Para o controle da Luz e do Calor.

Por Gilmara Gelinski
Publicada originalmente em FINESTRA Edição 38

Com a função de filtrar os raios solares através da reflexão da radiação em todas as suas freqüências, de forma seletiva, os vidros refletivos podem ser grandes aliados do conforto ambiental e da eficiência energética nas edificações.

Desenvolvido com tecnologia que garante o controle eficiente da intensidade de luz e do calor transmitidos para os ambientes internos, através das fachadas e coberturas, o vidro refletivo requer, para sua especificação, que o projetista conheça suas características de desempenho e leve em consideração itens como transmissão de luz, calor, refletividade, cor do vidro, região em que se localiza a obra e finalidade da edificação. Sem esses e outros estudos, há riscos de o projeto apresentar problemas como claridade desconfortável e aquecimento do ambiente interno ou quebra de vidros em alto percentual, devido ao estresse térmico causado pela alta absorção energética.

O arquiteto Paulo Duarte, consultor de fachadas da AEC e da PCD Consultores, explica que o vidro refletivo pode ser fabricado com vidro monolítico, incolor ou colorido, que recebe numa de suas faces uma camada de óxidos ou sais, metálicos ou não. São essas substâncias que conferem ao produto as características de refletividade parcial.

Imagem: Edifício Spazio JK, projeto de Edo Rocha: vidro laminado refletivo prata da Glassec

A fabricação dos vidros refletivos pode ser realizada por meio de dois processos: o pirolítico, ou on line, e em câmara a vácuo, ou off line (sputtering methode).

No processo pirolítico, a camada refletiva é aplicada na face superior do vidro monolítico enquanto a placa ainda não esfriou, ou após sofrer novo aquecimento. Como a chapa de vidro está quente e com sua superfície em estado plástico, os óxidos penetram um pouco na superfície e, ao resfriar o vidro, a camada refletiva (chamada de camada dura, hard coat) torna-se resistente. Nesse método, o desempenho do vidro como filtro solar é mais fraco, ou intermediário. Geralmente apresenta refletividade externa maior. Em compensação, a relação refletividade interna/refletividade externa é melhor, pois reflete mais para o exterior do que para o interior. Por ter uma camada mais resistente, o vidro pirolítico pode ser curvado ou termoendurecido.

Imagem:Edifício Atrium V, projeto de Aflalo & Gasperini: vidro SGG Stadip Cool Lite azul e cinza, da Santa Marina.

Já no processo de câmara a vácuo, a camada refletiva é depositada em câmaras de alto vácuo, por bombardeio iônico e em atmosfera de plasma, depois de o vidro sair da linha de produção e ser resfriado. O resultado são vidros refletivos com melhor desempenho de proteção solar, porém com camada refletiva mais superficial. Esse tipo de vidro não admite a maioria dos beneficiamentos que utilizem calor, aplicados a outros vidros.

O vidro refletivo pode ser laminado, insulado, serigrafado ou temperado.

Porém, são necessários alguns cuidados em situações especiais: os vidros que passam pelo processo a vácuo não podem ser temperados e o processo de serigrafia deve ser feito antes do depósito dos óxidos. Os refletivos pirolíticos podem ser temperados e serigrafados após o processo de pirólise.

Como especificar

Segundo Paulo Duarte, o vidro refletivo deve ser especificado sempre que a incidência de radiação solar sobre uma fachada for excessiva, resultando no aquecimento interno do ambiente. Mas, observa ele, a escolha não é tão simples. É importante, antes de se falar sobre as características de especificação de um vidro refletivo, saber como ocorrem os fenômenos físicos que comandam o desempenho desse produto e como a radiação solar incide sobre uma construção, particularmente sobre as fachadas e coberturas (figura 1).

Figura 1 - Coeficiente fotoenergético

Entre 0 e 380 nanômetros estão as radiações ultravioleta (UV), que são invisíveis ao olho humano e têm características benéficas e maléficas para o homem. Na faixa entre 380 e 800 nanômetros, temos o espectro da luz visível, que, começa nas freqüências mais altas do violeta, passa pelo azul e vai pelo verde, amarelo até chegar ao vermelho, passando depois para as radiações no infravermelho (IV), que também são invisíveis e concentram mais calor (figura 2).

Figura 2 - Espectrofotometria Gráfico do espectro solar mostra a curva de distribuição das ondas da radiação oriundas do sol, tomando como base seus comprimentos de onda e suas freqüências.

A radiação solar é composta por aproximadamente 3% de UV, 42% de luz visível e 55% de IV. Ao atingir uma placa de vidro, essa radiação se divide da seguinte forma: parte atravessa o vidro, penetrando no ambiente interno (transmissão direta); parte é refletida para fora; e um terceiro percentual é absorvido pelo vidro, que se aquece e redistribui essa energia, devolvendo parte para o exterior e parte para o interior. Conclui-se que a quantidade total de radiação que passa para o interior é o percentual de transmissão direta (TD) mais a parte da energia absorvida pelo vidro que foi devolvida para o lado interno (AE).

Centro empresarial Times Square, projeto de Königsberger Vannucchi: vidro SG SI-20 On Clear, da Guardian

A radiação refletida não faz parte da energia que passa por transmissão direta, e vice-versa. Quando o vidro reflete demais, passa pouca radiação; quando absorve demais, além de permitir passar menos radiação, reduz a parcela refletida. A combinação entre os percentuais de radiação transmitida, refletida e absorvida definem o desempenho fotoenergético do vidro; o bom desempenho é o balanço desejável entre a transmissão de luz direta e o bloqueio máximo de calor. Este balanço ocorre matematicamente para cada comprimento de onda e vai muito além de simples cálculos aritméticos.

Não é fácil mensurar ou quantificar os valores fotoenergéticos, porém existem alguns coeficientes que definem seus índices. O balanço a considerar, na realidade, ocorre entre os percentuais de radiação, em todos os comprimentos de onda. No entanto, para a análise de um vidro para construção civil, são de grande interesse os valores relativos à luz visível. Por essa razão, alguns dos coeficientes analisados se referem à radiação luminosa e outros à radiação em todo o espectro. Só os especialistas analisam esses dados para comprimentos de onda específicos.

Para isso, devem ser considerados os seguintes coeficientes:

• Transmissão luminosa direta (TL) - em %.

• Refletividade luminosa externa (Re) - em %.

• Refletividade luminosa interna (Ri) - em %.

• Absorção de energia pelo vidro (AE) - em %.

• Fator solar (FS) - em %. É o coe- ficiente que indica a quantidade de radiação total que penetra no ambiente, considerando a transmissão direta e a radiação reirradiada pelo vidro - que depende da AE.

• Coeficiente de sombreamento (CS) - é outra maneira de expressar o FS, sendo a razão entre o FS do vidro analisado e o FS de um vidro monolítico padrão incolor de 3 milímetros.

• Valor U verão (Uv) - em unidades decimais, em W/m2.BC, é o coeficiente de transmissão de energia através do vidro. Essa transmissão ocorre devido à diferença de temperatura entre os lados externo e interno.

O que se procura, portanto, são coeficientes TL entre 30% e 50%, Re inferior a 25%, Ri inferior a 15%, AE inferior a 70%, FS inferior a 39%, CS inferior a 0,45 e valor Uv menor que 6,3 W/m2.BC.

Cobertura da piscina do Hotel Hilton São Paulo Morumbi, projeto de Botti Rubin: vidros laminados refletivos da Santa Marina.

No balanço fotoenergético, a dificuldade está em encontrar o equilíbrio entre a quantidade de luz e de calor transmitida para dentro do ambiente e a quantidade de luz refletida internamente. Nesse caso, vale lembrar: se a quantidade de luz direta transmitida for diminuída, haverá escurecimento do ambiente interno com efeitos negativos sobre a visão, exigindo-se mais energia para iluminação artificial; pode ocorrer, ainda, um efeito psicológico depressivo. A luz refletida causa o aspecto espelhado do vidro, resultando nas "caixas-espelho", que estão se tornando cada vez mais indesejáveis.

O vidro refletivo não é um espelho, ele reflete parcialmente para o lado onde há mais luz. Isso significa que durante o dia a reflexão é externa e durante a noite é interna, e se essa reflexão é excessiva o resultado pode ser desagradável. Portanto, passa a interessar o percentual de refletividade interna.

Alta, média e baixa reflexão

Não há uma classificação oficial, a interpretação desses dados é muito subjetiva. No entanto, nota-se uma tendência, há mais ou menos seis anos, no sentido de seleção de vidros menos refletivos. Para o arquiteto Paulo Duarte, esse conceito deve ser bem entendido, pois a maioria dos profissionais se preocupa apenas com o aspecto externo e esquece ou desconhece o fato de que, ao escurecer o dia, os mesmos vidros passam a ser refletivos internamente. Um dado importante e muito negativo é que, na maioria dos casos, os vidros de alto desempenho, como os de controle solar, apresentam coeficiente de refletividade interna (Ri) superior ao de refletividade externa (Re). Ou seja, se o arquiteto aceita ou deseja um vidro mais refletivo externamente, terá também maior refletividade internamente.

Paulo Duarte afirma que é possível classificar os vidros da seguinte maneira:

• alta refletividade - refletividade externa superior a 25%;

• média refletividade - refletividade externa entre 25% e 15%;

• baixa refletividade - refletividade externa inferior a 15%.

Vidros coloridos

Os vidros coloridos refletivos tendem a enfatizar a refletividade interna, obrigando a uma revisão dos valores fotoenergéticos. Portanto, é importante considerar também o efeito da cor do vidro. Pode-se obter um vidro colorido refletivo de três maneiras.

A primeira é aplicando uma camada refletiva na face 2 do vidro monolítico incolor, que reflita uma cor - verde, azul, dourado etc.

A segunda ocorre com a aplicação de uma camada refletiva neutra - geralmente o prata neutro - na face 2 de um vidro monolítico colorido na massa. Nesse caso, a luz refletida adquire a cor da massa do vidro, podendo ser verde, bronze, cinza e variações.

A terceira e última maneira é aplicar a camada refletiva neutra na face 3 de um vidro laminado e colocar um filme colorido de PVB. Sendo os vidros incolores, a luz refletida atravessa a lâmina incolor e o PVB colorido, reflete na face 3 do segundo vidro e atravessa novamente o PVB, resultando na cor refletida correspondente ao PVB (figura 3).

Figura 3 - Indicação das faces de vidro

É preciso ficar atento à cor do vidro monolítico ao especificar um vidro refletivo. A utilização de vidros coloridos influencia a cor refletida e altera o desempenho fototérmico do vidro refletivo, reduzindo a transmissão de luz direta, melhorando o fator solar e piorando a absorção de calor, porque aumenta a absorção de energia pelo vidro.

Sede administrativa dos Laboratórios Pfizer, São Paulo, projeto da Empresa Brasileira de Engenharia e Projetos: vidros refletivos Blindex.

A escolha adequada

Após conhecer as particularidades que envolvem a concepção de um vidro refletivo, para especificá-lo é necessário observar os seguintes itens:

• Escolha o que melhor atender ao cliente e à obra. Isso implica conhecer o que o projeto de ar condicionado requer como desempenho do vidro para melhor suprir as necessidades de conforto térmico, com eficiência e economia.

• Não se pode escolher a cor do vidro considerando cores de encomenda; vidro não é tecido nem tinta, suas composições são limitadas.

• Nem sempre o vidro que apresenta exatamente a cor desejada é aceitável para o projeto. Nesse caso, deve-se fazer outra opção, para se obter uma alternativa que melhor se adapte ao projeto.

• O vidro refletivo tem reflexão para fora e para dentro do edifício, geralmente mais para dentro, e a reflexão interna pode apresentar uma cor detestável.

• Para resolver problemas acústicos, não é preciso procurar vidros insulados (duplos). Um laminado geralmente resolve melhor o problema, com custo menor.

• Vidro insulado com um componente refletivo oferece melhores coeficientes fotoenergéticos do que o vidro monolítico ou laminado, além de diminuir a transferência de calor - fator U mais baixo.

Também é preciso considerar o nível adequado de iluminação e determinar o bloqueio correto das radiações que mais conduzem o calor, de modo a reduzir a quantidade dele que penetra nos ambientes. O bloqueio de calor também implica o bloqueio da luz visível.

No caso do Brasil, um país que se estende desde a latitude 5B norte até 33B sul, temos a seguinte situação: grande parte do país na região tropical, parte no hemisfério norte e parte no sul, alguns Estados na região equatorial e Paraná, Santa Catarina e Rio Grande do Sul abaixo do trópico de Capricórnio. Isso significa que a incidência da radiação solar vem em diferentes ângulos nas diversas regiões e há um período de insolação maior em algumas delas.

Assim, é indicado selecionar vidros de média refletividade nos estados das regiões Norte e Nordeste e de baixa refletividade no Sul e Sudeste. Deve-se bloquear mais luz natural na região Norte e menos no Sul.

Os aspectos estéticos relativos às refletividades externa e, principalmente, interna também devem ser considerados, pois ninguém quer estar num quarto de hotel, por exemplo, de onde se pode observar uma bela paisagem, e, ao olhar através do vidro, ver quase somente sua própria imagem refletida.

De modo geral, é vantajoso haver incidência de luz natural suficientemente alta para garantir iluminação confortável no ambiente interno, sem excessos. Mas esse nível de iluminação é diferente para usos distintos. "Num quarto de hospital, por exemplo, é desejável um nível mais baixo de luminosidade, e numa UTI deve ser mais baixo ainda. Já no solário ou nas áreas previstas para exposição ao sol, o nível sobe", afirma Paulo Duarte.

"Para um escritório comum, o nível deve ser relativamente alto, mas sem desconforto. Nos locais em que haja predominância do uso de computadores, esse nível deve ser mais baixo, ou a visibilidade das telas será péssima."

Já as condições térmicas do ambiente têm variação menor para se atingir o ideal. O quanto se deve bloquear pode variar de acordo com a orientação da fachada, a estação do ano, o local em que se encontra a edificação e o uso. Mas a variação é pequena. E, considerando um país tropical, sempre é preciso diminuir razoavelmente a quantidade de calor que penetra no prédio.

Para coberturas, segundo Paulo Duarte, são indicados vidros que tenham baixo coeficiente de sombreamento (CS), menor que 0,40; transmissão luminosa (TL) entre 25% e 40%; refletividade interna (Ri) inferior a 18%; e valor Uv menor que 3 W/m2.BC.

Em tempo, Paulo Duarte é convidado para ministrar palestra no Fórum Ecotech.
Confira a programação do evento em: http://www.forumecotech.com.br/.