Como evitar as principais fontes de perda de energia nos edifícios

O conforto térmico fica bastante evidenciado quando não é atendido. Isso porque quando as condições térmicas são adequadas em um local, o corpo encontra-se em equilíbrio com o ambiente e os ocupantes podem simplesmente desenvolver suas atividades normalmente. Pelo contrário, quando um espaço é quente ou frio demais, logo observamos mudanças no nosso humor e corpo. A insatisfação com o ambiente térmico ocorre quando o balanço térmico é instável, ou seja, quando há diferenças entre o calor produzido pelo corpo e o calor do corpo perdido para o ambiente.

Uma análise de 24 estudos sobre a relação entre temperatura e performance indicou uma redução de 10% no desempenho a 30° C e 15° C, comparado com uma linha de base variando entre 21° C e 23° C - demonstrando o impacto que o conforto térmico pode ter sobre ocupantes de um escritório. Um estudo mais recente, em um cenário controlado, indicou uma redução no desempenho de 4% em temperaturas mais baixas e uma redução de 6% em temperaturas altas.  

Proteger-nos das intempéries do clima é a função primordial da arquitetura. Isso pode ser feito de maneira ativa (através de equipamentos ou o fogo, por exemplo), ou passivamente, utilizando-se a radiação solar, a ventilação e os materiais a favor da arquitetura. Ainda que o advento de tecnologias de resfriamento e aquecimento tenha melhorado as condições dos ambientes internos, isso também contribuiu para a criação de edifícios pouco adaptados aos ambientes em que estavam implantados, tornando-os custosos para resfriá-los, aquecê-los e para possibilitar o conforto nos seus interiores. Edifícios de escritórios com fachadas envidraçadas, que não são especificados em relação ao clima local, relegam a complexos sistemas de ar condicionado a tarefa de manter uma temperatura interna constante. 

O envelope do edifício é parte importante já que atua como um filtro entre o clima exterior e interior, e deve ser projetado levando em conta as condições climáticas locais. Em locais quentes, geralmente busca-se ventilar ao máximo a edificação, com generosas aberturas e espaços sombreados. Em uma região fria, pelo contrário, tende-se a permitir que o sol adentre o espaço, e manter o calor na edificação é o mais propício a ser feito. O sentido do fluxo de calor sempre vai da superfície mais quente à mais fria e a transmissão ocorre quando existe diferença entre a superfície e a interna. 

 Diversas pesquisas abordam as principais formas de perdas de energia em uma edificação. Em geral, os números ficam próximos dos 35% pelas paredes, 25% pelas esquadrias, 25% para a cobertura e 15% pelo piso. Essas perdas de calor ocorrem por convecção, condução e radiação. Elas inevitavelmente ocorrerão, mas é dever do arquiteto gerenciar a rapidez com que o calor é perdido - isso pode ser controlado através do uso de materiais de construção e técnicas apropriadas para estabelecer e manter um invólucro de construção hermético incorporando altos níveis de isolamento. 

Falar sobre os conceitos de isolamento térmico e inércia térmica torna-se importante nesse momento. O isolamento térmico reduz a perda de calor durante as estações frias e o ganho de calor durante as estações quentes. Materiais isolantes geralmente são compostos por muitos vazios, como lãs minerais, fibras cerâmicas, isopor e poliuretano, por exemplo. Eles ajudarão a reduzir as perdas e os ganhos de calor. Já abordamos como calcular a transmitância térmica, também chamada de Valor U. Esse valor permite conhecer o nível de isolamento térmico em relação à porcentagem de energia que atravessa a envoltória; se o número resultante for baixo, teremos uma superfície bem isolada. Ao contrário, um número alto nos alertará sobre uma superfície termicamente deficiente. Outro conceito importante é a Inércia Térmica, que é a característica de um material de reter o calor e devolvê-lo ao ambiente pouco a pouco. Materiais com alta inércia terão uma reação atrasada nas alterações na temperatura atmosférica. A inércia térmica é relevante em regiões com climas com grandes amplitudes térmicas durante os dias. Já em regiões litorâneas e onde tem-se pouca diferença de temperaturas nos dias, a adoção de materiais com baixa inércia térmica é adequada para evitar que as altas temperaturas adentrem os ambientes. 

Paredes

Para reduzir as trocas de calor entre interior e exterior, é importante investir em materiais de isolamento, como lãs minerais, e sua integração em sistemas de fachadas. Rebocos e placas de gesso também atuam na melhora do conforto térmico. Membranas inteligentes auxiliam na estanqueidade e a gerenciar a umidade, enquanto que revestimentos podem contribuir isolando e protegendo contra intempéries.

Coberturas

Sempre recomenda-se combinar algum tipo de isolante térmico à cobertura para maior conforto no interior da habitação. Em regiões onde é aconselhável trabalhar com a alta inércia térmica, recomenda-se a construção de uma laje maciça com a aplicação de um isolante por último. Já em regiões onde pode-se trabalhar com a baixa inércia térmica, podem ser empregados forros leves, mas sempre com a aplicação de isolante térmico. Uma técnica muito utilizada e que tem resultados positivos comprovados e de baixo custo, é pintar as telhas de branco ou utilizar telhas de cores claras, já que refletem os raios solares.

Pisos

Ainda que muitas vezes seja esquecido, isolar o piso é importante para diminuir as trocas de calor entre o solo e a edificação. Além disso, é importante citar que a escolha dos revestimento de paredes ou pisos influenciará a percepção de temperatura pelos ocupantes.

Esquadrias

O vidro nas janelas e fachadas pode permitir que a radiação solar entre no ambiente, mas também pode atuar conservando o calor produzido pelos ocupantes ou sistemas de aquecimento dentro o edifício, ou deixá-los serem evacuados, dependendo do tipo do mesmo. Em suma, o controle da radiação solar pode ser resumido em:

• Admitir ou bloquear a luz natural;
• Admitir ou bloquear o calor solar;
• Permitir ou bloquear as perdas de calor do interior;
• Permitir o contato visual entre interior e exterior.

Para o estudo do comportamento dos fechamentos transparentes, é importante considerar as ondas curtas e ondas longas. Ondas curtas são as visíveis e as infravermelhas. Já as ondas longas são as radiações infravermelhas emitidas por corpos aquecidos. Para o estudo do comportamento dos fechos transparentes, é importante considerar ondas curtas e ondas longas. Ondas curtas são visíveis e infravermelhas. Ondas longas são a radiação infravermelha emitida por corpos aquecidos.

O imprescindível é encontrar um bom equilíbrio entre a capacidade da janela para reduzir a perda de calor (valor-u) versus sua capacidade de aumentar ou reduzir o ganho de calor solar. Nesse momento, o Valor G (Fator Solar) é importante, que nada mais é que a porcentagem de radiação solar que incide no vidro e é transmitida para o ambiente de maneira direta e indireta. Um Valor G de 1,0 representa a transmitância total de toda a radiação solar, enquanto que 0,0 representa uma janela sem transmissão de energia solar. Ou seja, em climas frios, um “valor g” mais alto ajuda a fornecer ganhos solares mais úteis e limitar as necessidades de aquecimento. Nos países de clima quente, um “valor g” mais baixo ajuda a controlar os ganhos solares desnecessários para limitar as necessidades de aquecimento. Na figura abaixo mostramos o funcionamento de alguns tipos de vidro. 

Decisões acertadas influenciam nas condições de vida dos ocupantes e cada material pode desempenhar um papel dentro de uma estratégia projetual geral. A especificação final não deve apenas otimizar o consumo de energia, mas também fornecer conforto ao usuário, e por isso é tão importante que os arquitetos conheçam um pouco da teoria por trás dos fenômenos e de que forma as características dos materiais especificados influenciarão o desempenho do edifício em toda a sua complexidade.