Arquitetura fresca, com menos kWh
- 05 de Dezembro de 2001. Visitas: 85.426
Arquitetura fresca, com menos kWh
A arquitetura para o esporte envolve mais que centros de treinamento de atletismo ou grandiosos estádios e ginásios.
Conciliar o conforto ambiental e a eficiência energética das edificações é um dos principais desafios para a arquitetura. Ontem, hoje e sempre. No entanto, a escassez de energia elétrica e a elevação de tarifas fazem deste 2001 o momento ideal para a reafirmar esse conceito.
Brises, fachadas ventiladas ou ventilação cruzada são alguns dos recursos que a própria arquitetura deve usar para minimizar a carga térmica no interior dos edifícios. A especificação de itens como vidros e ar-condicionado, também pode assegurar a boa relação custo/conforto e, por isso, merece atenção redobrada.
Conciliar o conforto ambiental e a eficiência energética das edificações é um dos principais desafios para a arquitetura. Ontem, hoje e sempre. No entanto, a escassez de energia elétrica e a elevação de tarifas fazem deste 2001 o momento ideal para a reafirmar esse conceito.
Brises, fachadas ventiladas ou ventilação cruzada são alguns dos recursos que a própria arquitetura deve usar para minimizar a carga térmica no interior dos edifícios. A especificação de itens como vidros e ar-condicionado, também pode assegurar a boa relação custo/conforto e, por isso, merece atenção redobrada.
Texto de Nanci Corbioli
Publicada originalmente em PROJETODESIGN
Edição 261 Novembro 2001
Publicada originalmente em PROJETODESIGN
Edição 261 Novembro 2001
Vidros para controlar a luz e o calor
Brises horizontais controlam a incidência de luz na face do vidro, reduzindo o calor interno Foto: Divulgação Hunter Douglas
É fundamental gastar um pouco mais de tempo e certificar-se
de que o tipo de vidro escolhido é o ideal para o projeto. “Equívocos
na escolha podem causar problemas diferentes e corrigir é tão caro que
se torna simplesmente inviável”, adverte Ramon Perez, consultor
técnico-comercial da Glassec. Em sua visão, a especificaçãocorreta deve
considerar as normas técnicas, mas também depende de conhecimentos sobre a reação do vidro diante da radiação solar.
“Quem não tem esse conhecimento não pode se contentar com amostras ou catálogos na hora da compra. O ideal é visitar obras de referência, internamente e em horários diferentes, para conhecer o comportamento do vidro nas diversas condições do dia-a-dia. É como fazer um test-drive para evitar supresas desagradáveis com o resultado estético ou com o desempenho termoacústico”.
A luz solar é dividida em três componentes: a luminosidade, os raios infravermelhos (que causam o aquecimento) e os raios ultravioleta (responsáveis pelo desbotamento). “Podemos classificar o vidro em três gerações: o comum incolor cumpre apenas seu papel de fechamento, deixando passar luz e calor; os coloridos têm grande capacidade de absorção dos raios infravermelhos; e os metalizados refletem boa parcela da radiação solar.”
Essas três gerações do substrato podem ser combinadas entre si e a películas de polivinil butiral (PVB), dando origem a grande variedade de laminados, próprios para cada tipo de aplicação e com diferentes capacidades para transmitir, refletir e absorver a radiação solar. Tais características são traduzidas por índices que constam das tabelas dos fabricantes. “O somatório dos índices deve sempre dar 100%. Por exemplo, se a taxa de absorção é de 50% e a de reflexão, 10%, isso significa que a de transmissão é de 40%”, ensina Perez.
Quando se pretende usar o vidro como barreira contra o calor, a tendência atual é procurar índices de transmissão na faixa entre 20% e 30%. O mercado oferece opções a partir de 8%. A escolha depende de variáveis, mas é necessário saber que porcentagens mais elevadas permitem a passagem de maior quantidade de calor, enquanto índices muito baixos têm o inconveniente de escurecer demais os ambientes, forçando o acendimento das luzes até mesmo em dias claros e ensolarados.
As tabelas também apresentam o coeficiente de sombreamento (ou fator solar), dado fundamental para o cálculo da capacidade requerida pelo sistema de ar condicionado. “Quanto mais baixo o fator solar, melhor a performance energética do vidro”, afirma o consultor. Vários fatores são responsáveis pelas diferenças de índices. O vidro refletivo (metalizado) recebe uma camada de metalização, concebida para uso exclusivo em faces internas de laminados a fim de evitar que produtos de limpeza ou intempéries danifiquem o tratamento. Seu desempenho térmico varia conforme a cor do substrato, o processo de metalização e o tipo de óxido metálico aplicado.
“O metalizado pelo processo off-line tem maior poder de reflexão e por isso apresenta melhores resultados do que aquele obtido pelo processo on-line”, diz Perez.
Também é importante saber qual das camadas do laminado - contadas sempre de fora para dentro - receberá a metalização. “Em laminados de quatro faces, a metalização é aplicada na segunda, reduzindo o calor a ser absorvido pela massa da lâmina seguinte e, conseqüentemente, diminuindo o calor a ser irradiado para o ambiente.
”O vidro metalizado requer um cuidado a mais na especificação: é preciso ficar atento à cor da face interna, pois alguns tipos tendem a apresentar tonalidade amarelada, o que faz o dia parecer amarelo do lado de fora, esteja o tempo nublado ou ensolarado. “Esse erro de especificação causa grande insatisfação entre os usuários”, completa Perez.
Há três formas de transmitir calor: por condução, por convecção e por radiação. O duplo insulado barra as duas primeiras, enquanto a camada de metalização inibe a radiação. “É o melhor tipo para evitar a troca entre interior e exterior, tanto que na Europa ele é usado para preservar o calor do aquecimento”.
Para barrar a entrada de calor, recomenda-se que a segunda ou a terceira face seja metalizada, a fim de impedir o aquecimento do ar contido na câmara central. A composição do insulado admite a utilização do Low-E, um tipo de vidro menos comum nas edificações, porém capaz de barrar determinadas ondas de radiação e com desempenho ainda superior ao do metalizado. “Esse vidro é usado nas janelas européias, mas no Brasil, estamos mais acostumados a vê-lo nas portas de freezers verticais de supermercados”, explica o consultor da Glassec.
“Quem não tem esse conhecimento não pode se contentar com amostras ou catálogos na hora da compra. O ideal é visitar obras de referência, internamente e em horários diferentes, para conhecer o comportamento do vidro nas diversas condições do dia-a-dia. É como fazer um test-drive para evitar supresas desagradáveis com o resultado estético ou com o desempenho termoacústico”.
A luz solar é dividida em três componentes: a luminosidade, os raios infravermelhos (que causam o aquecimento) e os raios ultravioleta (responsáveis pelo desbotamento). “Podemos classificar o vidro em três gerações: o comum incolor cumpre apenas seu papel de fechamento, deixando passar luz e calor; os coloridos têm grande capacidade de absorção dos raios infravermelhos; e os metalizados refletem boa parcela da radiação solar.”
Essas três gerações do substrato podem ser combinadas entre si e a películas de polivinil butiral (PVB), dando origem a grande variedade de laminados, próprios para cada tipo de aplicação e com diferentes capacidades para transmitir, refletir e absorver a radiação solar. Tais características são traduzidas por índices que constam das tabelas dos fabricantes. “O somatório dos índices deve sempre dar 100%. Por exemplo, se a taxa de absorção é de 50% e a de reflexão, 10%, isso significa que a de transmissão é de 40%”, ensina Perez.
Quando se pretende usar o vidro como barreira contra o calor, a tendência atual é procurar índices de transmissão na faixa entre 20% e 30%. O mercado oferece opções a partir de 8%. A escolha depende de variáveis, mas é necessário saber que porcentagens mais elevadas permitem a passagem de maior quantidade de calor, enquanto índices muito baixos têm o inconveniente de escurecer demais os ambientes, forçando o acendimento das luzes até mesmo em dias claros e ensolarados.
As tabelas também apresentam o coeficiente de sombreamento (ou fator solar), dado fundamental para o cálculo da capacidade requerida pelo sistema de ar condicionado. “Quanto mais baixo o fator solar, melhor a performance energética do vidro”, afirma o consultor. Vários fatores são responsáveis pelas diferenças de índices. O vidro refletivo (metalizado) recebe uma camada de metalização, concebida para uso exclusivo em faces internas de laminados a fim de evitar que produtos de limpeza ou intempéries danifiquem o tratamento. Seu desempenho térmico varia conforme a cor do substrato, o processo de metalização e o tipo de óxido metálico aplicado.
“O metalizado pelo processo off-line tem maior poder de reflexão e por isso apresenta melhores resultados do que aquele obtido pelo processo on-line”, diz Perez.
Também é importante saber qual das camadas do laminado - contadas sempre de fora para dentro - receberá a metalização. “Em laminados de quatro faces, a metalização é aplicada na segunda, reduzindo o calor a ser absorvido pela massa da lâmina seguinte e, conseqüentemente, diminuindo o calor a ser irradiado para o ambiente.
”O vidro metalizado requer um cuidado a mais na especificação: é preciso ficar atento à cor da face interna, pois alguns tipos tendem a apresentar tonalidade amarelada, o que faz o dia parecer amarelo do lado de fora, esteja o tempo nublado ou ensolarado. “Esse erro de especificação causa grande insatisfação entre os usuários”, completa Perez.
Há três formas de transmitir calor: por condução, por convecção e por radiação. O duplo insulado barra as duas primeiras, enquanto a camada de metalização inibe a radiação. “É o melhor tipo para evitar a troca entre interior e exterior, tanto que na Europa ele é usado para preservar o calor do aquecimento”.
Para barrar a entrada de calor, recomenda-se que a segunda ou a terceira face seja metalizada, a fim de impedir o aquecimento do ar contido na câmara central. A composição do insulado admite a utilização do Low-E, um tipo de vidro menos comum nas edificações, porém capaz de barrar determinadas ondas de radiação e com desempenho ainda superior ao do metalizado. “Esse vidro é usado nas janelas européias, mas no Brasil, estamos mais acostumados a vê-lo nas portas de freezers verticais de supermercados”, explica o consultor da Glassec.
Edifício São Luís Gonzaga, em São Paulo. Edison Musa e Jaci Hargreaves especificaram vidro laminado refletivo azul. Fotos: Divulgação-Glassec
Composição com vidros refletivos azul e prata no edifício Attilio Tinelli, em São Paulo, projetado por Carlos Bratke
Os arquitetos Manoel Baggio Pereira e Flávio Schiavon empregaram o vidro insulado no projeto do edifício Petit Palais
Edifício com vidro laminado dotado de película colorida de polivinil butiral (PVB). Foto: Divulgação Vanceva-Solutia
Ar condicionado, um vilão?
Foi a própria arquitetura, guiada por padrões estrangeiros,
que transformou o sistema de ar condicionado em item
imprescindível na maioria dos prédios
de escritórios. O mais grave é que muitas
vezes ele é o único recurso previsto para
assegurar algum conforto térmico aos ambientes.
“Se o arquiteto substituir pelo menos parte dos caixilhos selados por janelas que se abram, o edifício terá a ventilação cruzada. À noite, essas janelas são abertas para dissipar o calor acumulado ao longo do dia e resfriar a estrutura, o que faz com que o ar-condicionado não seja necessário nas primeiras horas do dia seguinte”, defende Joana Gonçalves, do Departamento de Tecnologia da Arquitetura da FAUUSP.
Obsolescência - Na avaliação de Samoel Vieira de Souza, vice-presidente de Tecnologia e Meio Ambiente da Abrava - Associação Brasileira de Refrigeração, Ar Condicionado, Ventilação e Aquecimento, a maior parcela dos equipamentos de climatização instalados no país tem mais de dez anos de idade. De lá para cá, a tecnologia evoluiu, fazendo com que o consumo médio de uma central de água gelada caísse de 1,2 kW/TR (tonelada de refrigeração) em 1990 para 0,55 kW/TR em 2000. O antigo compressor a pistão (tipo alternativo) deu lugar a compressores rotativos e, junto com eles, outros componentes.
A diferença de consumo entre os antigos e os novos é tão significativa que deu origem a um documento técnico que visa incentivar o retrofit, elaborado, com base em dados da Abrava, pelo capítulo brasileiro da Smacna - Sheet Metal and Air Conditioning Contractor’s National Association, entidade técnico-científica para a difusão de tecnologias avançadas. Encaminhado à Câmara de Gestão de Energia, do governo federal, esse documento demonstra que, se todos os equipamentos de ar condicionado com tecnologia defasada fossem substituídos pelos de nova geração, o país poderia economizar cerca de 3.600 MWh, o equivalente a dez usinas termelétricas, relata Souza.
A correta especificação do sistema também ajuda na economia de energia. A base de cálculo usada como referência de conforto é de uma TR para cada 20 m2. Embora esse número não sirva para o dimensionamento, por não considerar a carga térmica, que varia de edifício para edifício, ele orienta para o tipo de equipamento mais adequado.
Segundo Souza, as centrais de água gelada podem ser consideradas protótipos, uma vez não existem duas iguais no mundo. Seu custo inicial é financeiramente compensador a partir de 5 TR
(veja o quadro). A água é refrigerada na central, geralmente localizada no subsolo do edifício, e sobe pela tubulação de alimentação isolada até os fan-coils, posicionados em cada andar, onde o ar é resfriado. A seguir, a água volta à central pela tubulação de retorno, também isolada. Pelos dados de 2000, seu consumo médio é de 0,55 kW/TR.
O tipo split (termo que significa “divisão”, em inglês) é o que tem a unidade evaporadora (parte silenciosa) no ambiente e a unidade condensadora (ruidosa) no lado externo, a até 25 m de distância. Produto importado de diversos países e recentemente introduzido no mercado nacional, o split ainda não possui estudos que comprovem seu consumo ou permitam comparações seguras, mas estima-se que ele gaste cerca de 20% a mais de energia elétrica do que o ar-condicionado central.
O multisplit, por sua vez, nada mais é do que uma unidade condensadora do tipo split ligada a mais de uma unidade evaporadora - cada fabricante tem seu limite. Com o multisplit pode-se expandir a capacidade do sistema sem a necessidade do ar-condicionado central.
A unidade compacta, ou “aparelho de janela”, consome cerca de 20% a mais que o split.
“Por ser um equipamento compacto, que trabalha com baixas capacidades, tem perdas maiores.
Em uma residência, onde há uma ou duas unidades, essa diferença de consumo não é tão significativa, mas em escala maior o custo não compensa”, explica Souza. Mesmo assim, os aparelhos de janela mais novos estão bem mais econômicos. Tomando como referência modelos com capacidade de 7 500 BTUs
(1 TR equivale a 12 mil BTUs), Souza afirma que os antigos, sem o selo Procel, consomem 86,25 kWh por mês; os novos, com o selo Procel, têm consumo mensal de 56,25 kWh.
Compensatório quando se exige o mínimo de 500 TR, o ar-condicionado central com termoacumulação tem investimento inicial mais elevado, devido aos custos com os tanques de acumulação. O custo operacional, porém, representa a melhor alternativa para projetos de maior porte. Sua vantagem é proporcionar a fabricação e o armazenamento de gelo para a refrigeração do ar nos horários fora dos de picos de consumo de energia, quando a tarifa é sobretaxada. Seu consumo é similar ao dos equipamentos sem termoacumulação.
Os sistemas central ou por termoacumulação tornam-se mais econômicos quando associados a dois componentes: válvulas VAV (volume de ar variável), com sensores de temperatura no ambiente integrados ao fan-coil, e o dispositivo DDC (digital direct control).
Quando o sistema tem esses complementos, as válvulas VAV permitem o controle de cada sala do edifício isoladamente e insuflam o volume de ar de acordo com a temperatura indicada pelo sensor. Pode-se até programar o desligamento caso a sala fique vazia. Se o sensor for integrado ao fan-coil, ele dará a ordem para reduzir o volume de ar a ser refrigerado. Por sua vez, o fan-coil repassa essa informação ao chiller, que reduz a produção de água gelada. O DDC é o componente que manda, recebe
e processa tais informações. Embora não interfira no consumo, a limpeza de dutos e filtros na periodicidade recomendada é decisiva para o conforto ambiental.
“Se o arquiteto substituir pelo menos parte dos caixilhos selados por janelas que se abram, o edifício terá a ventilação cruzada. À noite, essas janelas são abertas para dissipar o calor acumulado ao longo do dia e resfriar a estrutura, o que faz com que o ar-condicionado não seja necessário nas primeiras horas do dia seguinte”, defende Joana Gonçalves, do Departamento de Tecnologia da Arquitetura da FAUUSP.
Obsolescência - Na avaliação de Samoel Vieira de Souza, vice-presidente de Tecnologia e Meio Ambiente da Abrava - Associação Brasileira de Refrigeração, Ar Condicionado, Ventilação e Aquecimento, a maior parcela dos equipamentos de climatização instalados no país tem mais de dez anos de idade. De lá para cá, a tecnologia evoluiu, fazendo com que o consumo médio de uma central de água gelada caísse de 1,2 kW/TR (tonelada de refrigeração) em 1990 para 0,55 kW/TR em 2000. O antigo compressor a pistão (tipo alternativo) deu lugar a compressores rotativos e, junto com eles, outros componentes.
A diferença de consumo entre os antigos e os novos é tão significativa que deu origem a um documento técnico que visa incentivar o retrofit, elaborado, com base em dados da Abrava, pelo capítulo brasileiro da Smacna - Sheet Metal and Air Conditioning Contractor’s National Association, entidade técnico-científica para a difusão de tecnologias avançadas. Encaminhado à Câmara de Gestão de Energia, do governo federal, esse documento demonstra que, se todos os equipamentos de ar condicionado com tecnologia defasada fossem substituídos pelos de nova geração, o país poderia economizar cerca de 3.600 MWh, o equivalente a dez usinas termelétricas, relata Souza.
A correta especificação do sistema também ajuda na economia de energia. A base de cálculo usada como referência de conforto é de uma TR para cada 20 m2. Embora esse número não sirva para o dimensionamento, por não considerar a carga térmica, que varia de edifício para edifício, ele orienta para o tipo de equipamento mais adequado.
Segundo Souza, as centrais de água gelada podem ser consideradas protótipos, uma vez não existem duas iguais no mundo. Seu custo inicial é financeiramente compensador a partir de 5 TR
(veja o quadro). A água é refrigerada na central, geralmente localizada no subsolo do edifício, e sobe pela tubulação de alimentação isolada até os fan-coils, posicionados em cada andar, onde o ar é resfriado. A seguir, a água volta à central pela tubulação de retorno, também isolada. Pelos dados de 2000, seu consumo médio é de 0,55 kW/TR.
O tipo split (termo que significa “divisão”, em inglês) é o que tem a unidade evaporadora (parte silenciosa) no ambiente e a unidade condensadora (ruidosa) no lado externo, a até 25 m de distância. Produto importado de diversos países e recentemente introduzido no mercado nacional, o split ainda não possui estudos que comprovem seu consumo ou permitam comparações seguras, mas estima-se que ele gaste cerca de 20% a mais de energia elétrica do que o ar-condicionado central.
O multisplit, por sua vez, nada mais é do que uma unidade condensadora do tipo split ligada a mais de uma unidade evaporadora - cada fabricante tem seu limite. Com o multisplit pode-se expandir a capacidade do sistema sem a necessidade do ar-condicionado central.
A unidade compacta, ou “aparelho de janela”, consome cerca de 20% a mais que o split.
“Por ser um equipamento compacto, que trabalha com baixas capacidades, tem perdas maiores.
Em uma residência, onde há uma ou duas unidades, essa diferença de consumo não é tão significativa, mas em escala maior o custo não compensa”, explica Souza. Mesmo assim, os aparelhos de janela mais novos estão bem mais econômicos. Tomando como referência modelos com capacidade de 7 500 BTUs
(1 TR equivale a 12 mil BTUs), Souza afirma que os antigos, sem o selo Procel, consomem 86,25 kWh por mês; os novos, com o selo Procel, têm consumo mensal de 56,25 kWh.
Compensatório quando se exige o mínimo de 500 TR, o ar-condicionado central com termoacumulação tem investimento inicial mais elevado, devido aos custos com os tanques de acumulação. O custo operacional, porém, representa a melhor alternativa para projetos de maior porte. Sua vantagem é proporcionar a fabricação e o armazenamento de gelo para a refrigeração do ar nos horários fora dos de picos de consumo de energia, quando a tarifa é sobretaxada. Seu consumo é similar ao dos equipamentos sem termoacumulação.
Os sistemas central ou por termoacumulação tornam-se mais econômicos quando associados a dois componentes: válvulas VAV (volume de ar variável), com sensores de temperatura no ambiente integrados ao fan-coil, e o dispositivo DDC (digital direct control).
Quando o sistema tem esses complementos, as válvulas VAV permitem o controle de cada sala do edifício isoladamente e insuflam o volume de ar de acordo com a temperatura indicada pelo sensor. Pode-se até programar o desligamento caso a sala fique vazia. Se o sensor for integrado ao fan-coil, ele dará a ordem para reduzir o volume de ar a ser refrigerado. Por sua vez, o fan-coil repassa essa informação ao chiller, que reduz a produção de água gelada. O DDC é o componente que manda, recebe
e processa tais informações. Embora não interfira no consumo, a limpeza de dutos e filtros na periodicidade recomendada é decisiva para o conforto ambiental.
Equipamento do tipo split para instalação na parede
Fotos: Divulgação Daikin
Fotos: Divulgação Daikin
Equipamento do tipo split para instalação no forro
Unidade externa do equipamento do tipo multisplit
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