associaÇÃo de vidros e brise-soleil em sistemas de ...· 04/05/2009 · sistemas de aberturas são

Download ASSOCIAÇÃO DE VIDROS E BRISE-SOLEIL EM SISTEMAS DE ...· 04/05/2009 · Sistemas de aberturas são

Post on 29-Dec-2018

212 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

ASSOCIAO DE VIDROS E BRISE-SOLEIL EM SISTEMAS DE ABERTURAS: ANLISE DAS TEMPERATURAS INTERNAS

Grace Cristina Roel Gutierrez (1); Lucila Chebel Labaki (2)(1) Mestre, Professora do Depto de Tecnologia da Arquitetura e do Urbanismo, gracegutierrez@ufmg.brUniversidade Federal de Minas Gerais, Escola de Arquitetura, Laboratrio de Conforto Ambiental e

Eficincia Energtica em Edificaes, Belo Horizonte - MG, Tel.: (31) 3409 8825(2) PhD, Professora do Departamento de Arquitetura e Construo, lucila@fec.unicamp.br

Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo, Laboratrio de Conforto Ambiental e Fsica, Cx. Postal: 6021, Campinas-SP, 13083-852, Tel.: (19) 3521.2384

RESUMOSistemas de aberturas so um importante componente da envoltria das edificaes, exercendo funes de controle do fluxo trmico, ventilao e luz natural. Cada elemento que compe o sistema de abertura -caixilho, superfcie transparente e proteo solar - atua de forma distinta. Neste estudo buscou-se analisar o comportamento da associao de superfcie transparente e dispositivo de proteo solar, em ensaios de campo sob condies climticas reais de forma a avaliar o desempenho combinado de ambos. A partir de pesquisas anteriores, foram selecionados trs tipos de vidro (incolor, verde e fum), associados a solues de brise-soleil mais comumente utilizadas placas horizontais e verticais, fixos e externos a fachada, correspondendo a nove sistemas em teste. Os ensaios foram realizados na rea experimental da FEC UNICAMP em Campinas SP, onde um sistema automtico de aquisio coletava dados das variveis ambientais e dos sensores instalados nas clulas teste, monitorando os sistemas de aberturas instalados na fachada norte. Os resultados obtidos mostram o efeito combinado entre as diferentes associaes dedispositivos de sombreamento e vidros testados, sendo que os melhores resultados foram obtidos pela associao de vidro verde e brise-soleil horizontal. Alm disso, destacam-se as diferenas observadas entre as interaes das caractersticas individuais de cada elemento.

Palavras-chave: desempenho trmico de sistemas de aberturas, dispositivos de sombreamento, clulas-teste.

ABSTRACTFenestration systems are an important component of the envelope of buildings, acting for the control of heat flow, ventilation and natural light. Each element of the fenestrations system framing, glazing and shading devices - works differently. In this study we have analyzed the thermal performance of this component in field test under real climate conditions, in order to evaluate the combined performance of this kind of system.From previous research, we selected three types of glass (clear, green and gray), associated with solutions of external shading devices most commonly used - horizontal lowers and vertical fins, fixed. There were nine different systems under test. The tests were conducted at experimental area of FEC UNICAMP in Campinas SP, with an automated system for collecting data acquisition of environmental variables and sensors in the test cells, monitoring systems fenestration installed on the north faade. The results show the combined effect between different tested types of glazing and shading devices, and the best results were obtained by the green glass and horizontal brise-soleil system. Therefore, the highlights are the differences between the interactions of individual characteristics of each element compared to the system fenestration all.

Keywords: thermal performance of fenestration systems, shading devices, test-cells.

1. INTRODUOA radiao solar atua diretamente sobre as superfcies externas da edificao, e o ganho de calor

devido a essa energia depende das caractersticas da superfcie sobre a qual incide. Essa envoltria atua como

uma barreira entre o meio externo e interno, moderando a dinmica da variabilidade das condies climticas externas. A envoltria composta por superfcies opacas e transparentes, que tem comportamentos distintos em relao incidncia da radiao solar. Olgyay & Olgyay (1957) comentam que a questo do controle da radiao solar deve considerar sua composio espectral, uma vez que essas caractersticas particulares demandam diferentes estratgias de controle. Rivero (1986) destaca que os materiais se comportam de forma seletiva em relao radiao incidente, ou seja, a quantidade de energia que absorvem, refletem e transmitem diferente em cada comprimento de onda.

Segundo o US Department Of Energy (DOE) a envoltria controla o fluxo de energia entre o ambiente interno e o meio externo, e corresponde ao fator que mais influencia o consumo de energia para o condicionamento de uma edificao. Dentre os elementos que compem a envoltria de um edifcio os sistemas de aberturas so elementos complexos e interessantes dadas suas caractersticas esttico-funcionaispara a concepo de projetos. Entretanto, os sistemas tornam as edificaes extremamente vulnerveis s variaes climticas, principalmente em relao radiao solar, pois atravs deles que uma parcela considervel de calor trocado.

As aberturas configuram um espao aberto na envoltria da edificao com a finalidade de permitir a acessibilidade, seja fsica ou apenas visual, e a entrada de ar e luz para o ambiente interno. As aberturas ligam, fsica e visualmente, o exterior com o interior de uma edificao, recebendo radiao solar (calor e luz natural), e podem permitir a ventilao natural dos ambientes (ASHRAE, 2009). As funes de sistema de abertura podem ser classificadas segundo alguns critrios: estrutural e segurana; funcional e psicolgico; e, esttico e dimensional. Esses componentes construtivos podem compor solues de sistemas passivos de aquecimento ou resfriamento (Givoni, 1998). Alm da funcionalidade e controle, esses elementos tambm influenciam a expresso plstica da edificao, bem como a percepo do usurio em relao a aspectos que envolvem a sensao de bem estar.

Um sistema de abertura composto por uma superfcie transparente ou translcida, caixilhos, e pode contar ou no com dispositivos de proteo solar. Cada um desses elementos possui caractersticas prprias e atuando de forma distinta:

- superfcie transparente ou translcida: transparncia, seletividade, transmisso, visibilidade, admisso de luz natural e calor;

- caixilhos: integridade estrutural, durabilidade, estanqueidade, tipologia e controle da ventilao;- dispositivos de proteo solar: intercepta a radiao solar, propicia sombreamento, controle da luz

natural e calor; interfere na ventilao e na visibilidade; depende da orientao, da tipologia, material e cor.Croiset (1976) comenta que para as aberturas protegidas por dispositivos, as parcelas relativas s

propriedades ticas de absortncia (), refletncia (), e transmitncia (), dependem da cor, do material, e da transparncia desse elemento, alm de suas propriedades termo-fsicas. Para um sistema de abertura exposto radiao solar, ambas as parcelas, transmitida e absorvida, esto atuando. A transmisso ocorre de maneira direta, e depende fundamentalmente das propriedades ticas dos materiais. J a parcela absorvida e re-irradiada, depende das propriedades ticas e tambm das propriedades termo-fsicas dos materiais. Com relao parcela da radiao solar que foi absorvida pelo elemento, interessante observar que essa energia transforma-se em calor, e depende das propriedades termo-fsicas e dos mecanismos de trocas trmicas para ser transmitido para o interior da edificao. Segundo Santos (1999) outro aspecto a ser considerado adiferena no processo de absoro da radiao entre materiais opacos e transparentes, que nesse ltimo ocorre ao longo da espessura. Embora o sistema de abertura seja composto por uma superfcie transparente ou translcida, caixilhos, e dispositivos de proteo solar, esses elementos costumam ser avaliados separadamente, e por mtodos distintos. No entanto, como se comportaria um sistema de abertura complexo composto pela associao de vidro e brise-soleil? Os artigos e normas pesquisadas trazem procedimentos de clculo e medies (ISO, 2003a; ISO, 2003b; Klems et al, 1995), mas em sua maioria informam que o procedimento no se aplica a dispositivos de proteo solar externos.

O estudo doravante apresentado integra uma pesquisa da mais abrangente acerca do comportamento de componentes construtivos, especificamente coberturas e sistemas de aberturas1, realizada em clulas-teste sob condies climticas reais. Este estudo optou por destacar dois destes elementos: as superfcies transparentes e os dispositivos de proteo solar. Dessa forma, analisa a associao de superfcie transparente e superfcie opaca e o desempenho combinado do sistema.

1 Sustentabilidade e eficincia energtica: avaliao do desempenho trmico de coberturas e materiais transparentes em relao radiao solar, FEC UNICAMP e Arquitetura EESC USP.

1.1. Superfcie transparente ou translcidaAs superfcies transparentes ou translcidas tm a transparncia como sua a principal caracterstica,

permitindo a transmisso direta da radiao solar atravs do material. Esses materiais so transparentes a radiao compreendida entre comprimentos de onda de 300 a 4000nm e, portanto, transparentes a quase totalidade do espectro da radiao solar.

Esses elementos tm como funes principais a visibilidade e a admisso de luz natural. Permitem tambm a passagem da radiao trmica de ondas curtas. Devido as propriedades ticas de transmisso, reflexo e absoro dos materiais transparentes e translcidos, esses materiais se comportam de forma seletiva em relao radiao solar incidente, sendo opacos a transmisso de comprimentos de ondas inferiores a 300nm e superiores a 4000nm. Essa seletividade ao espectro solar depende principalmente da composio do material, sendo que tambm ocorre em funo de outros fatores como a espessura, o ndice de refrao do vidro, assim como o ngulo de incidncia da