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VIDROS DE ALTO DESEMPENHO E
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA EM EDIFICAÇÕES
Prof. Fernando Simon Westphal, Dr. Eng.
Chefe do Departamento de Arquitetura e Urbanismo
Universidade Federal de Santa Catarina
fernandosw@arq.ufsc.br

UFSC
Evolução do uso de vidro em fachadas

1929 - 1960
Evolução do uso de vidro em fachadas

1968 - 2013

Principais fatores:
Velocidade na construção
Facilidade de manutenção
Estética
Desempenho
Podemos utilizar fachadas
envidraçadas no Brasil?
Podemos utilizar fachadas
envidraçadas no Brasil?
“Apesar de, ao menos no campo acadêmico, ter-se a certeza que as fachadas

seladas de vidro não serem uma solução cabível para edifícios de escritórios, há

uma forte tendência de proliferação desse tipo de edificação na cidade.”

(Sampaio e Borges, 2007 – FAUUSP)

Será que o “campo acadêmico” está acompanhando a evolução da indústria?
O que é uma “solução cabível”?
Seria aquela que se prolifera facilmente?
Precisamos capacitar o mercado em novas tecnologias
Métodos de cálculo de carga térmica antigos não
consideravam ganhos e perdas simultâneos.

Década de 70
Década de 90

Curva de carga térmica
de um escritório típico,
calculada por diferentes
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Especificação de vidros de fachadas
LUZ

COR

DESEMPENHO ENERGÉTICO

x

ESTÉTICA

CALOR

REFLEXÃO
E
TRANSM.
Vidros de Proteção Solar
Transmissão e reflexão diferenciadas em relação a luz e ao calor
Possuem tratamento superficial que filtram a radiação solar
Garantem maior aproveitamento da luz natural
Torna-se possível maior transparência e menor reflexão
Menor ganho de calor por radiação
Possibilidade de maior área envidraçada nas fachadas
Cada projeto exige uma solução diferente
As características principais de um edifício
são definidas pelo seu entorno.

http://www.siaa.arq.br

Edifício SAP Labs – São Leopoldo (RS)

Campus universitário

© Aflalo e Gasperini

Edifício Jatobá – São Paulo (SP)
São Paulo: próximo a
Marginal Pinheiros
As características principais de um edifício
são definidas pelo seu entorno.

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Edifício SAP Labs – São Leopoldo (RS)
Vidro claro
Brises
Ventilação natural

© Aflalo e Gasperini

Edifício Jatobá – São Paulo
Vidro refletivo
Controle solar
Ar-condicionado
Ambiente propício a
estratégias passivas
Sem ruído
Ar puro
Sem limites de forma
Prédio mono-usuário

http://www.siaa.arq.br
http://www.siaa.arq.br
http://www.siaa.arq.br
http://www.siaa.arq.br
http://www.siaa.arq.br
http://www.siaa.arq.br
http://www.siaa.arq.br
Ambiente urbano exige
estratégias ativas
Ruído
Poluição
Limites de aproveitamento
Prédio multi-usuário
Avaliar o desempenho da edificação frente ao clima
Uso final de energia elétrica de um edifício de escritórios em São Paulo
Ilum. Externa

0.0%

Aquecimento

0.0%

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0.4%

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Ventilação - ar exterior

3.4%

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3.9%

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Exaustão sanitários

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Bombas (CAG)

9.9%

Chillers

10.3%

Ilum. Interna

24.5%

Equip. Escritório

40.0%

35.0%

30.0%

25.0%

20.0%

15.0%

10.0%

5.0%

0.0%

34.8%
24 °C

Fluxo de calor
24 °C

Na condição de projeto
do ar-condicionado

Temp. ext. = 32 °C
24 °C

Fluxo de calor?
24 °C

Mas ao longo do ano?
Quando está frio?

Temp. ext. = 18 °C
Temperatura Externa - São Paulo - Congonhas
40
35

TBS externa (°C)

30
25
20
15
10
5
0
jan

fev

mar

abr

maio

jun

jul
Hora

ago

set

out

nov

dez
Clima de São Paulo: Temperatura do Ar
35%
30%

Freqüência de ocorrência

30%

27%

25%
21%
20%
15%

13%

10%

8%

5%
0%
< 16

16--|20

20--|24

24--|28

>28

Faixa de Temperatura (°C)

Apenas em horário comercial, das 8h às 20h
Clima de São Paulo: Umidade Relativa
50%

Frequência

40%
30%
20%

15%

15%

19%

20%

21%
10%

10%
0%

< 50%

50-60% 60-70% 70-80% 80-90%

> 90%

Faixa de UR

Apenas em horário comercial, das 8h às 20h
Clima de São Paulo: Umidade Relativa

Apenas 13

% das horas do período comercial registram
temperatura abaixo de 25oC e umidade relativa abaixo de 60%
Apenas 1

% das horas do período
comercial registram temperatura abaixo de 18oC e umidade
relativa abaixo de 60%
Apenas em horário comercial, das 8h às 20h
Luminância do céu
{

/

}

70000
60000
50000

2,5 x

40000
30000
20000
10000
0
jan

fev

mar

abr

mai

jun

São Paulo

jul

ago
Nova York

set

out

nov

dez
Nem toda fachada de vidro é
100% transparente
PERCENTUAL DE ABERTURA
é somente aquele que permite a
passagem de luz

Spandrel
Glass
PAF = 60%

2007
Nem toda fachada de vidro é
100% transparente
PERCENTUAL DE ABERTURA
é somente aquele que permite a
passagem de luz

PAF = 20%

1929
Calcular a economia
Aumento na área de janela X Aumento no consumo de energia
2.50
2.00
2.00

200% de aumento na
área de janela

1.67
1.33

1.50

Área de janela (m²)

1.00
1.00
1.00

1.02

1.03

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5% de aumento no
consumo de energia

0.00
PAF = 30%

PAF = 40%

Ar-condicionado de alta eficiência
Vidros de alto desempenho

PAF = 50%

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Possibilidade de fachadas mais
transparentes
Fator Solar de vidros
Parcela da radiação solar que atravessa o vidro na forma de calor

Fator Solar = Ganho de calor

Radiação transmitida
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Fator Solar
Radiação reemitida
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Vidro incolor 3 mm
Vidro verde 3 mm
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87%
62%
<40%
Fator Solar: Comparativo de Ganho de Calor
Calor equivalente a
6 lâmpadas de 100W
Vidro incolor
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Vidro com
Fator Solar 30%
210 W/m²

22 dez 16h
Oeste
700 W/m²
Comparativo: PAF 40%
São
Paulo
Vidro
Verde

Vidro
Controle
Solar

Consumo: 5400 MWh
Ar Condicionado: 1084 TR

Consumo: 5239 MWh
Ar Condicionado: 995 TR
Economia no A.C.

R$ 534 mil

Economia de energia

R$ 56 mil

Economia por m² de vidro

R$ 83 + R$ 9/ano

Consumo: 5137 MWh
Ar Condicionado: 875 TR
Vidro
Duplo

Economia no A.C.

R$ 1.254 mil

Economia de energia

R$ 92 mil

Economia por m² de vidro

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Comparativo: PAF 40%
Rio de
Janeiro
Vidro
Verde

Vidro
Controle
Solar

Consumo: 6124 MWh
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Consumo: 5927 MWh
Ar Condicionado: 1151 TR
Economia no A.C.

R$ 462 mil

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R$ 69 mil / ano

Economia por m² de vidro

R$ 72 + R$ 11/ano

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Duplo

Economia no A.C.

R$ 1.260 mil

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R$ 197 + R$ 17/ano
Educar, treinar, capacitar... convencer
Como você faria uma fachada de um edifício de escritórios na Av. Beira Mar Norte, em
Florianópolis, pensando alcançar um bom conforto térmico e baixo consumo de energia
com ar-condicionado e iluminação?
Atividades importantes em andamento
Etiqueta Brasileira de Desempenho Térmico de Esquadrias
NBR 10821-4

Características principais:
Ranking de desempenho de A a E
Classificação em 3 diferentes climas
Informações básicas sobre o produto
Avaliação da esquadria completa
NBR 10821 Parte 4
Vidro: Incolor 3 mm
Perfil: alumínio
Área de vidro (%):

0,80

Uf (W/m².K):

8,00

SHGCg (adim.):

0,87

Ug (W/m².K):

5,80

Tvg (adim.):

0,90
NBR 10821 Parte 4
Vidro: Habitat Neutro Verde 6mm
Perfil: PVC
Área de vidro (%):

0,80

Uf (W/m².K):

3,00

SHGCg (adim.):

0,42

Ug (W/m².K):

5,80

Tvg (adim.):

0,42
NBR 10821 Parte 4
Vidro: Habitat Refletivo Cinza 6mm
Perfil: PVC
Área de vidro (%):

0,80

Uf (W/m².K):

3,00

SHGCg (adim.):

0,23

Ug (W/m².K):

5,80

Tvg (adim.):

0,14
Etiquetagem PROCEL/INMETRO
Suporte no ajuste dos métodos de avaliação.
Informação técnica.
Testes.
Considerações finais
•

A indústria oferece produtos de alta tecnologia

•

Cada projeto e clima exigirá uma solução diferente

•

Talvez o consumidor final ainda não tenha percebido a evolução

•

Torna-se necessário: educar, ensinar, capacitar

•

Existem ferramentas que permitem explorar o diferencial de cada produto
Sim, é possível executar fachadas envidraçadas no Brasil
em edifícios com alto desempenho térmico
VIDROS DE ALTO DESEMPENHO E
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA EM EDIFICAÇÕES
Prof. Fernando Simon Westphal, Dr. Eng.
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11º Simpovidro Abravidro - Palestra de Fernando Simon Westphal (pela Cebrace) - "Vidros de alto desempenho e eficiência energética em edificações"

  • 1. VIDROS DE ALTO DESEMPENHO E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA EM EDIFICAÇÕES Prof. Fernando Simon Westphal, Dr. Eng. Chefe do Departamento de Arquitetura e Urbanismo Universidade Federal de Santa Catarina fernandosw@arq.ufsc.br UFSC
  • 2. Evolução do uso de vidro em fachadas 1929 - 1960
  • 3. Evolução do uso de vidro em fachadas 1968 - 2013 Principais fatores: Velocidade na construção Facilidade de manutenção Estética Desempenho
  • 5.
  • 6.
  • 8. “Apesar de, ao menos no campo acadêmico, ter-se a certeza que as fachadas seladas de vidro não serem uma solução cabível para edifícios de escritórios, há uma forte tendência de proliferação desse tipo de edificação na cidade.” (Sampaio e Borges, 2007 – FAUUSP) Será que o “campo acadêmico” está acompanhando a evolução da indústria? O que é uma “solução cabível”? Seria aquela que se prolifera facilmente?
  • 9. Precisamos capacitar o mercado em novas tecnologias
  • 10. Métodos de cálculo de carga térmica antigos não consideravam ganhos e perdas simultâneos. Década de 70 Década de 90 Curva de carga térmica de um escritório típico, calculada por diferentes métodos
  • 11. Especificação de vidros de fachadas LUZ COR DESEMPENHO ENERGÉTICO x ESTÉTICA CALOR REFLEXÃO E TRANSM.
  • 12. Vidros de Proteção Solar Transmissão e reflexão diferenciadas em relação a luz e ao calor Possuem tratamento superficial que filtram a radiação solar Garantem maior aproveitamento da luz natural Torna-se possível maior transparência e menor reflexão Menor ganho de calor por radiação Possibilidade de maior área envidraçada nas fachadas
  • 13. Cada projeto exige uma solução diferente
  • 14. As características principais de um edifício são definidas pelo seu entorno. http://www.siaa.arq.br Edifício SAP Labs – São Leopoldo (RS) Campus universitário © Aflalo e Gasperini Edifício Jatobá – São Paulo (SP) São Paulo: próximo a Marginal Pinheiros
  • 15. As características principais de um edifício são definidas pelo seu entorno. http://www.siaa.arq.br Edifício SAP Labs – São Leopoldo (RS) Vidro claro Brises Ventilação natural © Aflalo e Gasperini Edifício Jatobá – São Paulo Vidro refletivo Controle solar Ar-condicionado
  • 16. Ambiente propício a estratégias passivas Sem ruído Ar puro Sem limites de forma Prédio mono-usuário http://www.siaa.arq.br
  • 23. Ambiente urbano exige estratégias ativas Ruído Poluição Limites de aproveitamento Prédio multi-usuário
  • 24.
  • 25.
  • 26.
  • 27.
  • 28.
  • 29. Avaliar o desempenho da edificação frente ao clima
  • 30. Uso final de energia elétrica de um edifício de escritórios em São Paulo Ilum. Externa 0.0% Aquecimento 0.0% Torres resfriamento 0.4% UPS 0.8% Bombas - água e esgoto 1.2% Ventilação - ar exterior 3.4% Elevadores/escadas 3.9% Fan-coils Ar-condicionado 28,2% 4.2% Exaustão sanitários 6.7% Bombas (CAG) 9.9% Chillers 10.3% Ilum. Interna 24.5% Equip. Escritório 40.0% 35.0% 30.0% 25.0% 20.0% 15.0% 10.0% 5.0% 0.0% 34.8%
  • 31. 24 °C Fluxo de calor 24 °C Na condição de projeto do ar-condicionado Temp. ext. = 32 °C
  • 32. 24 °C Fluxo de calor? 24 °C Mas ao longo do ano? Quando está frio? Temp. ext. = 18 °C
  • 33. Temperatura Externa - São Paulo - Congonhas 40 35 TBS externa (°C) 30 25 20 15 10 5 0 jan fev mar abr maio jun jul Hora ago set out nov dez
  • 34. Clima de São Paulo: Temperatura do Ar 35% 30% Freqüência de ocorrência 30% 27% 25% 21% 20% 15% 13% 10% 8% 5% 0% < 16 16--|20 20--|24 24--|28 >28 Faixa de Temperatura (°C) Apenas em horário comercial, das 8h às 20h
  • 35. Clima de São Paulo: Umidade Relativa 50% Frequência 40% 30% 20% 15% 15% 19% 20% 21% 10% 10% 0% < 50% 50-60% 60-70% 70-80% 80-90% > 90% Faixa de UR Apenas em horário comercial, das 8h às 20h
  • 36. Clima de São Paulo: Umidade Relativa Apenas 13 % das horas do período comercial registram temperatura abaixo de 25oC e umidade relativa abaixo de 60% Apenas 1 % das horas do período comercial registram temperatura abaixo de 18oC e umidade relativa abaixo de 60% Apenas em horário comercial, das 8h às 20h
  • 37. Luminância do céu { / } 70000 60000 50000 2,5 x 40000 30000 20000 10000 0 jan fev mar abr mai jun São Paulo jul ago Nova York set out nov dez
  • 38. Nem toda fachada de vidro é 100% transparente PERCENTUAL DE ABERTURA é somente aquele que permite a passagem de luz Spandrel Glass PAF = 60% 2007
  • 39. Nem toda fachada de vidro é 100% transparente PERCENTUAL DE ABERTURA é somente aquele que permite a passagem de luz PAF = 20% 1929
  • 41. Aumento na área de janela X Aumento no consumo de energia 2.50 2.00 2.00 200% de aumento na área de janela 1.67 1.33 1.50 Área de janela (m²) 1.00 1.00 1.00 1.02 1.03 1.05 0.50 Consumo de energia (kWh) 5% de aumento no consumo de energia 0.00 PAF = 30% PAF = 40% Ar-condicionado de alta eficiência Vidros de alto desempenho PAF = 50% PAF = 60% Possibilidade de fachadas mais transparentes
  • 42. Fator Solar de vidros Parcela da radiação solar que atravessa o vidro na forma de calor Fator Solar = Ganho de calor Radiação transmitida diretamente Fator Solar Radiação reemitida Radiação absorvida Vidro incolor 3 mm Vidro verde 3 mm Vidro de proteção solar 87% 62% <40%
  • 43. Fator Solar: Comparativo de Ganho de Calor Calor equivalente a 6 lâmpadas de 100W Vidro incolor 610 W/m² Calor equivalente a 2 lâmpadas de 100W Vidro com Fator Solar 30% 210 W/m² 22 dez 16h Oeste 700 W/m²
  • 44. Comparativo: PAF 40% São Paulo Vidro Verde Vidro Controle Solar Consumo: 5400 MWh Ar Condicionado: 1084 TR Consumo: 5239 MWh Ar Condicionado: 995 TR Economia no A.C. R$ 534 mil Economia de energia R$ 56 mil Economia por m² de vidro R$ 83 + R$ 9/ano Consumo: 5137 MWh Ar Condicionado: 875 TR Vidro Duplo Economia no A.C. R$ 1.254 mil Economia de energia R$ 92 mil Economia por m² de vidro R$ 195 + R$ 14/ano
  • 45. Comparativo: PAF 40% Rio de Janeiro Vidro Verde Vidro Controle Solar Consumo: 6124 MWh Ar Condicionado: 1228 TR Consumo: 5927 MWh Ar Condicionado: 1151 TR Economia no A.C. R$ 462 mil Economia de energia R$ 69 mil / ano Economia por m² de vidro R$ 72 + R$ 11/ano Consumo: 5814 MWh Ar Condicionado: 1018 TR Vidro Duplo Economia no A.C. R$ 1.260 mil Economia de energia R$ 108 mil Economia por m² de vidro R$ 197 + R$ 17/ano
  • 47. Como você faria uma fachada de um edifício de escritórios na Av. Beira Mar Norte, em Florianópolis, pensando alcançar um bom conforto térmico e baixo consumo de energia com ar-condicionado e iluminação?
  • 48.
  • 49.
  • 50.
  • 51.
  • 53. Etiqueta Brasileira de Desempenho Térmico de Esquadrias NBR 10821-4 Características principais: Ranking de desempenho de A a E Classificação em 3 diferentes climas Informações básicas sobre o produto Avaliação da esquadria completa
  • 54. NBR 10821 Parte 4 Vidro: Incolor 3 mm Perfil: alumínio Área de vidro (%): 0,80 Uf (W/m².K): 8,00 SHGCg (adim.): 0,87 Ug (W/m².K): 5,80 Tvg (adim.): 0,90
  • 55. NBR 10821 Parte 4 Vidro: Habitat Neutro Verde 6mm Perfil: PVC Área de vidro (%): 0,80 Uf (W/m².K): 3,00 SHGCg (adim.): 0,42 Ug (W/m².K): 5,80 Tvg (adim.): 0,42
  • 56. NBR 10821 Parte 4 Vidro: Habitat Refletivo Cinza 6mm Perfil: PVC Área de vidro (%): 0,80 Uf (W/m².K): 3,00 SHGCg (adim.): 0,23 Ug (W/m².K): 5,80 Tvg (adim.): 0,14
  • 57. Etiquetagem PROCEL/INMETRO Suporte no ajuste dos métodos de avaliação. Informação técnica. Testes.
  • 58. Considerações finais • A indústria oferece produtos de alta tecnologia • Cada projeto e clima exigirá uma solução diferente • Talvez o consumidor final ainda não tenha percebido a evolução • Torna-se necessário: educar, ensinar, capacitar • Existem ferramentas que permitem explorar o diferencial de cada produto Sim, é possível executar fachadas envidraçadas no Brasil em edifícios com alto desempenho térmico
  • 59. VIDROS DE ALTO DESEMPENHO E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA EM EDIFICAÇÕES Prof. Fernando Simon Westphal, Dr. Eng. Chefe do Departamento de Arquitetura e Urbanismo Universidade Federal de Santa Catarina fernandosw@arq.ufsc.br UFSC