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Por Bruce Lang
Clima do Canadá é um dos mais diversos do planeta. Ele varia de acordo com a geografia, variando de invernos longos e frios e dias sem sol no extremo norte a quatro estações distintas ao longo da fronteira dos EUA, e tipicamente invernos suaves no B.C. do Baixo Continente. As temperaturas podem subir até mais de 40ºC no Verão e descer abaixo de -50ºC no Inverno. Este clima diverso e extremo pode ter ramificações significativas para a concepção de edifícios comerciais, especialmente quando se trata de eficiência energética e bem-estar e produtividade dos ocupantes.

O envelope do edifício – telhado, paredes e janelas – é a interface entre o edifício e o seu ambiente, e a primeira linha de defesa de uma estrutura contra os elementos. O design do envelope e as escolhas de produtos têm um impacto significativo na eficiência energética e no bem-estar dos ocupantes. Paredes “sólidas” bem isoladas são tipicamente a prioridade para um especificador quando se projecta para climas frios, mas não oferecem o apelo estético e os benefícios naturais da luz do dia do vidro. E se o vidro pudesse oferecer isolamento semelhante e eficiência energética exigida das paredes?

O vidro de baixo consumo em vidro de alto desempenho
O segredo mais bem guardado sobre a melhoria da eficiência energética de edifícios comerciais é o vidro de janela de alto desempenho. Na verdade, o uso do vidro como uma percentagem da envolvente do edifício está aumentando à medida que os arquitetos procuram aproveitar seu apelo estético e os benefícios da luz do dia. Muito desse aumento tem sido possibilitado pelos avanços na tecnologia de revestimento de baixa emissividade (low-e) nas últimas duas décadas.

No entanto, em comparação com paredes e tetos isolados, janelas típicas são um sério perdedor de energia. O isolamento é medido em termos de resistência ao fluxo de calor ou valor R – quanto maior o valor R, melhor o desempenho isolante. Paredes com um desempenho isolante de R-30 (i.e. RSI-5.3) são consideradas normais para a maioria dos edifícios canadenses atualmente, enquanto o desempenho isolante das janelas tipicamente é superior apenas a R-4 (i.e. RSI-0.7). Porquê contentar-se com as janelas R-4 em casas e edifícios com paredes isoladas com R-30? Este padrão duplo de conservação de energia existe porque é mais fácil ser uma parede do que uma janela. As paredes só têm de isolar bem, enquanto as janelas têm de fazer muito mais.

Janelas (especificamente janelas de vidro) têm de ser isoladas:

• ser transparente e incolor;
• transmitir luz natural;
• reflectir energia solar indesejada;
• diminuir a radiação ultravioleta (UV) que causa o desvanecimento do material e do mobiliário;
• reduzir a transmissão de som; e
• isolar contra as perdas de calor – especialmente durante os meses frios de Inverno.

Adicionalmente, muitas janelas também devem ser abertas para proporcionar ventilação e saída em caso de emergência. Com janelas que representam até 30% da perda de calor dos edifícios e casas convencionais, elas representam frutos de baixa suspensão que podem causar um impacto dramático – e imediato – na eficiência energética.

Uma solução radical pode ser o embarque de muitas das janelas existentes. Isto poderia poupar alguma energia, mas dificulta a transmissão de luz natural para um edifício. Os benefícios cada vez mais reconhecidos de trazer luz do dia incluem:

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• aumento do uso de iluminação artificial;

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• aumento da saúde e bem-estar dos ocupantes do edifício;

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• aumento do aquecimento solar passivo através do vidro voltado para o sul no inverno; e

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• aumento do valor de revenda da propriedade.

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Há claramente um incentivo para fazer com que as janelas tenham um melhor desempenho. A simples redução do seu tamanho e número não é viável, especialmente nos climas frios canadianos, onde a ‘febre da cabina’ pode ser uma realidade.

Opções de vidro de alto desempenho
Desde que o vidro é o coração de uma janela, os especificadores devem conhecer as opções de alto desempenho. O vidro de um painel pode manter o tempo afastado, mas faz pouco para isolar a perda de calor ou reflectir o calor do sol – o seu desempenho é cerca de R-1 (ou seja, RSI-0.18). O espaço de ar dentro do vidro isolante de duplo painel (ou seja, duas placas de vidro com revestimento de baixo-e separado por um espaço de ar selado), particularmente quando preenchido com um gás inerte como um argônio, melhora o isolamento, e o revestimento reflete o calor do sol – desempenho máximo até cerca de R-4.

Felizmente, uma vez que a tecnologia de revestimento atingiu agora limites práticos com emissividade tão baixa quanto 0,003, as pessoas não podem mais confiar em melhores revestimentos de baixo-e para melhorar o desempenho do vidro como tem acontecido nas últimas duas décadas. Para romper a barreira do desempenho do vidro, é preciso agora fazer uma mudança de revestimentos para “cavidades”, que são espaços de ar com isolamento térmico dentro de uma unidade de vidro isolante (IG). Ao contrário do vidro de duplo painel (que é limitado a uma única cavidade), o vidro de múltiplas cavidades usa múltiplos espaços de ar isolante para alcançar um novo nível de eficiência energética.

Vidro isolante de triplo painel
Vidro isolante de triplo painel consiste em três painéis de vidro e dois revestimentos de baixo-e separados por dois espaços de ar. Ele melhora o desempenho isolante até R-10 (ou seja, RSI-1.8) – com enchimento de gás krypton. A má notícia é que o vidro de três painéis é 50 por cento mais pesado que o vidro de dois painéis, exigindo um enquadramento mais forte das janelas e adicionando uma carga estrutural significativa ao edifício. Também é mais difícil de manusear e instalar.

Vidro isolante de película suspensa
Vidro isolante de película suspensa consiste de uma película revestida suspensa entre duas placas de vidro. Ele melhora o desempenho isolante até o R-20 (ou seja, RSI-3.5) – com gás krypton e três películas suspensas – com o mesmo peso que o vidro de duplo painel. Até três películas revestidas podem ser suspensas dentro da unidade para criar até quatro cavidades isolantes. A adição de um gás com barreira térmica às cavidades internas pode alcançar um desempenho isolante de centro de vidro de até R-10 (com argônio) e R-20 (com krypton) como ilustrado na Figura 1.

Vidro com alto desempenho isolante
Vidro isolante com película suspensa usa múltiplas películas para alcançar pelo menos o desempenho isolante R-8 (i.e. RSI-1.4) e ganho moderado de calor solar. Janelas equipadas com vidro isolante de película suspensa podem na verdade ser mais eficientes em termos energéticos do que paredes isoladas quando o ganho solar passivo diurno é considerado além das propriedades de isolamento do vidro. Ao contrário das paredes, o vidro isolante de filme suspenso pode alcançar um ganho líquido de energia ao admitir mais calor do sol do que se perde através da condução. É neste ponto que um sistema de vidro é capaz de superar o desempenho da parede circundante.

Por exemplo, como dito acima, o vidro isolante de filme suspenso pode atingir um desempenho de até R-20. Neste ponto, o vidro está parando 95% da perda de calor potencial (fator U 0,05). Isto significa que há menos de dois por cento de diferença na perda de calor entre o vidro R-20 e uma parede R-30 circundante. Ao considerar que também há ganho solar em um ciclo de 24 horas e 365 dias, o ganho passivo do sistema de envidraçamento pode finalmente compensar sua perda de calor. Isto significa que apesar de ter um valor R mais baixo, uma unidade de vidro R-20 pode realmente superar uma parede R-30.

Vantagens adicionais do vidro isolante de película suspensa
Vidro isolante de película suspensa, multi-cavidade alavanca os benefícios da tecnologia de película e de vidro para criar uma unidade IG leve. O vidro com baixo revestimento é usado para minimizar o ganho de calor solar, enquanto a película com revestimento suspenso é usada para maximizar o desempenho do isolamento, bloquear a radiação UV, reduzir o ruído e aumentar o conforto dos ocupantes de forma mais eficaz do que apenas o vidro revestido.

No entanto, benefícios adicionais podem ser obtidos quando o maior desempenho do vidro isolante de película suspensa é considerado como parte de uma abordagem holística para otimizar o desempenho e o custo geral do edifício. Por exemplo, um edifício projetado com vidro de baixo desempenho provavelmente exigirá sistemas adicionais, tais como aquecimento perimetral e um sistema de HVAC maior. No entanto, um projeto “apertado” do envelope do edifício pode eliminar o aquecimento perimetral e reduzir o tamanho do sistema de HVAC. Isto não só reduz o preço inicial do edifício, como também diminui os custos operacionais anuais.

Vidro que isola como uma parede
Na era das paredes R-30, o vidro tem sido o ‘elo fraco’ da eficiência energética na envolvente do edifício. No entanto, este já não é o caso. É importante que os especificadores conheçam a limitação de desempenho do vidro de duplo painel, ou a limitação de peso do vidro de triplo painel, não precisam mais ser aceitos.

Soluções multi cavidades superiores que incorporam película de revestimento suspenso alteraram as regras e podem alcançar até o desempenho do vidro R-20 sem peso estrutural adicional. Especificadores têm uma grande oportunidade de usar essas soluções multi cavidades para não só aumentar drasticamente a economia de energia, mas também reduzir os custos gerais, aproveitando o desempenho superior deste vidro para eliminar ou reduzir o tamanho de outros sistemas de construção. Em outras palavras, os profissionais de design não precisam mais pensar em paredes para isolamento – eles podem pensar em janelas.

Bruce Lang é o vice-presidente de marketing e desenvolvimento de negócios da Southwall Technologies, um fornecedor de filmes e produtos de vidro de alto desempenho. Ele também é o presidente da Southwall Insulating Glass, uma empresa que fabrica vidros isolantes de película suspensa de baixo consumo de energia. Lang é bacharel em engenharia elétrica pela Universidade de Stanford e mestre em administração de empresas pela Universidade de Santa Clara, na Califórnia. Ele pode ser contatado por e-mail em [email protected].