UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO

DESEMPENHO TRMICO DE VIDROS UTILIZADOS NA CONSTRUO CIVIL: ESTUDO EM CLULAS-TESTE Adriana Petito de Almeida Silva Castro Campinas - SP 2006 C Ca as st tr ro o, , A Ad dr ri ia an na a P Pe et ti it to o d de e A Al lm me ei id da a S Si il lv va a D De es se em mp pe en nh ho o t t r rm mi ic co o d de e v vi id dr ro os s u ut ti il li iz za ad do os s n na a c co on ns st tr ru u o o c ci iv vi il l: : e es st tu ud do o e em m c c l lu ul la as s- -t te es st te e iiiUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO DESEMPENHO TRMICO DE VIDROS UTILIZADOS NA CONSTRUO CIVIL: ESTUDO EM CLULAS-TESTE Adriana Petito de Almeida Silva Castro Orientadora: Prof Dr Lucila Chebel Labaki TesedeDoutoradoapresentadaComisso deps-graduaodaFaculdadede Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo, da UniversidadeEstadualdeCampinas,como partedosrequisitosparaobtenodottulo deDoutoremEngenhariaCivil,nareade concentrao de Edificaes. Campinas SP 2006 C Ca as st tr ro o, , A Ad dr ri ia an na a P Pe et ti it to o d de e A Al lm me ei id da a S Si il lv va a D De es se em mp pe en nh ho o t t r rm mi ic co o d de e v vi id dr ro os s u ut ti il li iz za ad do os s n na a c co on ns st tr ru u o o c ci iv vi il l: : e es st tu ud do o e em m c c l lu ul la as s- -t te es st te e iv Dedicatria minha famlia, bem mais precioso que existe. C Ca as st tr ro o, , A Ad dr ri ia an na a P Pe et ti it to o d de e A Al lm me ei id da a S Si il lv va a D De es se em mp pe en nh ho o t t r rm mi ic co o d de e v vi id dr ro os s u ut ti il li iz za ad do os s n na a c co on ns st tr ru u o o c ci iv vi il l: : e es st tu ud do o e em m c c l lu ul la as s- -t te es st te e v Agradecimentos Deus, pelo dom da vida. ProfDrLucilaChebelLabaki,porquemtenhoprofundaadmirao,minha orientadoraparatodasashoras,peloincentivoconstante,e,tambm,pelo enorme carinho demonstrado durante toda essa nossa jornada. Prof Dr Rosana Caram, pelo incentivo, amizade e constante disposio em ajudar. ProfDrVanessaGomesdaSilva,pelasvaliosassugestesduranteo Exame de Qualificao. UNICAMP,pelaconcessodaBolsaparaInstrutoresGraduados(BIG), permitindo-me ingressar na carreira acadmica. AoProf.Msc.JaymeChequeJnior,diretor-superintendentedoCESET,pelo acolhimento sincero e constante apoio durante o perodo de docncia. Ao Prof. Rogrio Durante, responsvel pela rea de Materiais de Construo do CESET, pela enorme colaborao e constante disposio em ajudar. AoEng.mecnicoRemyDufrayer,dacompanhiavidreiraCEBRACE,pela doao dos vidros para anlise. AostcnicosegrandesamigosdoLACAF,ObadiasPereiradaSilvaJniore DanielCelente,imprescindveisparaosucessodetodamontagem experimental. AoProf.Dr.MauroFernandes,doInstitutodeQumicadaUSP-SoCarlos, pelo auxlio nas medies espectrofotomtricas. C Ca as st tr ro o, , A Ad dr ri ia an na a P Pe et ti it to o d de e A Al lm me ei id da a S Si il lv va a D De es se em mp pe en nh ho o t t r rm mi ic co o d de e v vi id dr ro os s u ut ti il li iz za ad do os s n na a c co on ns st tr ru u o o c ci iv vi il l: : e es st tu ud do o e em m c c l lu ul la as s- -t te es st te e vi Arquiteta Msc. Grace Gutierrez, companheira de campo, minha amiga desde oinciodaconstruodasclulas-teste,peloenormeapoio,sugestese disposio em ajudar. ArquitetaMsc.CludiaPezzuto,pelaamizadesinceraepeloombroamigo, principalmente em momentos difceis. samigasRbiaMichelato,PaulaSardeiroeAnnaCristinaMianna,pelas contribuies, sempre bem-vindas, em relao s nossas medies. AosalunosdoCESET,RogrioGiroeVictorBaldan,meusprimeiros orientandosdeIniciaoCientfica,pelascontribuieseauxliosemvrias etapas deste trabalho. minha sempre-amiga, Prof Dr Carolina Lotufo Bueno-Bartholomei, quem eu considero uma grande irm, pela amizade de 30 anos, pelas sugestes, crticas e, principalmente, por no me deixar desanimar em momento algum. Aos meus pais, Euclydes e Mrcia, que sempre me apoiaram e me iluminaram em minhas decises.AoWagner,meumaridoeeternocompanheiro,porseuamor,carinhoe, principalmente, pela enorme pacincia, em relao a mim e aos nossos filhos. Aos meus filhos, Caio Pedro e Joo Vitor, por aceitarem as inmeras ausncias da me, e por compreenderem o quanto este trabalho importante para nossa famlia. Aosmeusfamiliares:irmos,cunhados,sobrinhos,tios,primos,av,sogra, peloincentivonashorasdifceis,pelointeresseconstante,eprincipalmente, pelo amor verdadeiro. Atodososmeusamigos,quetorcerampormimedealgumaforma,com absoluta certeza, contriburam para o xito deste trabalho. SINCERAMENTE, O MEU MUITO OBRIGADA... C Ca as st tr ro o, , A Ad dr ri ia an na a P Pe et ti it to o d de e A Al lm me ei id da a S Si il lv va a D De es se em mp pe en nh ho o t t r rm mi ic co o d de e v vi id dr ro os s u ut ti il li iz za ad do os s n na a c co on ns st tr ru u o o c ci iv vi il l: : e es st tu ud do o e em m c c l lu ul la as s- -t te es st te e vii SUMRIO LISTA DE FIGURAS........................................................................................................ix LISTA DE TABELAS......................................................................................................xiv RESUMO........................................................................................................................xvi ABSTRACT....................................................................................................................xvii 1.INTRODUO.....................................................................................................1 2.OBJETIVOS E HIPTESES................................................................................6 3.JUSTIFICATIVA...................................................................................................8 4.REVISO BIBLIOGRFICA..............................................................................10 4.1VIDROS..............................................................................................................10 4.1.1Vidro plano (float)...................................................................................12 4.1.2Vidro impresso.......................................................................................15 4.1.3Vidro laminado.......................................................................................16 4.1.4Vidro refletivo.........................................................................................18 4.2EFEITO TRMICO DOS FECHAMENTOS TRANSPARENTES.......................21 4.3OS MATERIAIS TRANSPARENTES E O CONTROLE ENERGTICO EM EDIFICAES...................................................................................................28 4.4FACHADAS TRANSPARENTES E ALGUNS PARMETROSRELACIONADOS AO CONFORTO AMBIENTAL..............................................42 4.4.1Fator solar..............................................................................................42 4.4.2Ganho de Calor Total.............................................................................45 4.4.3Coeficiente de Sombreamento..............................................................45 4.5TCNICA ESPECTROFOTOMTRICA PARA CARACTERIZAO DOS MATERIAIS TRANSPARENTES..............................................................46 4.6EXPERIMENTO EM PROTTIPOS...................................................................48 C Ca as st tr ro o, , A Ad dr ri ia an na a P Pe et ti it to o d de e A Al lm me ei id da a S Si il lv va a D De es se em mp pe en nh ho o t t r rm mi ic co o d de e v vi id dr ro os s u ut ti il li iz za ad do os s n na a c co on ns st tr ru u o o c ci iv vi il l: : e es st tu ud do o e em m c c l lu ul la as s- -t te es st te e viii5.MATERIAIS E MTODOS.................................................................................52 5.1MATERIAIS ESTUDADOS.................................................................................52 5.2DADOS CLIMTICOS DA REGIO DE CAMPINAS.........................................55 5.3REA DE ESTUDO............................................................................................57 5.4EQUIPAMENTOS...............................................................................................65 5.4.1Estao meteorolgica..........................................................................65 5.4.2Termopares............................................................................................69 5.4.3Espectrofotmetro..................................................................................70 5.5COLETA DE DADOS..........................................................................................72 5.6ARRANJO EXPERIMENTAL..............................................................................74 5.7MTODO DE OBTENO DO GANHO DE CALOR TOTAL............................76

6.RESULTADOS ..................................................................................................86 6.1ESPECTROFOTMETRO INCIDNCIA NORMAL........................................87 6.2ESPECTROFOTMETRODIFERENTES NGULOS DE INCIDNCIA........111 6.3CLULAS-TESTE.............................................................................................122 6.4GANHO DE CALOR TOTAL.............................................................................152 7.DISCUSSO....................................................................................................170 8.CONCLUSES................................................................................................176 9.REFERNCIAS ...............................................................................................178 ANEXOS.......................................................................................................................185 ANEXO A Histrico da pesquisa................................................................................186 ANEXO B Clculo do painel equivalente....................................................................189 ANEXO C Clculo do horrio solar............................................................................198 ANEXO D Grficos de radiao solar........................................................................203 ANEXO E Tabelas referentes aos resultados em clulas-teste.................................209 ANEXO F Grficos de radiao solar horizontal........................................................219 C Ca as st tr ro o, , A Ad dr ri ia an na a P Pe et ti it to o d de e A Al lm me ei id da a S Si il lv va a D De es se em mp pe en nh ho o t t r rm mi ic co o d de e v vi id dr ro os s u ut ti il li iz za ad do os s n na a c co on ns st tr ru u o o c ci iv vi il l: : e es st tu ud do o e em m c c l lu ul la as s- -t te es st te e ix LISTA DE FIGURAS 1Composio qumica do vidro............................................................................13 2Efeitos de alguns minerais adicionados ao vidro................................................14 3Camadas de vidro laminado com PVB incolor.......................................... .........16 4Esquema utilizado para explicar o comportamento da energia solarincidente sobre uma superfcie transparente......................................................25 5Transmitncia e Refletncia em funo do ngulo de Incidncia......................26 6Vidros planos (incolor, verde, cinza e bronze)....................................................54 7Vidros refletivos pirolticos (antlio verde, antlio prata, antlio bronze e reflectafloat)........................................................................................................54 8Vidros refletivos metalizados a vcuo (azul intenso, azul mdio e prata neutro)...................................................................................................55 9Vidros laminados (verde com PVB incolor e incolor com PVB verde)................55 10Vista geral das clulas-teste, em fase final de construo.................................58 11Implantao........................................................................................................60 12Planta..................................................................................................................60 13Cortes.................................................................................................................61 14Fachadas................................................................................................... .........61 15Vista das clulas-teste em construo...............................................................62 16Vista das clulas-teste com vidros instalados....................................................62 17Face Norte..........................................................................................................63 18Face Leste..........................................................................................................63 19Face Sul..............................................................................................................63 20Face Oeste.........................................................................................................63 21rea experimental com identificao das clulas-teste (sem escala)................64 22Estao meteorolgica.......................................................................................65 23Estrutura da Estao Meteorolgica Campbell Scientific...................................66 24Componentes da Estao Meteorolgica Campbell Scientific...........................67 25Termopares colados no vidro.............................................................................70 C Ca as st tr ro o, , A Ad dr ri ia an na a P Pe et ti it to o d de e A Al lm me ei id da a S Si il lv va a D De es se em mp pe en nh ho o t t r rm mi ic co o d de e v vi id dr ro os s u ut ti il li iz za ad do os s n na a c co on ns st tr ru u o o c ci iv vi il l: : e es st tu ud do o e em m c c l lu ul la as s- -t te es st te e x26Espectrofotmetro CARY 5G..............................................................................71 27Transmitncia espectral do vidro incolor plano..................................................89 28Transmitncia espectral do vidro verde plano....................................................89 29Transmitncia espectral do vidro cinza plano.....................................................90 30Transmitncia espectral do vidro bronze plano..................................................90 31Transmitncia espectral do vidro impresso mini-boreal.....................................91 32Transmitncia espectral do vidro antlio esmeralda..........................................91 33Transmitncia espectral do vidro antlio prata...................................................92 34Transmitncia espectral do vidro antlio bronze................................................92 35Transmitncia espectral do vidro reflectafloat....................................................93 36Transmitncia espectral do vidro azul intenso....................................................93 37Transmitncia espectral do vidro azul mdio.....................................................94 38Transmitncia espectral do vidro prata neutro...................................................94 39Transmitncia espectral do vidro laminado verde com PVB incolor...................95 40Transmitncia espectral do vidro laminado incolor com PVB verde...................95 41Absortncia espectral do vidro incolor plano......................................................96 42Absortncia espectral do vidro verde plano........................................................96 43Absortncia espectral do vidro cinza plano........................................................97 44Absortncia espectral do vidro bronze plano......................................................97 45Absortncia espectral do vidro impresso mini-boreal.........................................98 46Absortncia espectral do vidro antlio esmeralda..............................................98 47Absortncia espectral do vidro antlio prata.......................................................99 48Absortncia espectral do vidro antlio bronze....................................................99 49Absortncia espectral do vidro reflectafloat......................................................100 50Absortncia espectral do vidro azul intenso.....................................................100 51Absortncia espectral do vidro azul mdio.......................................................101 52Absortncia espectral do vidro prata neutro.....................................................101 53Absortncia espectral do vidro laminado verde com PVB incolor....................102 54Absortncia espectral do vidro laminado incolor com PVB verde....................102 55Valores de transmitncia total para cada vidro.................................................104 56Valores de transmitncia no infravermelho para cada vidro.............................104 C Ca as st tr ro o, , A Ad dr ri ia an na a P Pe et ti it to o d de e A Al lm me ei id da a S Si il lv va a D De es se em mp pe en nh ho o t t r rm mi ic co o d de e v vi id dr ro os s u ut ti il li iz za ad do os s n na a c co on ns st tr ru u o o c ci iv vi il l: : e es st tu ud do o e em m c c l lu ul la as s- -t te es st te e xi57Valores de absortncia total para cada vidro............................................ .......105 58Valores de absortncia no infravermelho para cada vidro...............................105 59Transmitncia (T), Absortncia (A) e Refletncia (R) em funo do ngulo de incidncia: vidros planos incolor e verde....................................114 60Transmitncia (T), Absortncia (A) e Refletncia (R) em funo do ngulo de incidncia: vidros planos cinza e bronze....................................114 61Transmitncia (T), Absortncia (A) e Refletncia (R) em funo do ngulo de incidncia: vidros pirolticos verde e bronze...............................116 62Transmitncia (T), Absortncia (A) e Refletncia (R) em funo do ngulo de incidncia: vidros pirolticos prata e reflectafloat................. .......116 63Transmitncia (T), Absortncia (A) e Refletncia (R) em funo do ngulo de incidncia: vidros metalizados a vcuo: azul intenso,azul mdio e prata neutro.................................................................................118 64Transmitncia (T), Absortncia (A) e Refletncia (R) em funodo ngulo de incidncia: vidros laminados incolor com PVB verde everde com PVB incolor.....................................................................................119 65Temperaturas superficiais dos vidros e temperatura externa Norte..............122 66Temperaturas superficiais dos vidros e temperatura externa Oeste...... .......122 67Temperaturas de bulbo seco e temperatura externa Norte...........................123 68Temperaturas de bulbo seco e temperatura externa Oeste................... .......123 69Temperaturas superficiais dos vidros e temperatura externa Norte..............128 70Temperaturas superficiais dos vidros e temperatura externa Oeste...... .......128 71Temperaturas de bulbo seco e temperatura externa Norte...........................129 72Temperaturas de bulbo seco e temperatura externa Oeste................... .......129 73Temperaturas superficiais dos vidros e temperatura externa Norte..............135 74Temperaturas superficiais dos vidros e temperatura externa Oeste...... .......135 75Temperaturas de bulbo seco e temperatura externa Norte...........................136 76Temperaturas de bulbo seco e temperatura externa Oeste..........................136 77Temperaturas superficiais dos vidros e temperatura externa Norte..............141 78Temperaturas superficiais dos vidros e temperatura externa Oeste.............141 79Temperaturas de bulbo seco e temperatura externa Norte...........................142 80Temperaturas de bulbo seco e temperatura externa Oeste..........................142 C Ca as st tr ro o, , A Ad dr ri ia an na a P Pe et ti it to o d de e A Al lm me ei id da a S Si il lv va a D De es se em mp pe en nh ho o t t r rm mi ic co o d de e v vi id dr ro os s u ut ti il li iz za ad do os s n na a c co on ns st tr ru u o o c ci iv vi il l: : e es st tu ud do o e em m c c l lu ul la as s- -t te es st te e xii81Temperaturas superficiais dos vidros e temperatura externa Norte..............146 82Temperaturas superficiais dos vidros e temperatura externa Oeste...... .......146 83Temperaturas de bulbo seco e temperatura externa Norte...........................147 84Temperaturas de bulbo seco e temperatura externa Oeste................... .......147 85Ganho de calor total dos vidros da famlia 1 face norte................................153 86Ganho de calor total dos vidros da famlia 1 face oeste................................153 87Ganho de calor total dos vidros da famlia 2 face norte................................157 88Ganho de calor total dos vidros da famlia 2 face oeste................................157 89Ganho de calor total dos vidros da famlia 3 face norte................................161 90Ganho de calor total dos vidros da famlia 3 face oeste................................161 91Ganho de calor total dos vidros da famlia 4 face norte................................165 92Ganho de calor total dos vidros da famlia 4 face oeste................................165 93Ganho de calor total dos vidros da famlia 5 face norte................................168 94Ganho de calor total dos vidros da famlia 5 face oeste................................168 95Ganho de calor total para os vidros analisados (face norte)............................171 96Ganho de calor total para os vidros analisados Face oeste..........................171 97Clulas-teste em construo (julho/2003)........................................................186 98Vista das janelas (em construo julho/2003)...............................................186 99Caixa e tubulao de passagem dos termopares (agosto/2003).....................187 100Clulas-teste (final de construo fevereiro/2004)........................................187 101Janela com moldura e vidro instalados (abril/2004).........................................187 102Clulas-teste com vidros instalados.................................................................188 103Vista geral das clulas-teste.............................................................................188 104Valores da equao do tempo, em minutos.....................................................199 105Calculadora Solar.............................................................................................200 106Radiao solar horria total, direta e difusa na horizontal famlia 1..............204 107Radiao solar horria total na horizontal, vertical face norte e vertical face oeste famlia 1...........................................................................204 108Radiao solar horria total, direta e difusa na horizontal famlia 2..............205 109Radiao solar horria total na horizontal, vertical face norte e vertical face oeste famlia 2...........................................................................205 C Ca as st tr ro o, , A Ad dr ri ia an na a P Pe et ti it to o d de e A Al lm me ei id da a S Si il lv va a D De es se em mp pe en nh ho o t t r rm mi ic co o d de e v vi id dr ro os s u ut ti il li iz za ad do os s n na a c co on ns st tr ru u o o c ci iv vi il l: : e es st tu ud do o e em m c c l lu ul la as s- -t te es st te e xiii110Radiao solar horria total, direta e difusa na horizontal famlia 3..............206 111Radiao solar horria total na horizontal, vertical face norte e vertical face oeste famlia 3...........................................................................206 112Radiao solar horria total, direta e difusa na horizontal famlia 4..............207 113Radiao solar horria total na horizontal, vertical face norte e vertical face oeste famlia 4...........................................................................207 114Radiao solar horria total, direta e difusa na horizontal - famlia 5...............208 115Radiao solar horria total na horizontal, vertical face norte e vertical face oeste famlia 5...........................................................................208 C Ca as st tr ro o, , A Ad dr ri ia an na a P Pe et ti it to o d de e A Al lm me ei id da a S Si il lv va a D De es se em mp pe en nh ho o t t r rm mi ic co o d de e v vi id dr ro os s u ut ti il li iz za ad do os s n na a c co on ns st tr ru u o o c ci iv vi il l: : e es st tu ud do o e em m c c l lu ul la as s- -t te es st te e xiv LISTA DE TABELAS 1Classificao de desempenho energtico para a anlise paramtrica..............30 2Caractersticas ticas de materiais transparentes..............................................47 3Dados climticos da regio de Campinas, perodo de 1998 a 2005..................56 4Valores de he e hi dos materiais transparentes para diferentes velocidades do vento (Vo)...................................................................................78 5Dados de entrada e clculos do programa Radisol............................................81 6Valores para radiao solar vertical (It,v) e co-seno do ngulo de incidncia.....82 7Valores de transmitncia, absortncia e refletncia dos vidros analisados.....103 8Caractersticas ticas para ngulos de incidncia variados: vidros planos......111 9Caractersticas ticas para ngulos de incidncia variados: vidros refletivos pirolticos.................................................................................112 10Caractersticas ticas para ngulos de incidncia variados:vidros refletivos metalizados a vcuo...............................................................113 11Caractersticas ticas para ngulos de incidncia variados:vidros laminados...............................................................................................113 12Ganho de calor total - face norte Famlia 1...................................................152 13Ganho de calor total face oeste Famlia 1..................................................152 14Absortncia, transmitncia e ganho de calor total noshorrios de pico famlia 1...............................................................................154 15Ganho de calor total - face norte Famlia 2...................................................156 16Ganho de calor total face oeste Famlia 2..................................................156 17Absortncia, transmitncia e ganho de calor total nos horrios de pico famlia 2...............................................................................158 18Ganho de calor total - face norte Famlia 3...................................................160 19Ganho de calor total face oeste Famlia 3..................................................160 20Absortncia, transmitncia e ganho de calor total nos horrios de pico famlia 3...............................................................................162 21Ganho de calor total - face norte Famlia 4...................................................164 C Ca as st tr ro o, , A Ad dr ri ia an na a P Pe et ti it to o d de e A Al lm me ei id da a S Si il lv va a D De es se em mp pe en nh ho o t t r rm mi ic co o d de e v vi id dr ro os s u ut ti il li iz za ad do os s n na a c co on ns st tr ru u o o c ci iv vi il l: : e es st tu ud do o e em m c c l lu ul la as s- -t te es st te e xv22Ganho de calor total face oeste Famlia 4..................................................164 23Absortncia, transmitncia e ganho de calor total nos horrios de pico famlia 4...............................................................................166 24Ganho de calor total - face norte Famlia 5...................................................167 25Ganho de calor total face oeste Famlia 5..................................................167 26Absortncia, transmitncia e ganho de calor total nos horrios de pico famlia 5...............................................................................169 27Absortncia, transmitncia, fator solar e ganho de calor total mdios (W/m2) no perodo analisado, nos horrios de mximo ganho de calor...........172 28Propriedades trmicas de materiais.................................................................190 29Propriedades trmicas da madeira, poliestireno expandido e l de vidro........192 30Valores da equao do tempo para os dias monitorados, meio-dia e adiferena em minutos entre o horrio legal e o horrio verdadeiro..................201 C Ca as st tr ro o, , A Ad dr ri ia an na a P Pe et ti it to o d de e A Al lm me ei id da a S Si il lv va a D De es se em mp pe en nh ho o t t r rm mi ic co o d de e v vi id dr ro os s u ut ti il li iz za ad do os s n na a c co on ns st tr ru u o o c ci iv vi il l: : e es st tu ud do o e em m c c l lu ul la as s- -t te es st te e xviRESUMO Castro,AdrianaPetitodeAlmeidaSilva.Desempenhotrmicodevidrosutilizados naconstruocivil:estudoemclulas-teste.2006.223p.Tese(Doutorado)-FaculdadedeEngenhariaCivil,ArquiteturaeUrbanismo,UniversidadeEstadualde Campinas, Campinas, 2006. Odesempenhotrmicodeumaedificaodependedefatorescomo implantao, orientao, materiais e componentes construtivos, que devem ser adequadamentedefinidosparadiferentescondiesclimticas.Oedifcioatua como mecanismo de controle das variveis do clima, atravs de sua envoltria (paredes, piso, cobertura e aberturas) e dos elementos do entorno, e deve ser projetadodemodoaproporcionarconfortoeeficinciaenergtica.Entreos componentesdaconstruo,osvidrosfuncionamcomoumdoselementosde maiorpotencialidadedeaquecimentointerno.Devidosuatransparncia radiaosolar,possibilitamfacilmenteoingressodegrandepartedessa energianoambiente.Nopresentetrabalhoestudou-seocomportamentode superfcies transparentes em fachadas, emsituao real, atravs de medies emseisclulas-teste,dedimenses2,00x2,50m.Analisou-seinlocoo comportamentotrmicodevidros,comercialmentedisponveisnomercado, cujacaracterizao,dopontodevistadatransmissoespectral,jera conhecida atravs de tcnica espectrofotomtrica. Foram selecionados 14 tipos de vidros:cinco planos, quatro refletivos pirolticos, trs refletivos metalizados a vcuoedoislaminados,osquaisforaminstaladosemaberturasde1,00X 1,20m nas clulas-teste, localizadas em fachadas com orientao norte e oeste. Aanlisefoirealizadaseparadamenteparaasduasorientaes.Avaliou-seo desempenho trmico de cada vidro, tendo oincolor, de espessura 4mm, como referncia.Ametodologiautilizadaconsistiunaaquisiodedados mensurveisdeparmetrosambientais:temperaturassuperficiaisinternasdos vidros,temperaturasdebulboseconoambienteinternoetemperaturasdoar externo.Ofatordeganhosolarfoicalculadoapartirdosresultadosde absortncia dos diferentes materiais, obtidos por anlise espectrofotomtrica, e diferenasentreastemperaturasinternaeexterna.Osresultadosmostramo altoganhodecaloratravsdosvidrosplanos,sendooincolorodepior desempenhotrmico,commaiorganho,seguidopelobronze,cinzaeverde.Osvidrosrefletivosmetalizadosavcuoapresentamomelhordesempenho trmico, dentre os materiais analisados, quando se tem como objetivo atenuar o ganhodecaloreprojetaredificaescommenorconsumoenergticopara refrigerao. Palavras-chave: vidros, ganho de calor, conforto trmico. C Ca as st tr ro o, , A Ad dr ri ia an na a P Pe et ti it to o d de e A Al lm me ei id da a S Si il lv va a D De es se em mp pe en nh ho o t t r rm mi ic co o d de e v vi id dr ro os s u ut ti il li iz za ad do os s n na a c co on ns st tr ru u o o c ci iv vi il l: : e es st tu ud do o e em m c c l lu ul la as s- -t te es st te e xviiABSTRACT Castro, Adriana Petito de Almeida Silva. Thermal performance of glasses in building construction:studyintest-cells.2006.223p.Thesis(Doctorate)SchoolofCivil Engineering,ArchitectureandUrbanDesign,StateUniversityofCampinas,Campinas, 2006. Thermalperformanceofbuildingsdependsonseveralfactors,suchas implantation,orientation,materialsandbuildingcomponents,whichshouldbe appropriatelydefinedfordifferentclimateconditions.Thebuildingactsasa controlleroftheclimaticvariables,throughthebuildingenvelope(walls,floor, roofandopenings)andthenearbyelements.Buildingdesignmustprovide indoorcomfortandenergyefficiency.Glazingeasilyallowsthepenetrationof solarradiationintobuildings,duetoitstransparencytosolarradiation.So glassesmustbecarefullyconsideredinbuildingdesign,havinginmindtheir potentialforinternalheating.Inthisworkstudiesaboutthebehaviorof transparent faades, in real conditions, were carried out through measurements insixtest-cellswithdimensions2,00x2,50m.Fourteentypesofglasseswere selected: five float glasses, four reflective glasses produced by pyrolitic process, threereflectiveonesobtainedbyvacuummetaldepositionandtwolaminated glasses.Theirspectralbehaviorwasknownfrompreviousspectrophotometric studies.Theglasseswereinstalledin1,00X1,20mopeningsintwofaades facingnorthandwest,separately.Thecolorless4mmfloatglasswastakenas reference.Internalsurfacetemperaturesofglasses,internaldrybulb temperaturesandoutdoortemperatureswerecollected.Solargainfactorwas calculatedonthebasisofabsortancevalues,obtainedfrom spectrophotometricalanalysis,andtemperaturedifferencesinsideandoutside thecells.Resultsshowahighheatgainthroughfloatglasses,withtheworst thermalbehaviorforthecolorlessone,followedbybronze,grayandgreen. Furthermore,reflectiveglassesobtainedbyvacuummetaldepositionpresent thebestthermalperformanceforthepurposeofheatgainattenuationandto design buildings with the least energy consumption for cooling.Key words:glasses, heat gain, thermal comfort. C Ca as st tr ro o, , A Ad dr ri ia an na a P Pe et ti it to o d de e A Al lm me ei id da a S Si il lv va a D De es se em mp pe en nh ho o t t r rm mi ic co o d de e v vi id dr ro os s u ut ti il li iz za ad do os s n na a c co on ns st tr ru u o o c ci iv vi il l: : e es st tu ud do o e em m c c l lu ul la as s- -t te es st te e 1 1.INTRODUO Hojeemdia,aenergiaconsumidaparacontroleambientalemedifcios representa um importante setor do consumo de energia geral, especialmente em pases desenvolvidos.Portanto,ospotenciaisdeeconomiadeenergiaatravsdemelhores projetos so muito promissores. Mtodos passivos de economia de energia devem ser consideradosdesdeoinciodoprojeto,paramelhoresresultados,sendooprincipal conceito de tcnica passiva o que considera os elementos construtivos agindo como um filtropassivoseletivo,permitindoouimpedindoofluxodecalor,eestimulandoo resfriamento natural. O desempenho trmico de uma edificao depende de fatores de projeto, como implantao,orientao,materiaisecomponentesconstrutivos.Paraasseguraro conforto interno, o projetista deve considerar as condies climticas do local, fazendo com que o ambiente construdo atue como mecanismo de controle das variveis desse clima,atravsdesuaenvoltria(paredes,piso,coberturaeaberturas)edoentorno (presenademassasdegua,vegetao,edificaesaoredor,tipodesolo,etc.). Dependendodaorientaogeogrficaedascaractersticasticasdosmateriais transparentes utilizados nas fachadas, pode haver um significativo acmulo de energia trmicanointeriordasedificaes,traduzindo-seemdesconfortoparaosusurios, almdegrandeconsumoenergticonecessrioparaocondicionamentotrmicodas mesmas. C Ca as st tr ro o, , A Ad dr ri ia an na a P Pe et ti it to o d de e A Al lm me ei id da a S Si il lv va a D De es se em mp pe en nh ho o t t r rm mi ic co o d de e v vi id dr ro os s u ut ti il li iz za ad do os s n na a c co on ns st tr ru u o o c ci iv vi il l: : e es st tu ud do o e em m c c l lu ul la as s- -t te es st te e 2A eficincia energtica de um edifcio pode ser maior ou menor, em funo de umprojetoconscientequetenhaconsideradoasvariveisambientaisfsicase climticasenvolvidas,assimcomoaprticaoperacionaleamanutenodos dispositivosdecontroleenergtico,taiscomobrises,lmpadas,aparelhosdear condicionado.Portanto,nafasedoprojetodaedificaoqueasdecisesmais importantes referentes ao consumo energtico so tomadas. Com relao iluminao natural,porexemplo,estadevepressuporaintegraocomaluzartificial,permitindo aos usurios utilizar a luz natural e/ou a artificial, dependendo das suas necessidades. Elementoscomoasdimensesdasaberturaseasespecificaesquantoaotipode vidro a ser empregado, precisam ser decididos na fase do projeto executivo. fundamental verificar se o tipo de vidro escolhido o ideal para o projeto, pois equvocosnaescolhapodemcausarvriosproblemase,corrigi-lospodeser praticamente invivel. A especificao correta deve considerar as normas tcnicas, mas tambmdependedeconhecimentossobreocomportamentodovidrodianteda radiaosolar.Omercadooferecevariadagamadeprodutos,comdiferentescores, tiposendicesderefletncia,paraatendersnecessidadesespecficasdecada situao. Cabe ao projetista, alm de consultar os catlogos dos fabricantes, atentar ao desempenhoenergticodaedificao,bemcomoscaractersticasticasdomaterial transparente selecionado.Atualmente, um constante desafio aos projetistas o de projetar grandes reas envidraadasquecontrolem,efetivamente,apenetraodaradiaosolarnointerior dos edifcios, e que obtenham, como conseqncia, um desempenho adequado quanto ao nvel de iluminao e de carga trmica. Dopontodevistadoconfortoambiental,aradiaosolareasjanelas relacionam-sediretamentecomoconfortotrmicoevisualnasedificaes,sendoa janela,atravsdesuassuperfciestransparentes,ocomponentedoenvelope responsvel pelo ingresso desta radiao no ambiente interno. C Ca as st tr ro o, , A Ad dr ri ia an na a P Pe et ti it to o d de e A Al lm me ei id da a S Si il lv va a D De es se em mp pe en nh ho o t t r rm mi ic co o d de e v vi id dr ro os s u ut ti il li iz za ad do os s n na a c co on ns st tr ru u o o c ci iv vi il l: : e es st tu ud do o e em m c c l lu ul la as s- -t te es st te e 3Ocomportamentodovidrofrenteradiaosolaresuaspossveis repercusses no aquecimento e resfriamento devem ser analisados criteriosamente em um projeto de janela. O vidro pode ser considerado transparente a radiaes solares de pequenocomprimentodeondaeopacoaradiaodegrandecomprimentodeonda. Portanto, a radiao solar que entra por uma janela no retornar da mesma forma ao exterior,aquecendooambiente.Umapartedocalorabsorvidoserre-emitidaao exterior da janela por conduo e radiao de onda longa. Assuperfciestransparentessoelementosquegeralmentepermitemumalto fluxodecalor,tornando-semaisvulnerveis,principalmenteemregiesdegrande insolao,comonoBrasil,devidosuacaractersticadetransmitirdiretamentea radiaosolarincidenteparaointeriordasedificaesedecausaroefeitoestufa, responsvelpelaelevaodatemperaturainterna.Pode-seevitaresseefeitocoma utilizaodevidroscommelhorespropriedadesrefletivasedesempenhotrmico.Acredita-se que metade da demanda energtica do sistema de refrigerao de edifcios comerciais brasileiros possa ser eliminada com adequaes relativamente simples dos sistemasdefachadas(MACEDOFILHO,1999).Almdisso,assuperfcies transparentes tambm transmitem, juntamente com o calor, luz para o ambiente interno. Hnecessidadedebalanceamentoentreessesdoisfatoresdistintos,paraassegurar condies adequadas tanto de conforto trmico quanto visual. Rivero(1986)afirmaqueosfechamentostransparentessotermicamente dbeis;osproblemasqueoriginam aumentam medida que o meio exterior se afasta das exigncias do conforto. Ossistemasdeenvidraamentoafetamaestticadaedificao,fornecem ventilao,iluminaonatural,integraovisualentreoambienteinternoeexterno, atuandodiretamentenoconfortohumanoenoconsumoenergtico.Representama maior fonte de perda de calor, no inverno, bem como de indesejvel ganho de calor, no vero (CARMODY et al., 2000).C Ca as st tr ro o, , A Ad dr ri ia an na a P Pe et ti it to o d de e A Al lm me ei id da a S Si il lv va a D De es se em mp pe en nh ho o t t r rm mi ic co o d de e v vi id dr ro os s u ut ti il li iz za ad do os s n na a c co on ns st tr ru u o o c ci iv vi il l: : e es st tu ud do o e em m c c l lu ul la as s- -t te es st te e 4ConformeGoldemberg(2001),oparqueedificadobrasileiroresponsvelpor 46%doconsumoenergticonacional,sendoque,deacordocomBrando(2004),o setorresidencialconsome22,6%dessaporcentagem,osetorcomercial14,2%eo setorpblicoresponsvelpeloconsumode8,8%.Destaca-sequeossetores residencialecomercialsoosprincipaisresponsveispelosaltosndicesde crescimento do consumo. NoBrasil,17,5%doconsumodeenergiaeltricasorelativosaossetoresde comrcioeservios,cujasedificaesso,geralmente,compostasporfachadas envidraadas. Desse percentual, cerca de 75% so gastos com iluminao artificial e ar condicionado, indicando que a climatizao exige demanda energtica maior, e que as fachadasenvidraadasempasespredominantementequentesfuncionamcomo sugadores de energia (NUTAU, 1998). SegundoRomero(1999),asenvolventesexternasganharampercentuaisde vidroqueatingempraticamente100%emmuitoscasos,gerandoganhosextrasde radiaosolar.Anecessidadedeumnmerocadavezmaiordeambientes condicionados, postura discutvel para a latitude de So Paulo, gerou principalmente na arquiteturadosedifciosdeescritrio,ofechamentocompletodoscaixilhos, impossibilitando tanto a ventilao diurna quanto noturna. Nos centros urbanos de todo oBrasil,muitocomumencontraredifciostipotorre,comgrandesempenasverticais expostas a intensa radiao, totalmente de vidro e sem nenhum tipo de proteo solar exterior.O consumo por unidade de rea (kW/m2), juntamente com a demanda de pico (W/m2) um dos indicadores mais utilizados como elemento comparativo em pesquisas na rea de conservao de energia eltrica, tanto no Brasil como no exterior. No Brasil utiliza-se o somatrio mensal enquanto nos EUA e Europa utiliza-se o somatrio anual (ROMERO, 1999). C Ca as st tr ro o, , A Ad dr ri ia an na a P Pe et ti it to o d de e A Al lm me ei id da a S Si il lv va a D De es se em mp pe en nh ho o t t r rm mi ic co o d de e v vi id dr ro os s u ut ti il li iz za ad do os s n na a c co on ns st tr ru u o o c ci iv vi il l: : e es st tu ud do o e em m c c l lu ul la as s- -t te es st te e 5A utilizao racional de energia implica no somente em consumir menos, mas principalmenteemadequao,otimizandooempregodeenergiaparadeterminados fins,eliminandodesperdcios,desenvolvendoequipamentoscommaiorrendimentoe adotando uma nova atitude de projeto (PETRONE, 1993). Na fase de projeto onde se obtmomelhorpotencialdeeconomiadeenergia,aosedefiniraimplantaoe orientao das fachadas. Portanto, depreende-se que a fachada um dos elementos responsveis pelos resultadosobtidosnaeconomiadeenergia,eovidro,imprescindvelparacompora fachada, um dos materiais mais requisitados nas exigncias de desempenho trmico e energtico. Observa-seumadeficinciamuitograndedeinformaessobreconsumode energiaemedificaesnopas,emboradiversossetoresqueparticipamdoprocesso construtivoinstituiesprofissionais,construtoras,institutosdepesquisa, universidades, prefeituras, fabricantes de equipamentos e usurios - estejam envolvidos em projetos, para suprir essa insuficincia. Neste trabalho, estuda-se o comportamento das superfcies transparentes como fachadas,atravsdemediesemclulas-teste.Analisa-se,inloco,odesempenho trmicoeeficinciaenergticadealgunsmateriaistransparentes,caracterizados anteriormente atravs de anlise espectrofotomtrica (CARAM, 1996, 1998, 2002).Estateseestdivididaemnovecaptulos.Noprimeirocaptulo,apresenta-se uma breve introduo ao trabalho. Os objetivos do trabalho esto contidos no captulo 2.Nocaptulo3,justifica-seanecessidadedeestudarotema.Arevisobibliogrfica compeocaptulo4.Ocaptulo5descreveametodologiaadotada.Osresultados estonocaptulo6.Ocaptulo7apresentaasdiscussesealgumasconsideraes finais.Nopenltimocaptulosoelaboradasasconcluses,eapontadasalgumas sugestesdecontinuidadedotrabalho.Oltimocaptulolistaasreferncias bibliogrficas. C Ca as st tr ro o, , A Ad dr ri ia an na a P Pe et ti it to o d de e A Al lm me ei id da a S Si il lv va a D De es se em mp pe en nh ho o t t r rm mi ic co o d de e v vi id dr ro os s u ut ti il li iz za ad do os s n na a c co on ns st tr ru u o o c ci iv vi il l: : e es st tu ud do o e em m c c l lu ul la as s- -t te es st te e 6 2.OBJETIVOS E HIPTESES 2.1OBJETIVO GERAL Avaliar o comportamento de materiais transparentes em fachadas, com relao ao ganho de calor total. 2.2OBJETIVOS ESPECFICOS Analisarodesempenhotrmicodemateriaistransparentesatravsde mediesemprottiposdotipoclula-teste,providosdejanelascom esses materiais. Estabelecerumametodologiaparaessetipodepesquisa,definindoo arranjoexperimental,asvariveisambientaisetemperaturas superficiais a serem consideradas. Calcularoganhodecalor,apartirdosresultadosobtidosnasclulas-teste e dos dados espectrofotomtricos. C Ca as st tr ro o, , A Ad dr ri ia an na a P Pe et ti it to o d de e A Al lm me ei id da a S Si il lv va a D De es se em mp pe en nh ho o t t r rm mi ic co o d de e v vi id dr ro os s u ut ti il li iz za ad do os s n na a c co on ns st tr ru u o o c ci iv vi il l: : e es st tu ud do o e em m c c l lu ul la as s- -t te es st te e 7 2.3HIPTESES Vidros refletivos so boas opes em termos de controle do calor solar. Ocomportamentoemclula-testecoerentecomosresultadosda anlise espectrofotomtrica e com o ganho de calor. C Ca as st tr ro o, , A Ad dr ri ia an na a P Pe et ti it to o d de e A Al lm me ei id da a S Si il lv va a D De es se em mp pe en nh ho o t t r rm mi ic co o d de e v vi id dr ro os s u ut ti il li iz za ad do os s n na a c co on ns st tr ru u o o c ci iv vi il l: : e es st tu ud do o e em m c c l lu ul la as s- -t te es st te e 8 3.JUSTIFICATIVA Apesquisadeavaliaododesempenhotrmicoeenergticodemateriais transparentesintegraoProjetoAuxlioPesquisadaFAPESP,intitulado Sustentabilidadeeeficinciaenergtica:avaliaododesempenhotrmicode coberturasedocomportamentodemateriaistransparentesemrelaoradiao solar(Processon99/11097-6),desenvolvidonaFaculdadedeEngenhariaCivil, ArquiteturaeUrbanismodaUNICAMP,emconjuntocomoDepartamentode Arquitetura e Urbanismo da Escola de Engenharia de So Carlos (EESC/USP). Neste trabalho estuda-se o comportamento de 14 vidros, instalados em clulas-testelocalizadasnocampoexperimentaldaFaculdadedeEngenharia,Arquiteturae UrbanismodaUNICAMP,emCampinas-SP.Essesvidrosforamcaracterizados, anteriormente,atravsdeanliseespectrofotomtrica(CARAM,1998eSANTOS, 2002). A prtica largamente adotada em muitos pases em relao ao uso de grandes reasenvidraadas,semelementosadequadosdeproteo,temsidoquestionada devidoaosproblemasgeradospeloganhodecalor,comotambmdevidoao conseqenteconsumoenergtico.Dependendodaorientaogeogrficaedas caractersticasticasdosmateriaistransparentesutilizadosnasfachadas,podehaver umsignificativoacmulodeenergiatrmicanointeriordasedificaes,traduzindo-se em desconforto para os usurios, alm de grande consumo energtico necessrio para o condicionamento trmico das mesmas (CARAM, 2002). C Ca as st tr ro o, , A Ad dr ri ia an na a P Pe et ti it to o d de e A Al lm me ei id da a S Si il lv va a D De es se em mp pe en nh ho o t t r rm mi ic co o d de e v vi id dr ro os s u ut ti il li iz za ad do os s n na a c co on ns st tr ru u o o c ci iv vi il l: : e es st tu ud do o e em m c c l lu ul la as s- -t te es st te e 9Oenvelopedeumaedificaopodeserinterpretadocomoumabarreiraentre as condies externas e internas, sobre as quais no se tem um controle imediato. Uma dasfunesdeumbomprojetoarquitetnicopromoverocontroledascondies ambientais internas, funcionando a envolvente da edificao como um filtro que exclua ascondiesindesejveiseaproveiteascondiesbenficasdoambienteexterno.A radiaosolarpodesermuitobenfica,quandobemaproveitada,comotambmpode ser especialmente indesejvel em determinadas condies (LABAKI et al., 1995).Caram (1998) e Santos (2002) analisaram materiais transparentes disponveis no mercado nacional, usualmente empregados em fachadas na construo civil, sob o ponto de vista de suas propriedades ticas, isto , caracterizando a transmitncia e refletncia atravs de medies em espectrofotmetro. Dentre os materiais analisados, encontram-se os vidros planos (incolor, verde, bronze e cinza), refletivos por processo piroltico (incolor, prata, bronze, cinza e verde), refletivos por metalizao a vcuo (prata, bronze, azul, azul intenso e verde) e os vidros laminados da cor verde, sendo um composto de vidros verdes e pelcula incolor, e o outro contendo pelcula verde e vidros incolor. Apartirda,sentiu-seanecessidadedeseverificar,emclulas-teste,o comportamento desses materiais transparentes, calculando o ganho de calor solar, em funodosvidrosinstalados,esuainfluncianoconfortotrmicodoambiente construdo. Apsseleoprviadevidrosplanos,laminadoserefletivos,foisolicitadaa doao desse material companhia de vidros CEBRACE, uma representante do grupo Pilkington. Deve-seressaltarque,emsetratandodedesempenhotrmicodevidros instaladosemclulas-teste,muitopoucosetemencontradonaliteraturanacionale internacional, o que salienta o ineditismo da presente tese. C Ca as st tr ro o, , A Ad dr ri ia an na a P Pe et ti it to o d de e A Al lm me ei id da a S Si il lv va a D De es se em mp pe en nh ho o t t r rm mi ic co o d de e v vi id dr ro os s u ut ti il li iz za ad do os s n na a c co on ns st tr ru u o o c ci iv vi il l: : e es st tu ud do o e em m c c l lu ul la as s- -t te es st te e 10 4.REVISO BIBLIOGRFICA 4.1VIDROS Ovidroumasoluoresultantedasolidificaoprogressiva,semtraosde cristalizao,demisturashomogneasemfuso.Pode-sedizerqueovidrouma substnciainorgnica,homogneaeamorfa,sendoobtidapeloresfriamentodeuma massa em fuso (VAN VLACK, 1984).Tantonasantigasconstruescomonasatuais,ovidroutilizado principalmente pela sua transparncia, sinnimo de luz e de comunicao, das quais o serhumanotemnecessidade.Aindstriamodernadovidrosurgiucomarevoluo industrialeamecanizaodosprocessos.Smbolodemodernidadearquitetnica desdeosculoXIX,ovidropodeserconsideradoummaterialtecnologicamente avanado,funcionalerefinado.Graasextremaversatilidade,edevidofacilidade quepossuidesercortado,lapidadoemoldadoaquente,suaprincipalaplicaona construo civil. Apesardovidroutilizadonaconstruocivilpossuirvrioscomponentes,para sua fabricao preciso fundir trs elementos bsicos: um vitrificante, a slica, em forma de areia; um fundente, soda ou potassa, na forma de sulfato ou carbonato; um estabilizante, a cal, na forma de carbonatos. C Ca as st tr ro o, , A Ad dr ri ia an na a P Pe et ti it to o d de e A Al lm me ei id da a S Si il lv va a D De es se em mp pe en nh ho o t t r rm mi ic co o d de e v vi id dr ro os s u ut ti il li iz za ad do os s n na a c co on ns st tr ru u o o c ci iv vi il l: : e es st tu ud do o e em m c c l lu ul la as s- -t te es st te e 11No incio do sculo XX, a reduo dimensional dos elementos estruturais e sua separaodoselementosdevedaopermitiramautilizaodovidroemsuperfcies cadavezmaiores,atchegarsfachadastotalmentetransparentes.Suautilizao proporcionava transparncia e integrao visual dos espaos internos e externos, alm deumefeitoplsticoadequadoaosprincpiosdaarquiteturamoderna.Porm,essas vantagens eram acompanhadas da perda de qualidades anteriormente oferecidas pelas paredes macias, como a inrcia trmica e a proteo solar. Ao mesmo tempo, tcnicas naturaiseestruturaisdecontroleambientalforamesquecidasesubstitudaspelas possibilidadesdeincorporaodeoutrastcnicasdecalefaoeclimatizao (MARAGNO, 2001). Asreasenvidraadasso,possivelmente,oselementosmaiscomplexose interessantes na concepo de projetos, em geral. As janelas oferecem iluminao e ar puro, alm de permitir a integrao do ambiente interno com o externo. Porm, tambm representam a maior fonte de perda de calor, no inverno, bem como de ganho de calor indesejvel,novero.Hojeemdia,novastecnologiassoresponsveisporalterar significativamente o desempenho energtico das janelas (CARMODY et al., 2000).Atualmente, h no mercado uma variedade muito grande de tipos de vidros, que permitem vrios tratamentos, aplicados sobre diferentes tipos e espessuras, resultando elementosdecaractersticasmuitovariadas,quepodemaindasercombinados,em produtos laminados ou em caixilhos mltiplos. Estodisponveisvidrosestirados,planos(floats),laminados,refletivos, serigrafados, impressos, duplos, entre outros. Naltimadcada,sistemasdejanelasdealtodesempenho,quereduzema perdadecalor,setornaramumpadroemmuitaszonasclimticasdosEstados Unidos,incluindoclimaspredominantementefriosetambmosmaisamenos,coma intenodebeneficiaroshabitantesetambmreduziroconsumodeenergiatotal, considerando os efeitos causados ao meio ambiente (CARMODY et al., 2000). C Ca as st tr ro o, , A Ad dr ri ia an na a P Pe et ti it to o d de e A Al lm me ei id da a S Si il lv va a D De es se em mp pe en nh ho o t t r rm mi ic co o d de e v vi id dr ro os s u ut ti il li iz za ad do os s n na a c co on ns st tr ru u o o c ci iv vi il l: : e es st tu ud do o e em m c c l lu ul la as s- -t te es st te e 12Dessa forma, depreende-se que o vidro se tornou um componente primrio das construes, ao invs de um simples material de fechamento. Aseguirapresenta-seumabrevedescriodosvidrosestudadosnesse trabalho.

4.1.1Vidro plano (float) O processo de fabricao do vidro plano incolor, tambm chamado vidro liso ou vidro comum, utilizado como base para a produo de outros tipos de vidros, como os coloridos, laminados e refletivos. As caractersticas ticas do vidro plano incolor de 3mm so geralmente adotadas como padro de comparao com os demais tipos de elementos transparentes. O vidro plano incolor ideal para aplicaes que exijam perfeita visibilidade e alta transmisso de luz. Conforme Cledwyn-Davies (1993), o vidro plano obtido atravs do escoamento do vitrificante derretido sobre uma base de estanho lquido, em atmosfera controlada. Nesse processo o vidro forma uma camada contnua que flutua sobre o banho, sendo mantida a alta temperatura, prxima a 1100C, o tempo suficiente para que as superfcies fiquem perfeitamente planas e paralelas, esfriando ao longo do banho, sendo ento retirada, a 600C. Pelo sistema float-glass de produo de vidros, desenvolvido a partir de 1969 e adotadomundialmente,oprodutoadquireumaexcelentequalidadetica,comparvel aos antigos e valiosos cristais, produzidos artesanalmente. Por isso, recebe tambm a denominaodecristal,emboraacomposioqumicadesteltimosejadiferentedo vidro plano. A composio qumica do vidro plano est ilustrada na FIG. 1. C Ca as st tr ro o, , A Ad dr ri ia an na a P Pe et ti it to o d de e A Al lm me ei id da a S Si il lv va a D De es se em mp pe en nh ho o t t r rm mi ic co o d de e v vi id dr ro os s u ut ti il li iz za ad do os s n na a c co on ns st tr ru u o o c ci iv vi il l: : e es st tu ud do o e em m c c l lu ul la as s- -t te es st te e 13 Legenda: Slica ( SiO2) Matria prima bsica (areia) com funo vitrificante. Potssio ( K2O) Alumina ( Al2O3) Aumenta a resistncia mecnica. Sdio ( Na2SO4) Magnsio ( MgO) Garante resistncia ao vidro para suportar mudanas bruscas de temperatura e aumenta a resistncia mecnica. Clcio ( CaO) Proporciona estabilidade ao vidro contra ataques de agentes atmosfricos. FIGURA 1 Composio qumica do vidro Fonte: CEBRACE, 2005 C Ca as st tr ro o, , A Ad dr ri ia an na a P Pe et ti it to o d de e A Al lm me ei id da a S Si il lv va a D De es se em mp pe en nh ho o t t r rm mi ic co o d de e v vi id dr ro os s u ut ti il li iz za ad do os s n na a c co on ns st tr ru u o o c ci iv vi il l: : e es st tu ud do o e em m c c l lu ul la as s- -t te es st te e 14NoBrasil,omercadoofereceasespessurasde2a19mm,nascorescinza, verde, bronze e incolor. Osvidroscoloridossoproduzidospelomesmosistemadosvidrosincolores, comadiferenadaincorporaodeaditivosmineraismisturavitrificvel,deacordo com a colorao desejada. Pode-se citar a utilizao de ferro (colorao verde), cobalto (coloraoazul),cromo(coloraoamarela),eselnio(coloraovermelha),com observado na FIG. 2. importante notar que, ao se variar a quantidade adicionada, a tonalidade da cor tambm alterada (SAINT-GOBAIN, 2006). FIGURA 2 Efeitos de alguns minerais adicionados ao vidroFonte: Saint-Gobain, 2006 C Ca as st tr ro o, , A Ad dr ri ia an na a P Pe et ti it to o d de e A Al lm me ei id da a S Si il lv va a D De es se em mp pe en nh ho o t t r rm mi ic co o d de e v vi id dr ro os s u ut ti il li iz za ad do os s n na a c co on ns st tr ru u o o c ci iv vi il l: : e es st tu ud do o e em m c c l lu ul la as s- -t te es st te e 15A principal finalidade do vidro colorido a reduo da transmitncia solar, pela absoro de uma grande parcela da energia incidente, reduzindo o ganho de calor solar direto, bem como o ofuscamento no interior do edifcio. Por isso, conhecido tambm como vidro termo-absorvente. Almdasaplicaesdovidroplanonaconstruocivilearquitetura,pode-se citaroutrasaplicaes,comoporexemplo,mveisedecorao,automveise eletrodomsticos,graasasuacapacidadedesercortado,lapidado,laminadoou temperado. Emresumo,ovidroplanocaracteriza-seporpossuirfacesplanaseparalelas comtimoacabamento,semdistoresticas,comespessurauniformeemassa homognea.Ofereceumaltondicedetransparncia,norecebendonenhum tratamentoespecial.Aqualidadeobtidapeloprocessofloat(plano)responsvelpor mais de 90% de toda a produo de vidros do mundo (CEBRACE, 2005). 4.1.2Vidro impresso Este vidro apresenta caracterstica de um material translcido, por difundir a luz e a radiao solar, atuando como barreira visual, sem prejuzo da luminosidade. Possui umaouambasasfacesimpressascomdesenhosoumotivosornamentais,sendo conhecido tambm como vidro fantasia. O vidro impresso pode ser encontrado nos mais variados padres, como pontilhado, boreal, mini-boreal, mosaico, canelado. Disponvel nas espessuras entre 4 e 10mm, em diversas cores, pode ser submetido tmpera e laminao, sendo muito utilizado em boxes de banheiros. um dos poucos tipos de vidro que no proveniente do vidro plano. produzido em forno prprio, atravs de tcnica de produo diferenciada. C Ca as st tr ro o, , A Ad dr ri ia an na a P Pe et ti it to o d de e A Al lm me ei id da a S Si il lv va a D De es se em mp pe en nh ho o t t r rm mi ic co o d de e v vi id dr ro os s u ut ti il li iz za ad do os s n na a c co on ns st tr ru u o o c ci iv vi il l: : e es st tu ud do o e em m c c l lu ul la as s- -t te es st te e 164.1.3Vidro laminado Essetipodevidrocompostoporduasoumaischapasdevidroplano, intercaladas por uma pelcula polimrica degrande resistncia (PVB polivinil butiral), incoloroucolorida(FIG.3).Essapelculapossuiboaelasticidadeeboaaderncias chapas de vidro. A ligao final entre pelcula-vidro obtida por um processo que utiliza presso e calor. Em caso de rompimento ou quebra acidental, a principal funo da pelcula de PVB a de reter os fragmentos, fazendo com que a lmina permanea intacta, preservando o ambiente at a substituio do vidro, e assegurando integridade s pessoas e/ou patrimnio. Alm disso, o polmero apresenta tambm a propriedade elstica quando forado, resistindo entrada ou queda de pessoas ou objetos, embora se rompa sob ao de esforos contnuos (COMPAGNO, 1996). FIGURA 3 Camadas de vidro laminado com PVB incolor. Fonte: CEBRACE, 2005 C Ca as st tr ro o, , A Ad dr ri ia an na a P Pe et ti it to o d de e A Al lm me ei id da a S Si il lv va a D De es se em mp pe en nh ho o t t r rm mi ic co o d de e v vi id dr ro os s u ut ti il li iz za ad do os s n na a c co on ns st tr ru u o o c ci iv vi il l: : e es st tu ud do o e em m c c l lu ul la as s- -t te es st te e 17Osvidroslaminadospodematuarcomobarreiramecnica,poissuas espessuraspodemchegarat60mm,comresistnciaabalasdearmadefogode diversoscalibres.Emedificaes,podemserutilizadosemcoberturas,fachadas, sacadas,parapeitos,dependnciasesportivas,piscinas,clarabiaseoutros(CARAM, 1998). Devidoaoamortecimentodasvibraessonorasnovidroenopolmero,os laminadospossibilitamumareduoderudosindesejveismaiorqueosvidros monolticos (SANTA MARINA, 2000). Pode-se considerar o vidro laminado um elemento multifuncional, pois, alm da seguranaproporcionadaaosambientesinternos,atenuandoosrudosexternos,esse vidrofiltra99,6%daradiaoultravioleta,minimizandoodesbotamentodemveise tecidos (CEBRACE, 2005).ConformecitadoporSaflex(2005),fabricantedepelculas,ovidrolaminado com pelcula transparente ou pigmentada essencialmente um filtro para radiao UV. Em testes de desbotamento de tecidos, foi demonstrado que o vidro laminado, quando comparadoaovidrocomum,reduzconsideravelmenteataxadedescoloraonos tecidos. Alm disso, ao se utilizar uma pelcula pigmentada pode-se filtrar parcialmente aradiaodeluzvisveleconteroaumentodecalorsolar,poisapelculaatuana absoro de energia do espectro solar. Grande parte dessa energia retida no vidro ser dissipada para fora do edifcio por re-irradiao e conveco. Aocontrriodovidrocommassacolorida,nonecessrioaumentara espessura total do vidro para se chegar a uma cor mais escura, com absortncia mais elevada. Em casos onde painis de vidro em uma mesma fachada devem ter diferentes espessurasparaatenderavariadosrequisitosdesegurana,ousodePVBcolorido pode evitar que haja distoro de cores. C Ca as st tr ro o, , A Ad dr ri ia an na a P Pe et ti it to o d de e A Al lm me ei id da a S Si il lv va a D De es se em mp pe en nh ho o t t r rm mi ic co o d de e v vi id dr ro os s u ut ti il li iz za ad do os s n na a c co on ns st tr ru u o o c ci iv vi il l: : e es st tu ud do o e em m c c l lu ul la as s- -t te es st te e 18Osvidroslaminadospodemserencontradosemdiversascoreseemduas verses: simples e mltiplo. O laminado simples composto por duas lminas de vidro eumapelculapolimrica.Jolaminadomltiplo,compostoporvriosvidrose/ou vriaspelculas,maisutilizadoondesenecessitaumaresistnciamaioraaltas presses e impactos (CEBRACE,2005). Quandoacombinaodoscomponentesdovidrolaminadoenvolvevidros refletivos, vidros coloridos, ou PVB colorido, pode-se chegar a excelentes resultados de controledeenergiasolar,reduzindo-seatransmissodeluzecalorpelo envidraamento.Estacaractersticarevertenobenefciodeeconomiadosistemade refrigerao de ambientes e seu melhor conforto trmico. Ocontroletrmicopodeatingiraindanveismaiselevados,comoabaixa transfernciadecalorporconduoatravsdovidro,aoseutilizarvidrolaminadona composio de um envidraamento duplo (cmara de ar). 4.1.4Vidro refletivo Comafunodefiltrarosraiossolaresatravsdareflexodaradiaoem todasassuasfreqncias,deformaseletiva,osvidrosrefletivospodemsergrandes aliadosdoconfortoambientaledaeficinciaenergticanasedificaes.Almde controlarainsolao,essesvidroscumpremduastarefasbsicas:proporcionarmaior conforto visual e efeito esttico requintado. Desenvolvido com tecnologia que garante o controle eficiente da intensidade da luzedocalortransmitidosparaosambientesinternos,atravsdasfachadase coberturas,ovidrorefletivorequer,parasuaespecificao,queoprojetistaconhea suascaractersticasdedesempenhoticoeleveemconsideraoitenscomo transmissodeluzecalor,refletncia,cordovidro,regioemqueselocalizaaobra, orientao da fachada e finalidade da edificao. Sem estes e outros estudos, h riscos C Ca as st tr ro o, , A Ad dr ri ia an na a P Pe et ti it to o d de e A Al lm me ei id da a S Si il lv va a D De es se em mp pe en nh ho o t t r rm mi ic co o d de e v vi id dr ro os s u ut ti il li iz za ad do os s n na a c co on ns st tr ru u o o c ci iv vi il l: : e es st tu ud do o e em m c c l lu ul la as s- -t te es st te e 19deoprojetoapresentarproblemascomoclaridadedesconfortveleaquecimentodo ambienteinternoouquebradevidrosemaltopercentual,devidoaoestressetrmico causado pela alta absoro energtica. O vidro refletivo pode ser fabricado a partir do vidro plano monoltico, incolor ou colorido, que recebe numa de suas faces uma camada de xidos (ou sais) metlicos. Atualmente,doisprocessossoutilizadosparaadeposiodacamada metlica:oprocessodemetalizaoavcuoporsputtering(offlineforadalinhade produo) e o piroltico (on line dentro da linha de produo do vidro). Metalizao a vcuo Nesseprocesso,acamadarefletivadepositadaemcmarasdealtovcuo, porbombardeioinicoeematmosferadeplasma,depoisdovidrosairdalinhade produoeserresfriado.SegundoCledwin-Davies(1993),nacmara,parcialmente ocupadacomumgs(argnio,oxignioounitrognio),chapasdevidrocortadasse movem sobre cilindros, sendo posicionadas sob uma placa do metal a ser depositado, detamanhosimilaraovidro.Comaltavoltagem,soproduzidoseltronsdealta energiaentreovidroeaplaca,formandoonsdecargapositivanogs,quecolidem comaplacadometal,ejetandotomosdomesmo,osquaisentoseprojetame condensamnasuperfciedovidro,formando,assim,acamadametlica.Umcampo magntico permanente sobre a chapa de metal aumenta a velocidade de deposio dos tomos metlicos, assegurando a uniformidade da camada. Oresultadodesseprocessoaobtenodevidrosrefletivoscombom desempenho de proteo solar, porm, com uma camada refletiva superficial, de baixa resistncia.Essesvidrosforaminicialmentedesenvolvidosparaasseguraroconforto trmiconospasesdohemisfrioNorte;portanto,afacetratadadevesercolocada voltadaparaointeriordaedificao,proporcionandomaiorconfortoeeconomiaao usurio, atravs do controle da entrada de luz e calor no ambiente. A camada refletiva C Ca as st tr ro o, , A Ad dr ri ia an na a P Pe et ti it to o d de e A Al lm me ei id da a S Si il lv va a D De es se em mp pe en nh ho o t t r rm mi ic co o d de e v vi id dr ro os s u ut ti il li iz za ad do os s n na a c co on ns st tr ru u o o c ci iv vi il l: : e es st tu ud do o e em m c c l lu ul la as s- -t te es st te e 20colocada na parte interior da edificao faz com que ocorra uma reduo das perdas de calor (infravermelho longo) devido sua baixa emissividade. Pirlise Noprocessopiroltico,acamadarefletivaaplicadanafacesuperiordovidro enquantoaplacaaindanoesfriou,ouapssofrernovoaquecimento.Comoachapa de vidro est quente e com sua superfcie em estado plstico, os xidos penetram um pouco na superfcie e, ao resfriar o vidro, a camada refletiva torna-se bem resistente.Ovidrorefletivopodeserlaminado,serigrafadooutemperado.Porm,so necessriosalgunscuidadosemalgumassituaes:osvidrosquepassampelo processo a vcuo no podem ser temperados, e o processo de serigrafia deve ser feito antesdodepsitodosxidos.Pelofatodacamadarefletivadovidrometalizadoa vcuosermenosresistente,suscetvelaataquesqumicosatmosfricosedesgastes mecnicos,nopermitindotratamentosposteriores,recomenda-sesuautilizao somentecomovidroslaminadosouduplos.Emcontrapartida,osrefletivospirolticos podemsertemperadoseserigrafadosapsoprocessodepirlise,podendoser curvados ou termoendurecidos. Aprincpio,otratamentorefletivopodeserefetuadosobrequalquercore espessuradevidroplano,noentanto,asespessurasmaiscomercializadasnoBrasil so de 4, 6, 8 e 10mm. Avanos tecnolgicos Alm dos vidros supracitados, deve-se ressaltar que avanos tecnolgicos mais recentes incluem, por exemplo, janelas com caixilhos duplos ou triplos, onde os vidros possuempelculasdebaixaemissividade(low-e),ouaindacaixilhosduplosoutriplos com insero de gs inerte em seu interior. Ainda, podem-se citar sistemas hologrficos deenvidraamento,materiaiscromognicoscomodispositivosdecristaislquidos, vidros termocrmicos, fotocrmicos e eletrocrmicos. Esses vidros, considerados vidros C Ca as st tr ro o, , A Ad dr ri ia an na a P Pe et ti it to o d de e A Al lm me ei id da a S Si il lv va a D De es se em mp pe en nh ho o t t r rm mi ic co o d de e v vi id dr ro os s u ut ti il li iz za ad do os s n na a c co on ns st tr ru u o o c ci iv vi il l: : e es st tu ud do o e em m c c l lu ul la as s- -t te es st te e 21inteligentes,noserodetalhadosnopresentetrabalho,porfugiremdoescopode anlise proposto. Aseguir,apresenta-seumadiscussosobreosfechamentostransparentese seu comportamento frente radiao solar, priorizando o efeito trmico. 4.2EFEITO TRMICO DOS FECHAMENTOS TRANSPARENTES Uma das funes dos fechamentos exteriores de uma edificao controlar de formaadequadaasinterfernciasdomeioexterno,visandoproporcionarummelhor condicionamentoambiental.Asreasenvidraadas,aoseremutilizadasnesses fechamentos,ocupamumpapelimportantequandosetratadeconfortotrmico,pois, aoreceberemradiaosolar,contribuemconsideravelmenteparaaelevaoda temperaturanoambienteinterno.Portanto,asnecessidadesdeiluminaoecontato visualcomoexterior,squaisessassuperfciestransparentesvisamatender,devem serconjugadascomosrequisitosparaconfortotrmico,demodoquesetenhaum melhor aproveitamento da energia solar incidente, resultando em eficincia energtica. Osmateriaistransparentesusualmenteempregadosemfachadasso constitudos por vidros e pelculas polimricas, as quais costumam ser aplicadas sobre reasjinstaladas.Essesmateriaispodemrepresentarumaopoemtermosde controledaradiaosolar,pormessecontroledeatuaolimitada.Seumarea transparenteformaldimensionadaouposicionadadeformaerradapodeprovocarum calor excessivo no ambiente. C Ca as st tr ro o, , A Ad dr ri ia an na a P Pe et ti it to o d de e A Al lm me ei id da a S Si il lv va a D De es se em mp pe en nh ho o t t r rm mi ic co o d de e v vi id dr ro os s u ut ti il li iz za ad do os s n na a c co on ns st tr ru u o o c ci iv vi il l: : e es st tu ud do o e em m c c l lu ul la as s- -t te es st te e 22Conforme Rivero (1986), os fechamentos transparentes so um ponto fraco da envoltria de um edifcio, apresentando uma srie de inconvenientes: possuem elevada transmitncia,obrigandoaaumentarodimensionamentodosequipamentos condicionadoresdearparaveroeinverno,eincrementandoasdespesasde instalao e funcionamento. Omercadooferecevriostiposdemateriaistransparentesemdiversascores, permitindoumagrandeliberdadenoprojeto.Porm,oquesetemnotadoquea esttica quase sempre norteia a escolha do material, no se levando em considerao as caractersticas ticas e o comportamento desses materiais frente radiao solar. Aradiaosolar,radiaoeletromagnticaemitidapelosol,compreendeum espectro que varia de 300 a 3000 nm (DUFFIE & BECKMAN, 1980), sendo denominada radiao de onda curta. O espectro solar abrange trs faixas de comprimento de onda: ultravioleta, visvel e infravermelho, definidas a seguir. Radiaoultravioleta(comprimentosdeondade100a380nm):causa desbotamentooudescoloraodetecidos,melhoraasntesedevitaminaD atravs da pele; possui efeito bactericida e responsvel pelo bronzeamento.Radiaovisvel(de380a780nm):estassociadaintensidadedeluz brancatransmitida,influindodiretamentenograudeiluminaodeum ambiente. Radiaoinfravermelha(780a3000nm):fontedecalor,interferenas condies internas do ambiente, atravs do ganho de calor solar. A radiao que atravessa a atmosfera e atinge a superfcie terrestre distribui-se nasregiesdoespectronasseguintesproporesaproximadas:7%noultravioleta, 47% no visvel e 46% no infravermelho. Estas propores variam segundo as condies atmosfricas,nebulosidadeepresenadevapordegua(DUFFIE&BECKMAN, 1980). C Ca as st tr ro o, , A Ad dr ri ia an na a P Pe et ti it to o d de e A Al lm me ei id da a S Si il lv va a D De es se em mp pe en nh ho o t t r rm mi ic co o d de e v vi id dr ro os s u ut ti il li iz za ad do os s n na a c co on ns st tr ru u o o c ci iv vi il l: : e es st tu ud do o e em m c c l lu ul la as s- -t te es st te e 23Aenergiasolarincidentenascamadassuperioresdaatmosferavariaem funo da distncia da Terra ao Sol, no transcorrer do ano, devido excentricidade da rbita da Terra. Depende, portanto, da distncia Terra-Sol na regio considerada, alm deoutrosfatores;porm,adota-seumvalormdiode1353W/m2(DUFFIE& BECKMAN,1980).Essevalorrepresentaachamadaconstantesolar,definidacomoa intensidadedaradiaosolarqueincidesobreumasuperfcienormalradiao, localizada imediatamente fora da atmosfera terrestre, quando a distncia Terra-Sol est em um valor mdio de 1,495X1011 m durante a rbita elptica da terra (SANTOS, 2002). medida que a radiao penetra a atmosfera terrestre, sua intensidade diminui, devidoaosefeitosdeabsoro,reflexo,refraoedifusopelaspartculas.A distribuioespectraltambmalterada,poisaabsorodaradiaonaatmosfera seletiva para diferentes comprimentos de onda: a radiao ultravioleta absorvida pelo oznio,aopassoqueainfravermelhaabsorvidapelovapordeguaedixidode carbono.Areflexodaradiao,predominantenasgotculasdegua,independedo comprimentodeonda.Jarefraoeadifusososeletivas,dependendodas dimenses das partculas, tendo lugar quando as dimenses so da mesma ordem de grandezadocomprimentodeonda.adifusodaradiaoquepermiteailuminao diurna mesmo na ausncia de luz solar direta (GIVONI, 1981). Aocontrriodoqueacontececomatransfernciatrmicapelasparedes,a entradadaradiaosolarpelosvidrosdasjanelas,esuaconseqentetransformao emcalordentrodoambiente,deefeitoimediato.Oaquecimentoexcessivodevidoa superfciestransparentescausadoporumefeitotrmicoconhecidocomoefeito estufa. Os vidros possuem uma caracterstica especfica responsvel por tal efeito, pois sotransparentesradiaodeondacurta;emcontrapartida,soopacosradiao de onda longa. A maior parte da radiao solar incidente, que transmitida diretamente poressesmateriais,absorvidapelassuperfciesinternaseobjetos,aquecendo-os. Devidoaesseaquecimento,aemissoderadiaotrmicaocorrecommaior intensidade, pois essa emisso proporcional a T4, j que o fluxo de calor emitido, por radiao, por unidade de rea, por um corpo a temperatura absoluta T dado por: C Ca as st tr ro o, , A Ad dr ri ia an na a P Pe et ti it to o d de e A Al lm me ei id da a S Si il lv va a D De es se em mp pe en nh ho o t t r rm mi ic co o d de e v vi id dr ro os s u ut ti il li iz za ad do os s n na a c co on ns st tr ru u o o c ci iv vi il l: : e es st tu ud do o e em m c c l lu ul la as s- -t te es st te e 24 4r T q = (1) onde = 5,67 x 10-8 W/m2K4 a constante de Stefan-Boltzmann (INCROPERA & DE WITT, 1990) e a emissividade da superfcie. Dessaforma,osvidrosfuncionamcomoarmadilhasparaocalor, proporcionandoumsuperaquecimentodoambienteinterno.Empasesdeclimasfrios essatcnicamuitotilparacaptareconservaraenergiasolarduranteodiae aproveit-la noite. NoBrasil,noentanto,interessanteevitaroexcessoderadiaosolarsem diminuir o aproveitamento de iluminao natural. O incremento da carga trmica interna devido aos ganhos por radiao solar pode ser muito grande em alguns casos, levando aosuperdimensionamentodeequipamentosderefrigerao.Esteocasodemuitos edifcios brasileiros que utilizam fachadas-cortina. Em sua maioria, os vidros recobrem tambmsuasvigasperifricas,formandoumcolchodearnoventilado.nesse ambienteparededealvenaria,arevidroqueseverificaperfeitamenteoefeito estufaeondeatemperaturapodechegara70C.Ocaloracumuladotransferido alvenaria, aquecendo-a por conduo, e esta,por sua vez, aquece o ambiente interno por irradiao. Esse fenmeno se agrava ainda mais quando as alvenarias so pintadas de preto ou os vidros so escuros (MACEDO FILHO, 1999). Houtroaspectoquedeveserobservadocomrelaoaosmateriais transparentesequesereferequalidadedaradiaosolartransmitidaparao ambiente interno. A partir da radiao solar incidente no vidro, uma parcela absorvida, outrarefletidaearestante,maior,transmitidadiretamenteaoambienteinterno.Da parcelaabsorvida,umaporcentagemreirradiadaparaointeriordoambiente,eo restanteparaoexterior.Essaporcentagemdependedatransmitnciatrmicatotal (fatorU),bemcomodoscoeficientessuperficiaisinternoeexternodetransmissode calor(hiehe).Asproporescorrespondentesenergiadiretamenteabsorvida(I), refletida (I) e transmitida (I) variam de acordo com o comprimento da onda incidente, C Ca as st tr ro o, , A Ad dr ri ia an na a P Pe et ti it to o d de e A Al lm me ei id da a S Si il lv va a D De es se em mp pe en nh ho o t t r rm mi ic co o d de e v vi id dr ro os s u ut ti il li iz za ad do os s n na a c co on ns st tr ru u o o c ci iv vi il l: : e es st tu ud do o e em m c c l lu ul la as s- -t te es st te e 25almdeestaremtambmrelacionadascomaespessura,acoreondicederefrao do vidro e o ngulo de incidncia da radiao (SCHOLZE, 1980).As razes entre cada umadestastrsparcelasnofluxoincidentedefinemaabsortncia,refletnciae transmitnciadovidro.AFIG.4esquematizaocomportamentodeenergiasolar incidente sobre uma superfcie transparente. FIGURA 4 - Esquema utilizado para explicar o comportamento da energia solar incidente sobre uma superfcie transparente Fonte: CROISET, 1970 (modificada). DaFIG.4pode-seobservarquearadiaosolarincidente(I)sobreuma superfcie envidraada decomposta em trs parcelas: - radiao I, transmitida diretamente atravs do vidro para o interior; - radiao I, refletida pela superfcie do vidro para o exterior; -radiaoI,absorvidapelovidro,sendodissipadanaformadeondaslongas paraoarexterior(Ie)einterior(Ii),emproporesquedependemdascondies ambientais. Portanto, I = I + I + I (2) ou 1 = + + (3) C Ca as st tr ro o, , A Ad dr ri ia an na a P Pe et ti it to o d de e A Al lm me ei id da a S Si il lv va a D De es se em mp pe en nh ho o t t r rm mi ic co o d de e v vi id dr ro os s u ut ti il li iz za ad do os s n na a c co on ns st tr ru u o o c ci iv vi il l: : e es st tu ud do o e em m c c l lu ul la as s- -t te es st te e 26onde: = transmitncia = II = refletncia = II = absortncia = II Atransmissoatravsdosvidrosdependeprincipalmentedefatorescomoo ngulo de incidncia da radiao, a espessura, a composio qumica e a caracterstica superficialdovidro.Nessetrabalho, o ngulo de incidnciadaradiaoconsiderado como sendo o ngulo entre a direo da radiao e a normal superfcie em anlise. A proporodeenergiadiretamentetransmitidadiminuiamedidaemqueongulode incidnciatorna-semaiorque45comanormal.Apartirde60aquantidadede radiaodiretatransmitidadiminuiconsideravelmente,poisarefletnciaaumenta.Ou seja,quantomaiorforongulodeincidncia,maiorarefletncia.Almdongulode incidncia,arefletnciadependedondicederefraodovidro,oqualconsiderado 1,5,paraosvidrosutilizadosnaconstruocivil(CARAM,1998).AFIG.5ilustraa transmitncia e refletncia em funo do ngulo de incidncia. FIGURA 5 Transmitncia e Refletncia em funo do ngulo de Incidncia Fonte: ASHRAE, 1997 (modificada). Transmitncia e refletncia TransmitnciaRefletnciangulo de incidncia (graus) C Ca as st tr ro o, , A Ad dr ri ia an na a P Pe et ti it to o d de e A Al lm me ei id da a S Si il lv va a D De es se em mp pe en nh ho o t t r rm mi ic co o d de e v vi id dr ro os s u ut ti il li iz za ad do os s n na a c co on ns st tr ru u o o c ci iv vi il l: : e es st tu ud do o e em m c c l lu ul la as s- -t te es st te e 27Emrelaoinflunciadaespessuranatransmisso,quantomaiorfora espessuradeumvidro,menorseratransmisso,devidoabsoroqueocorreno material.Aabsorofunodaespessuraedacomposiodovidro.Aadiode xidoscomposiocausaabsoroparadeterminadasregiesdoespectrosolar, podendo absorver seletivamente na regio do ultravioleta, do visvel e do infravermelho. Depreende-se,portanto,quecadatipodevidroapresentadistintas transmisses, para cada uma das faixas do espectro solar. Um vidro ideal seria, dentro doconceitodaeficinciaenergticaedeacordocomosefeitosfsicosebiolgicos relativosacadafaixadoespectrosolar,aquelequetivesseumaaltatransmissoda radiaovisvel,proporcionandoconfortovisual,ebaixatransmissodoultravioleta (responsvel pelo desbotamento) e infravermelho (fonte de calor).Caram(1996e1998)obtevevaloresdetransmitnciaparacadaregiodo espectrosolar,paradiversostiposdevidrosepelculaspolimricas,paraincidncia normal.Santos(2002)obteveestesmesmosvaloresparangulosdeincidncia variados.Aps identificar os valores de transmitncia desses diversos tipos de vidros, sentiu-se a necessidade de verificar experimentalmente os resultados da aplicao desses materiais em fachadas sujeitas incidncia de radiao solar, resultados estes na forma de variveis ambientais. Com isso possvel verificar o efeito dessas superfcies transparentes no conforto trmico e visual e, dessa forma, inferir o desempenho energtico. A seguir apresenta-se um panorama de alguns trabalhos existentes sobre materiais transparentes e o controle energtico em edificaes, enfocando o ganho de calor solar e a iluminao natural. C Ca as st tr ro o, , A Ad dr ri ia an na a P Pe et ti it to o d de e A Al lm me ei id da a S Si il lv va a D De es se em mp pe en nh ho o t t r rm mi ic co o d de e v vi id dr ro os s u ut ti il li iz za ad do os s n na a c co on ns st tr ru u o o c ci iv vi il l: : e es st tu ud do o e em m c c l lu ul la as s- -t te es st te e 284.3OSMATERIAISTRANSPARENTESEOCONTROLE ENERGTICO EM EDIFICAES At o ano de 2001 o Brasil no possua qualquer tipo de norma que regulasse o gastodesnecessriodeenergiaeltricanosedifcios.Em2001,foisancionadaaLei n10295quedispesobreaPolticaNacionaldeConservaoeUsoRacionalde Energia(BRASIL,2001a)pararacionalizaroconsumodeenergiadeequipamentose edificaes,imediatamenteseguidadoDecreton4059,de19dedezembrode2001 (BRASIL, 2001b), que regulamenta a Lei n10295. Asedificaessoresponsveisporcercade48%doconsumodeenergia eltricanoBrasil,considerando-seossetoresresidencialecomercial.Grandeparte dessaenergiaconsumidanageraodoconfortoambientalaosusurios.As estatsticas exibem que o potencial de conservao em prdios j construdos pode ser de at 30%, alcanando 50% em prdios novos (PROCEL, 2004). Asquestesdeconfortoexercemumpapelcrucialnadefiniodoedifciode menor impacto ambiental e maior eficincia energtica. Sabe-se que o grande propsito doaquecimento,daventilao,doarrefecimentoedailuminaoartificialfazera conexo entre o que se espera e se necessita do conforto ambiental, e o que o edifcio, desprovidodossistemasartificiaisdeclimatizao,capazdeoferecer.Origordas condiesclimticaslocaisumdosfatoresmaisimportantesnadiferenaentrea participao do projeto arquitetnico e da tecnologia, na criao dos ambientes internos (GONALVES, 2003). A eficincia energtica pode ser entendida como a obteno de um servio com baixo dispndio de energia. Portanto, um edifcio mais eficiente energeticamente que outroquandoproporcionaasmesmascondiesambientaiscommenorconsumode energia.Dependedacapacidadedeumaconstruotirarproveitooudriblaras condiesclimticas,utilizandominimamenteatecnologia.Emoutraspalavras,ela conseqncia direta da qualidade do projeto. C Ca as st tr ro o, , A Ad dr ri ia an na a P Pe et ti it to o d de e A Al lm me ei id da a S Si il lv va a D De es se em mp pe en nh ho o t t r rm mi ic co o d de e v vi id dr ro os s u ut ti il li iz za ad do os s n na a c co on ns st tr ru u o o c ci iv vi il l: : e es st tu ud do o e em m c c l lu ul la as s- -t te es st te e 29Deve-se ter em mente a concepo de projetos que possibilitem a execuo de edifciosmaiseficientes,lograndocomessaposturaoconfortodosusurioseouso racional da energia, reduzindo o consumo para iluminao, por condicionamento do ar e por aquecimento da gua.Um dos principais desafios para a arquitetura, hoje em dia, conciliar o conforto ambientaleaeficinciaenergticadasedificaes.Amaioriadasedificaes desperdiarelevantesoportunidadesdepouparenergiaecustos,pornoconsiderar, desde a fase de projeto arquitetnico, construo, at a utilizao final, os importantes avanosocorridosnasreasdearquiteturabioclimtica,materiais,equipamentose tecnologia construtiva vinculados eficincia energtica. Atualmente,hvriosestudossobreeficinciaenergticaeconforto,com relaoadesempenhotrmicodereasenvidraadas,enfocando,principalmente, edifcioscomerciais,ondegrandeparceladoconsumoenergticoatribudaa sistemas de condicionamento de ar. Geralmente, nesses estudos, encontra-se especial atenododesempenhotrmicodemateriaiscomrelaoiluminaonatural,e, somente em poucos trabalhos existe o enfoque no ganho de calor solar. Naarquiteturamoderna,asjanelasdesempenhamumimportantepapelna reduo da demanda energtica em relao s cargas de aquecimento e resfriamento e aospadresdeiluminaoexigidos.Portanto,ainter-relaoentreoprojetodas janelas e o desempenho trmico de edificaes tem sido largamente explorada. Trebilcocketal.(2003)analisaramalgumasestratgiasdeprojetopara aprimorar o desempenho trmico e energtico de trs residncias, no Chile. Atravs de simulao computacional, concluram que as estratgias mais eficientes na reduo da demandadeenergiaforamainclusodesistemadeenvidraamentoduplo,oque apresentou uma reduo de 22%, alm do aumento da isolao, que conferiu 29% de reduo na demanda energtica. C Ca as st tr ro o, , A Ad dr ri ia an na a P Pe et ti it to o d de e A Al lm me ei id da a S Si il lv va a D De es se em mp pe en nh ho o t t r rm mi ic co o d de e v vi id dr ro os s u ut ti il li iz za ad do os s n na a c co on ns st tr ru u o o c ci iv vi il l: : e es st tu ud do o e em m c c l lu ul la as s- -t te es st te e 30Pedrini&Szokolay(2003)desenvolveramumaferramentadediagnsticodo consumodeenergiadirecionadasprimeirasfasesdoprojetoarquitetnicoemclima quente.Apesquisaresultadodoestudocombinadodoprocessodeprojeto arquitetnicotericoeprtico,dasestratgiasdereduodoconsumodeenergia,do comportamentoenergticoedemtodosdeprediodoconsumoenergticode edificaes. Os resultados foram associados escala de classificao do desempenho energtico o Australian Building Greenhouse Rating Scheme (BANNISTER, 1999 citado por PEDRINI & SZOKOLAY, 2003). Essa classificao consiste de uma a cinco estrelas: quanto maior o nmero de estrelas,maiseficienteaedificao.ConformeaTAB.1,aescalaoriginalfoi normalizada para atender s caractersticas de ocupao dos modelos simulados. TABELA 1 Classificao de desempenho energtico para a anlise paramtrica Nmero de estrelas Classificao original (kWh/m2) Classificao corrigida para a ocupao usada nas simulaes (kWh/m2) (1)387546 (2)323466 (3)259386 (4)194306 (5)130227 Fonte: PEDRINI & SZOKOLAY, 2003 e 2005. Paraumadeterminadasimulaodeentradadedados,considerando possibilidadesdecombinaodeproteoexternaeconsumodeenergiaparadois tiposdevidro(incoloreverde)foipossvelconcluirque,comasimplestrocadovidro incolorpeloverdeacarretouumaumentonaclassificaodaedificao.Enquantoo desempenhoenergtico,comovidroincolor,oscilouentre2e5estrelas,coma utilizaodovidroverdeavariaoficourestritaa4ou5estrelas.Almdisso,a C Ca as st tr ro o, , A Ad dr ri ia an na a P Pe et ti it to o d de e A Al lm me ei id da a S Si il lv va a D De es se em mp pe en nh ho o t t r rm mi ic co o d de e v vi id dr ro os s u ut ti il li iz za ad do os s n na a c co on ns st tr ru u o o c ci iv vi il l: : e es st tu ud do o e em m c c l lu ul la as s- -t te es st te e 31influncia das protees solares foi reduzida, ao se utilizar o vidro verde. Portanto, nota-se a ntida influncia do tipo de vidro no consumo energtico de uma edificao. Atipologiaeotamanhoidealdajanelacomafinalidadedeminimizaro consumodeenergiaemedificaestemsidoamplamenteexploradoatravsde simulaes computacionais. A relao entre a rea envidraada e a rea total da fachada utilizada como parmetro em estudos sobre a influncia das caractersticas arquitetnicas no consumo deenergia(TOLEDOetal.,1995).EstarelaoconhecidacomoWWRWindow WallRatioe,emconjuntocomascaractersticasticasdoenvidraamento,so consideradas as principais caractersticas de projeto que influem consideravelmente no desempenhoenergticoenoconfortoambientaldasedificaes.Quandoestendice ultrapassa50%,ouseja,areadejanelamaiorque50%dareadafachada,o desempenho tende a decrescer, sendo necessrio o uso do ar-condicionado. Gmez&Lamberts(1995)fizeramumasimulaodainflunciadealgumas variveisarquitetnicasnoconsumodeenergiaemedifcios,echegaramconcluso que as cargas trmicas e, conseqentemente o consumo eltrico, so maiores no caso de uma maior rea de janela (WWR), no caso da utilizao de vidros simples comuns, sembrises.Almdisso,paraumareduonoWWRde70%para30%oconsumo eltrico reduziu de 15 a 25%, principalmente em prdios retangulares. Inanici & Demirbilek (2000) estabeleceram valores timos de WWR e tamanhos dejanelasorientadasaosul,sobopontodevistadedesempenhotrmico,coma finalidadedeminimizarascargastrmicasdeaquecimentoerefrigeraoemcinco diferentesregiesclimticasnaTurquia.ConcluramqueoWWRde25%dajanela orientada ao sul era o ideal em climas quentes, devido necessidade de se diminuir o ganho de calor, no vero. Por outro lado, tamanhos maiores de janelas eram preferveis em climas frios, devido necessidade de se aumentar os ganhos de calor, no inverno. Isso quer dizer que tamanhos maiores de janelas resultavam em um aumento da carga C Ca as st tr ro o, , A Ad dr ri ia an na a P Pe et ti it to o d de e A Al lm me ei id da a S Si il lv va a D De es se em mp pe en nh ho o t t r rm mi ic co o d de e v vi id dr ro os s u ut ti il li iz za ad do os s n na a c co on ns st tr ru u o o c ci iv vi il l: : e es st tu ud do o e em m c c l lu ul la as s- -t te es st te e 32de refrigerao, enquanto causavam uma diminuio da carga de aquecimento, devido ao ganho de calor solar. Miyazakietal.(2005)investigaramumajanelacompainelfotovoltaico semitransparentecompostaporenvidraamentoduplo,atravsdesimulao computacional, em Tokyo (Japo). Analisaram o efeito deste tipo de janela no consumo deenergiadeedifcioscomerciais,emrelaoscargasdeaquecimentoe resfriamento,iluminaonaturaleproduodeeletricidade.Oobjetivodoestudoera encontrar a transmitncia tima do painel semi-transparente, bem como a relao WWR ideal,paraminimizaroconsumoenergticototalanual,considerandoascargas trmicasderefrigeraoeaquecimento,ailuminaonaturaleaproduode eletricidade.Realizaramumacomparaodajanelacomenvidraamentoduploe simples,consideradacomoreferncia.Aumentando-seoWWR,oconsumototalde energiatambmseampliava.Emcontrapartida,oconsumototaldeenergiado ambientecomajanelafotovoltaicadiminuiucomoaumentodoWWR,porquea produodeeletricidadeaumentoucomoWWR.AjanelafotovoltaicacomWWRde 50%pdereduziroconsumototaldeeletricidadeemtornode18%,aosecomparar com a janela de vidro simples e WWR de 30%. A principais concluses desse trabalho foram: -Semdispositivosdecontroledeiluminaoartificial,valoresmenoresde transmitnciadopainelfotovoltaicofornecerammenorconsumodeeletricidade, independentemente do fator WWR. -Comcontroledeiluminao,osvalorestimosdetransmitnciadopainel fotovoltaicoficaramem80%paraumWWRde30%,60%paraWWRde40%,e40% para WWR de 50%. Conforme se diminua a transmitncia, era necessrio aumentar o WWR, para haver economia de energia. Alm disso, os resultados mostraram que uma transmitncia solar de 40% e um ndiceWWRde50%alcanavamomnimoconsumodeeletricidadenaedificao, quandoailuminaoartificialeraconjugadacomanatural.E,aoseutilizarajanela fotovoltaica, o consumo de eletricidade reduziu para 55% comparado janela com vidro simples e WWR de 30% e sem controle de iluminao. C Ca as st tr ro o, , A Ad dr ri ia an na a P Pe et ti it to o d de e A Al lm me ei id da a S Si il lv va a D De es se em mp pe en nh ho o t t r