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Eficiência Energética Eficiência Energética em Janelasem Janelas
DeivisDeivis LuisLuis MarinoskiMarinoski
ESTRUTURA DO TRABALHO
⇒ Introdução⇒ Tecnologias disponíveis hoje⇒ Impacto do aumento da eficiência das
janelas⇒ Pesquisa e desenvolvimento de novos
produtos⇒ Sistema de certificação e selagem⇒ Considerações para seleção de janelas⇒ Situação no Brasil⇒ Conclusões
INTRODUÇÃO
• “Janelas são os olhos da casa”• Controle da entrada de luz e do fluxo de ar; • Contato visual;• Proporcionam isolamento,
segurança e privacidade;• Atribuem estética e beleza
ao projeto; • Influenciam no consumo de
energia da edificação;
1. Importância das janelas para a edificação
INTRODUÇÃO
• As casas primitivas não tinham janelas;• Um buraco para saída de fumaça pode ser considerado
como sendo a primeira forma de janela;• A saída de fumaça melhorava a qualidade do ar interno; • Este buraco proporciona entrada de luz, mas também a
perda de calor;• Uma folha de fechamento - transformando a janela em
uma espécie de segunda porta;
2. Um breve histórico
INTRODUÇÃO
• Uma abertura na parede - poderia tanto ser aberta para entrada de ar e luz, ou fechada para segurança e proteção;
• A primeira janela de vidro transparente foi usada nos tempos romanos;
• No século XVII a produção de chapas de vidro é tem um grande desenvolvimento na França;
• A partir do século XIX muitas inovações foram vistas e disponibilizadas para o público em geral (vidros maiores, mais resistentes, de maior qualidade);
2. Um breve histórico (continuação)
INTRODUÇÃO
• Edificações usavam essencialmente um tipo de vidro: o vidro claro de pano único;
• Anos 50 – Inglaterra: técnica de produção de vidro “float”;
• Nos anos de 1965 à 1990: um grande avanço tecnológico com o aumento da qualidade das superfícies e melhora da isolação.
2. Um breve histórico (continuação)
INTRODUÇÃO
• Perdas e ganhos de calor (não solar) na forma de condução, convecção e radiação;
• Ganho de calor solar na forma de radiação;
• Trocas de ar (ventilação e infiltração).
3. Características energéticas das janelas Pode-se considerar três tipos de fluxo de energia através das janelas como sendo principais:
TECNOLOGIAS DISPONÍVEIS
1. Vidros duplos;2. Vidros e filmes múltiplos;3. Vidros tingidos;4. Vidros e filmes reflexivos;5. Camadas de baixa emissividade e
espectralmente seletivas;6. Gás de baixa condutividade;7. Espaçadores termicamente melhorados;8. Materiais para esquadrias
e para vedação.
TECNOLOGIAS DISPONÍVEIS
Características:• Aumento da resistência térmica• Pequena redução da transmissão de luz• Melhor desempenho térmico com espaço
igual a 12mm entre os panos quando preenchidos por ar
Aplicações:• Construções com necessidades de
aquecimento ou resfriamento (uso freqüente do ar-condicionado)
1. Vidros duplos
TECNOLOGIAS DISPONÍVEIS
Características:• Aumento da resistência térmica (maior
que os vidros duplos)• Menor condensação durante o inverno• Visibilidade é reduzida com cada
camada adicional• Redução do Ganho de calor solar• Problema: aumento da espessura da
janela Aplicações:• Climas Frios (onde a redução da perda
de calor é a prioridade)• Climas bastante quentes
2. Vidros e filmes múltiplos
TECNOLOGIAS DISPONÍVEIS
Características:• Absorvedores de calor• Menor transmissão de luz,
(tradicionais – bronze e cinza)• Vidros com cores alternativas podem
manter a passagem de luz (espectralmente seletivos – azul e verde)
Aplicações:• Edificações comerciais• Climas quentes (redução do
ganho de calor solar quando associados a outras tecnologias)
• Situações onde a redução do brilho do ambiente externo é desejável
3. Vidros tingidos
TECNOLOGIAS DISPONÍVEIS
Características:• Redução do ganho de calor solar• Redução da passagem de luz • Problema: podem produzir efeito
exterior de espelhoAplicações:• Edificações comerciais• Climas quentes (redução do ganho
de calor solar)• Situações onde a redução da
claridade é desejável
4. Vidros e filmes reflexivos
TECNOLOGIAS DISPONÍVEIS
Características:• Reflexão de radiação em onda longa
(redução da perda de calor no inverno)• Redução da ocorrência de condensação• Reflexão da radiação solar (redução do
ganho de calor no verão)• Mantêm boa visibilidade Aplicações:• Climas frios: camadas de Baixa
emissividade• Climas quentes: camadas de seleção
espectral
5. Camadas de baixa emissividade e espectralmente seletivas
TECNOLOGIAS DISPONÍVEIS
5. Camadas de baixa emissividade e espectralmente seletivas (continuação)
Vidro claro
Alta Transmissividade
Espectralmente seletiva
TECNOLOGIAS DISPONÍVEIS
Características:• Aumento da resistência (redução da
perda/ganho de calor por condução)• Aumento Redução da ocorrência da
condensação• Não afeta a transmissão da luz visível Aplicações:• Climas frios onde a redução da perda de
calor seja a prioridade
6. Gás de baixa condutividade (Argônio, Kriptônio, hexafluoreto de enxofre e dióxido de carbono)
TECNOLOGIAS DISPONÍVEIS
Características:• Redução da perda de calor pela por condução• Mantêm a temperatura mais elevada na borda
dos vidros reduzindo a condensação
Aplicações:• Climas frios (onde a redução
da perda de calor é a prioridade)
7. Espaçadores termicamente melhorados
TECNOLOGIAS DISPONÍVEIS
8. Novos materiais para esquadrias e vedação.
Esquadrias:• Alumínio (thermal break)• Alumínio com madeira• Madeira e vinil (PVC)• Vinil • Fibra de vidro
Vedações• Mais duráveis e com melhor
desempenho
IMPACTO DO AUMENTO DA EFICIÊNCIA
=> O aumento da eficiO aumento da eficiêência das janelas gera ncia das janelas gera influinfluêências a curto e longo prazo:ncias a curto e longo prazo:
Custo Prazo:• Melhoria do conforto;• Redução do valor da conta de energia.
Longo Prazo (a nível nacional e global):• Maior oferta de energia;• Redução do custo da energia;• Redução da emissão de poluentes e aquecimento
global.
IMPACTO DO AUMENTO DA EFICIÊNCIA
Desempenho energético anual com diferentes tipos de janelas em 4 climas dos EUA (aquecimento)
Estação Fria
11 BtuBtu = 0,293 kWh= 0,293 kWh
~39%
~48%
~43%~39%
IMPACTO DO AUMENTO DA EFICIÊNCIA
Desempenho energético anual com diferentes tipos de janelas em 4 climas dos EUA (resfriamento)
Estação Quente
~36%
~32%
~33%
~42%
IMPACTO DO AUMENTO DA EFICIÊNCIA
Para o EUA:=> As janelas geram um custo adicional de energia de
U$ 9,3 bilhões.• Estima-se que se todas as janelas compradas de
1996 à 2010 (15 anos) incorporassem filmes de baixa emissividade, gás de baixa condutividade ou outras tecnologias disponíveis, esta conta poderia ser reduzida em 25% ou seja mais de U$ 2 bilhões até 2010 (LBNL).
De maneira geral percebe-se:
• Um grande potencial de conservação de energia
• Fonte de suprimento sem grandes investimentos e impactos ambientais
PESQUISA E DESENVOLVIMENTO DE NOVOS PRODUTOS
• Nos últimos anos tem ocorrido um grande progresso na melhoria da eficiência energética de janelas;
• Na década de 70 o uso de camadas especiais e gás de baixa condutividade ainda eram vistas como algo distante, no entanto hoje são produtos comuns;
• Tempo de pesquisa e desenvolvimento tem sido encurtado e a introdução do novos produtos no mercado tem sido acelerada;
• É difícil dizer agora quais das muitas pesquisas de produtos que estão sendo realizadas hoje, irão encontrar lugar no mercado futuramente.
PESQUISA E DESENVOLVIMENTO DE NOVOS PRODUTOS
“SUPERWINDOWSSUPERWINDOWS”” => => Janela com todos os elementos disponíveis para aumentar o isolamento.
Características:• Alta resistência térmica• Reduz a perda de calor no
inverno e ganhos no verão• Visibilidade é significativamente
diminuída com o adição do maior número de camadas
Aplicações:• Climas frios (redução da perda de calor)• Grandes áreas envidraçadas
PESQUISA E DESENVOLVIMENTO DE NOVOS PRODUTOS
““COOL WINDOWSCOOL WINDOWS”” => => Janelas que admitem a passagem da luz visível enquanto rejeitam grande parte do calor solar da porção infra vermelha.
AEROGELAEROGEL => => Material na forma de espuma, a base de sílica ( 4% sílica e 96% ar) com características de isolamento e transparência.
““SMART WINDOWSSMART WINDOWS”” => S=> Sãão janelas capazes de mudar o janelas capazes de mudar dinamicamente suas propriedades para controle da dinamicamente suas propriedades para controle da passagem de luz e fluxo de calor. Utilizam camadas passagem de luz e fluxo de calor. Utilizam camadas microscopicamente finas que mudam suas propriedades em microscopicamente finas que mudam suas propriedades em resposta a luz, calor e sinais elresposta a luz, calor e sinais eléétricos.tricos.
SISTEMA DE CERTIFICAÇÃO E SELAGEM
NFRCNFRC ((National Fenestration Rating CouncilNational Fenestration Rating Council))
⇒ É uma organização sem fins lucrativos, de parceria pública e privada, criada para a industria de janelas, portas e aberturas dos EUA.
⇒ Tem por objetivo principal fornecer informações precisas de desempenho energético de janelas, portas e aberturas.
⇒ Desde de seu início em 1989, o NFRC tem tido sucesso na análise e certificação do desempenho de aberturas residenciais. Atualmente existem mais de 81 mil produtos cadastrados.
SISTEMA DE CERTIFICAÇÃO E SELAGEM
Sistema de selagemSistema de selagem
O NFRC estabeleceu um sistema nacional voluntário de avaliação e selagem energética de aberturas. Este sistema avalia as seguintes propriedades:
1. Transmitância térmica;2. Coef. de ganho de calor solar (SHGC);3. Transmissão de luz visível;4. Infiltração de ar.
O NFRC não faz:• Separação entre boas janelas e más janelas;• Estabelecer padrões mínimos de desempenho.
SISTEMA DE CERTIFICAÇÃO E SELAGEM
Como Como éé realizada a certificarealizada a certificaçãção?o?
O NFRC :1. desenvolve padrões (normas) para que as avaliações dos
produtos ocorram de maneira uniforme;2. revê e aprova ferramentas de simulação computacionais e
procedimento de testes para obtenção de avaliações térmicas precisas;
3. mantêm uma listagem de laboratórios qualificados para realizarem testes e simulações a fim de determinar o desempenho térmico dos produtos;
4. fornece os resultados para um agente independente avaliar e rever a documentação, conduzir inspeções e aprovar a certificação e selagem;
5. licencia fabricantes a utilizarem os selos de certificação em seus produtos.
SISTEMA DE CERTIFICAÇÃO E SELAGEM
Programas Computacionais para simulação
• WINDOWSPrograma realiza o cálculo de índices de desempenho térmico em janelas (Transmitância, SGHC, SC,VT). Este programa atende aos padrões da NFRC para realização de avaliação de produtos.
• RESFENRealiza o cálculo do consumo e o custo anual de energia para aquecimento e resfriamento devido ao sistema de aberturas. Também calcula a contribuição das janelas para o pico de carga de térmica.
Programas Computacionais para simulação
• THERMPrograma utilizado para análise bidimensional da transferência de calor em componentes de construção como: janelas, paredes, fundações, portas, tetos, etc.
• OPTICSPrograma para análise da propriedades óticas dos sistemas envidraçados.
SISTEMA DE CERTIFICAÇÃO E SELAGEM
SISTEMA DE CERTIFICAÇÃO E SELAGEM
Quando um fabricante decide certificar seus produtos, ele os submete a uma avaliação mais precisa em relação ao desempenho energético. Isso ajuda tanto consumidores, projetistas, construtores bem como o próprio fabricante.
Benefícios:• Consumidor: economia de energia e dinheiro;• Projetista: especificação de produtos para minimizar
a carga térmica de resfriamento e aquecimento, aproveitamento da luz natural;
• Construtores: proporcionar conforto e eficiência energética.
SISTEMA DE CERTIFICAÇÃO E SELAGEM
O selo NFRCO selo NFRC• O selo NFRC tem a função de ajudar a determinar qual produto
apresenta melhor desempenho em relação ao aquecimento, resfriamento, isolação ao vento, resistência à condensação, etc.
• Com isso é possível compara os produtos e tomar a melhor decisão na hora da compra.
SISTEMA DE CERTIFICAÇÃO E SELAGEM
Marca da NFRC
Nome da agência
independente
Nome do fabricante
Descrição do produto
SISTEMA DE CERTIFICAÇÃO E SELAGEM
Transmitância:(1 Btu/h/ft² °F = 5.678 W/m² °C)
Valores adicionais de desempenho: Resistência a condensação (valor expresso
entre 0 e 100)
Coef. Ganho de calor solar:É a medida do calor solar que é transmitida para o interior do ambiente (valor entre 0 e 1)
Transmissão de luz:É o percentual ou fração do espectro visível, sensível ao olho, que é transmitido pelo vidro (valor entre 0 e 1)
Infiltração de ar:(1 cfm/ft² = 0,305 m³min/m²)
CONSIDERAÇÕES PARA SELEÇÃO DE JANELAS
APARÊNCIA• Tamanho e forma• Estilo• Materiais da esquadrias• Tipos de Vidros
FUNÇÃO• Iluminação natural• Controle de luminosidade• Conforto térmico• Resistência a condensação• Ventilação• Controle sonoro• Manutenção e durabilidade
PERFORMANCE ENERGÉTICA• Propriedades energéticas básicas• Desempenho durante os períodos quentes e frios• Impactos no o pico de carga• Potencial de manter a desempenho energético a longo prazo
CUSTO• Custo inicial da janela e instalação• Custo de manutenção• Freqüência de substituição• Custo inicial do sistema de aquecimento/resfriamento• Custo anual de energia com aquecimento/resfriamento
??
JANELAS NO BRASIL
De maneira geral, no Brasil, projetistas, proprietários e construtores não tem uma grande preocupação com o a eficiência energética das aberturas.
Normas técnicas a serem consideradas em projetos de caixilharia
NBR 10821 - Caixilhos para edificação - Janelas - Especificação
NBR 6485 - Caixilhos para edificação - Janela, fachada-cortina e porta externa - Verificação da penetração de ar - Método de Ensaio
NBR 6486 - Caixilhos para edificação - Janela, fachada-cortina e porta externa - Verificação da estanqueidade à água - Método de Ensaio
NBR 6487 - Caixilhos para edificação - Janela, fachada-cortina e porta externa - Verificação do comportamento quando submetido a cargas uniformemente distribuídas - Método de Ensaio
Lentidão no cumprimento das normas:
• Dificuldade de levar a informação a milhares de pequenos fornecedores e construtores.
• A mentalidade de muitos empresários que não investem em mudanças uma vez que o mercado continua fiel.
Problema: Desconhecimento técnico dos fabricantes:
• O mercado brasileiro é compartilhado por milhares de pequenas empresas espalhadas pelo país
JANELAS NO BRASIL
Utilização de esquadrias no Brasil
MADEIRA40%
ALUMÍNIO19%
PVC1%
AÇO/FERRO40%
JANELAS NO BRASIL
• Esquadrias : Aço e madeira tem as linhas mais populares e preços mais acessíveis.
• O setores PVC e alumínio são os setores mais organizados.
Estima-se:
CONCLUSÕES
1. Pesquisa, desenvolvimento, e uso de novas tecnologias estão bastante avançados no exterior, associada à uma preocupação com conservação de energia;
2. No Brasil o processo ainda está iniciando.• Chegada de novas tecnologias (que precisam ser
adaptadas a nossa realidade)
• Desenvolvimentos de Normas e padronizações
• Organização dos setor
• Conscientização
REFERÊNCIAS
• CARMODY J.; SELKOWITZ S.; HESCHONG L.Residential Windows – a guide to new tecnologies and energy performance, 1996.
• Selecting Windows for Energy Efficiency. DOE and LBNL, 1997.
• National Fenestration Rating Council:http://www.nfrc.org
• Lawrence Berkeley National Laboratory:http://windows.lbl.gov/
• Revista Projeto Desig:http://www.arcoweb.com.br