). Simulou-se o comportamento térmico de fachada ventilada com diferentes
alturas e larguras da câmara de ar em condições de inverno e verão. Para a simulação,
utilizou-se um modelo numérico em regime permanente (temperatura em cada ponto do
sistema é independente do tempo) e implementou-se este modelo em um programa
computacional. Os resultados do estudo demonstram que há uma redução significativa de
ganho de calor no verão para larguras da câmara de ar ventilada maiores que 7,0 cm, em
relação a uma fachada convencional. Para larguras da câmara de ar maiores que 15,0 cm, a
redução no ganho de calor torna-se estável. No inverno, obtém-se uma redução significativa
da perda de calor para larguras da câmara de ar superiores a 7,0 cm e sem ventilação nesta,
em relação a uma fachada convencional. Os resultados das simulações foram validados
comparando-se estes com valores experimentais obtidos em estudos de Moshfegh et al.
(1996), citados por Muller (2003), os quais analisaram a transferência de calor e fluxo de ar
vertical aquecida a partir de um lado.
Conclusão
O desenvolvimento sustentável é um imperativo para que empresas, instituições, corporações,
países, enfim, todas as civilizações possam prosperar e permanecerem vivos, literalmente.
Sustentabilidade abrange uma gama complexa de questões, sendo que a que vem afetando o
mundo de maneira mais significativa, e que se tornou o estopim de uma corrida diferente das
que se acostumou a observar, é o aquecimento global.
Os gases do efeito estufa que contribuem para o aquecimento global advêm de diversas fontes
poluidoras. A geração, o transporte e o consumo de energia elétrica consistem em uma destas
fontes. A energia elétrica é utilizada para incalculáveis finalidades, e por isso mesmo se
tornou um bem indispensável à vida contemporânea. Em dias de calor, por exemplo, que
estão cada vez mais comuns frequentes e intensos, a eletricidade é usada para por em
dezembro/2015
17
funcionamento os condicionadores de ar; e está é então a contradição que motivou o inicio do
estudo: a mesma energia elétrica usada para resfriar um ambiente interno de uma edificação,
contribui para aquecer todo o planeta.
Como agentes de desenvolvimento, engenheiros e arquitetos têm a obrigação de buscar
formas de construir de maneira sustentável, reciclando o lixo, usando racionalmente a água,
melhor aproveitando a energia solar (abundante e de graça), o vento e os materiais, de forma a
melhorar o desempenho das edificações. Neste ano de 2009 a Associação Brasileira de
Normas Técnicas publicou a Norma Brasileira Regulamentadora NBR 15.575: Edifícios
Habitacionais de até cinco pavimentos – Desempenho. Dentre os quesitos abordados está o
desempenho térmico (lê-se: determinado nível de conforto térmico sem utilização de
condicionadores de ar).
A fachada ventilada é um sistema construtivo de fechamento pouco difundido no Brasil, mas
amplamente utilizado no hemisfério norte, por questões de desenvolvimento e condições
climáticas. Um dos principais apelos técnicos do sistema é o isolamento térmico, o que
propicia estabilidade da temperatura no interior de uma edificação. A NBR 15.575-4/08 exige
dois quesitos de desempenho para fachadas: a transmitância térmica deverá ser sempre
inferior a 2,50 W/(m².K), e a capacidade térmica superior a 130 kJ/(m².K). Os cálculos 100
desenvolvidos neste estudo com base na norma NBR 15.220-2/05 realmente atestam a
superior capacidade de isolamento da fachada ventilada se comparado ao sistema usual
nacional, a alvenaria, e certa semelhança comportamental ao sistema com concreto celular
auto clavado, que é utilizado no país para fins exclusivamente térmicos na construção civil. A
transmitância térmica calculada para a fachada ventilada foi de 1,64 W/(m².K), para a fachada
convencional foi de 2,38 W/(m².K), e para a fachada em CCA foi de 1,45 W/(m².K). A
capacidade térmica calcula para estes três sistemas foram respectivamente 150,38 kJ/(m².K),
160,13 kJ/(m².K) e 128,42 kJ/(m².K). Todos os valores calculados atenderam à norma, com
exceção deste último valor, que chegou muito próximo e atingirá a exigência mediante
aumento de pelo menos dois centímetros na espessura da parede. A resistência térmica e o
atraso térmico também foram quantificados para cada das fachadas. Este último evidenciou o
comportamento de uma fachada ventilada ao conferir 4,77 horas de atraso, ao passo que uma
fachada convencional e uma em CCA obtiveram 3,60 horas e 4,45 horas respectivamente.
Todavia, os resultados obtidos neste estudo, segundo orientações da NBR 15.220/05, para a
fachada ventilada são modestos se comparados à experimentos realizados por diversos
pesquisadores, como Mendes et al. (1999) e Heindl et al. (1984), ambos citados por Muller
(2003), conforme pesquisa bibliográfica apresentada.
Duas características básicas regem o comportamento do fluxo de calor em quaisquer
circunstâncias: o fluxo de calor vai do meio mais quente para o meio menos quente, e, o fluxo
de ar quente sempre tende a subir, enquanto o ar frio faz o sentido contrário. Devido a essa
segunda característica do ar é que a fachada ventilada funciona por meio do efeito chaminé,
onde o ar entra na parte de baixo da câmara de ar da fachada, e sobe, levando consigo o calor
proveniente tanto da parte externa quanto da parte interna da edificação que ultrapassa o
revestimento cerâmico e a alvenaria, respectivamente. Estudos demonstram a existência de
um gradiente de temperatura em câmaras de ar, ventiladas ou não, por conta desta
característica do ar em diferentes temperaturas, onde o ar quente tende a subir e a deixar a
parte superior da edificação mais aquecida. Por este motivo aconselha-se utilizar interrupções
dezembro/2015
18
ao longo da altura da câmara de ar, evitando o fluxo contínuo, segundo Meroni et al. (1991),
citado por Muller (2003).
Balloco (2002), mediante significativos experimentos realizados por Moshfegh (1996), e
citado por Muller (2003), afirma que as fachadas ventiladas, com e sem ventilação possuem
significativa eficiência a partir dos 7 cm de largura da câmara de ar, até o limite de 15 cm,
quando a eficiência torna-se constante, enquanto a NBR 15.220/05 considera câmaras de 5 cm
em diante como conferindo mesma eficiência térmica.
Ao adicionar um percentual de aberturas às fachadas estudadas (10% e 20% em área),
observou-se que em pelo menos um dos quesitos (independentemente de qual fosse) todas as
fachadas avaliadas deixaram de atender ao disposto na norma NBR 15.575/08. Os resultados
oscilaram negativamente de 5,7% a 56,6% para transmitância e capacidade térmica
respectivamente. Os percentuais de área adicionados foram relativamente modestos, mas já
apontaram para um visível problema, com queda de até metade da eficiência em alguns casos.
Além do mais, em condições de cálculo nunca são consideradas possíveis aberturas por onde
permite a infiltração do ar. Ressalta-se que a NBR 155.575/08 estabelece valores para
fachadas como um todo, e indica a NBR 15.220/05 como procedimento de cálculo, onde esta,
por usa vez, não faz menção alguma à composição das fachadas com aberturas e/ou diferentes
materiais de fechamento em uma mesma fachada, considerando sempre somente uma seção
de material.
Ao igualar as espessuras das fachadas convencionais” e com “CCA” à fachada ventilada
(18,5 cm), ou seja, colocando em pé de igualdade todas as fachadas estudadas a fim de
averiguar somente a eficiência do sistema construtivo e tecnologia empregada em si,
observou-se que uma fachada convencional obteve resultados muito próximos de uma
fachada ventilada, enquanto o CCA, por sua vez, superou consideravelmente a fachada
ventilada na eficiência térmica, segundo NBR 15.575/08, obtendo, por exemplo, metade da
transmitância térmica da mesma. O resultado alerta mais uma vez para a fidelidade do
resultado mediante método de cálculo para com a fachada ventilada segundo a NBR
15.220/05.
Um estudo apresentado por Melo (2007), demonstra através de cálculos desenvolvidos no
software EnergyPlus que quanto maior a transmitância térmica de uma fachada, menor será o
gasto com energia elétrica para condicionamento de ar no decorrer de todo um ano típico, pois
uma alta transmitância térmica permite maior dissipação de calor proveniente de cargas
internas (não consideradas na NBR15.575/08). Este estudo não somente aponta para o lado
inverso do que até momento se acreditava sobre o tema, como contradiz a norma de
desempenho que ainda entrará em vigor no ano de 2010, a NBR 15.575/08, que não considera
cargas internas em seus cálculos. Entretanto, o que nem o estudo de Melo nem a norma
consideraram foi à existência de aberturas para ventilação, o que deve alterar
significativamente os resultados.
Por fim, pode-se concluir que devido às inúmeras variáveis desconsideradas nos cálculos das
propriedades térmicas de uma fachada ventilada, uma vez que a NBR 15.220/05 apresenta um
roteiro bastante simplificado, o resultado acaba podendo ser mascarado, não condizendo com
a realidade. Limitada é também a instrução informada na NBR 15.575/08, ao estabelecer
valores limites de transmitância e capacidade térmica de fachadas sem considerar as cargas
internas das edificações. Nem uma das duas normas menciona a existência de aberturas
(portas e janelas) nas fachadas, o que mais uma vez acaba resultando em valores não
dezembro/2015
19
condizentes com a realidade. Nem as normas, nem o estudo de Melo (2003), consideram
ventilação natural nos cálculos, o que por ventura poderá definir se alta transmitância das
fachadas melhora ou piora a eficiência térmica de uma edificação. Finalmente, em nenhum
caso observado foram considerados meios passivos de condicionamento térmico, tais como
aberturas para dissipação do calor interno por meio de ventilação cruzada e/ou efeito chaminé,
uso de vegetação dentro e fora da edificação, uso de água para evaporação, etc., e até mesmo
o uso de ventos dominantes e orientação solar no momento da concepção do projeto. Todos
estes meios, aliados ao clima e às características de cada edificação, tais como tamanho,
forma e uso, aberturas, cargas internas, propriedades dos materiais, etc., serão preponderantes
para a economia de energia com sistemas mecânicos de condicionamento de ar.
dezembro/2015
20
Referências
ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMA TÉCNICAS. NBR 15.220:
Desempenho térmico de edificações. Rio de Janeiro, 2005.
__________ NBR 15.575: Edifícios habitacionais de até 5 pavimentos – desempenho. Rio de
Janeiro, 2008.
AsBEA – Associação Brasileira dos Escritórios de Arquitetura. Grupo de trabalho de
sustentabilidade. Recomendações básicas para projetos de arquitetura. 2007.
BRASIL. Ministério de Minas e Energia. Balanço Energético Nacional. Brasília, DF, 2006.
Disponível em http://www.mme.gov.br.
CAMPOS, Karina Felisbino. Dimensionamento de uma fachada ventilada, utilizando
sistema de fixação por meio de inserts metálicos e revestimentos em grês porcelanato.
2005. 111 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Engenheira Civil) – Universidade do Extremo
Sul Catarinense – Santa Catarina.
CARPENTER, T. G. (Editor). Environment, construction and sustainable development.
Chichester: John Wiley & Sons, 2001. 2.v.
COSTA, Ennio Cruz da. Fisica aplicada à construção: conforto térmico. 4.ed São Paulo:
Edgard Blücher, 1991. 264 p.
CYSNEIROS, Nathalia Cely Oliveira. Um passo para uma arquitetura mais responsável:
projeto básico de um edifício residencial incorporando conceitos de sustentabilidade. Recife:
2007.
FROTA, Anésia Barros; SCHIFFER, Sueli Ramos. Manual de conforto térmico. 7.ed. São
Paulo: Studio Nobel, 2006. 243 p.
GAUZIN-MÜLLER, Dominique; FAVET, Nicolas; MAES, Pascale. Arquitectura
ecológica. Barcelona: Editorial Gustavo Gili, 2002. 286 p.104
GELLER, Howard S. O uso eficiente da eletricidade: uma estratégia de desenvolvimento
para o Brasil. Rio de Janeiro: Instituto Nacional de Eficiência Energética, c1991. 226 p.
dezembro/2015
21
GONÇALVES, Joana Carla Soares; DUARTE, Denise Helena Silva. Arquitetura
sustentável: uma integração entre ambiente, projeto e tecnologia em experiências de
pesquisa, prática e ensino. v. 6, n. 4, Porto Alegre: Ambiente Construído, 2006. 51-81 p.
IEA – International Energy Agency.
emhttp://www.iea.org/Textbase/stats/index.asp.
IEA
Energy
Statistics.
Disponível
IPCC – Intergovernmental Panel on Climate Change. Working Group III Contribution to the
Intergovernmental Panel on Climate Change. Fourth Assessment Report – Climate Change
2007: Mitigation of Climate Change. Summary for Policymakers. Bangkok, 2007.
JACOBI, Pedro. Meio ambiente e sustentabilidade. São Paulo: Cedec/SEI, 2004.
LABEEE/UFSC. Eficiência energética em edificações. Arquivo .ppt. 2007.
LAMBERTS, Roberto; DUTRA, Luciano; PEREIRA, Fernando Oscar Ruttkay. Eficiência
energética na arquitetura. 2. ed. rev São Paulo: ProLivros, 2004. 188 p.
MELO, Ana Paula. Análise da influência da transmitância térmica no consumo de
energia elétrica de edificações comerciais. 2007. 111 f. Dissertação (Mestrado em
Engenharia) – Universidade Federal de Santa Catarina, Santa Catarina.
MÓL, Alberto de Sousa. Utilização de Porcelanato em Utensílios Para Cocção – Análise e
Seleção de Materiais. 2005. 92 f. Dissertação (Mestre em Engenharia de Materiais) – Rede
Temática de Engenharia de Materiais, Minas Gerais.
MULLER, Alexandre. Desenvolvimento de um protótipo e análise do comportamento
térmico de fachada ventilada com placas cerâmicas de grês porcelanato. 2003. 173 f.
Tese (Doutor em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de Santa
Catarina, Santa Catarina.
ROAF, Susan; FUENTES, Manuel; THOMAS, Stephanie. Ecohouse: a casa ambientalmente
sustentável. 2. ed Porto Alegre: Bookman, 2006. 408 p.
SILVA, Paula Maciel; SILVA, J. J. Rêgo; BITTENCOURT, Leonardo; AZEVEDO, Naasson.
105
O protótipo GTC: uma proposta para habitação de interesse social mais sustentável. In:
XXXV World Congress on Housing Science 4-7th September, 2007.
SINDICATO DAS EMPRESAS DE COMPRA, VENDA, LOCAÇÃO E
ADMINISTRAÇÃO DE IMÓVEIS RESIDENCIAIS, COMERCIAIS DE SÃO PAULO.
Indústria imobiliária e a qualidade ambiental: subsídios para o desenvolvimento urbano
sustentável. São Paulo: PINI, 2000. 104 p.
WALTER, Arnaldo. As mudanças climáticas e a questão energética. 8.ed. Campinas:
dezembro/2015
22
Revista Multiciência, 2007. 29-47 p.

Baixar arquivo completo

Transcrição

Documentos relacionados

Unidade 4.2 Educação Matemática

Folha de S.Paulo - Classificados - Imóveis

PDF Junta - 14º Congresso dos Arquitectos

Baixar o arquivo

Apresentação do PowerPoint

Holanda - Constructalia

Descargar

resumo em pdf | 680kb - Agência de Estudos e Restauro do

Termologia – Física

PDF - Prancha 4